7

Цель: ознакомление на лабораторных опытах с основными типами окислительно-восстановительных реакций и овладение методикой их проведения.

Реактивы: раствор сульфата меди, железная проволока, раствор перманганата калия, сульфит натрия, раствор серной кислоты, щёлочь, бихромат калия, сульфат железа, раствор йодида калия, раствор пероксида водорода, раствор нитрита натрия, этанол, дистилированная вода.

Посуда: химические пробирки, стеклянные стаканы на 50 мл, стеклянные палочки, спиртовки, пипетки, шпатели, фарфоровые чашки, промывалки.

Оборудование: штативы и держатели для пробирок.

Краткие теоретические сведения

Основные понятия, связанные с реакциями окисления и восстановления

Электроотрицательность атома – условная величина, характеризующая способность атома притягивать к себе электронное облако.

Валентность – способность атомов образовывать химические связи. Количественно валентность определяется числом химических связей, образованных атомом. Она не учитывает электроотрицательность атомов.

Степень окисления – условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Для определения степени окисления атомов в свободном состоянии и химическом соединении следует руководствоваться следующими положениями:

1. Атомы кислорода в соединениях проявляют главным образом степень окисления, равную (-2). За исключением фторокислорода OF₂ (+2) и пероксидов M₂O₂ (-1). Для водорода характерна степень окисления (+1). За исключением гидридов металлов МеH (-1);

2. Степень окисления атомов простых ионных соединений по знаку и по величине равна заряду ионов;

3. Если молекула образована за счёт ковалентной связи, то степень окисления более электроотрицательного атома обозначают знаком (-), если менее – (+);

4. Принимая во внимание, что молекулы электроотрицательны, легко определить степень их окисления;

5. Степень окисления в молекулах простых веществ равна нулю.

Процессами окисления называют процессы, при которых присоединяются кислород и водород (водород в ОР также отщепляется), и, которые протекают в водных растворах и сопровождаются повышением степени окисления элементов.

Таким образом, термин окисление можно трактовать трояко:

1. как присоединение кислорода к веществу;

2. как выделение водорода из вещества;

3. как потерю электронов каким-нибудь веществом.

Термин восстановление можно также объяснить трояко:

1. как выделение кислорода из вещества;

2. как присоединение водорода к веществу;

3. как присоединение электронов к какому-нибудь веществу.

ОВ называются такие реакции, в которых происходит передача всех или части валентных электронов от одних атомов, молекул и ионов к другим атомам, молекулам или ионам, что вызывает изменение степени окисления.

Окисление – процесс отдачи электронов. Вещества, которые отдают электроны называются восстановителями. В процессе реакции восстановитель окисляется, а степень окисления повышается.

Восстановителями являются:

1. элементы, атомы которых имеют наименьшую электроотрицательность;

2. анионы, у которых более электроотрицательный элемент имеет промежуточную степень окисления;

3. катионы, у которых степень окисления может возврастать;

4. некоторые вещества при высоких температурах (уголь, угарный газ, водород);

Восстановление – процесс присоединения электронов. Вещества, которые присоединяют электроны, называются окислителями.

В процессе ОВР окислитель восстанавливается, значение степени окисления понижается.

Окислителями являются:

1. Простые вещества, атомы которых имеют большую электроотрицательность (элементы 6 и 7 групп);

2. Ионы с дефицитом электронов – простые катионы в наивысшей или высокой степени окисления, а также сложные анионы, у которых более электроотрицательный элемент имеет наивысшую или высокую степень окисления.

Вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями.

Слабый окислитель проявляет окислительную активность только под воздействием энергичного восстановителя, а малоактивный восстановитель вступает в ОВР под действием сильного окислителя.

Поскольку в большинстве химических реакций процесс оттока электронов из системы отсутствует, поэтому заряд сохраняется и число электронов, отданных восстановителями, равно числу электронов, полученных окислителями. На этом принципе основаны все методы расстановки коэффициентов в ОВР.

Классификация окислительно-восстановительных реакций

ОВР делятся на межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования.