Студопедия — ТЕМА 9. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕМА 9. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.






 

Сущность ОВР. Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Атомы имеют сложное электронное строение. Электроны, входящие в электронную оболочку атома, занимают определенные энергетические уровни. Электроны, занимающие внешний энергетический уровень (в основном или возбужденном состоянии), называют валентными электронами. Численно количество электронов на внешнем энергетическом уровне атома равно номеру группы в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, в которой располагается химический элемент. Согласно электронной теории сущность ОВР состоит в переходе всех или части валентных электронов в ходе реакции от восстановителя (Red) к окислителю (Ox).

 

окисление: ; - восстановитель восстановление: ; - окислитель   ne (ОВР)

 

 

 


При окислительно-восстановительных реакциях протекает два взаимосвязанных процесса: окисление и восстановление. Окисление связано с отдачей электронов атомами, восстановление – с присоединением электронов. Окислителем называется атом, присоединяющий электроны, а также ион или молекула, в состав которой входит этот атом. Восстановителем называется атом, отдающий электроны, а также ион или молекула, в состав которой входит этот атом. При ОВР происходит восстановление окислителя () и окисление восстановителя ().

Степень окисления. В химическом соединении электроны, образующие химическую связь между атомами, смещены к более электроотрицательному атому, в результате чего этот атом приобретает определенный заряд. Для характеристики состояния атома в молекуле введено понятие «степень окисления». Степенью окисления называют условный электрический заряд (в единицах заряда электрона), который получил бы данный атом, если бы каждая общая пара электронов, связывающая его с другим атомом, переместилась бы к более электроотрицательному атому. Этот условный заряд вычисляют в предположении, что молекула состоит только из ионов и в целом электронейтральна.

Для установления степени окисления элемента, следует руководствоваться следующими правилами:

  1. Степень окисления атомов химических элементов в простых веществах равна нулю:

Mg0, Fe0, P0, S0, Cl0, N20, H02, O20.

2. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления; степень окисления щелочных металлов всегда равна +1.

3. Водород во всех соединениях, кроме гидридов металлов ( и др.)имеет степень окисления +1; в гидридах металлов степень окисления водорода равна -1.

4. Степень окисления кислорода в соединениях равна -2. Исключение составляют пероксиды, в которых степень окисления кислорода (-1). Например: H2O2-1, Na2O2 -1, а также соединения кислорода со фтором, где кислород имеет положительные степени окисления +1, +2.

5. Степень окисления иона равна его заряду. Сумма степеней окисления всех элементов, входящих в состав иона, равна степени окисления иона.

[N+5O3-2]1-, [S+6O4-2]2-, [C+4O3-2]2-, [P+5O4-2]3-

(+5)+3(-2)=-1 (+6)+4(-2)=-2 (+4)+3(-2)=-2 (+5)+4(-2)=-3

 

6. Степень окисления атомов одного из элементов в молекуле можно определить по известным степеням окисления атомов других элементов, поскольку молекула в целом электронейтральна.

K+1MnXO4-2, K2+1Cr2XO7-2, Na2+1B4XO7-2

(+1)+Х+4(-2)=0 2(+1)+2Х+7(-2)=0 2(+1)+4Х+7(-2)=0

х=+7 х=+6 х=+3

7.Для всех элементов их положительная степень окисления не может превышать величины, равной номеру группы Периодической системы, в которой расположен данный элемент(S+6; Mn+7; N+ 5).

 

Наиболее активными восстановителями являются металлы IА и IIА подгрупп Периодической системы, а наиболее активными окислителями - неметаллы VIА и VIIА подгрупп (кислород, фтор и другие галогены).

