ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Реакции, идущие с изменением степени окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов, называют окислительно-восстановительными.

Степень окисления элемента (n) в соединении определяется как число электронов, смещенных от атома данного элемента к другим атомам (при положительной степени окисления) или от других атомов к атому данного элемента (при отрицательной степени окисления).

Для вычисления степени окисления элемента в соединении следует исходить из следующих положений:

1) водород проявляет степень окисления +1 во всех соединениях, кроме гидридов металлов (NаН, СаH₂ и т.п.), где его степень окисления равна -1;

2) степень окисления кислорода в соединениях равна -2, за исключением пероксидов (-1) и фторида кислорода OF₂ (+2);

3) степени окисления элементов в простых веществах: Н₂, О₂, хлор, сера, фосфор, графит, алмаз и др. - принимаются равными нулю;

4) постоянную степень окисления в соединениях проявляют щелочные металлы (+1), металлы главной подгруппы II группы (+2), цинк и кадмий (+2), алюминий (+3);

5) алгебраическая сумма произведений чисел атомов, входящих в состав молекулы, на их степень окисления равна нулю: К₂СгО₄ (+1 ^.2 + 6-2^.4 = 0).

Отдача атомом электронов, сопровождающаяся повышением его степени окисления, называется окислением; присоединение атомом электронов, приводящее к понижению его степени окисления, называется восстановлением. Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем; вещество, содержащее восстанавливающийся элемент, называется окислителем.

О возможности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов, несущих эти функции.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Так, N⁺⁵(HNO₃), S⁺⁶(H₂SO₄) проявляют только окислительные свойства.

N⁺⁴ (NO₂) S⁴⁺ (SO₂)

N⁺³ (HNO₂) S²⁺ (SO)

проявляют окислительные и восстановительные свойства.

N⁺² (NO₂)

N⁺¹ (N₂O)

N⁰ (N₂) S⁰ (S₂; S₈)

N^-1 (NH₂OH) S^1- (H₂S₂)

N^-2 (N₂H₄)

 

При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Так, в окислительно-восстановительной реакции Н₂⁰ + Сl₂⁰ валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Изменилась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет тот или иной знак.

Пример 1. Исходя из степени окисления (n) азота, серы имарганца в соединениях NH₃, HNO₂, HNO₃, H₂S, H₂SO₃,H₂SO₄,MnO₂, KMnO₄ определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.