Контрольні запитання

1. Які іони обумовлюють твердість води?

2. Що складає загальну твердість?

3. У яких одиницях висловлюють твердість води?

4. Чим відрізняються постійна і карбонатна твердість?

5. Що називають знесолюванням?

6. Чим шкодливе застосування твердої води у промисловості?

7. Які методи усунення твердої води?

8. Яку твердість неможливо усунути кип’ятінням?

6 Окисно-відновні реакції Теоретична частина

Окисно-відновні реакції (ОВР) - це реакції, в яких внаслідок обміну електронами змінюється ступень окиснення елементів.

Частинка, що в процесі ОВР втрачає електрони, окислюється і є відновником (В). Частинка, що приймає електрони, відновлюється і є окисником (O).

Наприклад:

Zn⁰ + H⁺Cl^ˉ  Zn⁺²Cl₂^ˉ + H₂⁰

У процесі реакції ступінь окиснення цинку підвищується, тобто Zn віддає електрони, окислюється і є відновником:

(В) Zn⁰ - 2ē  Zn⁺²

Іони водню H⁺ приймають електрони, відновлюються і є окисниками:

(O) 2H⁺ + 2ē  H₂⁰.

У залежності від ступеня окиснення один і той же елемент може виявляти різну ОВ-здатність. В найвищому ступені окиснення (ВСО) елементи виявляють тільки окисні властивості. У нижчому ступені окиснення (НСО) − тільки відновні. У проміжному − окисно-відновну подвійність, тобто можуть бути і окисником, і відновником в залежності від партнера.

При підборі коефіцієнтів у рівнянні ОВР користуються методом електронного балансу: число електронів, прийнятих окисником дорівнює числу електронів, що віддаються відновником. Для прикладу розглянемо наступну реакцію:

Mg + H₂SO₄  MgSO₄ + H₂S + H₂O.

Підбір коефіцієнтів в ОВР здійснюємо за такою схемою.

а) Визначаємо ступінь окиснення кожного елемента всіх речовин, що приймають участь у реакції:

_{0 +1 +6 −2 +2 +6 −2 +1 −2 +1 −2}

Mg + H₂SO₄  MgSO₄ + H₂S + H₂O

б) Записуємо електронні рівняння напівреакцій окиснення і відновлення для елементів, що змінили ступінь окиснення у процесі реакції, і визначаємо окисник і відновник:

(В)Mg⁰ −2ē  Mg⁺² 2 4

8

(O) S⁺⁶ + 8ē  S⁻² 8 1

Складаємо електронний баланс. Для цього між кількістю електронів, що їх віддав відновник (2), і кількістю електронів, що їх приєднав окисник (8), знаходимо спільне найменше кратне. Воно дорівнює 8. Розділимо 8 на 2 і одержимо коефіцієнт 4 для магнію. Поділимо 8 на 8 і одержимо коефіцієнт 1 для сірки.

в) Отримані за електронним балансом коефіцієнти переносимо в схему реакції:

4Mg + H₂SO₄ → 4MgSO₄ + H₂S + H₂O

На цій стадії ми маємо вірні коефіцієнти для окисника, відновника і продуктів їх перетворень.

г) Далі зрівнюємо інші елементи у такому порядку: катіони (крім водню), аніони, водень і нарешті перевіряємо баланс по кисню. У даній реакції крім однієї молекули H₂SO₄, що є окисником, ще 4 молекули кислоти потрібні для зв'язування 4 іонів Mg²⁺. Усього необхідно 1 + 4 = 5 молекул H₂SO₄:

4Mg + 5H₂SO₄ → 4MgSO₄ + H₂S + H₂O.

Далі зрівнюємо кількість атомів водню в лівій та правій частинах реакції. Для цього перед водою ставим коефіцієнт 4. В останню чергу перевіряємо кількість атомів кисню в лівій та правій частинах схеми. У підсумку одержуємо таке рівняння реакції:

4Mg + 5H₂SO₄ → 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O.

Учасники однієї напівреакції, що розглядаються сумісно, називаються окисно-відновною системою, або ОВ-парою.