Введение. Что такое овр. . Вычисления степеней окисления

1. ВВЕДЕНИЕ

                                                         

Окислительно - восстановительные процессы принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют большое значение в теории и практике.

При анализе лекарственных средств, как и многих других веществ, используются количественные методы, в основе которых лежат окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Это методы перманганатометрии, йодометрии, броматометрии и др.

Вот некоторые реакции,  которые лежат в основе этих методов или используются для определения содержания количества веществ:

 

- метод перманганатометрии:

 

а) 5H₂C₂O₄ + 2KM n O₄ + 3 H₂SO₄ à 2 MnSO₄ +K₂SO₄ +3H ₂O            

                                                                                 

б) 5H₂O₂ + 2KM n O₄ + 3 H₂SO₄ à 2 MnSO₄ +K₂SO₄ + 5О₂ +8H ₂O

 

       - метод иодометрии:

 

в) 2 Na₂S ₂O₃ + I₂ à 2 NaI + Na₂S₄O₆

                                         ^{тетратионат  натрия}                                                                 

г) K₂Cr₂O₇ + 6     KI + 7H₂SO₄ à Cr₂(SO₄)₃ + 4 K₂SO₄ + 3I₂ + 7 H₂O

 

    - метод броматометрии:

 

д) KBrO₃ + 6KI + 6HCl à KBr + 6KCl + 3I₂ + 3 H₂O

                                                                                                                         

е) KBrO₃ + 5KBr + 6HCl à 6KCl + 3Br₂ + 3 H₂O

 

   - метод нитритометрии:

 

ж) 2HNO₂ + 2HI→  I₂ +2NO + 2H₂O  

 

Окисление-восстановление - один из важнейших процессов природы. С ним связаны дыхание и обмен веществ, гниение и брожение, фотосинтез, нервная деятельность человека и животных. Их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессе коррозии

метaллов и при электролизе. Они лежат в основе металлургических процессов и круговорота веществ в природе; с их помощью получают кислоты, щелочи и многие другие ценные продукты.

Реакции окисления-восстановления лежат и в основе многих методов лабораторной диагностики. Вы в своей будущей учебе и работе будете постоянно встречаться с ОВР, начиная с мытья лабораторной посуды и кончая проведением самых различных видов анализа.

Что такое ОВР?

           Все многообразие химических реакций можно разделить на 2 типа:

1. Реакции, протекающие без изменения степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Например:

+1 -1          +1 +5 -2           +1 -1             +1+5 -2

 KCl     +     АgNОз =      AgCl     +  КNОз

 

+4 -2     +2 -2 +4 -2

 МgСОз = MgO + СО₂

 

2. Реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления

атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Например:

 

0    +2  +6 -2   +2 +6 -2  0

 

Fе +   CuSO₄ =   FeS О₄ + Си

 

-3 +1 +3 -2      0         +1 -2

NH₄ NO₂   =   N₂ ^­   + 2H ₂ O

 

Сравните степени окисления подчеркнутых элементов.

 

Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно- восстановительными.

                                                                                                                                  

    С современной точки зрения:  изменение степени окисления связано с оттягиванием или перемещением электронов. Поэтому,   наряду с приведенным выше определением,   можно дать такое определение ОВР:

 

окислительно-восстановительныминазываются реакции, в которых происходит переход электронов от одних атомов, молекул, ионов к другим.

 

 Задание  для самоконтроля № 1:

Среди приведенных ниже уравнений выберите уравнения ОВР.

1) Zп(ОН)₂ + 2NaOH= Na₂ ZnО₂ + 2Н₂ О

2) 4НNОз + Сu = Сu(NО)₂ + 2NО₂ + 2Н₂ О

3) Fe + 2НСI = FeСI₂ + Н₂

4) СаСОз = СаО + СО₂

5) MnО₂ + HCl = Cl₂ + МnC1₂ + Н₂ О

                                                                                                                         

Если Вы забыли...

