Окислительно-восстановительные реакции

Модуль 2. Окислительно-восстановительные реакции.

Раздел 1. Степень окисления.

Степень окисления (электрохимическая валентность) – условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов. Степень окисления выражает значение электрического заряда (в единицах элементарного заряда (1.6·10-19 Кл)) и основывается на предположении о полном смещении электронной плотности химической связи от более электроположительного атома к более электроотрицательному.

Степень окисления может иметь отрицательное, положительное и нулевое значение, которое выражают арабскими цифрами со знаком + или – и ставят над символом элемента , .[pic 1][pic 2]

Чтобы определить знак степени окисления атома надо сопоставить электроотрицательности (ЭО): атом с большей, по сравнению с окружающими, электроотрицательностью имеет отрицательную степень окисления, а с меньшей – положительную.

Например, в соединении NaCl у атома натрия значение электроотрицательности по Полингу (смотри таблицу) ЭОNa = 0.9 меньше значения электроотрицательности хлора ЭОСl = 3.0, поэтому атом натрия будет иметь положительную степень окисления, а хлор - отрицательную.

Фтор – атом обладающий самым большим значением ЭО (ЭОF = 4.0), поэтому атом фтора во всех его соединениях имеет отрицательную степень окисления.

[pic 3]

Отрицательное значение степени окисления имеют атомы, которые приняли электроны от других атомов.

Положительное значение степени окисления имеют атомы, которые отдали свои электроны другим атомам. К ним относятся металлы и их соединения.

Необходимо знать, что:

1. Степень окисления щелочных металлов равна +1 ()[pic 4]

[pic 5]

1. Степень окисления s-элементов II группы периодической системы, а также цинка и кадмия, равна +2. ( )[pic 6]

[pic 7]

1. Степень окисления алюминия в соединениях равна +3 ()[pic 8]
2. Степень окисления фтора в соединениях равна –1.
3. Степень окисления атомов в молекулах простых веществ равны нулю. Если вещество находится в атомном состоянии, то степень окисления его атомов также равна нулю.  , [pic 9][pic 10]
4. Степень окисления водорода в его соединениях равна +1 (. Исключение – гидриды, где степень окисления водорода равна –1 ()[pic 11][pic 12]
5. Степени окисления металлов в их соединениях практически всегда положительны.
6. Степень окисления кислорода в оксосоединениях равна –2. Исключения –  пероксиды (), [pic 13]

озониды   [pic 14][pic 15]

 надпероксиды  ), [pic 16]

во фториде кислорода степень окисления +2  .[pic 17]

1. Высшая (максимальная) степень окисления обычно равна номеру группы в которой находится элемент в периодической системе Д.И. Менделеева.

Исключения – элементы побочной подгруппы I группы (Cu высшая степень окисления +2), элементы побочной подгруппы VIII группы (K2Fe+6O6), фтор ,  кислород .[pic 18][pic 19]

1. Низшая (минимальная) степень окисления металлов равна нулю. Низшая степень окисления неметаллов равна N – 8 (где N – номер группы, в которой находится элемент).
2. Значения степеней окисления между высшей и низшей степенями окисления называются промежуточными.

1. Степень окисления одноатомного иона равна его заряду (для иона K+ cтепень окисления равна +1, для иона Ba2+ cтепень окисления равна +2, для иона S2- cтепень окисления равна -2).
2. Степени окисления могут иметь дробные значения.
3. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в многоатомном ионе – заряду иона.
4. Атомы неметаллов могут иметь и положительные и отрицательные степени окисления. В соединениях с металлами и водородом степени окисления неметаллов всегда отрицательные.

Рассмотрим вычисление степени окисления фосфора в фосфорной кислоте H3PO4.

Сумма всех степеней окисления атомов соединении должна быть равна нулю. Степень окисления водорода в сложных веществах +1 (смотри пункт 6). Степень окисления кислорода -2 (смотри пункт 8).

- Расставляют все известные степени окисления

[pic 29]

-Обозначим степень окисления фосфора за х

[pic 30]

-Умножим степени окисления водорода (+1), фосфора (х) и кислорода (-2) на число их атомов в соединении, составим уравнение