ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Общая часть
Окислительно-восстановительными называются такие реакции, которые протекают с изменением степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ. Окисление-восстановление – важнейший природный процесс и принадлежит к числу наиболее распространенных химических реакций.
Состояние каждого элемента в химическом соединении характеризуется степенью окисления. Степень окисления в простом соединении принята равной нулю. В химических соединениях степень окисления элементов описывается положительными или отрицательными величинами в зависимости от природы соответствующего соединения.
Химические связи между атомами различных элементов несимметричны, происходит перераспределение электронной плотности и электроны смещаются от менее электроотрицательного атома к более электроотрицательному. Окисленность – это неравномерное распределение электронов между атомами, а степень окисления – это число электронов, смещенных от одного атома к другому.
Степень окисления элемента является формальной характеристикой, поскольку она не соответствует ни одной реальной характеристике атомов элемента в том или ином его химическом соединении. Степень окисления не отражает распределение валентных электронов, образующих химические связи, по атомам в молекулярной структуре и не совпадает с эффективными электростатическими зарядами атомов. В относительно редких случаях степень окисления численно совпадает или близка с эффективными зарядами атомов или их валентностью. Классическими примерами в этом отношении являются хлорид натрия и диоксид углерода.
|
|
|
Для определения степени окисления атома в химическом соединении используют следующие правила:
1. Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю, например, Cl2, S, Fe.
2. В ионных соединениях степень окисления равна заряду иона. Например, для ионов K+, NH4+, Ca2+, SO42- их степень окисления равна соответственно +1 и +2.
3. Сумма степеней окисления всех атомов или ионов в молекуле равна нулю.
4. Сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.
5. Некоторые элементы почти во всех своих соединениях имеют одну и ту же степень окисления: водород +1 (кроме гидридов металлов NaH, CaH2); фтор - 1; кислород - 2 (за исключением пероксидов, гипероксидов, фторидов); металлы в соединениях проявляют только положительную степень окисления, причем щелочные всегда +1, щелочноземельные +2, алюминий +3.
Определим в качестве примера степень окисления серы в соединениях:
H2S 2 (+1) + X + 0 X = -2,
SO2 X + 2 (-2) = 0 X = +4,
|
|
|
K2SO3 2 (+1) + X + 3 (-2) = 0 X = +4,
H2SO4 2 (+1) + X + 4 (-2) = 0 X = +6.
Окислители и восстановители
Вещества, атомы или ионы которых принимают электроны, называются окислителями. К ним относятся некоторые элементы, расположенные в пятой, шестой и седьмой группах в главных подгруппах Периодической системы элементов (галогены, кислород, фтор). Атомам этих элементов не хватает во внешнем электронном слое одного, двух или трех электронов до устойчивой восьмиэлектронной структуры. К окислителям относятся также азотная кислота и ее соли, концентрированная серная кислота, хлорная и бромная вода, кислородные кислоты хлора и брома и их соли, бихромат и хромат калия и другие вещества, содержащие в своем составе атомы, находящиеся в высшей степени окисления и поэтому способные только понижать свою степень окисления за счет принятия электронов.
Вещества, атомы или ионы которых отдают электроны, являются восстановителями. К ним относятся элементы, расположенные в главных подгруппах первой и второй групп Периодической системы (калий, натрий, барий, кальций и др.). Восстановителями являются также водород, сероводород, аммиак, йодистоводородная кислота и ее соли, ион хлора, соли двухвалентного олова и другие вещества, содержащие в своем составе атомы, находящиеся в низшей степени окисления и, следовательно, способные только повышать свою степень окисления за счет отдачи электронов.
|
|
|
Вещества, которые содержат в своем составе атомы, находящиеся в промежуточной степени окисления и, следовательно, способные как повышать, так и понижать свою степень окисления, могут быть и окислителями и восстановителями в зависимости от другого компонента реакции. Например, при взаимодействии сернистой кислоты с сероводородом первая выступает в роли окислителя:
H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O.
В реакции с перманганатом калия сернистая кислота играет роль восстановителя:
2KMnO4 + 5H2SO3 = 2MnSO4 + 3H2O + 2H2SO4 + K2SO4.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 363; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!