Тема: Основные положения электронной теории окислительно-восстановительных реакций. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций.

1. Основные положения электронной теории овр.

Реакции, при которых происходит переход электронов от одних атомов или ионов к другим, что сопровождается изменением степени окисления элементов в составе реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными (ОВ).

Например,

Cu⁺²SO₄ + Fe° = Cu° + Fe⁺²SO₄

является окислительно-восстановительной, потому что в процессе этой реакции атомы меди и железа изменяют свои степени окисления. Степень окисления атома железа повышается от 0 до + 2, степень окисления меди понижается от +2 до 0.

Согласно электронной теории ОВ-процессов

• окисление - это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. При окислении степень окисления элемента повышается

• восстановление — это процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом. При восстановлении степень окисления понижается.

• Вещества, атомы, молекулы или ионы которого отдают электроны, называются восстановителями.

• Вещества, атомы, молекулы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями.

• Число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, принятых окислителем.

Окисление всегда сопровождается восстановлением, а восстановление - окислением.

_{+7 -1 +2 0}

2КМnО₄ + 16НСl = 2MnСl₂ + 5Cl₂ + 2KCl + 8H₂O

Mn⁺⁷ + 5 ē = Mn⁺² процесс восстановления, Mn⁺⁷ – окислитель

2Сl^-1 - 2 ē = Cl₂⁰ процесс окисления, Сl^-1 - восстановитель

2. Важнейшие окислители и восстановители.

Если в состав вещества входит элемент с высшей степенью окисления, он может только понижать её, т.е. участвовать в процессе восстановления. Следовательно, данное вещество может только присоединять электроны и выступать только в роли окислителя. Марганец в

КМnО₄ имеет высшую степень окисления +7, поэтому КМnО₄ может быть только окислителем.

Если в состав вещества входит элемент с низшей степенью окисления, он может только повышать ее, т.е. участвовать в процессе окисления. Следовательно, данное вещество может только отдавать электроны и выступать только в роли восстановителя.

Например, свойства аммиака NН₃ определяются степенью окисления азота. Азот в аммиаке имеет низшую степень окисления -3, поэтому NН₃ может быть только восстановителем.

Если в состав вещества входит элемент с промежуточной степенью окисления, он может как повышать, так и понижать её в процессе восстановления. Следовательно, данное вещество может быть и окислителем и восстановителем. Это зависит от второго участника реакции.

Окислители: азотная кислота, серная кислота, перманганат калия КМпО₄, оксид марганца (IV) МпО₂, дихромат калия К₂Сг₂0₇, йодат натрия NaIO₃, бромат натрия NaBrO₃, оксид свинца (IV) РЬО₂, хлорат калия КС1О₃, висмутат натрия NaBiO₃ хлорная кислота НСlО₄ и её соли – перхлораты и др.

Восстановители: металлы, сероводород, хлороводород, йодоводород, тиосульфат натрия и др.

Кроме веществ, которые могут выступать в химических реакциях только как окислители или только как восстановители, имеются вещества, которые могут быть и окислителями, и восстановителями. Эти вещества обладают ОВ-двойственностью, так как содержат атомы элементов в промежуточной степени окисления, значения которых находятся между низшей и высшей степенями. В зависимости от условий реакции они могут принимать или отдавать электроны. ОВ-двойственностью обладают пероксид водорода Н₂⁺¹ О₂^-1 , оксид серы (IV) S⁺4O₂^-2 , нитрит натрия Na⁺¹N⁺³O₂^-2.

Сила окислителей и восстановителей зависит от их способности принимать или отдавать электроны: окислитель тем сильнее, чем больше у него выражена способность принимать электроны, и наоборот, более сильный восстановитель способен легче отдавать электроны. ОВ-реакции всегда идут в сторону образования более слабых окислителей и более слабых восстановителей из исходных, более сильных восстановителей и более сильных окислителей соответственно. Если в растворе содержатся несколько восстановителей, например ионы С1^-, Вг^-, 1^-, то добавляемый окислитель КМпО₄ будет реагировать с самым сильным восстановителем, т.е. с йодид-ионами 1^-, окисляя их до свободного йода 1₂. То же самое можно сказать о нескольких окислителях и одном восстановителе. Восстановитель будет вначале реагировать с самым сильным окислителем.