Структура темы:

1. Понятие об окислительно-восстановительных процессах.

2. Классификация окислительно-восстановительных процессов.

3. Зависимость окислительно-восстановительных свойств веществ в зависимости от положения атомов элементов в периодической системе Д.И.Менделеева. Важнейшие окислители и восстановители.

4. Методика составления окислительно-восстановительных реакций. Влияние среды на направление и скорость окислительно-восстановительного процесса.

1. Понятия об окислительно-восстановительных процессах.

Окислительно-восстановительные процессы принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике. Окисление-восстановление – один из важнейших процессов природы.

Дыхание, усвоение углекислого газа растениями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд других биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. Сжигание топлива в топках паровых котлов и двигателей внутреннего сгорания, электролитического осаждение металлов, процессы, происходящие в гальванических элементах в аккумуляторах, включают реакции окисления-восстановления.

Получение элементарных веществ (железа, хрома, марганца, золота, серебра, серы, хлора, йода и т.д.) и ценных химических продуктов (аммиака, щелочей, азотной, серной и других кислот) основано на окислительно-восстановительных реакциях.

С современной точки зрения процесс окисления-восстановления можно в общем случае рассматривать как перемещение электронов от одних частиц к другим. При этом происходит изменение степеней окисления соответствующих атомов или ионов.

Степень окисления(10.1) — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна.

Наиболее электроотрицательные (2.9) элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.

Степень окисления - формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.

Например,

Степень окисления азота – -2; валентность азота – 3.

 

Для расчета степени окисления элемента следует учитывать следующие положения:

1. Степени окисления атомов в простых веществах равны нулю (Na⁰; H₂⁰).

2. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, всегда равна нулю, а в сложном ионе эта сумма равна заряду иона.

3. Постоянную степень окисления имеют атомы: щелочных металлов (+1), щелочноземельных металлов (+2), водорода (+1) (кроме гидридов NaH, CaH₂ и др., где степень окисления водорода -1), кислорода (-2) (кроме пероксидов, содержащих группу –O–O–, и F₂^-1O⁺² в которой степень окисления кислорода -1).

4. Для элементов положительная степень окисления не может превышать величину, равную номеру группы периодической системы.

Окислительно-восстановительные реакции (10.2) — это химические реакции, которые происходят с изменением степени окисление атомов, которые входят в состав реагирующих веществ. При этом любому веществу — окислителю (ox₁) соответствует восстановленная форма (red₁), а восстановителю (red₂) — окисленная форма (ox₂), вместе они образуют сопряженную окислительно-восстановительную пару (полуреакцию):

ox₁ + ne¯ = red₁

red₂ - ne¯ = ox₂

Сложение обеих полуреакций позволяет записать в общем виде окислительно-восстановительную реакцию:

ox₁ + red₂ = red₁ + ox₂

Окисление (10.3) — процесс отдачи электронов атомом, молекулой, или ионом. Атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны, называются в свою очередь восстановителями (10.4). Во время реакции они окисляются. При этом их степень окисления их повышается.

Восстановление (10.5) — процесс присоединения электронов атомом, молекулой, или ионом. Атомы, молекулы или ионы, которые присоединяют электроны, называются окислителями (10.6). Во время реакции они восстанавливаются. При этом их степень окисления понижается.