7

Практична робота № 3 (2 години)

Тема Валентність. Ступінь окислення. Окисно-відновні реакції.

1 Мета Навчитися визначати ступінь окислення, валентність елементів за формулою, методом електронного балансу урівнювати рівняння окисно-відновних реакцій.

2 Теоретичне обґрунтування

Валентність - властивість атомів одного хімічного елементу з’єднуватись з певним числом атомів іншого хімічного елемента. Позначають її римськими цифрами над символом хімічного елемента.

Кількісно валентність визначається числом хімічних зв’язків, якими цей атом сполучений з іншими атомами.

Для визначення валентності зручно користуватись графічними формулами сполук, у яких валентність позначають відповідним числом рисок

Cl H - O O О

Mg S O

Сl H - O O Р O

Р O

О

Ступінь окислення - це умовний позитивний чи негативний заряд, який міг би виникнути на атомах якби зв’язуючи їх пари електронів повністю змістилися до більш електронегативного елемента.

Наприклад, Валентність та ступінь окислення можуть не співпадати у сполуках

_{+4 -2 -4 +1 -3 +1 -2 +1 -1 +1}

СО₂, СН₄ , С₂Н₆ , С₂Н₄ , С₂Н₂

С⁰, а валентність карбону дорівнює 4.

H

‌

N ₂ N  N NH₃ H - N - H HNO₂ H - O - N = O

^{валентність 3 валентність 3 валентність 3}

^{ст. окислення 0 ст. окислення -3 ст. окислення +3}

г ідразін N₂H₄ Н Н

в алентність 3 N - N

cт. окислення -2 Н Н

Для визначення ступеня окислення атомів у хімічних сполуках слід керуватись такими положеннями:

1 Ступінь окислення атомів в простих речовинах дорівнює нулю - Cu⁰, P⁰, H⁰, Cl₂⁰, О₂⁰

2 Атоми оксигену в сполуках виявляють ступінь окислення рівний -2 (за винятком пероксидів Н₂О₂(-1), та фторокисню ОF₂(+2).

3 Атоми гідрогену в сполуках виявляють ступінь окислення +1 (за винятком гідридів NaH, СаН₂ (-1).

4 В ковалентних сполуках ступінь окислення більш електронегативного атома позначається зі знаком мінус, а менш електронегативного – зі знаком плюс:

N^-3H₃⁺¹, N⁺³F₃^-1, Р^-3Н₃⁺¹

5 Алгебраїчна сума ступенів окислення всіх атомів. що входять до складу молекул, дорівнює нулю.

_{+1 +4 -2}

Н₂СО₃

Окисно-відновні процеси

Всі хімічні реакції можна поділити на два типи

1 реакції, які протікають без зміни ступеня окислення атомів, що входять до складу реагуючих речовин (реакції обміну, сполучення, розкладу);

2 реакції, які супроводжуються зміною ступеня окислення атомів реагуючих речовин називаються окисно-відновними.

Окислення – процес віддачі атомом, молекулою чи йоном електронів.

Елемент, що віддає електрони – відновник при цьому ступінь окислення підвищується:

Mg⁰ - 2е = Mg⁺², Н₂⁰ - 2е = 2Н⁺, 2Br^- - 2e = Br₂⁰

Відновлення - процес приєднання атомом, молекулою чи іоном електронів.

Елемент, що одержує електрони - окисник при цьому ступінь окислення знижується:

Р⁰ + 3е = Р^-3, О₂⁰ + 4е = 2О^-2, Mg⁺² + 2e = Mg⁰

Процеси окислення і відновлення нерозривно пов’язані між собою. Окислення неможливо без одночасного відновлення. При окисно-відновних реакціях число електронів, які віддає відновник завжди дорівнює числу електронів, одержаних окислювачем – це є окремий випадок закону збереження матерії.

Метод електронного балансу

Метод ґрунтується на розумінні єдності двох протилежних процесів окислення та відновлення

2.1 З’ясувати, які елементи під час реакції змінили ступінь окислення:

Cu⁰ + HN⁺⁵O_{3 (роз.)} Сu⁺²(⁺⁵NO₃)₂ +⁺²NO^-2 + Н₂О

2.2 Скласти рівняння реакції окислення й відновлення для цих атомів і іонів:

Cu⁰ - 2e  Cu⁺² відновник, окислюється

N⁺⁵ + 3e  N⁺² окисник, відновлюється

Д ля числа відданих та приєднаних електронів (е) слід підібрати найменше спільне кратне і знайти частки від ділення цього кратного на число відданих електронів:

C u⁰ - 2e  Cu⁺² 2 3

6

N⁺⁵ + 3e  N⁺² 3 2

3Cu⁰ + 8HNO₃(роз) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂О