Презентация лекции Файл

Окислительновосстановительные
реакции
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) - химические
реакции, при протекании которых изменяются степени окисления элементов,
входящих в состав реагирующих веществ.
Степень окисления (СО) - условный электрический заряд, который приобрел
бы атом, если бы электроны, связывающие его с другими атомами, были бы
полностью смещены от данного атома к другому атому (при положительной СО)
или от других атомов к атому данного элемента (при отрицательной СО).
Изменение степеней окисления в ходе ОВР обусловлено полным или частичным
переходом электронов от атомов одного элемента к атомам другого элемента.







1. СО атомов в простых веществах принимается равной нулю (Fe0; S0 ;O2 0).
2. Алгебраическая сумма степеней окисления атомов, входящих в состав
молекулы, равна нулю, а в ионе – заряду иона.
3. Постоянную СО в соединениях имеют щелочные металлы (+1), металлы
второй группы главной подгруппы, цинк и кадмий (+2).
4. Водород во всех соединениях имеет СО окисления (+1), кроме гидридов
металлов, в которых (например, СаН2) степень окисления водорода равна (–1).
5. Кислород в большинстве проявляет степень окисления (–2). Исключение
составляют: фторид кислорода OF2, в котором степень окисления кислорода
(+2), и пероксиды, например, H2O2, где степень окисления кислорода (–1).
7. Высшая степень окисления атома элемента равна номеру группы, в которой
элемент расположен в таблице Д.И. Менделеева.
8. Низшая степень окисления атома элемента вычисляется по разнице между
номером его группы и числом восемь и по абсолютной величине не может быть
больше четырех.
Какие вещества могут быть окислителями, а какие –
восстановителями?
Свойства сложных веществ обусловлены наличием в их составе элементов с
переменной СО.
Если в состав вещества входит элемент с высшей СО, то он может только
понижать ее, участвуя в процессе восстановления. Такое вещество
может только присоединять электроны, выступая в роли окислителя.
Так, свойства HNO3 определяет азот в высшей степени окисления (+5), т.к.
водород и кислород в большинстве соединений проявляют постоянные СО.
Поэтому HNO3 может быть только окислителем.
Если в состав вещества входит элемент с низшей СО , то он может только
повышать ее и участвовать в процессе окисления. Такое вещество может
только отдавать электроны и выступать в роли восстановителя.
Например, свойства HBr определяет бром, который в этом соединении
имеет низшую степень окисления (–1), поэтому HBr может быть только
восстановителем.
Если в состав вещества входит элемент в промежуточной степени окисления
(который, следовательно, может и повышать, и понижать ее), то вещество
может быть как окислителем, так и восстановителем, в зависимости от
свойств химического партнера.
Так, свойства Na2SO3 определяются степенью окисления серы, которая входит в его
состав в промежуточной степени окисления (+4). Вследствие этого Na2SO3
проявляет окислительно-восстановительную двойственность:
в реакции с окислителем, например с KMnO4, сульфит натрия выступает в роли
восстановителя, а при взаимодействии с восстановителем, например с H2S – в
роли окислителя.





Различают три основных типа ОВР.
1. Реакции межмолекулярного окисления-восстановления.
В таких реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в
состав молекул разных веществ.
2. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления.
В таких реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в
состав одного вещества, например:
1



2
0
0
2 Ag 2 O  4 Ag  O 2
3. Реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования).
Это ОВР, при протекании которых повышается и понижается СО одного и
того же элемента,т.к. окисляется и восстанавливается один и тот же элемент;
при этом часть атомов элемента отдает электроны другой части атомов этого
же элемента, например:
5
1
7
4 К ClO 3  К Cl 3 К ClO 4


Эквивалент - реальная или условная частица вещества, которая может
замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом
эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных
реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
Молярная масса эквивалента восстановителя (окислителя) Мэ равна его
молярной массе М, деленной на число электронов n, которые присоединяет
(высвобождает) одна молекула окислителя (восстановителя) в данной ОВР:
Μэ 

M
n
Так как одно и то же вещество в разных окислительно-восстановительных
реакциях может присоединять (отдавать) разное число электронов, то молярная
масса эквивалента также может иметь различные значения. Так, известный
окислитель перманганат калия ΚMnΟ , в зависимости от кислотности среды,
4
восстанавливается: в кислой среде – до Mn+2; в нейтральной и слабощелочной –
до Mn+4; в сильнощелочной – до Mn+6. Поэтому молярная масса эквивалента
перманганата калия имеет три числовых значения.
Вещества,
содержащие
элементы в
низшей СО:
NH3, H2S,
HCl, HBr, КI
Металлы
Важнейшие
восстановители
Соли, содержащие
ионы: Fe2+, Sn2+,
Mn2+, Cr2+ и др.
H2
C
CO
Оксиды:
MnO2,
PbO2,
CuO,
Ag2O
Галогены:
F2, Cl2, Br2, I2
Вещества,
содержащие
элементы в
высшей СО:
KMnO4
K2Cr2O7
KBiO3
Важнейшие
O2, O3
Fe3+, Ce4+,
ионы
благородных
металлов:
Ag+, Au3+ и др.
окислители
Кислоты:
H2SO4 (конц.),
HNO3, H2SeO4,
«царская водка»