ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"МАТИ" - Российский государственный технологический университет

имени К.Э. Циолковского

_______________________________________________________________

Кафедра «Моделирование систем и информационные технологии» окислительно-восстановительные реакции Методические указания к лабораторным работам по курсу

«Химия»

Составители: C.Б.Белова

С.П.Белов

Н.Д.Гришина

Т.К.Горлачева

МОСКВА 2006

Введение

Важнейшими критериями, по которым проводят классификацию химических реакций являются

агрегатное состояние реагентов (реакции газовые, в растворе, твердофазные, между веществами в различных агрегатных состояниях);

вид реагирующих частиц (реакции молекулярные, ионные, радикальные);

вид переносимых частиц (реакции окислительно-восстановительные с переносом электронов, кислотно-основные с переносом протонов, образования и разрушения комплексов с переносом ионов и молекул, образования и разрушения ионных кристаллов);

вид источника энергии (реакции термохимические, фотохимические и электрохимические).

К основным типам химических реакций в неорганической химии относятся реакции ионные, окислително-восстановительные, кислотно-основные и электрохимические.

Основной характеристикой окислительно-восстановительных реакций является изменение степени окисления элементов в результате переноса элементарных химических частиц – электронов от одного элемента к другому.

1.Окислительно-восстановительные реакции. Основные понятия и определения

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, в результате которых изменяюется степень окисленности элементов.

Окисленность – неравномерность распределения электронов между атомами в соединениях.

• Элемент, электроны которого смещаются к атомам другого элемента (полностью в случае ионной связи и частично в случае ковалентной полярной), проявляет положительную окисленность.

• Элемент, к атомам которого смещаются электроны атома другого элемента, проявляет отрицательную окисленность.

Степень окисленности (с.о.) – число электронов, смещённых от одного атома данного элемента (при положительной окисленности) или к одному атому данного элемента (при отрицательной окисленности).

В простых веществах степень окисленности всегда равна 0.

В химических соединениях некоторые элементы проявляют всегда одну и ту же степень окисленности, но для большинства элементов она в различных соединениях различна.

Постоянную степень окисленности имеют:

Щелочные металлы +1 Н в большинстве О -2

Металлы главной подгруппы соединений +1 - перекисные соединения

2 группы, Zn и Cd +2 В гидридах металлов -1

F -1 -1

Al +3 - +2

Для элементов с непостоянной степенью окисленности её значение можно подсчитать, зная формулу соединения и учитывая, что сумма с.о. всех атомов в молекуле равна 0.

В окислительно-восстановительных реакциях степень окисленности элементов изменяется.

Пример:

При окислении Mg молекулярным каждый атомMg передаёт 2 валентных электрона атому О.

Таким образом, в соответствии с теорией электронного строения атома окислительно-восстановительные реакции интерпретируются как процессы отдачи и приёма электронов. Электроны не уходят из сферы реакции, а переносятся от одного элемента (восстановителя) к другому (окислителю).

Окислительно-восстановительную реакцию можно представить в виде двух полуреакций.

Полуреакция окисления (отдача электронов):

Полуреакция восстановления (приём электронов):

Число электронов, отдаваемых молекулами (атомами, ионами) восстановителя, равен числу электронов, присоединяемых молекулами (атомами, ионами) окислителя. В рассмотренном примере 1 молекула кислорода - окисляет 2 атома магния -.

Окисление – это процесс отдачи электронов.

Восстановление – это процесс приёма электронов.

Окислитель – вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается. Степень окисления при этом понижается. (с.о. )

Восстановитель – вещество, которое отдаёт электроны и при этом окисляется. Степень окисления при этом возрастает. (с.о. )