19)Окислительно-восстановительные реакции (овр).

ОВР-реакции, протекающие с изменением степени окисления. Окислительно-восстановительные реакции протекают с одновременным повышением и понижением степеней окисления элементов и сопровождаются передачей электронов.

Степень окисления - условный заряд, вычисленный в предположении, что соединение состоит только из атомов, ионов и электронов. ОВР состоит из процессов окисления и восстановления. Окисление-процесс отдачи электронов. Восстановление-процесс присоед-я эл-в, понижение степени окисления. Окислитель всегда восстанавливается и наоборот.

Любая ОВР состоит из процессов окисления и восстановления:

Окисление и восстановление

Повышение степени окисления в ходе реакции, отвечающей потере (отдаче) электронов атомами элемента, называют окислением:

В данном примере окисляется до

Понижение степени окисления элемента в ходе реакции, отвечающее присоединению ("взятию") электронов атомами этого элемента, называется восстановлением:

В данном примере восстанавливается до .

Вещество, частицы которого содержат окисляющиеся атомы, выполняет в реакции функцию восстановителя. В данном примере восстановитель - сероводород .

Вещество, частицы которого содержат восстанавливающиеся атомы, выполняет в реакции функции окислителя. В данном примере окислитель - молекулярный кислород .

Типичные окислители и восстановители.

Вещества, являющиеся окислителями во многих реакциях, представляют собой типичные (сильные) окислители. К ним относятся и др.

Типичными (сильными) восстановителями являются , , , , , , , , и др.

Многие вещества могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. К таким веществам принадлежат и др.

Окислительно-восстановительные свойства веществ связаны с положением элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Простые вещества - неметаллы обладают большими окислительными свойствами, а металлы - большими восстановительными свойствами .

В каждой группе Периодической системы элемент с более высоким порядковым номером обладает более ярко выраженными восстановительными свойствами в своей группе, а элемент с меньшим порядковым номером - более сильными окислительными свойствами. Так, кальций - более сильный восстановитель, чем магний , а молекулярный хлор - более сильный окислитель, чем иод .

Соединения, содержащие атомы элементов в низшей степени окисления, будут восстановителями за счет этих атомов (например, - восстановитель за счет атома - за счет атома , за счет атома ). Соединения, включающие атомы элементов в высшей степени окисления, будут окислителями (например, за счет атома , - за счет атома , - за счет атома ).

Электролиз - это Окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита.

Электролиз распада хлорида натрия:

Электролиз раствора хлорида натрия:

Электролиз распада меди (II):

Эти три примера показывают, почему электролиз проводить выгоднее, чем осуществлять другие способы получения металлов: получаются металлы, гидроксиды, кислоты, газы.

20.Металлы

Мета́ллы — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. Все металлы проявляют только восстановительные свойства.

С галогенами металлы взаимодействую с образованием солей, например поваренную соль можно получить взаимодействием натрия с хлором: 2Na+Cl2=2NaCl. При взаимодействии с кислородом металлы образуют различные по составу продукты: оксиды, а также пероксиды, например, при горении лития образуются основные оксиды: 2Li+O2=2Li2O.Железо сгорает в кислороде с образованием железной окалины:3Fe+2O2=Fe3O4. Натрий при взаимодействии с кислородом образует не оксид, а пероксид:2Na+O2=Na2O2. Взаимодействие металлов с водой:Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2 .Взаимодействие металлов с раствором кислот: -металл должен находиться в ряду напряжений левее водорода, -в рез-те реакции должна образоваться растворимая соль, так как в противном случае она покроет металл осадком и доступ кислоты к металлу прекратится, -для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы, -по особому взаимодействуют с металлами концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации. Взаимодействие металлов с растворами солей: - металл должен находиться в ряду напряжений левее металла, образующего соль, -в рез-те реакции должна образоваться растворимая соль, так как в противном случае она покроет металл осадком и доступ соли к металлу прекратится, -для этих реакций не рекомендуется использовать щелочные металлы.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu, Fe+Cu=Fe+Cu.Металлотермия-свойство используют для получения некоторых металлов, а также для изготовления термитных смесей: 2Al+Cr2O3=Al2O3+2Cr.Коррозия - самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окр. среды. Ежегодно из-за коррозии разрушается около четверти всего произведенного в мире железа. Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и др. опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окр. среды. Коррозию металлов и сплавов вызывают такие компоненты окр. среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей. Эти компоненты непосредственно окисляют металл - происходит химическая коррозия. Способы защиты : 1.Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла. Для этого часто используют масляные краски, эмали, лаки. Один из самых старых способов – это лужение, или покрытие железного листа слоем олова. Такое железо называют белой жестью. 2.Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки.3. Введение в рабочую среду, где находятся металлические детали, веществ, которые в десятки и сотни, раз уменьшают агрессивность среды. Такие вещества называют ингибиторами коррозии.4. Создание контакта с более активным металлом-протектором.

