Тема 5. Окисно-відновні реакції

Хімічні реакції класифікують за зміною ступеня окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речо­вин і продуктів реакції. До першої групи належать реакції, що відбуваються без зміни ступеня окиснення елементів, наприклад:

                                                _{+2 -1   +1 +6 -2   +2 +6 –2       +1  -1}

                        ВаCl₂+Na₂SO₄→BaSO₄↓+2NaCl

До другої — реакції, в яких ступінь окиснення еле­ментів реагуючих речовин і продуктів реакції змінюється. Такі реакції називають окисно-відновними.

Зміна ступеня окиснення атомів елементів пов'язана з тим, що валентні електрони від одних атомів або іонів переходять до інших або зміщуються. Прикладом окисно-відновних реакцій може бути реакція витиснення металу з розчину його солі іншим металом:

                                                             _{+2            0     0   +2}

CuSO₄+Zn=Cu↓+ZnSO₄

Металічний цинк виступає в ролі відновника, бо його атоми переходять у стан позитивного іона

Zn–2ē→Zn²⁺

і передають свої валентні електрони іону Купруму(ІІ)

Cu²⁺+2ē→Cu

Отже, іони Купруму виступають у ролі окисника.

При складанні рівняння окисно-відновної реакції необ­хідно знати хімічні формули реагентів і продуктів реакції. Продукти реакції визначають дослідним шляхом: в деяких випадках їх можна передбачити, беручи до уваги власти­вості вихідних речовин. Якщо реакція відбувається в роз­чині, то в ній може брати участь вода.

Класифікація окисно-відновних реакцій

У реакціях окиснення-відновлення донор електронів (що віддає) і акцептор електронів (що приймає) можуть знаходитися у складі однієї речовини або у різних речовинах. В залежності від цього окисно-відновні реакції поділяють на:

     - міжмолекулярні реакції:

Атоми, що виконують функцію донора та акцептора електронів, знаходяться в різних речовинах.

Zn + CuCl₂ = ZnCl₂ + Cu  

2е-

o

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu

   - реакції диспропорціювання:

Перехід електронів у даному типі реакцій здійснюється між однаковими елементами однієї речовини.

+5

+3

+3

+2

 HNO₂ + HNO₂ → HNO₃ + NO + H₂O

Ці елементи можуть знаходитися, як у зазначеному вище прикладі, у різних молекулах, так і в одній молекулі речовини.

+1

-1

Cl₂ + H₂O → HOCl + HCl

Тому що реакції диспропорціювання передбачають перехід двох атомів з однакових ступенів окиснення в різні, ступінь окиснення елементів до реакції повинна бути проміжною, що дозволяє їм виступати в ролі як донора, так і акцептора електронів.

      - внутрішньомолекулярні окисно-відновні реакції:

Перехід електронів у цих реакціях відбувається між атомами, що належать одній молекулі, у результаті чого утворюються більш прості речовини. Внутрішньомолекулярні реакції протікають, як правило, під час термічного розкладання речовин, що містять окисник і відновник.

2Ag⁺N⁺⁵O₃^-2  → 2Ag⁰ + 2N⁺⁴O₂ + O₂⁰

Відомо два методи складання рівнянь окисно-віднов­них реакцій: електронного балансу і іонно-електронний (метод напівреакцій). Основою обох методів є те, що в окисно-відновних про­цесах загальна кількість електронів, що віддає відновник, дорівнює загальній кількості електронів, що приєднує окисник.

Речовини, до складу яких входять атоми, здатні приєднувати електрони, тобто знижувати свій ступінь окиснення, називають окисниками.

До окисників відносять прості речовини: кисень, вільні галогени, сірку, бо вони мають велику електронегативність. Окисниками є різні сполуки галогенів з позитивними сту­пенями окиснення, такі, як

                                            _{+1                          +3                             +5           +7}

НСlО(Сl₂0), НСlO₂(СlО₂), НСlO₃, НСlO₄(Сl₂O₇).

До активних окисників належать також нітратна кисло­та, концентрована сульфатна кислота, солі металів з ви­щими ступенями окиснення

                                              _{+7                +6              +6       + 3}

(КМnО₄, Nа₂МnО₄, К₂Сr₂О₇, Fе₂(SО₄)₃),

                             _{-1      -1/2}

пероксиди (Nа₂O₂, КО₂),

оксиди металів з вищими ступенями окиснення

                                                                   _{+4            +7               +6}

(РbО₂, Мn₂О₇, СrО₃ тощо).

Речовини, що містять у своєму складі атоми, здатні віддавати електрони і підвищувати свій ступінь окис­ нення, називають відновниками.

До відновників належать вільні метали, бо вони здатні лише віддавати електрони. Чим активніший метал, тим він і активніший відновник. Із сполук металів відновниками будуть ті, в яких той чи інший метал проявляє нижчий ступінь окиснення. Так, у ролі відновників можуть висту­пати

                                                                                    _{+2               +1            +2}

FеSО₄, СuСl, SnСl₂ та ін.

Відновниками можуть бути галогеноводні та галогені­ди, в яких ступінь окиснення галогенів –1.

Речовини, що містять у своєму складі елементи з максимальним або мінімальним ступенями окиснення, мо­жуть бути відповідно лише окисниками

                                _{+4           +5           +6            +6}

(наприклад, РbО₂ ,HNO₃, Н₂SО₄, К₂Сr₂О₇)

       _{-2 -3}

або тільки відновниками (Н₂ S, NН₃).

Речовини, що містять у своєму складі елементи з про­ міжним ступенем окиснення, можуть бути як окисниками (при дії більш активного, ніж вони, відновника), так і від­ новниками (при дії більш енергійного, ніж вони, окисника,наприклад,

_{+4             +3}

H₂SO₃, HNO₂.

Окиснення завжди супроводжується відновленням. Один процес не може відбуватися без другого, тому що вони пов'я­зані лише з переміщенням матеріальних частинок — елект­ронів, а не знищенням або створенням останніх. Ось чому в рівняннях окисно-відновних реакцій необхідно зрівнюва­ти кількості відданих і приєднаних електронів за допомо­гою коефіцієнтів біля реагуючих атомів або іонів.

Для складання рівнянь окисно-відновних реакцій необ­хідно встановити ступінь окиснення кожного елемента, що входить до складу реагуючих сполук і продуктів реакції.

Визначивши ступені окиснення, слід виділити ті атоми або іони, ступінь окиснення яких змінюється; зазначити окисник і відновник (якщо необхідно, то і середовище). Потім потрібно підібрати коефіцієнти в рівнянні реакції так, щоб загальна кількість відданих електронів дорівнювала за­гальній кількості приєднаних.

Простим прикладом окисно-відновної реакції може бути взаємодія сірководню з бромною водою, в результаті якої утворюється вільна сірка й бромоводень. Спочатку запису­ють схему рівняння реакції:

H₂S + Br₂→ HBr + S↓

Визначають ступені окиснення атомів елементів до ре­акції і після неї: зміна ступеня окиснення відбувається у Брому і Сульфуру:

                                                _{-2    0            -1     0}

H₂S + Br₂→ HBr + S↓

Ступінь окиснення Сульфуру змінюється від - 2 до 0, тобто:

                                          S ^-2 - 2ē → S⁰ (окиснення)

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 379; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!