- •Министерство образования Республики Беларусь
- •1 Основные понятия
- •2 Прогнозирование окислительно–восстановительных возможностей веществ по степеням окисления элементов
- •2.1 Окислительно–восстановительные свойства простых веществ
- •2.2 Окислительно–восстановительные свойства сложных веществ
- •3 Основные типы окислительно–восстановительных реакций
- •4 Определение возможности окислительно-восстановительных
- •5 Выбор окислителя (восстановителя) с помощью таблиц электродных потенциалов. Определение преимущественного направления окислительно-восстановительных реакций
- •6 Диаграммы Латимера
- •7 Влияние кислотности среды
- •Если в реакции участвуют оксосоединения, то большие окислительные их свойства проявляются в кислой среде, а большие восстановительные – в щелочной.
- •8 Прогнозирование продуктов окислительно–восстановительных
- •9 Реакции диспропорционирования в водных растворах
- •10 Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •10.1 Составление материального баланса в полуреакциях
- •Баланс по водороду в кислой среде делают, добавляя соответствующее число
- •10.2 Электронный баланс в полуреакциях
- •10.3 Молекулярные уравнения окислительно–восстановительных реакций
- •Задания для самоподготовки и варианты контрольных работ
- •I. Определите степени окисления элементов в заданных веществах и на их
- •II. С помощью таблиц электродных потенциалов подберите не менее трех
1 Основные понятия
Степень окисления – это формальный заряд атома в соединении его с другими атомами, рассчитанный исходя из предположения, что все полярные химические связи в этом соединении — чисто ионные.
Окислитель — это элемент или вещество, принимающие электроны (при этом восстанавливается); восстановитель — это элемент или вещество, отдающие электроны (при этом окисляется).
Расчет степеней окисления (с.о.) элементов в заданном соединении основан на том, что алгебраическая сумма всех степеней окисления равна заряду этого соединения: если это соединение — молекула, то суммарный заряд равен нулю, если ион — то заряду этого иона.
В простых веществах связи между атомами неполярные, и поэтому с.о. элементов в них равны нулю.
В сложных веществах связи полярные, и более электроотрицательные элементы имеют отрицательные с.о., а менее электроотрицательные — положительные с.о. В большинстве расчетов можно принять, что в сложных соединениях с.о. водорода (за исключением гидридов) равна (+1), а с.о. кислорода, за исключением пероксидов, равна (—2). В пероксидах, например, Н2О2, Na2O2, BaO2 с.о. кислорода равна (—). Постоянные степени окисления имеют щелочные металлы (+1), щелочноземельные (+2), алюминий (+3), цинк (+2) и некоторые др.
С учетом изложенного выше рассчитаем, например, с.о. сурьмы в H3SbO3 и хрома — в Cr2O72–:
— В молекуле H3SbO3 сумма с.о. всех элементов равна нулю и складывается из с.о. водорода [их три, по (+1) у каждого], неизвестной с.о. сурьмы (обозначим ее ”х“) и с.о. кислорода [их три, по (–2) у каждого]; т.о. можно записать:
3 (+1) + х + 3 (–2) = 0, откуда х = +3, т.е. с.о. сурьмы в сурьмянистой кислоте равна (+3).
— В ионе Cr2O72– сумма с.о. элементов равна заряду иона, т.е.(–2), и складывается из с.о. кислорода [7(–2)] и с.о. хрома [их два, с.о. каждого обозначим ”х“], т.о.: 2х+7(–2) = –2, откуда х = +6. Обратите внимание, что с.о. (сначала знак, потом величину) пишут над символом элемента.
Встречаются случаи, когда расчет степеней окисления по “брутто–формуле” приводит к маловероятным или вообще невозможным результатам, например, в соединениях Pb2O3 и Fe3O4. В первом из них для свинца получим (+3), а во втором, для железа, — (+8/3). Дробную степень окисления невозможно представить вообще, а для свинца, на самом деле, характерны четные степени окисления. Подобные несоответствия рассчитанных и действительных степеней окисления элемента возможны в тех случаях, когда в соединении не один, а несколько его атомов, причем, в разных степенях окисления. Так, в Pb2O3 один из атомов свинца имеет степень окисления (+2), а второй — (+4); в Fe3O4 два атома железа имеют степени окисления по (+3) и один — (+2).
Информация о степенях окисления элементов может быть существенной, например, для названия вещества по международной номенклатуре; в то же время при составлении уравнений окислительно–восстановительных реакций они необходимы при применении метода электронного баланса, но необязательны в ионно–электронном методе, если соединения — окислитель и восстановитель не вызывают сомнений.