![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Окислительно-восстановительными называют реакции, протекающие с изменением степени окисления элементов.
Степень окисления – это гипотетический заряд, который был бы на атомах данного элемента, если бы соединение было построено из ионов.
Высшая степень окисления элемента равна номеру группы периодической системы, в которой данный элемент расположен. Низшая отрицательная степень окисления равна числу электронов, которое может принять данный элемент на застраивающийся np -подуровень: z min = N – 8, где N – номер группы. Например, у серы высшая степень окисления равна 6, а низшая: 6 – 8 = −2. В простых веществах степень окисления равна нулю. Многие элементы проявляют в соединениях постоянные значения степени окисления: фтор −1; кислород −2, кроме пероксидов, в которых степень окисления кислорода −1; щелочные металлы +1; щелочноземельные металлы +2; водород, кроме гидридов и органических соединений, +1.
Степени окисления переменновалентных элементов рассчитывают по правилу баланса зарядов: «сумма степеней окисления всех элементов в соединении равна нулю, а в многоатомном ионе – заряду иона».
Например, в дихромате калия K2Cr2O7 согласно балансу зарядов 2 z K + 2zCr + 7 z O = 0, следовательно, подставив z K = 1 и z O = −2, получаем z Cr = +6; в перманганат-ионе z Mn + 4 z O = −1, следовательно, z Mn = +7.
Окислителем называют элемент, который в ходе реакции понижает степень окисления, а восстановителем – элемент, который повышает степень окисления. Окислитель при этом принимает электроны на валентную оболочку, а восстановитель отдает электроны.
Правила составления уравнений окислительно-восстановительных реакций следующие. Возьмем в качестве примера восстановление перманганата нитритом калия в нейтральной среде:
KMnO4 + KNO2 + H2O = ¼
Определяют степени окисления переменновалентных элементов, окислитель и восстановитель. Калий, кислород и водород имеют постоянные значения степеней окисления, указанные выше. По балансам зарядов вычисляем z Mn = +7, z N = +3. Поскольку марганец в высшей степени окисления, равной номеру группы, он является окислителем. Азот может повысить степень окисления до номера группы +5, поэтому он является восстановителем.
Составляют ионные уравнения полуреакций окисления и восстановления. Для уравнивания числа атомов кислорода добавляют воду и ионы: H+ в кислой среде или ОН- в щелочной среде.
Восстановление: .
Окисление: .
Приводят число электронов к наименьшему общему кратному, в примере к 6. Для этого уравнения полуреакций домножают на соответствующие коэффициенты, в примере на 2 и 3. Суммируют уравнения полуреакций, сокращая одинаковые члены в левой и правой частях и учитывая нейтрализацию Н+ + ОН- = Н2О. В результате получают ионное уравнение реакции:
.
Составляют молекулярное уравнение реакции путем добавления к ионам имеющихся в растворе противоионов:
2KMnO4 + 3KNO2 + H2O = 2MnO2 + 3KNO3 + 2KOH.
Глубина восстановления перманганата зависит от кислотности среды. В кислой среде перманганат восстанавливается до степени окисления +2 согласно полуреакции:
.
В нейтральной среде, ввиду недостатка ионов Н+, восстановление идет до MnO2 по приведенной в примере полуреакции. В щелочной среде восстановление заканчивается уже на стадии образования Mn(6+) в форме манганат-иона . Уравнение полуреакции:
.
От кислотности среды зависит также состояние в растворе хрома (VI) вследствие протекания реакций:
.
Cогласно принципу Ле-Шателье, в кислой среде, при избытке ионов Н+, равновесие смещается влево, и хром находится в растворе в форме оранжевого дихромата. В щелочной среде, когда ионы Н+ в недостатке, равновесие смещено вправо, и хром переходит в форму желтого хромата. Окислительная способность хрома (VI) выше в кислой среде. Дихромат – сильный окислитель, восстанавливающийся по полуреакции:
.
Хромат – слабый окислитель, поэтому хром (VI) получают обычно окислением хрома (3+) в щелочной среде по полуреакции:
.
Контрольные вопросы
1. Какие реакции называют окислительно-восстановительными?
2. В каком случае элемент является окислителем?
3. В каком случае элемент является восстановителем?
4. Что такое степень окисления?
5. Чему равна максимальная степень окисления элемента?
6. Как определить минимальную степень окисления элемента?
7. Как определить степень окисления соединения в соединении?
8. Как зависит состав продуктов восстановления перманганата калия в зависимости от рН среды?
9. Как зависит состав продуктов восстановления хрома (VI) от рН среды?
10. В какой степени окисления элементы обладают окислительно-восстановительной двойственностью?
Дата публикования: 2014-11-28; Прочитано: 471 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!