Тема 10. Окисно–відновні процеси

Окисно-відновними реакціями називаються реакції, що протікають із зміною ступеня окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин.

Cтупінь окиснення – це умовний заряд атома в молекулі, розрахований виходячи з припущення, що молекула складається з іонів.

Правило для розрахунків ступеня окиснення – алгебраїчна сума ступенів окиснення атомів в молекулі дорівнює нулю.Для розрахунків ступенів окиснення якогось атома в молекулі треба знати всі ступені окиснення елементів, крім одного. Для практичних розрахунків треба знати ступені окиснення елементів, які мають (в більшості випадків) сталі ступені окиснення:

–1 F

–2 O (крім пероксидів, в яких ступінь окинення дорівнює –1)

+1 лужні метали, гідроген (крім гідридів, в яких ступінь окиснення гідрогену дорівнює –1)

+2 лужноземельні метали.

Треба мати на увазі, що ступені окиснення простих речовин прийняті рівними 0.

Приклад 33.

Розрахувати ступінь окиснення хрому в сполуці K₂Cr₂O₇.

Розв'язання.

Ступені окиснення К та О дорівнюють відповідно +1 та –2. Враховуючи, що алгебраїчна сума ступенів окиснення атомів в молекулі дорівнює нулю, складемо рівняння: 2×(+1) + 2×х + 7×(–2) = 0; х = +6.

Окиснення – це процес віддачі електронів часткою, а відновлення – приєднання електронів. Частки, які віддають електрони, є відновниками, в процесі реакції вони окислюються ( ступінь окиснення їх підвищується). Частки, які приєднують електрони, є окисниками, під час реакції вони відновлюються ( ступінь окиснення знижується).

За механізмом перебігу розрізняють: міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні та реакції диспропорціонування.

Міжмолекулярні - це реакції, в яких окисник і відновник є різними речовинами.

У внутрішньомолекулярних реакціях зміна ступеню окиснення атомів відбувається в одній молекулі.

У реакціях диспропорціонування окисником і відновником є атоми того самого елемента.

Метод електронного балансу.

За цим методом складають електронні рівняння, в яких вказуються ступені окиснення, а також число відданих та прийнятих електронів. Кількість відданих електронів має дорівнювати кількості приєднаних електронів.

Приклад 34.

Встановити коефіцієнти в рівнянні:

KMnO₄ + H₃PO₃ + H₂SO₄® MnSO₄ + H₃PO₄+ K₂SO₄ + H₂O

Розв'зання.

По-перше,треба визначити ступені окиснення елементів:

Ступінь окиснення змінюється у атомів Mn i P. Ці зміни можна виразити електронними рівняннями:

Кількість відданих електронів повинна дорівнювати кількості прийнятих електронів. Для цього першу реакцію треба помножити на 2, другу - на 5 ( +10 е та –10 е ). Вносимо ці коефіцієнти в рівняння реакції. Коефіцієнти перед речовинами, атоми яких не змінюють ступінь окиснення, знаходимо шляхом підбору:

Під час складання рівнянь окисно–відновних реакцій методом електронного балансу слід дотримуватись такої послідовності дій:

– скласти схему рівняння реакції і зазначити вихідні речовини і продукти реакції;

– визначити ступені окиснення всіх елементів, виділити елементи, ступені окиснення яких змінюються;

– скласти електронні рівняння;

– підібрати найменші коефіцієнти, на які треба помножити електронні рівняння, щоб кількість електронів, що віддана, дорівнювала кількості електронів, що приєднана (електронний баланс):

– підібрані коефіцієнти поставити в молекулярному рівнянні поперед формулами відповідних сполук;

– підібрати коефіцієнти біля формул сполук, які не змінюють своїх ступенів окиснення.

Реакція горіння є типовою окисно-відновною реакцією. Кисень повітря в цій реакції виступає в якості окисника, а горюча речовина – в якості відновника.

Контакт окисника та відновника може призвести до хімічної реакції між ними. За деяких умов така реакція може відбуватися у вигляді процесу горіння або вибуху. Особливістю реакцій між сильними окисниками та відновниками є те, що процес горіння може початися за відсутності джерела запалювання, лише через тепловиділення внаслідок хімічної реакції. Такий процес назвається самозайманням. Так, контакт концентрованої азотної кислоти з багатьма органічними речовинами призводить до самозаймання. До такого ж ефекту призводить контакт твердого перманганату калію зі спиртами, альдегідами та карбоновими кислотами. Ні азотна кислота, ні перманганат калію за звичайних умов не здатні горіти (негорючі речовини), але, як можна побачити з наведених прикладів, обидві ці речовини є пожежонебезпечними.

Запитання до самоконтролю

1. Які реакції називаються окисно-відновними?

2. Який процес називається окисненням, а який відновленням?

3. Що таке окисник і відновник?

4. Що таке ступінь окиснення?

5. Які є типи окисно-відновних реакцій?

6. У чому полягає суть методу електронного балансу?

7. Яка речовина є окисником в реакціях горіння в повітрі?

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тема 9. Колоїдні системи	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.