Тема № 7 Окислительно-восстановительные реакции

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов в составе реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Под степенью окисления понимают условный электрический заряд, который возник бы на атоме в молекуле в предположении её ионизации. Степень окисления – алгебраическая величина; она может быть положительной, отрицательной, равной нулю или дробным числом. Значение степени окисления любого элемента можно рассчитать исходя из правила: алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

В сложном ионе эта сумма равна заряду иона.

Например: определим степень окисления марганца в перманганате калия KMnO4 исходя из известных степеней окисления калия (+1) и кислорода (-2).

Примем степень окисления марганца равной X. Сумма степеней окисления всех элементов в КМnO4 в силу электронейтральности молекулы равна нулю. Составляем эту сумму степеней окисления для перманганата калия КМnO4:

+1 + Х + 4*(-2) = 0

1атом 1 атом 4 атома

калия марганца кислорода

Решая полученное уравнение с одним неизвестным, получим значение степени окисления марганца:

+1+X+(-8)=0; X = +8-1; X = +7

2-ой пример: Определить степень окисления хрома в ионе (Cr2O7)^–2.

Сумма степеней окисления иона равна заряду иона. Обозначим неизвестную степень окисления хрома за X. Составляем сумму степеней окисления иона:

2 * Х + 7 * (-2) = -2

2 атома 7 атомов заряд

хрома кислорода иона

Решая уравнение с одним неизвестным, находим значение степени окисления хрома:

2Х+7*(-2) = -2; 2Х = -2+14; 2Х=12;Х=6

Всегда следует помнить, что степень окисления — формальное понятие.

Принимая во внимание определение степени окисления элементов, сущность окислительно-восстановительных процессов можно объяснить формальным переходом валентных электронов от одних молекул, атомов, ионов, участвующих реакций к другим.

Процесс отдачи электронов атомом, ионом, молекулой условно называют процессом окисления, а процесс присоединения электронов к атому, иону, молекуле – процессом восстановления.

Окисление и восстановление — это условно выделенные, взаимосвязанные, не существующие друг без друга стадии единой окислительно-восстановительной реакции: окисление одних атомов элементов неминуемо сопровождается восстановлением других атомов элементов.

Атомы или ионы, отдающие электроны в процессе окисления – восстановители, а присоединяющие электроны в процессе восстановления – окислители. Окислителем и восстановителем называют обычно и изменяющий свою степень окисления в процессе реакции элемент, и все соединения, в которых находится данный элемент.

В реакции:

2КМnO4 + Nа2SO3 + 2КОН = 2К2МnO4+ Nа2SO4+ Н2O

изменилась степень окисления марганца с +7 (в КMnO4) до +6 (в К2MnO4) и серы с +4 (в Nа2SO3) до +6 (в Na2SO4). Можно сказать, что в данной реакции КМnO4 выступил окислителем, а Na2SO3 восстановителем. Итак, в каждой окислительно-восстановительной реакции обязательно имеется окислитель и восстановитель. Атомы восстановителей в ходе реакции повышают алгебраическую сумму степени окисления, атомы окислителей – понижают её.