Степень окисления. Окисление и восстановление

Степенью окисления элемента называется условный заряд, который возник бы на атоме, если бы обобществленные пары электронов полностью перешли к более электроотрицательному атому.

Для вычисления степени окисления элемента в соединении следует исходить из следующих положений:

1) степень окисления элемента в простых веществах принимается равной нулю;

2) алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, равна нулю;

3) постоянную степень окисления в соединениях имеют элементы, указанные в таблице:

Элемент	Степень окисления
Н	+1 В гидридах металлов: −1 (СаН2)
О	−2 В пероксидах: −1 (Н2О2)
Щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr,	+1
Щелочноземельные металлы: Ca, Sr, Ba, Ra	+2
Mg, Be, Zn, Cd	+2
Al, Ga	+3

Пример 1. Вычислить степени окисления марганца в KMnO₄ и хрома в Nа₂Сr₂О₇.

Решение.

Окислительно-восстановительными называются реакции, в результате которых изменяется степень окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов.

Окислителями называются вещества, атомы, молекулы или ионы которых способны присоединять электроны. Окислитель, присоединяя электроны, восстанавливается.

Восстановителями называются вещества, атомы, молекулы или ионы которых способны отдавать электроны. Восстановитель, отдавая электроны, окисляется.

Пример 2. Определить восстановитель и окислитель в реакции взаимодействия алюминия и кислорода.

-2

Решение.

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Алюминий отдает электроны, повышает степень окисления от 0 до +3 (окисляется) и является восстановителем. Кислород присое-диняет электроны, понижает степень окисления от 0 до -2 (восста-навливается) и является окислителем.

Таким образом, процесс окисления заключается в отдаче электронов, восстановления - в присоединении электронов. Оба процесса (полуреакции) - окисления и восстановления - протекают одновременно. При этом общее число электронов, отданных восста-новителем, равно общему числу электронов, принятых окислителем.

Окислители и восстановители

I. Окислители.

1) типичные неметаллы: F₂, Cl₂, Вr₂, I₂, О₂;

2) кислородсодержащие кислоты и их соли, образованные метал-лами с максимальной или высокой степенью окисления: КMnО₄, К₂СrО₄, К₂Сr₂О₇; концентрированная H₂SО₄; НNO₃ и нитраты, кисло-родсодержащие кислоты галогенов (НClО, НClО₃, НClО₄, НВrО₃, НIO₃) и их соли;

3) ионы водорода (Н ) в растворах кислот при их взаимодействии с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов до водорода;

4) ионы металлов, находящихся в высшей степени окисления (Cu²⁺, Hg²⁺, Fe³⁺, Sn⁴⁺ и др.).

II. Восстановители.

1) простые вещества:

а) активные металлы (щелочные и щелочноземельные металлы, цинк, алюминий, железо и др.),

б) неметаллы (Н₂, С, Р, Si и др.);

2) бескислородные кислоты: HCl, HBr, HI, H₂S и их соли (восста-новительные функции выполняют анионы);

3) анионы водорода (Н^-) в гидридах щелочных и щелочно-земельных металлов;

4) ионы металлов в низшей степени окисления: Sn²⁺, Fe²⁺, Cu⁺, Hg₂²⁺ и др.

-1

У веществ, содержащих элементы в промежуточной степени окисления (I₂, Н₂О₂, HNO₂, нитриты и др.) проявляется окислительно-восстановительная двойственность. Например:

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5O₂

-1

-2

В данном случае H₂O₂ является восстановителем.

5H₂O₂ + I₂ = 2HIO₃ + 4H₂O

Здесь H₂O₂ – окислитель.