Тема: Окислительно-восстановительные процессы.

План:

1. Окисленность элементов.

2. Окислительно-восстановительные реакции.

3. Электрохимия.

3.1 Гальванические элементы.

3.2 Электродные потенциалы.

3.3Электролиз.

4.Применение электролиза.

1.

Когда элемент находится в свободном состоянии — образует простое вещество, тогда движение электронов около всех атомов этого вещества происходит одинаково. Это справедливо для всех простых веществ, независимо от их структуры. Например, в молекуле водорода электроны в равной мере движутся около обоих атомов: молекула Н₂ неполярна. В случае кристаллов с ковалентной связью химические связи между атомами также симметричны относительно связуемых атомов. В случае металлов распределение как связанных, так и свободных электронов в среднем также является равномерным.

Иначе обстоит дело в сложных веществах. Химические связи между атомами различных элементов несимметричны; в молекулах сложных веществ осуществляются, как правило, полярные ко­валентные связи. В ионных соединениях эта неравномерность рас­пределения электронов максимальна — при образовании веществ с ионной связью валентные электроны практически полностью переходят от атома одного элемента к атому другого.

Неравномерность распределения электронов между атомами в соединениях получила название окисленности. Прн этом элемент, электроны которого смещаются к атомам другого элемента (полностью в случае ионной связи или частично в случае полярной), проявляет положительную окисленность. Элемент, к атомам которого смещаются электроны атома другого элемента, проявляет отрицательную окисленность.

Число электронов, смещенных от одного атома данного эле­мента (при положительной окисленности) или к одному атому данного элемента (при отрицательной окисленности), назыпается степенью окисленности элемента*.

В простых веществах степень окисленности элемента всегда равна нулю. В соединениях некоторые элементы проявляют всегда одну и ту же степень окисленности, но для большинства элементов она в различных соединениях различна.

Постоянную степень окисленности имеют щелочные металлы (+1),щелочноземельные металлы (+2), фтор (—1)

Для установления степени окисленности элементов в соедине­ниях можно пользоваться таблицей электроотрицательностей элементов

При этом следует иметь в виду, что при образовании химической связи электроны смещаются к атому более электроотрицательного элемента. Так, относительная электроотри­цательность фосфора равна 2,2, а иода 2,6. Поэтому в соединении Р1з общие электроны смещены к атомам иода и степени окислен­ности фосфора и иода равны соответственно -f-З _и —1. Однако в нитриде иода NI₃ степени окисленности азота и иода равны —3 и +1, поскольку электроотрицательность азота (3,07) выше элек-троотрнцательности иода.

2.

Все химические реакции можно разбить на две группы. В реакциях первой группы окисленность всех элементов, входящих в состав реагирующих веществ, остается неизменной, а в реакциях второй группы окисленность одного или нескольких элементов изменяется.

В качестве примера реакций первой группы можно привести реакцию нейтрализации:

НС1 + NaOH = NaCl + Н₂0

Примером реакции второй группы может служить взаимодействие металла с кислотой:

Zn + 2НС1 = ZnCl₂ + Н₂|

Если при реакции нейтрализации ни один элемент не изменяет степень своей окисленности, то во втором примере степень окисленности цинка изменяется от 0 до +2, а водорода—от +1 до 0.

Реакции, в результате которых изменяются степени окисленности элементов, называются окислительно-восстановительными.

Такой процесс — отдача электронов, сопровождающаяся повы­шением степени окисленности элемента,— называется окислением.

Присоединение электронов, сопровождающееся понижением степени окисленности элемента, называется восстановлением.

Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем, а вещество, содержащее восстанавли­вающийся элемент, окислителем.

Общее число электронов в системе при химиче­ских реакциях не изменяется: число электронов, отдаваемых молекулами (атомами, ионами) восстановителя, равно числу электронов, присоединяемых молекулами (атомами, ионами) окислителя. Поэтому одна молекула хлора может окислить два атома натрия.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Применяются два метода составления уравнений окислительно-восстановительных реакций — метод электронного баланса и метод полуреакций.