3.7. Окислительно-восстановительные реакции

3.7.1. Методические указания

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, называют окислительно-восстановительными (ОВР).

Степень окисления - это условный заряд атома элемента в молекуле, приобретенный им за счет смещения электронов от менее электроотрицательного элемента к более электроотрицательному.

При определении степени окисления нужно помнить:

• степень окисления атома в простом веществе равна 0;

• степень окисления атома водорода во всех соединениях, кроме гидридов металлов равна +1;

• степень окисления кислорода, кроме пероксидов и OF₂, равна -2;

• степень окисления атомов элементов I, II, Ш групп главных подгрупп периодической системы равна +1, +2, +3 соответственно;

• сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна 0.

- сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона. Окислением называют процесс отдачи электронов атомом, молекулой

или ионом. Степень окисления при этом повышается:

А1-3е^- → А1³⁺ Н₂ - 2е^- → 2Н⁺

Fe²⁺ - е^- → Fe³⁺.

Восстановлением называют процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом. Степень окисления при этом понижается:

S+2e^- → S^2- Сl₂ + 2е^- → 2Сl^-

Fe³⁺ + е^- → Fe²⁺.

Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называют восстановителями. Окислителями же называются атомы, молекулы или ионы, принимающие электроны.

Вещества, содержащие атом элемента в низшей степени окисления,

являются типичными восстановителями (Н₂ , , ); в высшей -

типичными окислителями ( , ).

В случае промежуточной степени окисления атома вещество проявляет

окислительно-восстановительную двойственность ( , и т.п.).

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций используют два метода: электронного баланса и электронно-ионный (метод полуреакций).

Метод электронного баланса основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных и конечных веществах. Число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, принятых окислителем.

Пример. Составьте уравнения реакции взаимодействия сероводорода с перманганатом калия в кислой среде.

1. Запишем схему и расставим степени окисления элементов

2. Составляем электронные уравнения

	5	восстановитель, процесс окисления
	2	Окислитель, процесс восстановления

Расставляем коэффициенты при окислителе и восстановителе, а затем при других веществах. Окончательное уравнение реакции имеет вид:

.

Метод полуреакций учитывает реальное состояние веществ в растворе.

При составлении уравнений методом полуреакций необходимо соблюдать следующие условия:

Начинать, как и в случае метода электронного баланса, с составления схемы процесса. Для этого в ионном виде записывают окислитель, восстановитель и продукты их взаимодействия. Напомним, что сильные электролиты записываются в виде ионов, а слабые - в виде молекул.

При составлении уравнений полуреакций следует исходить из следующего. Связывание избыточного кислорода производится в кислой среде ионами Н⁺ с образованием молекул воды, а в нейтральной"и щелочной средах -молекулами воды с образованием ионов ОН^-. Недостаток кислорода восполняется в кислой и нейтральной средах молекулами воды с образованием, катионов водорода, а в щелочной - гидроксид-ионами с выделением воды.

В качестве примера рассмотрим выше приведенное уравнение реакции:

	5	восстановитель, процесс окисления
	2	Окислитель, процесс восстановления

Сократив на 10Н⁺, получаем:

Расставляем коэффициенты в основном уравнении:

5H₂S + 2KMnО₄ + 3H₂SО₄ = 5S° + 2MnSО₄ + K₂SО₄ + 8H₂О.