Лабораторна робота № 5 окисно-відновні реакції

5.1. Теоретична частина

Ступінь окиснення – умовний заряд атома, розрахований із припущення що молекула складається лише із іонів.

Для знаходження ступенів окиснення елементів у складних сполуках користуються наступними правилами:

1. Ступінь окиснення атомів в простих речовинах дорівнює нулю ();

2. Атоми Оксигену в сполуках мають ступінь окиснення -2; виняток становлять пероксиди, де ступінь окиснення Оксигену складає -1 (наприклад, )і оксиген фторид , де ступінь окиснення становить +2.

3. У Гідрогену в сполуках ступінь окиснення +1; виняток становлять гідриди металів, де ступінь окиснення Гідрогену складає -1 (наприклад, ).

4. Оскільки молекула у цілому електронейтральна, алгебраїчна сума ступенів окиснення усіх атомів, що входять у сполуку, дорівнює нулю.

У будь-якій окисно-відновній реакції беруть участь одночасно окисник і відновник. До відновників належать речовини, атоми (або іони) яких від-дають електрони, а до окиcників – речовини, що приєднують ці електрони. Процес віддавання електронів називається окисненням, а процес при- дбання електронів – відновленням.

Хімічні реакції, що протікають зі зміною ступенів окиснення елементів, що входять до складу речовин, називаються окисно-відновними.

Існує три типи окисно-відновних реакцій:

1. Реакції міжатомного або міжмолекулярного окиснення-віднов-лення. До них належать такі реакції, в яких обмін електронами відбува-ється між різними атомами, молекулами або іонами. Наприклад:

.

2. Реакції диспропорціонування (самоокиснення-самовідновлення).

У таких реакціях прості і складні речовини можуть виявити як окисні, так і відновні властивості. Це можливо внаслідок того, що атоми з проміжним ступенем окиснення віддають і приймають електрони. Наприклад, в реакції:

N³⁺ відіграє роль як окисника, так і відновника.

3. Реакції внутрішньомолекулярного окиснення-відновлення. До них належать реакції, в яких і окисник і відновник входять до складу тієї ж ре-човини (молекули):

До найважливіших відновників відносяться лужні та лужноземельні метали; кислоти, що не містять Оксигену (HCl, HBr, HJ, H₂S, H₂Se, H₂Te) та їх солі, гідриди лужних і лужноземельних металів (NaH, CaH₂), а також сполуки неметалів з Гідрогеном (NH₃, N₂H₄, PH₃, P₂H₄ тощо). Роль відновників відіграють також позитивно заряджені іони металів, що мають нижчі ступені окиснення (Cu⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Cr³⁺ та інші). До сильних окисників відносять галогени, озон, кисень, сірку, сполуки, що містять позитивно заряджений іон Гідрогену H⁺ у складі води чи кислот. Виконують роль окисників також метали з найвищим ступенем окиснення у вигляді оксидів, кислот та їх солей. Типовими представниками цих сполук є Mn₂O₇, KMnO₄, HMnO₄, CrO₃, K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, NaBiO₃, Na₂FeO₄, V₂O₅, NaVO₃ тощо. Оксиген у атомарному стані і у складі простої речовини – кисню, а також у вигляді озону О₃ є дуже сильними окисниками. Роль окисників виконують також молекули галогенів F₂, Cl₂, Br₂, J₂ та вищі оксигеновмісні кислоти неметалів (HClO, HClO₃, HClO₄).