Типичные окислители и восстановители приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

 

Восстановители Окислители
Металлы, водород, углерод, СО, H2S, SO2, H2SO3 и соли сернистой кислоты Галогены, О2, О3, KMnO4, K2MnO4, соли хромовых кислот К2Сr2O7 и K2CrO4
Бескислородные кислоты: HJ, HBr, HCl, H2S Соли SnCl2, FeSO4, MnSO4, Cr2(SO4)3 Кислоты HNO3, H2SO4конц,, HClO4, HMnO4, H2CrO4
Соединения азота: HNO2, NH3, N2H4, NO Оксиды металлов: CuO, Ag2O, PbO2, CrO3, MnO2
Фосфористая кислота H3PO3 Ионы благородных металлов: Ag+, Au+3.
Органические соединения: спирты, альдегиды, муравьиная и щавелевая кислота, глюкоза Хлорид железа (III) FeCl3, гипохлориты, хлораты и перхлораты, «Царская водка» (смесь концентрированных азотной и соляной кислот)
Катод при электролизе Анод при электролизе

 

 

Типы окислительно-восстановительных реакций. Выделяют три группы ОВР в зависимости от того, в каких реагентах находятся атомы окислителя и восстановителя.

1. Реакции межатомного и межмолекулярного окисления-восстановления: окислитель и восстановитель являются разными веществами.

2. Реакции диспропорционирования: восстановителем и окислителем являются одни и те же атомы элемента в промежуточной степени окисления, например:

3. Реакции, в которых разные атомы являются окислителями и восстановителями, но входят в состав одного вещества, например:

.

 

Составление уравнений ОВР (метод электронного баланса). При составлении уравнений ОВР помимо общего положения, что число атомов исходных веществ должно быть равно числу атомов, входящих в состав продуктов, надо учитывать, что число электронов, отдаваемых восстановителем, должно быть равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

Порядок расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций (метод электронного баланса):

1. Составить схему реакции, например:

 

 

2. Определить элементы, атомы которых меняют свою степень окисления. (В рассматриваемом примере это ; ).

 

3. Составить две полуреакции для процессов окисления и восстановления, определить число принятых и отданных электронов. В рассматриваемом примере это:

 

 

3 e

2 e


4. Найти наименьшее общее кратное между числом принятых и отданных электронов и определить дополнительные множители к обеим полуреакциям. В рассматриваемом примере это:

3 e

2 e

НОК=6

 


5. Умножить значения дополнительных множителей на соответствующие коэффициенты в уравнениях полуреакций, сложить их левые и правые части. Составить молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции. В рассматриваемом примере это:

 

 

Коэффициенты перед другими молекулами уравнения определяют обычным путем, применяемым в практике (сначала уравнивают металлы, затем кислотные остатки, потом уравнивают число атомов водорода и, наконец, число атомов кислорода в левой и провой частях уравнения).

6. Если окислитель или восстановитель расходуется на получение других продуктов реакции, в которых степень окисления атомов не меняется, то необходимо уточнить коэффициенты.

 

Направление окислительно-восстановительных реакций. Практическоеприменение ОВР связано с необходимостью установления а) возможности протекания ОВР между определенными реагентами; б) направления реакции и глубины превращения исходных реагентов в продукты реакции.

Для определения возможности и направления протекания ОВР между определенными реагентами (окислитель + восстановитель) следует определить знак стандартной ЭДС (), для чего выполнить следующее:

· установить наличие окислителя и восстановителя среди реагентов,

· установить возможные окисленные и восстановленные формы соединений в стандартных условиях, для чего можно использовать таблицу стандартных окислительно-восстановительных потенциалов;

· записать схему предполагаемой ОВР, схемы полуреакций процессов окисления и восстановления, соответствующие им значения стандартных окислительно-востановительных потенциалов,

· рассчитать значение стандартной ЭДС, равное значению стандартного окислительно-востановительного потенциала окислителя за вычетом соответствующего значения потенциала восстановителя ; реакция может протекать самопроизвольно в соответствии с приведенным уравнением, если полученное значение ЭДС > 0; (если ЭДС ˂ 0, реакция самопроизвольно протекает в обратном направлении).







Дата добавления: 2015-09-19; просмотров: 668. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Правила наложения мягкой бинтовой повязки 1. Во время наложения повязки больному (раненому) следует придать удобное положение: он должен удобно сидеть или лежать...

ТЕХНИКА ПОСЕВА, МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР И КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ Цель занятия. Освоить технику посева микроорганизмов на плотные и жидкие питательные среды и методы выделения чис­тых бактериальных культур. Ознакомить студентов с основными культуральными характеристиками микроорганизмов и методами определения...

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ, ВОЗДУХА И ПОЧВЫ Цель занятия.Ознакомить студентов с основными методами и показателями...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия