Метод электронного баланса

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — реакции, при протекании которых изменяются степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Окислитель — вещество, содержащее атомы, способные принимать электроны. Присоединение электронов сопровождается понижением степени окисления атома, при этом окислитель восстанавливается. Сильные окислители, как правило, содержат атомы в высших положительных степенях окисления (КМn⁺⁷O₄, HN⁺⁵O₃, H₂S⁺⁶O₄), которые являются активными акцепторами электронов.

Восстановитель — вещество, содержащее атомы, способные отдавать электроны. Потеря электронов сопровождается повышением степени окисления, и восстановитель при этом окисляется. Типичные восстановители содержат атомы в низших (отрицательных или нулевых) степенях окисления (НСl^-1, Na°, H₂S^-2).

Вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления, могут проявлять свойства как окислителя, так и восстановителя (Cl₂, S⁰, S⁺⁴O₂).

ОВР разделяют на межмолекулярные и внутримолекулярные, выделяют также реакции диспропорционирования и реакции, обратные диспропорционированию.

Межмолекулярные ОВР характеризуются тем, что окислитель и восстановитель входят в состав различных веществ:

Fe° + S° → Fe⁺²S^-2;

2Na° + 2H⁺¹₂O → 2Na⁺¹OH + H⁰₂

В отличие от межмолекулярных, внутримолекулярные ОВР характеризуются тем, что окислитель и восстановитель находятся в одной молекуле, но являются атомами разных элементов.

2NaN⁺⁵O₃^-2 → 2NaN⁺³O₂ + О⁰₂

В реакциях диспропорционирования (дисмутации) окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента, которые имеют изначально одинаковые, промежуточные, степени окисления.

Сl⁰₂ + 2NaOH → NaCl^-1 + NaCl⁺¹O + Н₂O

4КСl⁺⁵O₃ → 3КСl⁺⁷О₄ + КСl^-1

Реакции, обратные диспропорционированию (конпропорционирования), — процессы, в которых происходит выравнивание степени окисления атомов одного и того же элемента, находящихся в веществе в разных состояниях. Эти реакции могут быть также как внутри-, так и межмолекулярными:

N^-3H₄N⁺³O₂ → N° + 2Н₂O;

6НСl^-1 + КСl⁺⁵O₃ → 3Сl⁰₂ + КСl + 3Н₂O

Любую ОВР можно разделить на две полуреакции: полуреакцию восстановления (окислитель и его восстановленная форма) и полуреакцию окисления (восстановитель и его окисленная форма).

В соответствии с принципом сохранения электронейтральности химической системы общее число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем. Уравнивание ОВР проводят с использованием метода электронного баланса или более совершенного метода электронно-ионного баланса.

 

МЕТОД ЭЛЕКТРОННОГО БАЛАНСА

Для уравнивания реакций методом электронного баланса необходимо выполнить следующую последовательность операций:

• определить, атомы каких элементов изменяют степень окисления;

• написать полуреакции окисления и восстановления соответствующих элементов;

• уравнять число отданных и полученных электронов, умножив эти полуреакции на соответствующие множители;

• перенести коэффициенты в уравнение реакции;

• завершить уравнивание реакции, расставив коэффициенты перед веществами, не участвующими в переносе электронов.

Проиллюстрируем изложенное выше на примерах.

 

Пример 1.

 

Пример 2.