Окислительно-восстановительные реакции (ОВР).

ОВР-ми называются реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степень окисления (С.О.) ─ это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что все связи в соединении являются чисто ионными, а само соединение состоит из ионов.

Т. к. чисто ионных связей не существует, действительно (эффективные) заряды атомов в соединениях часто сильно отличаются по числовым значениям от степеней окисления.

Для вычисления неизвестных степеней окисления используют следующие правила:

1) атомы в молекулах простых веществ имеют степень окисления, равную нулю (H₂⁰, F₂⁰, O₂⁰); металлы в элементарном состоянии также имеют степень окисления равную нулю (Na⁰, Cu⁰, Al⁰);

2) кислород почти всегда имеет степень окисления ^-2; исключение ─ фторид водорода ²⁺OF₂, пероксиды H₂O₂^-;

3) водород имеет степень окисления +1, но встречается и -1 в гидридах щелочных и щелочно-земельных металлов NaH^-1, CaH₂^-1;

4) фтор во всех соединениях имеет степень окисления -1;

5) т. к. молекулы электронейтральны, то сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы равна 0:

⁺HCl^xO₄^2- x+1-8=0 ⁺H₂S^xO₃^2- 2+x-6=0

x=+7 x=+4

6) сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав многоатомного или комплексного иона равна заряду этого иона:

Cr₂^xO₇^{2- 2-}

2x-14=-2

x=+6

Степень окисления может быть и дробным числом: KO₂^-1/2, KO₃^-1/3.

Многие элементы существуют в разных степенях окисления. У каждого элемента есть характерные для него высшая и низшая степени окисления. Эти значения определяются индивидуальными химическими свойствами элементов,

но для большинства элементов главной подгруппы высшая степень окисления (С.О_max) равна номеру группы, а низшая степень окисления (C.O_min) равна раз-ности С.О_max -8.

Пример: Cl VІІгр. С.О_max =7, С.О_min= 7-8=-1

S VІгр. С.О_max=6, С.О_min=6-8=-2

N Vгр. С.О_max=5, С.О_min=5-8=-3

C ІVгр. С.О_max=4, С.О_min=4-8=-4

Степень окисления часто не совпадает с валентностью элемента.

Пример: В. С.О.

N₂ 3 0

NH₃ 3 -3

гидразин N₂H₄ 3 -2

В. С.О.

NH₂OH 3 -1

NH₄ 4 -3

CH₄ -4 4

CH₃OH -2 4

CH₂O 0 4

HCOOH +2 -4

CO₂ +4 4

Если в результате реакции степень окисления атома увеличивается, то он окисляется.

Ca⁰-2ē ↔ Ca²⁺; 2Br^--2ē =Br₂⁰.

Окисление ─ это отдача элетронов.

Если в результате реакции степень окисления атома увеличивается, то он восстанавливается.

S⁰+ 2ē =S^2-; I₂⁰+2ē =2I^-.

Восстановление ─ присоединение электронов.

Вещества, отдающие электроны, называются восстановителями. Вещества, принимающие электроны, называются окислителями.

Восстановители и окислители.

Важнейшими восстановителями являются:

1) свободные металлы, а из неметаллов ─ углерод и водород;

2) многоатомные ионы и молекулы, нейтральный атом имеет низшую и высшую степень окисления (H₂S₂, NO₂^-, C₂O₂^-);

3) одноатомные, в которых элементы проявляют низшую и низкую степень окисления (I^-, S^2-, Sn²⁺, Fe²⁺);

К важнейшим окислителям относятся:

1) свободные неметаллы (галогены, кислород, сера), которые в результате

реакции превращаются в одноатомные анионы;

2) кислородосодержащие ионы и молекулы, в которых центральный атом

имеет высшую или высокую степень окисления (MnO₄^-, Cr₂O₇^-, CrO₄^2-,

ClO₃^-);

4) одноатомные катионы, в которых элементы проявляют свою высшую степень окисления (Fe³⁺, Ar⁺, H⁺).

Таким образом, вещества, содержащие атомы в высших степенях окисления, могут быть только окислителями, т.е. принимать электроны. Вещества, содержа-щие атомы в низших степенях окисления, могут быть только восстановителями, т.е. только отдавать электроны. Вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями.