1.4. Классификация окислительно-восстановительных реакций (типы овр)
Все ОВР подразделяются: на реакции межатомного или межмолекулярного окисления–восстановления; реакции внутримолекулярного окисления–восстановления; реакции самоокисления, самовосстановления (диспропорционирования).
1.4.1. Реакции межатомного или межмолекулярного окисления-восстановления
В реакциях этого типа обмен электронами происходит между различными атомами, молекулами или ионами.
Mg + O2 = 2MgO
H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4+K2SO4 + 5Fe2(SO4)3+8H2O
Такие реакции могут протекать в трех разных условиях-средах.
а) в кислой среде, в левой части уравнения присутствуют молекулы кислот, например:
K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 3S + 7H2O;
б) в щелочной среде, в левой части уравнения присутствуют молекулы основания, например:
3Zn + KNO2 + 5KOH = NH3 + 3K2ZnO2 + H2O;
в) в нейтральной среде, в левой части уравнения присутствуют молекулы воды, например:
5(NH4)2S2O8 + 8H2O + 2MnSO4→ 2HMnO4 + 7H2SO4 + 5(NH4)2SO4.
1.4.2. Реакции внутримолекулярного окисления – восстановления
Это такие реакции, когда в одной и той же молекуле сложного вещества атомы одного элемента проявляют свойства окислителя, а атомы другого элемента – свойства восстановителя. Простейшими примерами таких реакций могут служить реакции термического распада сложного вещества. Например:
=
+
+
=
+3
-
окислитель
+
6ē =
2 процесс восстановления
восстановитель
–4ē
=
3 процесс окисления
1.4.3. Реакции диспропорционирования (самоокисления – самовосстановления)
В таких реакциях атомы одного элемента в соединении исходного вещества одновременно проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства. Эти реакции протекают в том случае, когда атомы в соединении имеют промежуточную степень окисления и поэтому могут отдавать и принимать электроны и соответственно – окисляться и восстанавливаться, переходя в состояние с низшей или высшей степенью окисления.
Скорость реакции диспропорционирования связана с близостью внешних энергетических уровней в обоих состояниях атома.
=
+
+
,
где соединения азота в степени окисления
(+3) проявляют как окислительные, так и
восстановительные свойства:
-
восстановитель
-2ē
=
процесс окисления
окслитель
+
ē =
процесс восстановления
2Sº
+ 6KOH
=
+
+ 2H2O
Sº - выполняет роль и окислителя и восстановителя:
-
восстановитель
Sº – 4ē =
процесс окисления
окислитель
Sº + 2ē =
процесс восстановления
2. Составление уравнений реакций окисления – восстановления
Для составления уравнений ОВР надо знать свойства взаимодействующих веществ, учитывать значения окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП) в разных средах (глава 5.4.2), на их основании определять направление протекания ОВР и уметь написать на этом основании продукты реакции правой части уравнения.
Правильно составленное уравнение реакции является выражением сохранения массы веществ. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы количество атомов одного и того же элемента в исходных веществах и продуктах реакции было одинаковым. Применяют два основных метода составления реакций окисления-восстановления:
– метод электронного баланса;
– метод ионно-электронного баланса (метод полуреакций).