Методические указания для студентов

ТЕМА:Окислительно – восстановительные реакции. Электродные потенциалы.

ЦЕЛЬ: Закрепить школьные знания по окислительно - восстановительным реакциям, обсудить их значение для медицины. Изучить основы электрохимии.

Теоретические вопросы.

1. Окислительно – восстановительные реакции. Степень окисления. Классификация окислительно – восстановительных реакций..

2. Окислители и восстановители. Процесс окисления и восстановления.

3. Электролиз. Электролиз расплавов. Процесс на катоде и на аноде.

4. Электролиз растворов на инертных электродах. Электродные процессы на катоде и на аноде. Суммарное уравнение процесса. Закон Фарадея.

5. Гальванические элементы. Элемент Даниэля – Якоби. Строение. Краткая запись.

6. Процессы на катоде и на аноде. ЭДС гальванического элемента. Электродные потенциалы. Формула Нернста.

7. Определение электродных потенциалов. Водородный электрод. Формула Нернста. Ряд напряжения металлов.

8. Аккумуляторы. Примеры. Процессы при работе свинцового аккумулятора.

9. Электрохимическая коррозия. Анодное и катодное покрытие.

ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Окислительно – восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции протекающие с изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Степенью окисления элемента в соединении называют формальный заряд атома элемента, вычисленный из предположения, что валентные электроны переходят к атомам с большей относительной электроотрицательностью (ОЭО) и все связи в молекуле соединения являются ионными.

Степень окисления элемента указывается вверху над символом элемента со знаком «+» или (–) перед цифрой. Степень окисления элемента рассчитывается из положения, что сумма степеней окисления элементов в соединении равна нулю.

В окислительно – восстановительных реакциях протекают два взаимосвязанных процесса: окисление и восстановление. Вещества, атомы или ионы, которые отдают электроны, называются восстановителями, процесс отдачи электронов называется окислением. Таким образом, восстановители в ОВР окисляются. Алгебраическая величина степени окисления восстановителя повышается. Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями, процесс присоединения электронов называется восстановлением. Окислители в ОВР восстанавливаются. В результате процесса восстановления алгебраическая величина степени окисления окислителя понижается.

Важнейшими восстановителями являются:

а) все простые вещества металлы, наиболее активные восстановители – щелочные и щелочноземельные металлы.

б) сложные вещества, молекулы, которых содержат элементы в низшей степени окисления – метан CH₄, силан SiH₄, аммиак NH₃, фосфин PH₃, нитриды и фосфиды металлов (Na₃N Ca₃P₂) , сероводород H₂S, галогенводороды (HI, HCI, HBr) галогениды металлов, гидриды металлов (NaH, CaH₂).

Важнейшими окислителями являются:

а) простые вещества – неметаллы с наибольшим значением электроотрицательности - фтор F₂, кислород O₂, хлор CI₂.

б) сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления – перманганат калия KMnO₄, бихромат калия K₂Cr₂O₇, азотная кислота HNO₃, и ее соли нитраты, концентрированная серная кислота H₂SO₄, оксид свинца (IV) PO₂, хлорная кислота HCIO₄ и ее соли перхлораты и др.

Вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления могут как восстановителями (при действии более активного, чем они окислителя), так и окислителями (при действии более активного, чем они восстановителя) е вещества проявляют окислительно – восстановительную двойственность.