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.
|