ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ. Все многообразие реакций можно разделить на две группы:

Все многообразие реакций можно разделить на две группы:

• Реакции, протекающие без изменения степени окисления реагирующих веществ. К ним относятся:

реакции обмена:

KCl + AgNO₃ = AgNO₃ + KNO₃;

некоторые реакции соединения и разложения:

NaOH + CO₂ = NaHCO₃ MgCO₃ = MgO + CO₂.

• Реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления реагирующих веществ:

реакции замещения:

2 Na + Cu (NO₃) = 2 NaNO₃ + Cu;

2 KI + Cl₂ = 2 KCl + I₂;

некоторые реакции соединения и разложения:

2 Mg + O₂ = 2 Mg O; NH₄N O₂ = N₂ + 2H₂O.

Химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными реакциями

(ОВР).

Валентностью элемента называется свойство его атомов присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента. Количественно валентность определяется числом химических связей, образованных атомов. Она не учитывает электроотрицательности атомов, связанных с данным атомом, и не имеет знаков «+» или «−», так как характеризует лишь число связей.

В соединениях электроны, образующие химическую связь, смещены к более электроотрицательному атому и, следовательно, атомы присоединяют определенный заряд. В соответствие с этим введено понятие степени окисления.

Под степенью окисления атома в молекуле понимают электрический заряд атома, вызванный смещением валентных электронов к более отрицательному атому. Под степенью окисления атома в соединении понимают электрический заряд иона элемента, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов.

Для определения степени окисления атомов в свободном состоянии и химических соединениях следует руководствоваться следующими положениями:

• Атомы кислорода в соединениях проявляют главным образом

степень окисления, равную 2 (за исключением фторокислорода OF₂ и пероксидов Ne₂O₂, в которых степень окисления водорода равна + 1 и + 2). Для водорода характерна степень окисления +1 (за исключением гидридов металлов МеН, в которых степень окисления кислорода равна 1).

Степени окисления атомов простых ионных соединений по знаку и величине равны электрическому заряду ионов (К⁺Сl⁻).

• Если молекула образована за счет ковалентной связи (S⁴⁺О²⁻), степень окисления более электроотрицательного атома обозначается знаком «−», а менее электроотрицательного атома – знаком «+».

• Принимая во внимание, что молекулы электронейтральны (т. е. в них число положительных зарядов равно числу отрицательных зарядов), легко определить в них степень окисления элементов (Н₂⁺S⁶⁺О₄²⁻, Н⁺N⁵⁺О₃²⁻).

• Степени окисления атомов молекул простых веществ (Н₂, F₂, O₂ и т. д.) равны нулю, так как в данном случае нет оттягивания общих электронных пар к какому-либо одному из атомов.

Процесс окисления представляет собой отдачу окисляющимся веществом валентных электронов и сопровождается увеличением степени окисления. Вещества, отдающие в процессе химической реакции электроны, называются восстановителями.

Процесс восстановления – это присоединение валентных электронов восстанавливающимся веществом, сопровождается уменьшением степени окисления.

Вещества, присоединяющие в процессе химической реакции электроны, называются окислителями. Следует отметить, что

«присоединение» электронов окислителем и «отдача» их восстановителем – выражения условные в случае образования соединений с ковалентной связью. Эти термины означают смещение общей электронной пары от менее электроотрицательного атома к более отрицательному.

В случае образования ионных соединений в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растворах, и в случае анодного окисления и катодного восстановления при электролизе «отдача» и «присоединение» электронов имеют прямой смысл. Окисление невозможно без одновременно протекающего восстановления и наоборот.

Окислитель и восстановитель реагируют между собой в отношении их эквивалентов.

Эквивалентом окислителя называется количество окислителя, которое отвечает одному присоединенному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Находят его делением относительной молекулярной массы окислителя на число электронов, присоединенных одной молекулой окислителя.

Эквивалентом восстановителя называется такое количество восстановителя, которое отвечает одному отданному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Находят его

делением относительной молекулярной массы восстановителя

на число электронов, отданных одной молекулой восстановителя.

Количественно мерой восстановительных свойств служит энергия ионизации – это энергия, которою необходимо затратить для отрыва электрона от нейтрального атома (1-й электрон) или от положительно заряженного иона (2-й, 3-й электроны и т. д.). Чем меньше энергия ионизации, тем ярче выражены восстановительные свойства и наоборот.

Мерой окислительных свойств служит энергия сродства к электрону – это энергия, выделяемая (или поглощаемая) при присоединении электрона к нейтральному атому с образованием отрицательного иона. Чем больше сродство атома к электрону, тем ярче выражены окислительные свойства.

Для оценки способности атомов к присоединению или отдаче электронов в химии введено понятие электроотрицательности (ЭО) – это величина, количественно характеризующая способность атома в молекуле присоединять или отдавать электроны и численно равная, согласно теории Малликена, арифметической сумме энергий ионизации и сращения с электроном:

ЭО = I + E,

где I − энергия ионизации, эВ;

Е – энергия сращения с электроном, эВ.

Чем больше величина ЭО, тем ярче выражены окислительные свойства и наоборот.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: