Сущность окислительно-восстановительных реакций.

Существуют 2 группы реакции: к первой группе относят элементы, которые не меняют своих степеней окисления (реакции обмена, нейтрализации, гидролиза).

Ко второй группе относят реакции, в которых отдельные элементы меняют степень окисления (окислительно-восстановительные реакции).

Под степенью окисления понимают условный заряд атомов в молекуле, вычисленной исходя из предположения, что молекула состоит из ионов.

Для вычисления степени окисления элементов нужно руководствоваться следующими правилами:

1. молекула всегда электронейтральна.

2. степень окисления простых веществ равна нулю.

3. степень окисления щелочных металлов всегда +1, щелочноземельных всегда +2, у Al +3,

F -1(фтора)

4. степень окисления водорода в соединениях всегда +1, исключение гидриды металлов (NaH, CaH₂), здесь у водорода степень окисления -1.

5. у кислорода в соединениях всегда -2, исключение H₂O₂ здесь у кислорода -1.

H₂SO₄ (водород +1, сера +6, кислород -2). H₃PO₄(водород +1, фосфор +5, кислород -2).

Изменение степени окисления элементов связано с потерей или приобретением электронов и сопровождается перемещением электрона от атомов или ионов одного элемента к атомам или ионам другого элемента.

Частица отдает электроны и повышает свою степень окисления называется восстановителем.

Частица принимает электроны и понижает свою степень окисления называется окислителем.

Процесс отдачи электронов называется окислением, а процесс принятия - восстановлением.

Следующие типы окислительно-восстановительных уравнений.

1. межмолекулярного окисления-восстановления (окислитель и восстановитель входят в состав разных молекул. Н₂S + Cl₂ → S + 2HCl

2. внутримолекулярного окисления-восстановления (окислитель и восстановитель входят в состав одной молекулы) 2H₂O → 2H₂ + O₂

3. реакции самоокисления, самовосстановления (диспропорционирования) - окислителем и восстановителем является один элемент. Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

Существует два метода составления уравнений:

1. метод электронного баланса.

2. ионно-электронный (метод полуреакции).

Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме:

КМnО₄ + Н₃РО₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Н₃РО₄ + K₂S0₄ + Н₂О

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

восстановитель 5 P(3+) – 2e– = P(5+) процесс окисления

окислитель 2 Mn(7+) + 5e– = Mn(2+) процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:

2КМnО₄ + 5Н₃РО₃ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Н₃РО₄ + K₂SO₄ + ЗН₂О