Библиография

1. Г.П. Хомченко, И.К. Цитович Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1978.

2. Д.А. Князев, С.Н. Смарыгин Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1990.

3. Н.Л. Глинка Общая химия. – Химия, 1985.

4. Н.Л. Глинка Задачи и упражнения по общей химии. – М.: Интеграл – Пресс, 1997.

5. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учебник для ВУЗов /Ю.А. Ершов, В.А.Попков, А.С. Берлянд и др.; - М.: Высшая школа, 2000.

5 Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это химические реакции, при протекании которых степени окисления элементов изменяются.

Изменение степеней окисления в ходе ОВР обусловлено полным или частичным переходом электронов от атомов одного элемента к атомам другого элемента. Любая ОВР представляет собой совокупность процессов отдачи и присоединения электронов.

Процесс отдачи электронов называется окислением. В результате процесса окисления алгебраическая величина степени окисления элемента повышается.

Процесс присоединения электронов называется восстановлением. В результате процесса восстановления алгебраическая величина степени окисления понижается.

Частицы (атомы, молекулы, ионы), которые отдают электроны, называются восстановителями.

Частицы, которые присоединяют электроны, называются окислителями.

В общем виде окислительно-восстановительную реакцию можно представить следующей схемой:

nē

Восстановитель + Окислитель = Продукты реакции

Важнейшие окислители и восстановители

Свойства сложных веществ обусловлены наличием в их составе элементов с переменной степенью окисления. Если в состав вещества входит элемент с высшей степенью окисления, он может только понижать ее, т.е. участвовать в процессе восстановления. Следовательно, данное вещество может только присоединять электроны и выступать только в роли окислителя.

Например, свойства KMnO₄ определяются степенью окисления марганца. Марганец в KMnO₄ имеет высшую степень окисления +7, поэтому KMnO₄ может быть только окислителем.

Если в состав вещества входит элемент с низшей степенью окисления, он может только повышать ее, т.е участвовать в процессе окисления. Следовательно, данное вещество может только отдавать электроны и выступать только в роли восстановителя.

Например, свойства аммиака NH₃ определяются степенью окисления азота. Азот в NH₃ имеет низшую степень окисления -3, поэтому NH₃ может быть только восстановителем.

Если в состав вещества входит элемент с промежуточной степенью окисления, он может как повышать, так и понижать ее, т.е может участвовать и в процессе окисления, и в процессе восстановления. Следовательно, данное вещество может быть и окислителем, и восстановителем, в зависимости от второго участника реакции.

Важнейшими окислителями являются:

а) простые вещества – неметаллы с наибольшими значениями электроотрицательности – фтор F₂, кислород О₂;

б) сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – KMnO₄, хроматы и дихроматы (например, дихромат калия K₂Cr₂O₇), HNO₃ и ее соли – нитраты, концентрированная H₂SO₄, оксид свинца (IV) PbO₂, хлорная кислота HClO₄ и ее соли – перхлораты и др.

Важнейшими восстановителями являются:

а) все простые вещества – металлы. Наиболее активными восстановителями являются щелочные и щелочноземельные металлы, магний Mg, алюминий Al, цинк Zn;

б) сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в низшей степени окисления –СН₄, силан SiH₄, NH₃, фосфин РН₃, нитриды и фосфиды металлов (например Na₃N, Ca₃P₂), Н₂S и сульфиды металлов, галогеноводороды HI, HBr, HCl и галогениды металлов, гидриды металлов (например, NaH, CaH₂) и др.

Среди веществ, содержащих элементы в промежуточных степенях окисления, есть вещества, для которых более характерными являются или окислительные, или восстановительные свойства. Обычно являются окислителями галогены Cl₂ и Br₂, хлорноватистая кислота HClO и ее соли – гипохлориты, хлораты (KClO₃ и др.), оксид марганца (IV) MnO₂, соли трехвалентного железа (FeCl₃ и др.). Как правило в роли восстановителей выступают Н₂, С, оксид углерода (II) СО, сульфиты металлов (Na₂SO₃ и др.), соли двухвалентного железа (FeSO₄ и др.).