4.4 Раздел: Окислительно-восстановительные процессы

Окислительно-восстановительными называются реакции, в которых происходит изменение степени окисления элементов, образующих молекулы реагирующих веществ.

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что он полностью принял или отдал, то или иное число электронов. Степень окисления может иметь положительное (отрицательное), целое (дробное) значение не более 8.

Например, С⁺⁴О₂^-2 ; Fe₃^+1/2O₄^-2; K⁺¹O₂^-1/2

В молекуле электроны смещены от наименее к наиболее электроотрицательному атому или иону. Положительное значение степени окисления имеют атомы наименее электроотрицательного элемента, а отрицательное – наиболее электроотрицательного элемента.

Для одних степень окисления величина постоянная, а для других – переменная. Как правило, высшее положительное значение степени окисления элемента равно номеру группы в периодической системе Д.И.Менделеева, в которой расположен элемент, а низшее отрицательное значение разнице N_группы - 8. например, S расположена в VI группе, тогда её высшая положительная степень окисления равна +6, а низшая отрицательная 6-8 = -2.

(Примечание: отрицательное значение степени окисления имеют только неметаллы, тогда низшая степень окисления металлов равна 0.)

Степень окисления элементов в простых веществах равна 0.

Например, N₂⁰, Сu⁰, P₄⁰_.

В процессе окислительно- восстановительной реакции одни атомы, молекулы или ионы отдают электроны (окисляются) , а другие – принимают (восстанавливаются)

Вещества, молекулы, атомы и ионы которых в ходе химической реакции присоединяют электроны, понижая свою степень окисления, называют окислителями.

Вещества, молекулы, атомы и ионы которых в ходе химической реакции отдают электроны, повышая свою степень окисления, называют восстановителями.

Например, Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

Восстановитель Zn⁰ – 2е = Zn⁺² / окисление

Окислитель 2Н⁺ + 2е = Н₂⁰ / восстановление

Естественно, что вещества, в молекулах которых элементы, изменяющие степень окисления, находятся в высшей степени окисления, проявляют только окислительные свойства (т.е. только присоединяют электроны). Например, HN⁺⁵O₃, KМn⁺⁷O₄, K₂Cr₂⁺⁶O₇, F₂⁰, H₂S⁺⁶O₄ конц., Pb⁺⁴O₂.

Вещества, в молекулах которых элементы, изменяющие степень окисления, находятся в низшей степени окисления, проявляют только восстановительные свойства (т.е. отдают электроны): H₂S^-2, HBr^-, P^-3H₃, N^-3H₃, NaH^- и металлы Al, Zn, Mg.

Вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления, могут быть и окислителями и восстановителями, в зависимости от природы второго участника реакции и условий реакции.

Например, H₂SO₃ + 2H₂S = 3S +3H₂O 2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄

^{окислитель восстановитель восстановитель окислитель}

S⁺⁴ + 4e = S⁰ 2 1 восс-е S⁺⁴ – 2e = S⁺⁶ 4 2 окис-е

S^-2 – 2e = S⁰ 4 2 окис-е O₂ + 4e = 2O^-2 2 1 восс-е

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций необходимо учитывать закон сохранения электрического заряда, согласно которому, число электронов, отданных в данной реакции восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединенных окислителем.