3.1 Окислительно-восстановительные

РЕАКЦИИ

Во многих химических реакциях происходит перемещение электронов от одних частиц к другим. Такие реакции называют окислительно-восстановительными.

Для характеристики состояния элементов в соединениях введено понятие степени окисления. Число электронов, смещенных от атома данного элемента или к атому данного элемента в соединении, называют степенью окисления. Положительная степень окисления обозначает число электронов, которые смещаются от данного атома, а отрицательная степень окисления – число электронов, которые смещаются к данному атому. Из этого определения следует, что в соединениях с неполярными связями степень окисления элементов равна нулю. Примерами таких соединений служат молекулы, состоящие из одинаковых атомов (N₂, H2, CI₂)

Большинство элементов могут проявлять разную степень окисления в соединениях. При определении их степени окисления пользуются правилом, согласно которому сумма степеней окисления элементов в электронейтральных молекулах равна нулю, а в сложных ионах – заряду этих ионов.

Любая окислительно восстановительная реакция состоит из процессов окисления и восстановления. Окисление – это отдача электронов веществом, т.е. повышение степени окисления элемента. В качестве примера рассмотрим реакцию окисления цинка: Zn⁰ – 2e^- = Zn²⁺ . Как видно, степень окисления цинка повышается от 0 до +2. Вещества, отдающие свои электроны в процессе реакции, называют восстановителями.

Восстановление – это смещение электронов к веществу или понижение степени окисления элемента. Например реакция восстановления иона Н⁺

2Н⁺ + 2е^- = Н₂⁰

Вещество, принимающее электроны, называется окислителем. В данной реакции окислителем будет ион Н⁺. В результате реакции степень окисления элемента понижается. Поэтому можно сказать, что вещество из окисленной формы превращается в восстановительную.

Раздельное протекание реакций окисления и восстановления происходит лишь в электрохимических процессах. В химических окислительно-восстановительных реакциях окисление и восстановление взаимосвязаны.

Реакции, в которых окислители и восстановители представляют собой различные вещества, называют межмолекулярными:

0 0 +4 -2

С + О₂ = СО₂.

В некоторых реакциях окислителями и восстановителями могут быть атомы одной и той же молекулы. Такие реакции называют внутримолекулярными.

Обычно это реакции разложения веществ, например:

-2 +1 0 0

N₂Н₄ = N₂ + 2Н₂.

В данной реакции степень окисления азота увеличивается (окисление), а степень окисления водорода уменьшается (восстановление). Разновидностью окислительно-восстановительных реакций является диспропорционирование (самоокисление – самовосстановление), при котором происходит окисление и восстановление атомов или ионов одного и того же элемента, например:

+6 +7 +4

3Н₂МnО₄ = 2НМnО₄ + МnО₂ + 2Н₂О.

В окислительно-восстановительных реакциях наряду с окислителями и восстановителями могут участвовать ионы или молекулы среды. Например, в реакции окисления сульфита калия перманганатом калия участвует серная кислота:

+4 +7 +6 +2

2К₂SО₃ +2КМnО₄ + 3Н₂SО₄ = 6К₂SО₄ + 2МnSО₄ +3Н₂О.