2.2. Типы окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции могут происходить между различными веществами, между частицами, входящими в состав одного итого же вещества и, наконец, между частицами одного и того же вещества. В зависимости от этого окислительно-восстановительные реакции подразделяют на следующие типы:

Межмолекулярные реакции - элементы, которые проявляют окислительные и восстановительные свойства, находятся в разных молекулах. Например,

Внутримолекулярные реакции - элементы, которые проявляют окислительные и восстановительные свойства, находятся в одной и той молекуле:

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления ,дисмутации) – атом вещества, находясь в одной единственной степени окисления в результате окислительно-восстановительного процесса приобретает различные степени окисления (один и тот же элемент в веществе выполняет и окислительную и восстановительную функцию:

Реакции копропорционирования (репропорционирования) – процесс, обратный диспропорционированию: элемент, находясь в различных степенях окисления в результате окислительно-восстановительного процесса приобретает одну и ту же степень окисления:

KCI + KCIO + H₂SO₄ = CI₂ + K₂SO₄ + H₂O

2.3. Восстановители. Окислители.

Восстановители. Количественной мерой восстановительной способности элемента энергия ионизации .

- энергия, которая затрачивается на отрыв электрона от нейтрального невозбужденного атома. Измеряется энергия и ионизации в кДж/моль. Чем меньше , тем более выражены у элемента восстановительные свойства. Энергия ионизации с изменение порядковых номеров элементов изменяется периодически. В каждом периоде от начала к концу возрастает из-за увеличения зарядов атомов от минимального значения у щелочного металла до максимума у инертных газов. В группах сверху вниз энергия ионизации уменьшается из-за увеличения атомных радиусов.

Только восстановительными свойствами обладают:

- все металлы; наиболее активными восстановителями являются металлы S-электронного семейства;

- вещества, в которых атомы элементов проявляют свою низшую степень окисления, имея завершенный слой, эти атомы могут только отдавать электроны, например: .

Окислители. Количественной характеристикой окислительной способности элемента является сродство к электрону – энергия которая выделяется или поглощается при присоединении электрона к нейтральному атому. измеряется в кДж/моль. Чем выше сродство к электрону, тем более выражены у данного элемента окислительные свойства. также является периодической функцией порядкового номера элементов. Сродство к электрону возрастает в периодах слева направо, а в группах – снизу вверх.

Только окислительными свойства обладают:

-  (самый электроотрицательный элемент)

- вещества, в которых атомы элементов находятся в высшей степени окисления (высшая степень окисления, как правило, равняется номеру группы периодической системы, к которой относится данный элемент). Например, в молекулах

, внешний электронный слой атомов в высшей степени окисления имеет конфигурацию ns⁰np⁰, т.е полностью лишен электронов. В случае d-элементов удаляется также определенное число (n-1) d-электронов.

Вещества с окислительными и восстановительными свойствами. Двойственными окислительными и восстановительными свойствами обладает вещество, содержащие атомы в промежуточной степени окисления, которую они могут повышать, окисляясь и проявляя при этом восстановительные свойства, а также понижать, восстанавливаясь и проявляя окислительные свойства. Это все неметаллы, кроме а также сложные вещества:

и др.

Например:

В приведенных ниже реакциях двойственными свойствами обладает N⁺³ в нитрите калия:

Примечание: Энергия ионизации и сродство к электрону , а также электроотрицательность Э.О.= используется для определения знака степени окисления атома элемента в сложном соединении. Например, кислород в большинстве соединений имеет степень окисления равную -2, потому что он по электроотрицательности уступает только фтору и ему до завершения внешней электронной оболочки недостает двух электронов.

В соединение отрицательную степень окисления должен иметь хлор, а положительную – фосфор, так как электроотрицательность хлора больше электроотрицательности фосфора.

Отрицательная степень окисления хлора может быть только –1, так как конфигурация внешнего электронного слоя атома хлора , до завершения внешней оболочки требуется один электрон. Следовательно, степень окисления фосфора в этом соединении равняется +3.

Активность окислителя и восстановителя для реакций, протекающих в растворах, определяться значениями их окислительно-восстановительных электродных потенциалов. Окислитель со своей восста­новленной формой и восстановитель с окисленной фермой составляют две окислительно-восстановительные системы. Окислительно-восстановительные электродный потенциал окислителя должен быть выше восстановителя.

Значения электродных потенциалов многих полуреакций определены и представлены в таблицах. Например:

из сравнений потенциалов следует, что возможен процесс:

и не возможен