РОЗДІЛ 9
Окисно-відновні реакції
Окисно-відновні реакції як процес перенесення електронів та зміни ступенів окиснення елементів
Життя – безперервний ланцюг окисно-відновних процесів. Вони є ос-новою життя на Землі. З ними пов’язані дихання та обмін речовин у живих організмах, гниття і бродіння, фотосинтез у рослинах та нервова діяль-ність людини і тварин.
Утворення хімічних сполук, як правило, зумовлюється перерозподілом електронної густини між атомами елементів, які при цьому взаємодіють: має місце більш або менш сильне зміщення цієї густини від атома менш електронегативного елемента до атома елемента-партнера, що характери-зується більш високою мірою електронегативності. Ступінь такого змі-щення вельми різний: він практично дорівнює нулю у разі неполярного зв’язку і зростає в сполуках із полярним зв’язком по мірі зростання різного ступеня електронегативності елементів-партнерів (при цьому дипольний момент молекули зростає).
Внаслідок великих труднощів встановлення межі між типами хімічного зв’язку (неполярний полярний іонний) в хімію введено поняття “сту-пінь окиснення”, або “окисне число”.
Відома величезна кількість хімічних реакцій, при перебігу яких окисні числа елементів (у всіх або у деяких з них), що беруть у них участь, зміню-ються. Реакції подібного типу і отримали назву окисно-відновних реакцій.
Для окисно-відновних реакцій характерне переміщення електронів або зміщення електронних пар від одних речовин (атомів, молекул, іонів) до інших. Це супроводжується зміною ступеня окиснення (окисного числа) атомів або іонів.
Для знаходження окисного числа (О.Ч.) елементів у складних сполуках рекомендується дотримуватись такого порядку.
1.
Окисне
число
атомів у
простих речовинах дорівнює нулю (
);
2.
Атоми Оксигену в сполуках мають О.Ч. =
-2; виняток становлять пероксиди, де О.Ч.
Оксигену складає -1 (наприклад,
)
і
оксиген
фторид
,
де О.Ч. = +2.
3.
У Гідрогену в сполуках О.Ч. = +1; виняток
становлять гідриди мета-лів, де О.Ч.
Гідрогену становить -1 (наприклад,
).
4. О.Ч. металів у сполуках з неметалами, а також у солях оксигенвміс-них кислот завжди має позитивне значення.
5.
У сполуках, утворених елементами одного
періоду, зміщення елек-тронів відбувається
у бік елементів, розміщених правіше:
.
6.
У сполуках, утворених елементами однієї
групи, зміщення елек-тронів відбувається
у бік елементів, розташованих вище:
7. Найвище О.Ч. елементів (за рідкісним винятком) дорівнює номеру групи періодичної системи, де знаходиться елемент.
8. У складних іонних сполуках, наприклад, KMnO4, О.Ч. Мангану ви-значають так: О.Ч. калій-іона – +1, О.Ч. атома Оксигену – -2. У молекулі KMnO4 чотири атоми Оксигену, заряд умовних оксиген-іонів дорівнює -8. Оскільки молекула у цілому електронейтральна, алгебраїчна сума О.Ч. усіх атомів, що входять у сполуку KMnO4, дорівнює нулю. О.Ч. Мангану позначимо через х і складемо рівняння зарядів:
1 + х + 4 (-2) = 0
1 + х - 8 = 0; звідси х = 7.
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.