VI. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции протекают с изменением степени окисления атомов, входящих в состав молекул окислителя и восстановителя. Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный на основании предположения, что молекула состоит только из ионов. Понятие "степень окисления" и валентность различны. Валентность - число не спаренных электронов на внешнем энергетическом уровне атома (s-, p-элементы) или на внешнем и предвнешнем незавершенном d-подуровне (d-элементы). Другими словами, это число электронов атома, участвующих в образовании валентных связей. Степень окисления в отличие от валентности имеет положительное, отрицательное или нулевое значение. Например, в молекуле KCl валентность калия равна 1, а степень окисления +1, в молекуле Сl₂ валентность атома хлора равна 1, а степень окисления равна нулю. Условно реакцию окисления-восстановления можно записать в виде:

OKИC₁ + BOCCT₂ = BOCCT₁ + ОКИС₂.

Окисление - процесс отдачи электронов, восстановление - процесс присоединения электронов. Окислитель в результате реакции восстанавливается, а восстановитель - окисляется. Окисление и восстановление - это две составляющие единого процесса. В соответствии с законом сохранения массы, количество электронов, принятых окислителем, равно числу электронов, отданных восстановителем. Это равенство записывается в виде уравнений электронного баланса:

n₂ | OKИC₁ + n₁ē  BOCCT₁

n₁ | BOCCT₂ - n₂ ē  ОКИС₂

Для правильного составления уравнений реакций окисления-восстановления необходимо правильно определить величину и знак степени окисления любого атома в молекуле.

1) Степень окисления атома в молекуле простого вещества равна нулю (O₂°, J₂°, N₂°, Fe°, Zn°, Mg°).

2) Степень окисления кислорода O^-2 во всех соединениях, кроме перекиси водорода и оксида фтора (Н₂О₂^-1, O⁺²F₂). Например, N₂O^-2, CaCO₃^-2.

3) Степень окисления атома водорода во всех соединениях равна +1 (кроме гидридов щелочных и щелочноземельных металлов типа NaH^-1, CaH₂^-1). Например, H⁺¹₂O, H⁺¹₂SO₄, RbH⁺¹₂PO₄, NaOH⁺¹ .

4) Молекула нейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Например, молекула H₂^-1S⁺⁶O₄^-2, сумма зарядов атомов равна 2·(+1)+(+б)+4-(-2) =+8-8=0.

5) Атом элемента в своей высшей положительной степени окисления может быть только окислителем. Например, S⁶⁺ + 2ē  S⁴⁺.

6) Атом элемента в своей низшей степени окисления может быть только восстановителем. Например, S^2- - 2ē  S⁰, 2Сl^- - 2ē  Сl ₂⁰.

7) Атом элемента, находящийся в промежуточной степени может проявлять свойства окислителя и восстановителя. Например, окислительные свойства: Cl³⁺ + 2ē  Cl⁺, Мn⁴⁺ + 2ē  Мn²⁺,

восстановительные свойства: Cl³⁺ - 2е = Сl⁵⁺, Мn⁴⁺ - 3е = Мn⁷⁺.

Рассмотрим изменение окислительно-восстановительных свойств простых веществ и сложных соединений для р-элементов 5-7 групп ПСЭ.

5 Группа (на примере азота)

	Степень окисления азота
	-3	0	+1	+2	+3	+4	+5
Формы некоторых устойчивых химических соединений	аммиак NH3, катион аммония NH41+, NH4Cl соли аммония	N2	N2O	NO	N2O3, соли азотистой кислоты HNO2-нитриты КNO2	NO2	N2O5, Соли азотной кислоты HNO3 – нитраты KNO3
Свойства	Восстановительные ослабевают