8.2. Окислительно-восстановительные реакции

Рассмотрим основные положения теории окислительно-восстановительных реакций.

1. Окислением называют процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. Степень окисления при этом повышается. Например:

А1 - 3ē = А1³⁺ Н₂ - 2ē = 2Н⁺

Fe²⁺ - ē = Fe³⁺ 2С1^– - 2ē = С1₂

2. Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Степень окисления при этом понижается. Например:

S + 2ē =S^2-, С1₂ +2ē =2С1^-, Fe³⁺ + ē = Fe²⁺

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называют восстановителями. Во время реакции они окисляются. Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называют окислителями. Во время реакции они восстанавливаются. Так как атомы, молекулы и ионы входят в состав определенных веществ, то и эти вещества соответственно называют окислителями или восстановителями

4. Окисление всегда сопровождается восстановлением и, наоборот, восстановление всегда связано с окислением, что можно выразить уравнениями:

восстановитель - ē ↔ окислитель

окислитель +ē ↔ восстановитель

Окисление-восстановление — это единый, взаимосвя-занный процесс.

Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление — к ее понижению у окислителя.

Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях: окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окис­лительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Например:

N⁵⁺ (HNO₃) S⁶⁺(H₂SO) проявляются только окислительные

свойства;

N⁴⁺ (NO₂) S⁺⁴ (SO₂)

N³⁺ (HNO₂)

N²⁺ (NO) S²⁺(SO) проявляют окислительные и

N⁺ (N₂O) восстановительные свойства;

N⁰ (N₂) S⁰

N^- (NH₂OH) S^-1 (H₂S₂)

N^2- (N₂H₄)

N^3- (NH₃) S^2- (H₂S) проявляются только

восстановительные свойства

21. Важнейшие восстановители и окислители

Восстановители

Окислители

Металлы, водород, уголь Оксид углерода (II) СО Сероводород H2S, сульфид натрия Na2S, оксид серы (IV) SO2, сернистая кислота H2SO3 и ее соли, тиосульфат натрия Na2S2O3 Иодоводород HI, бромоводородная кислота HBr, соляная кислота HCl Хлорид олова (II) SnCl2, сульфат железа (II) FeSO4, сульфат марганца (II) MnSO4, сульфат хрома (III) Cr2(SO4)3 Азотистая кислота HNO2, аммиак NH3, гидразин N2H4, оксид азота (II) NO Фосфористая кислота H3PO3, ортомышьяковистая кислота H3AsO3, гексоцианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] Альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза Катод при электролизе

Галогены Оксид марганца (VII) Mn2O7, оксид марганца (IV) MnO2, перманганат калия KMnO4, манганат калия K2MnO4 Оксид хрома (VI) CrO3, хромат калия K2CrO4, дихромат калия K2Cr2O7 Азотная кислота HNO3 Кислород O2, озон O3, пероксид водорода H2O2 Серная кислота H2SO4 (конц.), селеновая кислота H2SeO4 Оксид меди (II) CuO, оксид серебра (I) Ag2O, оксид свинца (IV) PbO2 Ионы благородных металлов (Ag+, Au3+, и др.) Висмутат натрия NaBiO3, персульфат аммония (NH4)2S2O8, гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6], хлорид железа (III) Гипохлориты, хлораты, перхлораты Царская водка, смесь концентрированных азотной и плавикивой кислот Анод при электролизе

При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции Н⁰₂ + С1⁰₂ = 2H⁺Cl^ валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака заряда не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус.