5. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются реакции, которые сопровождаются изменением степени окисления ато­мов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления понимают тот условный заряд атома, который вы­числяется из предположения, что молекула состоит только из ионов.

Окисление-восстановление — это единый, взаимосвязанный процесс. Окисление повышает степень окисления у восстано­вителя, а восстановление — понижает ее у окислителя. Повы­шение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях: окислитель принимает электроны, а восстановитель — отдает. Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (от­дать электроны) и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства. Атом же элемента, имеющий промежуточную сте­пень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Степень окисления может иметь отрицательное, положи­тельное и нулевое значение, которое обычно ставится над символом элемента сверху, например Na₂⁺¹ О^-2, Cl°₂. Нуле­вое значение степени окисления имеют молекулы простых веществ, например Р° и S⁰, газов Н°₂и О°₂, свободных метал­лов Pb°, Cu°. Степень окисления молекулы также равна нулю.

Все окислительно-восстановительные реакции разделяют на три

группы: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования. К межмолекулярным отно­сятся реакции, у которых окислитель и восстановитель нахо­дятся в разных веществах, причем эти вещества могут быть как сложными, так и простыми. Эти реакции протекают и в газовом состоянии, и с участием твердых веществ, и в раство­рах. К внутримолекулярным относятся такие реакции, кото­рые протекают с изменением степени окисления атомов в одной и той же молекуле. В этом случае атом с более поло­жительной степенью окисления будет окислять другой атом с меньшей степенью окисления. К ним относятся реакции термического разложения. К третьей группе относятся реак­ции диспропорционирования. Протекание таких реакций со­провождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента.

ПРИМЕР.Составьте уравнения окислительно - восстанови­тельной

26

реакции, идущей по схеме:

KMn⁺¹О₄+H₃P⁺³О₃+H₂SО₄→Mn⁺²

О₄+H₃P⁺⁵О₄+K₂SО₄+H₂О.

Решение.Сначала определяем степени окисления ато­мов, которые ее

изменяют. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель

иокислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

восстановитель 5 Р⁺³- 2е = Р⁺⁶процесс окисления

окислитель 2 Мп⁺⁷+ 5е = Мп⁺²процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов — десять, Разделив это число на 5, получим коэффициент 2 для окислителя и продукта его восста­новления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:

2KMnО₄ + 5H₃PО₃+3H₂SO₄=

= 2MnSО₄+5H₃PО₄ +K₂SО₄+3H₂О.