8.2. Типичные окислители и восстановители

Окислительно-восстановительная способность частиц зависит от энергии, с которой они притягивают к себе электроны. Энергия притяжения электронов зависит от многих составляющих. У нейтральных атомов – это величина положительного заряда атомного ядра и радиус атома, которые определяют электроотрицательность элемента. Чем больше заряд ядра и меньше радиус атома, тем энергия притяжения больше и, следовательно, выше электроотрицательность и окислительная способность атома. Наиболее сильными окислительными свойствами обладают:

А) элементы, расположенные в правом верхнем углу периодической системы – F, O, Cl, S. Соответственно и молекулы этих элементарных веществ – сильные окислители (F₂, O₂, Cl₂, S);

Б) кислородсодержащие молекулы и ионы, в состав которых входят элементы в высших степенях окисления KMn⁺⁷O₄ (MnO₄^-), KCl⁺⁷O₄ (ClO₄^-), K₂Cr₂⁺⁶O₇ (Cr₂O₇^-2), H₂S⁺⁶O₄ (SO₄^-2), HN⁺⁵O₃ (NO₃^-), Pb⁺⁴O₂ ;

90

В) катионы металлов и водорода в высших степенях окисления Ag⁺, Cu⁺², H⁺. Эти частицы не могут повышать свои степени окисления и, следовательно, могут быть только окислителями.

В качестве типичных восстановителей могут выступать атомы металлов, некоторые неметаллы (Н₂, В, С), сложные вещества, в состав которых входят атомы в низких степенях окисления (Fe⁺²Cl₂, H₂S^-2, N^-3H₃, Sn⁺²Cl₂, C⁺²O, N⁺²O), некоторые органические вещества (альдегиды, спирты, глюкоза и др.).

Если в состав соединения входят атомы с промежуточными степенями окисления, то эти вещества могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Все зависит от «партнера» по реакции.

8.3. Классификация окислительно-восстановительных реакций

Основой для классификации ОВР служит местоположение окислителя и восстановителя.

1.Межатомные или межмолекулярные ОВР. Окислитель и восстановитель входят в состав разных веществ.

2Zn⁰ + O₂⁰ = 2Zn⁺²O^-2

2 Zn - 2 = Zn⁺² – окисление атома цинка

O₂ + 4= 2O^-2 – восстановление молекулы кислорода.

2Zn + O₂ = 2Zn²⁺ + 2O₂^2-

2ZnO

H₂S^-2 + 2HN⁺⁵O₃ = S⁰ + 2N⁺⁴O₂ + 2H₂O

H₂S - 2 =S + 2H⁺ - окисление серы в молекуле H₂S

2NO₃^- +2H⁺ + = NO₂ + H₂O - восстановление азота в ионе NO₃^-

H₂S + 2NO₃^- + 4H⁺ = S + 2H⁺ + 2NO₂ + 2H₂O

H₂S + 2NO₃^- + 2H⁺ = S + 2NO₂ + 2H₂O

2.Внутримолекулярные ОВР. Окислитель и восстановитель входят в состав одного вещества.

2KCl⁺⁵O₃^-2 = 2KCl^- + 3O₂⁰

2Cl⁺⁵ + 6=Cl^- восстановление атома хлора до иона Cl^-

2O^-2 - 4=O₂⁰ окисление атомов кислорода до молекулы О₂

2Cl⁺⁵+ 6O^-2 = 2Cl^- + 3O₂⁰

2ClO₃^-

3.Реакции диспропорционирования (дисмутации, самоокисления-самовосстановления). Окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента, находящиеся в промежуточной степени окисления и входящие в состав одного вещества. Часть атомов повышает свою степень окисления, а другая часть ее понижает.

3HN⁺³O₂ = HN⁺⁵O₃ + 2N⁺²O + H₂O

91

2 N⁺³ + =N⁺² восстановление

N⁺³ - 2=N⁺⁵ окисление

3 N⁺⁴ = 2N⁺² + N⁺⁵

4.Реакции контрпропорционирования (конмутации). Реакция относится к внутримолекулярному типу. В результате происходит выравнивание степеней окисления атомов одного элемента, входящих к состав одного вещества и имеющих разные степени окисления.

N^-3H₄N⁺⁵O₃ = N₂⁺¹O + 2 H₂O

N⁺⁵ + 4=N⁺¹ восстановление

N^-3 - 4=N⁺¹ окисление

N⁺⁵ + N⁺³ = 2 N⁺¹

NH₄NO₃ = N₂O