что такое степень окисления и как ее найти:

степень окисления характеризует состояние атома в молекуле; степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. 

Или … - это условный заряд, который приобретает атом при условии полного смещения пары электронов ковалентной связи к более электроотрицательному атому.

    Степень окисления может принимать отрицательное значение, если атом принял электроны (-1, -2 и т.д.);

                                                     - положительное значение, если атом отдал электроны (+1, +2 и т.д.)

                                                   - нулевое значение, если смещения не произошло и электронные пары, в равной мере принадлежат обоим атомам (обычно нулевая степень окисления присуща простым веществам - Н₂, Р₄, Fe, Na, S, O₂ с ковалентной неполярной связью или металлической - Fe, Na и др.).

 

                                                                                                       

1. Степень окисления (C.О.) кислорода в большинстве соединений равна -2 за исключением пероксидов (Н₂О₂) и дифторида кислорода (OF₂) . С.О. в них равна -1 и +2, соотвтственно.

2. С.О. водорода равна +1 за исключением гидридов металлов (NaH, CaH₂  и др. С.О.= -1).

3. Алгебраическая сумма степеней окисления в молекуле всегда равна 0, а в сложном ионе - заряду иона.

4. Степень окисления элемента в простых веществах принимается за 0.

 

Алгоритм вычисления степени окисления в бинарной (состоящей из двух химических элементов) молекуле:

пример: MnO₂

 

Записываем формулу вещества

MnO₂

Ставим известную степень окисления над химическим элементом, а неизвестную степень окисления обозначаем через Х

 х  -2

MnO₂

Алгебраическая сумма степеней окисления в молекуле равна 0 (т.е., молекула заряда не имеет)

 х   -2

(MnO₂) ⁰

Cоставляем уравнение

х + (-2)∙ 2 = 0

Решаем уравнение

х - 4 = 0; х = +4

        

Вывод: степень окисления марганца в MnO₂ равна + 4.

· В оксидах с нечетным числом атомов кислорода степень окисления элемента (если произвести расчет) равна этому нечетному числу («перекрестное» правило)  со знаком + :      х  -2              

                                                                 Э₂О₃    

 

                                                                                                                                        х -2              

                                                                 Э₂О₃         2∙х = - [3 ∙ (-2)] 

 

                                                                  - [3 ∙ (-2)] 

                                                                           х =                 = +3

                                                                                       2

Алгоритм вычисления степени окисления в сложной молекуле:

пример:  H₂Cr₂O₇

Записываем формулу вещества

 H₂Cr₂O₇

 

Ставим известные степени окисления над химическими элементами, а неизвестную степень окисления обозначаем через Х

+1 х -2

H₂Cr₂O₇

Алгебраическая сумма степеней окисления в молекуле равна 0 (т.е.,

 

молекула заряда не имеет)

+1 х -2

(H₂Cr₂O₇)⁰

Cоставляем уравнение

(+1) ∙ 2 + х ∙ 2 + (-2)∙ 7 = 0

Решаем уравнение

 2+2х -14 = 0

 2х = 14-2;   2х = 12; х = +6 

    

Вывод: степень окисления  хрома в хромовой кислоте равна +6.

                                                                                                                                      

Алгоритм вычисления степени окисления в сложном ионе:

пример: РO₄^3-

Записываем формулу иона

  РO₄^3-

 

Ставим известные степени окисления над химическими элементами, а неизвестную степень окисления обозначаем через х

 х -2

 Р O₄^3-

Алгебраическая сумма степеней окисления в ионе равна заряду иона   

 

 -3

Cоставляем уравнение

 х + (-2) ∙ 4 = -3

Решаем уравнение

 х = +8-3 = +5

    

Вывод: степень окисления фосфора в ортофосфат - ионе равна +5.

 

 

• Если вы вычислили степень элемента в составе сложного аниона или сложного катиона один раз, а этот ион встречается в уравнении повторно, например H₃PO₄ и Ca₃(PO₄)₂ , то степень окисления у фосфора будет та же самая +5.