- •И. В. Крепышева
- •Содержание
- •Тема 7. Химия металлов 125
- •1.2. Квантово-механическая модель атома водорода
- •1.3. Строение многоэлектронных атомов
- •1.4. Периодическая система элементов д.И. Менделеева
- •1.5. Периодические свойства элементов
- •1.6. Решение типовых задач
- •1.7. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 2. Химическая связь
- •2.1. Ковалентная связь
- •2.2. Гибридизация атомных орбиталей
- •2.3. Ионная химическая связь
- •2.4. Металлическая связь
- •2.5. Водородная связь
- •2.6. Строение твердого тела
- •Тема 3. Элементы химической термодинамики
- •3.1. Основные понятия термодинамики
- •3.2. Внутренняя энергия
- •3.3. Энтальпия
- •3.4. Термохимия. Закон Гесса
- •3.5. Энтропия
- •3.6. Самопроизвольные процессы. Энергия Гиббса
- •3.7. Решение типовых задач
- •3.8. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 4. Химическая кинетика и химическое равновесие
- •4.1. Скорость химической реакции
- •4.2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
- •4.3. Зависимость скорости реакции от температуры
- •4.4. Катализ
- •4.5. Химическое равновесие
- •4.6. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
- •4.7. Решение типовых задач
- •4.8. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 5. Растворы. Дисперсные системы
- •5.1. Общие свойства растворов
- •5.2. Способы выражения состава растворов
- •5.3. Теория электролитической диссоциации
- •5.4. Теории кислот и оснований
- •5.5. Ионные реакции в растворах
- •5.6. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН
- •5.7. Гидролиз солей
- •5.8. Дисперсные системы и их классификация
- •5.9. Решение типовых задач
- •28,57 Г соли растворены в 71,43 г воды
- •3% Массы раствора составляют 48,84 г
- •Соотношение между рН и рОн
- •5.10. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 6. Окислительно-восстановительные электрохимические процессы
- •6.1. Основные понятия
- •Правила определения степени окисления
- •6.2. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •6.3. Влияние среды на характер протекания реакций
- •6.4. Важнейшие окислители и восстановители
- •6.5. Электрохимические процессы
- •96500 Кл (26,8 а∙ч) – 31,77 г Cu (масса моля эквивалентов)
- •96500 Кл – 1 г (11,2 л– объем моля эквивалентов)
- •6.6. Гальванический элемент Даниэля-Якоби
- •6.7. Окислительно-восстановительные потенциалы
- •6.8. Эдс окислительно-восстановительных реакций
- •6.9. Электролиз расплавов и растворов солей
- •6.10. Некоторые области применения электрохимии
- •6.11. Решение типовых задач
- •6.12. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 7. Химия металлов
- •7.1. Общая характеристика металлов
- •7.2. Химические свойства металлов
- •7.3. Взаимодействие металлов с кислотами
- •Взаимодействие металлов с соляной кислотой.
- •Взаимодействие металлов с азотной кислотой
- •Взаимодействие металлов с серной кислотой
- •7.4. Сплавы
- •7.5. Получение металлов
- •Тема 8. Коррозия и защита металлов
- •8.1. Определение и классификация коррозионных процессов
- •8.2. Химическая коррозия
- •8.3. Электрохимическая коррозия
- •8.4. Возможность коррозии с водородной и кислородной деполяризацией
- •8.5. Защита металлов от коррозии
- •8.6. Решение типовых задач
- •8.7. Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 9. Органические полимерные материалы
- •9.1. Классификация полимерных (высокомолекулярных) материалов
- •9.2. Строение полимеров
- •9.3. Кристаллическое и аморфное состояние полимеров
- •9.4. Методы получения полимеров
- •9.5. Применение полимеров
- •Тема 10. Химическая идентификация и анализ вещества
- •10.1. Химическая идентификация вещества
- •Некоторые реагенты для идентификации катионов
- •Классификация анионов по окислительно-восстановительным свойствам
- •Некоторые реагенты для идентификации анионов
- •10.2. Количественный анализ. Химические методы анализа
- •10.3. Инструментальные методы анализа
- •Приложение
- •Важнейшие единицы си и их соотношение с единицами других систем
- •Приставки для дольных и кратных единиц си
- •Термодинамические характеристики некоторых веществ при 298 к
- •Стандартные потенциалы металлических
- •Энергия разрыва связи
- •Электроотрицательность элементов по Полингу
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы элементов
- •Растворимость соединений
- •Обозначения: р – растворимый, м – малорастворимый, н – нерастворимый,
- •Константы диссоциации Кд слабых электролитов
- •Распределение электронов в атоме
- •Список литературы
- •Крепышева Ирина Вадимовна
- •Учебное пособие для самостоятельной работы студентов
- •Нехимических специальностей и направлений
Тема 6. Окислительно-восстановительные электрохимические процессы
Окислительно-восстановительные процессы относятся к числу распространенных химических реакций. Дыхание, усвоение СО2 растениями с выделением О2, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей имеют окислительно-восстановительные реакции.