21.Неметаллы

Окислительные свойства неметаллов: с металлами: S+Hg=HgS. Эту реакцию используют для сбора пролитой ртути, которая чрезвычайно ядовита. Этот процесс называют демеркуризацией. Многие реакцией синтеза водородных соединений неметаллов имеют большое практическое значение. Так, например, получают в промышленности аммиак и хлороводород 3H2+N2 2NH3, H2+Cl2=2HCl.Взаимодействие галогенов с водородом. H2+Г2=2НГ.Восстановительные свойства неметаллов: S+O2=SO2. Эта реакция является первой стадией процесса получения серной кислоты из серы. Восстановительные свойства неметаллы проявляют также и в реакциях со сложными веществами-сильными окислителями. Например, реакция серы и фосфора с бертолетовой солью лежит в основе зажигания обыкновенной спички: 3S+2KClO3=2KCl+3SO2

22.Кислоты

Кислоты — сложные вещества, в состав которых обычно входят атомы водорода, способные замещаться на атомы металлов, и кислотный. Водные растворы кислот имеют кислый вкус, обладают раздражающим действием, способны менять окраску индикаторов, отличаются рядом общих химических свойств. В желудке человека содержится сильная бескислородная одноосновная кислота - соляная. При недостаточности кислотности желудочного сока больным предписывают принимать аптечные препараты, содержащие соляную кислоту. Однако и избыток кислоты в желудке грозит дискомфортом, который известен под названием «изжога». Кислоты классифицируются: 1) по наличию кислорода: кислородосодержащие, бескислородные; 2)основность: одноосновные, двухосновные, трехосновные; 3)растворимость: растворимые ,нерастворимые; 4)летучесть: летучие, нелетучие; 5)степень электролитической диссоциации: сильные, слабые; 6) стабильность: стабильные, нестабильные. Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в ЭРАМ до водорода. Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной: Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода: .Взаимодействие с солями, если выпадает осадок или выделяется газ: .Для органических кислот характерна реакция этерификации (взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды):

23.Основания

Основания (основные гидроксиды) — сложные вещества, которые состоят из атомов металла или иона аммония и гидроксогруппы (-OH). В водном растворе диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН−. Название основания обычно состоит из двух слов: «гидроксид металла/аммония». Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами. Действие на некоторые кислотно-основные индикаторы: лакмус становится синим, метилоранж — жёлтым, фенолфталеин приобретает цвет фуксии. Основания классифицируются: 1) по наличию кислорода: кислородосодержащие, бескислородные; 2)кислотность: однокислотные, двухкислотные, трехкислотные; 3)растворимость в воде: растворимые ,нерастворимые; 4)летучесть: летучие, нелетучие; 5)степень электролитической диссоциации: сильные, слабые; 6) стабильность: стабильные, нестабильные. При взаимодействии с кислотой образуется соль и вода: NaOH + HCl → NaCl + H2O. Взаимодействие с оксидами: Са(ОН)2+СО2=СаСО3 +Н2О. Взаимодействие с солями: Fe+3OH=Fe(OH)3 .Разложение нерастворимых оснований. При нагревании нерастворимые основания и амфотерные гидроксиды разлагаются на соответствующий металл и воду: Cu(OH)2=CuO+H2O

24.Соли

Соли — класс химических соединений, к которому относятся вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотного остатка. Средние соли - это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: Хлорид натрия (NaCl) известен в быту под названием поваренной соли, основным компонентом которой он является. Хлорид натрия в значительном количестве содержится в морской воде, создавая её соленый вкус. Встречается в природе в виде минерала галита (каменная соль). Чистый хлорид натрия имеет вид бесцветных кристаллов, но с различными примесями его цвет может принимать голубой, фиолетовый, розовый, жёлтый или серый оттенок. Залежи каменной соли найдены во всех геологических системах. Важнейшие из них сосредоточены в кембрийских, девонских, пермских и третичных отложениях. Каменная соль составляет мощные пластовые залежи и ядра сводчатых структур (соляных куполов и штоков), образует прослойки, линзы, гнезда и вкрапления в других породах. Среди озёрных месторождений России крупнейшие — Эльтонское, Баскунчак в Прикаспии, Кучукское озеро, о. Кулундинское, Эбейты и др. озера в Зап. Сибири . Карбонат кальция (CaCO3)- это не только меловые или известковые горы, но и отделочный материал – мрамор, который является материалом скульпторов. Геологи называют этот минерал кальцитом. Карбонат кальция – важнейшая соль, из которой многочисленные морские животные строят покровы своего тела – разнообразные раковины. Яйца птиц защищены известковой скорлупой, которая есть не что иное, как карбонат кальция. Карбонат кальция – это не только строительный, отделочный или художественный материал. Это также и материал ювелиров. Жемчуг – это не что иное, как тот же карбонат кальция. Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл. Наиболее известная в быту кислая соль – это гидрокарбонат натрия (NaHCO3), который известен под названием пищевой соды. Применение гидрокарбоната натрия в качестве разрыхлителя теста основано на реакции: 2NaHCO3=Na2CO3+CO2 +H2O. Основные соли – это продукты неполного замещения гидрокогрупп в основании на кислотные остаток.