2.1. Окислительно – восстановительные реакции
Для ответов на контрольные вопросы рекомендуем воспользоваться литературой 6, 7, 16.
Все реакции можно разделить на две группы: в одних степень окисления атомов остается постоянной, в других она меняется. К первым относятся обменные реакции, некоторые процессы синтеза и распада веществ. В отличие от них протекание окислительно-восстановительных реакций связано со сдвигом или полным переходом электронов от одних атомов (ионов) к другим – от восстановителя к окислителю.
Об окислительно-восстановительных свойствах элементов и соединений можно судить, руководствуясь периодической системой Д.И.Менделеева.
Типичными окислителями являются:
· простые вещества, атомы которых обладают большой электроотрицательностью (элементыVIA и VIIA групп); из них наиболее активен фтор(F)
· ионы с дефицитом электронов: простые катионы с высшей или большей степенью окисления, например(Cr+6O4)2-, (Cr+62О7)2-, (N+5O3)-, (Mn+7O4)2-, (S+6O4)2-(Cl+5O3)-, (Cl+7O4)-…
· растворы кислот.
Растворы кислот – более сильные окислители, чем растворы их солей, причем окислительная активность кислот возрастает с ростом концентрации.
Типичные восстановители:
· элементы, атомы которых обладают наименьшей электроотрицательностью (элементы основных подгрупп I и II группы)
· анионы, как простые, например Cl-, S2-, так и сложные, в которых более электроотрицательный элемент не имеет предельной степени окисления, например (S+4O3),2- (N+3O3)2-
· катионы, у которых степень окисления может возрасти, например Ge2+, Mn2+,Cr3+,Ti3+
· некоторые вещества при высоких температурах, например С, СО, Н2.
В качестве восстановителей применяют также нагретые магний(Mg), алюминий (Al), цинк (Zn), железо (Fe) и некоторые другие металлы. Восстановительная активность металла тем больше, чем меньше их потенциал ионизации.
Вещества, содержащие элементы в максимальной и минимальной степенях окисления, могут быть соответственно только окислителями или только восстановителями. Вещества, содержащие вещества в промежуточной степени окисления, могут быть как окислителями (под влиянием более активного, чем они восстановителя), так и восстановителями (под влиянием более энергичного, чем они, окислителя).
Степень окисления – это тот условный заряд, который приобрёл бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов.
Пример 1.
Исходя из степени окисления (n) азота, серы и марганца 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.
Решение: степень окисления (n) азота (N) в указанных соединениях соответственно равна: -3 (низшая),+3 промежуточная),+5 (высшая); n серы (S) соответственно равна: -2 (низшая),+4 (промежуточная), +6 (высшая); n марганца (Mn) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Из этого следует, что NH3, H2S – только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4 – только окислители; HNO2, H2SO3, MnO2 – окислители и восстановители.
Пример 2.
Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: а) H2S и HI; б) H2S и H2SO3; в) H2SO3 и HClO4?
Решение: а) степень окисления в H2S n(S)=-2; в HI n(I)=-1. Так как и сера и иод находятся в своей низшей степени окисления, то оба взятые вещества могут проявлять только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут; б) в H2S n(S)=-2 (низшая); в H2SO3 n(S)=+4 (промежуточная). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причём H2SO3 является окислителем; в) в H2SO3 n(S)=+4 промежуточная); в HClO4 n(Cl)=+7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать, H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.
Рассмотрим составление ОВР на конкретных примерах.
