Окислительно-восстановительные реакции
🧪 Химия · 11 класс
Что такое окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительные реакции (сокращённо ОВР) — это реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ. В отличие от реакций обмена, где степени окисления остаются прежними, в ОВР электроны переходят от одних атомов к другим. Именно такие процессы лежат в основе горения, дыхания, работы аккумуляторов, получения металлов из руд и многих производств.
Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи ионные. Чтобы расставлять степени окисления, надо помнить постоянные значения: водород обычно имеет степень окисления плюс один, кислород минус два, металлы первой группы плюс один. Сумма всех степеней окисления в нейтральной молекуле равна нулю. Именно изменение этого заряда — главный признак ОВР.
Окислитель и восстановитель
Различают два встречных процесса, которые всегда идут одновременно и неразрывно связаны:
- Окисление — отдача электронов атомом, ионом или молекулой. Степень окисления при этом повышается.
- Восстановление — присоединение электронов. Степень окисления понижается.
Восстановитель отдаёт электроны и сам при этом окисляется. Окислитель принимает электроны и сам восстанавливается. Один и тот же элемент в разных соединениях может вести себя по-разному: в высшей степени окисления он только окислитель, в низшей — только восстановитель, в промежуточной может быть и тем и другим.
Восстановитель отдаёт электроны и окисляется; окислитель принимает электроны и восстанавливается. Число отданных электронов всегда строго равно числу принятых — на этом и держится весь расчёт.
Типичные окислители и восстановители
| Окислители | Восстановители |
|---|---|
| Кислород, галогены | Активные металлы, водород |
Перманганат калия KMnO4 | Угарный газ CO |
| Концентрированная серная кислота | Сероводород H2S |
Азотная кислота HNO3 | Аммиак NH3 |
Дихромат калия K2Cr2O7 | Иодоводород HI |
Метод электронного баланса
Для расстановки коэффициентов используют метод электронного баланса. Рассмотрим взаимодействие алюминия с кислородом. Сначала записывают полуреакции отдачи и приёма электронов.
Al(0) - 3e -> Al(+3) | 4 (восстановитель, окисление)
O2(0) + 4e -> 2O(-2) | 3 (окислитель, восстановление)
Уравниваем число отданных и принятых электронов: 4 атома алюминия отдают 12 электронов, 3 молекулы кислорода принимают 12 электронов. Полученные множители 4 и 3 переносим в уравнение как коэффициенты:
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Алгоритм составления уравнения
- Расставить степени окисления над всеми элементами.
- Найти атомы, у которых степень окисления изменилась.
- Записать полуреакции отдачи и приёма электронов.
- Найти наименьшее общее кратное числа электронов и определить множители.
- Перенести коэффициенты в уравнение и проверить баланс всех атомов.
В реакциях с участием кислот и солей коэффициенты, найденные балансом, ставят перед окислителем и восстановителем, а затем уравнивают остальные атомы методом подбора. Особенно внимательно проверяют число атомов водорода и кислорода в конце.
Частые ошибки: путают окислитель и восстановитель; забывают учесть число атомов в молекуле (например, два атома кислорода в O2); не проверяют итоговый баланс по водороду и кислороду; ставят множители не к тем веществам.Кратко о главном
- ОВР идут с изменением степеней окисления атомов.
- Окисление — отдача электронов, восстановление — их приём.
- Восстановитель окисляется, окислитель восстанавливается.
- Число отданных электронов равно числу принятых — основа электронного баланса.
- Коэффициенты находят методом электронного баланса.