Сжигание топлива в двигателях внутреннего сгорания, электролитическое осаждение металлов, процессы, происходящие в гальванических элементах и аккумуляторах, включают реакции окисления-восстановления.
Получение металлов, простых веществ, ценных химических продуктов (аммиака, щелочей, HNO3,H2SO4), производство строительных материалов, пластмасс, медикаментов основано на окислительно-восстановительных процессах.
6.1. Основные понятия
Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.
Например,
.
Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из двух процессов, или полуреакций: окисления и восстановления. Реакция состоит из двух полуреакций:
окисление цинка
и восстановление водорода .
Вещества, входящие в полуреакцию, образуют сопряженную пару. Один из их компонентов называют окисленной формой – Ох, другой – восстановленной формой – Red.
;
OxRedOxRed
Окисленная форма образована элементом в более высокой степени окисления, восстановленная форма – элементом в более низкой степени окисления. Степень окисления изменяется у Zn от 0 до +2, у водорода от +1 до 0. Продуктами реакции являются новые окислитель и восстановитель, более слабые, чем исходные:
Ox1+Red2→Ox1+Red2
Окисление – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом.
.
Атом, молекула или ион, отдающий электроны называется восстановителем.
Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом
; ;.
Атом, молекула или ион, принимающий электроны называется окислителем.
В большинстве случаев происходит не перенос электронов, а смещение электронного облака, поэтому правильнее говорить об изменении электронной плотности.
Степень окисления – это условно приписываемые заряды, которые могут приобрести атомы элемента, если бы они отдали или присоединили некоторое число электронов.
Степень окисления может иметь положительное, нулевое и отрицательное значение.
Величина положительной степени окисления определяется числом электронов, оттянутых от данного атома. Обозначается «+».
Отрицательная степень окисления приписывается атомом, притянувшим к себе электроны равной числу притянутых электронов и обозначается «–».
Правила определения степени окисления
1. Атомы кислорода имеют степень окисления «-2», за исключением окиси фтора О+2F2 и пероксидов .
2. Атомы водорода во всех соединениях имеют степень окисления «+1» за исключением гидридов металла (Li+H-).
3. Степень окисления элемента в простом веществе (О2, Н2, Na, C) равна нулю.
4. Степень окисления атомов в ионных соединениях для данного иона равна по знаку и величине его электрическому заряду .
5. В соединениях с ковалентной полярной связью, атомы элементов с большей величиной электроотрицательности имеют «–» степень окисления, а с меньшей электроотрицательностью «+» степень окисления.
.
6. Степень окисления атомов в органических соединениях, определяется также, как и в ковалентно-полярных соединениях.
7. Алгебраическая сумма степеней окисления элементов в нейтральной молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.
Различают 3 типа окислительно-восстановительных реакций:
1. Межмолекулярные – к ним относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах (например, рассмотренная выше реакция);
2. Внутримолекулярные – реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе, например в реакциях термического разложения:
Диспропорционирования – реакции, в которых участвуют молекулы, атомы, ионы, проявляющие и окислительные, и восстановительные свойства:
.