Цель работы:

Ознакомиться с процессами окисления и восстановления, составить уравнения химических реакций и подобрать коэффициенты к ним различными методами.

I. Теоретическая часть.

Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, сопровождающиеся переходом электронов от одних атомов или ионов к другим.

Согласно предложенной В.Л.Писсаржевским (1874 - 1938 годы) терминологии, окислением называется процесс, связанный с потерей электронов; восстановлением – процесс связанный с приобретением электронов.

Образование сульфида железа из простых веществ – железа и серы, т.е. Fe+S=FeS -простейший пример окислительно-восстановительной реакции.

Атом железа, теряя два электрона, окисляется, превращаясь в положительный двухзарядный ион Fe²⁺: Fe-2e=Fe²⁺ (процесс окисления), а атом серы, принимая два электрона, восстанавливается и становится отрицательным двухзарядным ионом S^2-: S+2e=S²⁺ (процесс восстановления).

Вещества, атомы или ионы которых принимают электроны, называются окислителями; вещества, атомы или ионы которых отдают электроны, -восстановителями.

Окислившееся железо выполняло в данной реакции функцию восстановителя, а восстановившаяся сера – функцию окислителя.

Таким образом, окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.

Наиболее часто употребляумые окислители:

1. Галогены и их кислородные соединения;

2. Азотная кислота и ее соли;

3. Соли марганцевой и хромовой кислот;

4. Пероксиды (если в растворе нет другого более сильного окислителя).

Наиболее часто употребляемые восстановители:

1. Свободные металлы;

2. Сероводородная кислота и ее соли;

3. Водород;

4. Углерод;

5. Монооксид углерода;

Степенью окисления (или окислительным числом) называется заряд атома или иона элемента, вычисленный исходя из условного предположения, что все связи в молекуле окислителя и восстановителя являются ионными. Эта величина носит формальный характер в большинстве случаев её значение далеко от истинных значений зарядов атомов.

Методы вычисления коэффициентов окислительно-восстановительной реакции:

Составление схем перехода электронов на основе изменения степеней окисления атомов или ионов.

Для составления схемы переходов электронов в окислительно-восстановительных реакций следует руководствоваться тем, что число электронов, принимаемое окислителем или отдаваемое восстановителем, можно определить для каждого из них как алгебраическую разность между большой и меньшей степенью окисления.

Коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций определяется на основании подсчета отданных и принятых электронов: суммарное число электронов, теряемых восстановителем, должно быть равно суммарному числу электронов, приобретаемых окислителем.

Метод электронно-ионных уравнений окислительно-восстановительных реакций.

При составлении электронно-ионных схем следует учитывать изменение не только заряда иона, но и (весьма часто) их состава, например, при окислении нитрит-иона в нитрат-ион (NO₂^-→NO₃^-) или при восстановлении перманганат-иона по схеме (Mn0₄^-→Mn²⁺) и во многих других случаях. Такие взаимные переходы сопряжены в общем случае с участием в них молекул воды или содержащихся в растворе ионов H⁺ и OH^-.Отсюда следует, что во взаимодействие с ионами или молекулами окислителя и восстановителя могут вступать или, наоборот, быть продуктами реакции:

1. В кислой среде – молекулы воды и ионы H⁺;

2. В щелочной среде - молекулы воды и ионы OH^-;

3. В нейтральной среде - молекулы воды и ионы H⁺ и OH^-;

При выводе молекулярно-ионных уравнений окислительно-востановительных реакций следует придерживаться той же формы записи, которая принята для уравнений реакций обменного характера, а именно: малорастворимые, малодиссоциированные и летучие соединения следует писать в виде молекул.

Алгебраический метод расчета коэффициентов в уравнениях химических реакций.

Метод основан на составлении балансов отдельных элементов в составе различных молекул, участвующих в реакции. Метод применим как для расчетов окислительно-восстановительных реакций, так и для реакций, не сопровождающихся передачей электронов, например, для реакций с участием органических веществ и др.

При составлении балансов следует использовать следующее правило знаков: начальные вещества записываются со знаком минус, конечные - со знаком плюс.