Глава 2. Окислительно-восстановительные реакции

Реакции, протекающие с изменением степени окисления одного или нескольких атомов, связанные с переходом электроновот одних атомов к другим в реагирующих веществах называются окислительно-восстановительными реакциями (ОВР).

Степень окисления – условный заряд атома, вычисленный исходя из предположения, что все связи в молекуле являются ионными. Определение степени окисления проводят, исходя из следующего:

1 Степень окисления атомов в простых веществах, принята равной нулю, например Н₂⁰ , N₂⁰ , Р₄⁰, Fe⁰, Zn⁰ .

2 Водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1; (в гидридах металлов степень окисления водорода = -1).

3 Кислород в соединениях имеет степень окисления равную -2, за исключением пероксидов, содержащих цепочку -О-О- , где степень окисления кислорода = -1, например, Н₂О₂ .

4 Постоянную степень окисления + 1 имеют катионы щелочных металлов (Li⁺, Na⁺, K⁺ и др.); степень окисления +2 имеют катионы элементов 2-ой группы (Ba²⁺, Ca²⁺ , Zn²⁺ , Hg²⁺; и др.), но ртуть иногда имеет степень окисления +1 (Hg⁺); степень окисления алюминия = +3.

5 Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

6 Степень окисления металла в солях можно определить по кислотному остатку: например, Cu(NO₃)₂ , у NO₃^- заряд равен -1, а остатков два, общий отрицательный заряд равен -2, следовательно, Cu имеет степень окисления = +2.

Процесс отдачи электронов – окисление. Атомы или ионы, отдающие электроны, называются восстановителями, в процессе реакции они окисляются. Процесс принятия электронов - восстановление. Атомы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями, в процессе реакции они восстанавливаются. Так как атомы или ионы входят в состав определенных веществ, то и вещества, соответственно, называются окислителями или восстановителями.

Окисление одного атома всегда сопровождается восстановлением другого атома, и наоборот, восстановление одного сопровождается окислением другого атома. Поэтому окислительно-восстановительные реакции представляют единство двух противоположных процессов – окисления и восстановления.

В окислительно-восстановительных реакциях число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем. Например, в реакции:

Fe + 2НCl = FeCl₂ + Н₂

ион Н⁺, принимая один электрон, изменяет степень окисления, выступая в качестве окислителя, превращается в атом Н^о. Атом Fe , отдавая два электрона, выступая в роли восстановителя, превращается в ион Fе²⁺. Форма записи следующая:

Fe - 2ē = Fe - процесс окисления, Fe - восстановитель;

2Н ⁺+ 2ē = Н₂ - процесс восстановления, Н ⁺ - окислитель.