2. Найважливіші окисники та відновники

Про окисно-відновні властивості елементів у вигляді простих речовин (нейтральних атомів) можна судити за їх положенням у періодичній сис-темі. Якщо елемент знаходиться в сполуці, то його окисно-відновні влас-тивості залежать від його О.Ч.

Чим менш міцно пов’язані валентні електрони з ядром атома, тим вища відновна здатність атома. Таким чином, найбільш активними відновни-ками є атоми лужних металів і найбільш активний серед них – Францій. Атоми металів виявляють тільки відновні властивості. Виконуючи роль відновника, атоми металів переходять у позитивно заряджені іони:

Me –ne^-  Meⁿ⁺.

Активність металу як відновника у водних розчинах визначається його положенням у ряду стандартних електродних потенціалів, який, по суті, ві-дображає закономірність зміни потенціалів іонізації та електронегатив-ності.

Окисні властивості іонів металів збільшуються

Відновні властивості металів збільшуються

Д о відновників належать і неметали, що мають негативне О.Ч. До цієї групи відновників належать 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). Неметали, що входять до складу цих відновників, здатні втрачати електрони і переходити в нейтральні атоми або ж підлягати подальшому окисненню. Активність неметалів у відповідному ряду сполук зростає в пе-ріодичній системі зверху вниз. Відновна здатність галогеноводнів зростає в ряду:

HF, HCl, HBr, HJ,

причому HF окиснюється лише електричним струмом на аноді.

До групи відновників належать позитивно заряджені іони металів, що мають нижчі О.Ч., здатні під час взаємодії з окисниками втрачати елек-трони з підвищенням О.Ч. Найпоширенішими відновниками є оксиди цих металів або їх солі:

Неметали можуть і приймати електрони, і віддавати їх, можуть вияв-ляти і окисні, і відновні властивості.

Чим більше електронів має атом на зовнішньому електронному шарі і чим ближче вони розташовані до ядра, тим сильніше виражена окисна здатність елемента. Найсильніші окисники – галогени, озон, кисень, сірка, сполуки металів, що мають найвищі позитивні О.Ч., іони благородних ме-талів. Атоми елементів підгрупи IV групи є слабкими окисниками.

Атом елемента в стані вищого ступеня окиснення виявляє тільки окис-ні властивості, оскільки може тільки приймати електрони (має тільки елек-тронно-акцепторні функції).

Метали, які мають найвище О.Ч., виконуючи функцію окисників, від-новлюються до нижчих О.Ч., а в деяких випадках до нейтральних металів. Найчастіше окисниками виступають такі метали, що мають найвище О.Ч.:

Іони благородних металів, які мають навіть низьке значення О.Ч., є досить сильними окисниками.

До групи окисників належать сполуки, що містять позитивно заряд-жений іон H⁺ (вода, кислоти), який при взаємодії з відновниками виявляє окисну дію:

2H⁺ +2e^-  H₂.

Прикладом окисних властивостей іонів H⁺ можуть бути реакції актив-них металів із розведеними кислотами (крім нітратної).

До складу окисників належать метали з найвищим О.Ч. у вигляді оксидів, кислот та їх солей. Типовими представниками цих сполук є Mn₂O₇, KMnO₄, HMnO₄, CrO₃, K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, NaBiO₃, Na₂FeO₄, V₂O₅, NaVO₃ тощо.

Якщо в кількох сполуках елемент має найвище О.Ч., то сильнішим окисником за інших рівних умов буде та сполука, у якій масова частка цього елемента найбільша.

Окисні властивості мають також вищі оксигенвмісні кислоти немета-лів, їх ангідриди і солі.

Роль окисників можуть виконувати елементарні речовини (неметали), нейтральні атоми або молекули, які можуть приєднувати електрони і набувати негативного О.Ч.:

E⁰ + ne^-  E^-n.

До цієї групи окисників належать р-елементи, що містять на зовніш-ньому шарі від семи до чотирьох електронів, для яких характерні велика спорідненість до електрона або велике значення електронегативності.

Для неметалів електронегативність і здатність приєднувати електрони зменшується у такій послідовності:

F, O, Cl, N, Br, S, J, Se, P, C, H, As, B, Si.

Молекули галогенів F₂, Cl₂, Br₂, J₂ при цьому перетворюються у не-гативно заряджені іони (F^-, Cl^-, Br^-, J^-).

Нейтральні молекули, атоми Оксигену, Сульфуру та їх аналогів пере-ходять до стану відновлення О^-2, S^-2 тощо.

Оксиген у атомарному стані і у складі простої речовини – кисню є дуже сильним окисником, особливо при високих температурах.

Сильні окисні властивості характерні для алотропічної модифікації Оксигену – озону. Як сильні окисники, озон і Флуор вбивають бактерії й тому застосовуються для дезинфекції повітря чи води. Щодо Флуору Оксиген виявляє відновні властивості:

2	1		(реакція окиснення);
4	2		(реакція відновлення).

Флуор і озон, як сильні окисники, спричиняють глибокі зміни в генах організмів за умови дуже низького їх вмісту в повітрі.

Озон використовують для оброблення питної води, зниження запахів у жирах і маслах, отримання альдегідів окисненням вуглеводнів тощо.

Практичне застосування як відбілювач має хлор, що під час взаємодії з вологою повітря утворює гіпохлоритну кислоту, яка розкладається з ви-діленням атомарного Оксигену:

HClO  HCl + O.

Cульфур та його аналоги при підвищенні температури є окисниками щодо Гідрогену та металів. Продуктами відновлення Сульфуру є H₂S та сульфіди металів.

Під час окиснення металів N, S, P, Si, C, B утворюються відповідно нітриди, сульфіди, фосфіди, силіциди, карбіди, бориди.

Найслабкішими окисниками серед простих речовин є неметали групи IVА (C, Si).

Хоча нейтральні атоми або молекули неметалів виявляють в основному окисні властивості, але, реагуючи з сильними окисниками (Флуором, озо-ном), вони віддають електрони і є відновниками.

Найпоширеніші окисники та відновники наведені у табл. 19.

Таблиця 19. Найпоширеніші окисники та відновники

Окисники		Відновники
Нейтральні атоми або молекули неме-талів	F2, Cl2, Br2, J2, O2, S, P, O3 тощо	Метали (лужні, лужноземельні та ін.)	Li, K, Na, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Mg, Zn, Al, Fe, Co, Ni, Cd, Sn, Pb, Cr, Mn
Позитивно зарядже-ні іони металів з ви-соким ступенем окиснення	Fe3+, Sn4+, Hg2+, Pb4+, Au3+, Co3+, Ni3+, Cu2+, Ti4+ тощо	Негативно за-ряджені іони не-металів або не-метали у нега-тивному ступені окиснення	Cl-, Br-, J-, S2-, Se2-, Te2-
Оксигенметало-вмісні кислоти, їх ангідриди та солі	Mn2O7, CrO3, V2O5, AuCl4	Позитивно за-ряджені іони ме-талів у нижчих ступенях окис-нення	Fe2+, Sn2+, Cr2+, Mn2+, Ti2+, Cu1+
Вищі оксиген-вмісні кислоти неметалів		Нижчі оксиген-вмісні кислоти, їх ангідриди та солі

Атоми елементів із проміжним ступенем окиснення можуть мати як електронно-донорні, так і електронно-акцепторні функції та можуть вияв-ляти як відновні, так і окисні властивості. Прикладом таких речовин є та ін.