Окисно-відновні реакції. Класифікація реакцій. Окисники та відновники. Правила складання окисно-відновних реакцій.

Елемент, електрони якого зміщуються до атомів другого елемента (повністю у випадку іонного зв’язку або частково у випадку полярного), виявляє позитивну окиснюваність.Елемент, до атомів якого зміщуються електрони атома другого елемента, проявляє негативну окиснюваність.

Число електронів, зміщених від одного атома певного елемента (при позитивній окиснюваності) або до атома певного елемента (при негативній окиснюваності), називаєтьсяступенем окиснення.

Ступінь окиснення – це умовний заряд, який мав би атом, коли б електрони всіх його зв’язків з іншими атомами були зміщені до більш електронегативного атома. Позитивний ступінь окиснення визначається як кількість електронів, зміщених від даного атома. Негативний ступінь окиснення дорівнює кількості зміщених електронів до даного атома.

Ступені окиснення позначають арабською цифрою із знаком “+” чи “-“ перед цифрою розміщують їх вгорі над символом елемента, наприклад, Mn⁺², Mn⁺⁷, S^-2, N^-3, P⁺⁵.

Заряди іонів, на відміну від ступеня окиснення, позначають арабською цифрою із знаком “+”, “-“ після цифри: Ca²⁺, Na⁺, SO₄^2-, Cl^-.

Правила визначенняступеня окиснення

1. Ступінь окиснення елементів в простих речовинах дорівнює нулю.

Cl₂⁰, Br₂⁰, N₂⁰, Na⁰.

2. В іонних сполуках ступінь окиснення дорівнює заряду іона:

Cl^- ступінь окиснення хлору –1, Na⁺ ступінь окиснення натрію +1.

3. Сума ступенів окиснення всіх атомів або іонів, які входять до складу сполуки, дорівнює нулю.

FeCl₃ +3+3(-1) = 0

4. Cума ступенів окиснення всіх атомів в іоні дорівнює заряду іона. В SO₄^2- сума ступенів окиснення дорівнює –2:

S(+6), O(-2): +6 +4  (-2) = +6 –8 = - 2.

5. Окремі елементи майже в усіх своїх сполуках проявляють один і той же ступінь окиснення. Такі елементи використовують як еталонні при визначенні ступенів окиснення іншихелементів. До еталонних належать елементи:

K⁺¹, Na⁺¹, Н⁺¹ (за винятком гідридів металів NaH^-1, KH^-1, CaH₂^-1);

Mg⁺², Ca⁺²; Al⁺³; F^–1; Cl^–1 (за винятком сполук з О та сполук з F);

O^–2 (за винятком пероксидів H₂O₂, Na₂O₂, фторидів O⁺₂F₂, O₂⁺F₂).

Реакції, які супроводяться зміною ступеня окиснення елементів, називають окисно-відновними.

Віддавання електронів, яке супроводиться підвищенням ступеня окиснення елемента, називають окисненням.

Приєднання електронів, що супроводжується зниженням ступеня окиснення елемента, називають відновленням.

Відновник: Na Na⁺ + 1e - процес окиснення.

Окисник: Cl₂ + 2e  2Cl^- - процес відновлення.

Речовину, до складу якої входить елемент, що окиснюється, називають відновником; а речовину, яка містить елемент, який відновлюється, - окисником.

Чим більший стандартний окисно-відновний потенціал даної пари, тим сильнішим окисником є відповідна окиснена форма і тим слабшим відновником є відповідна відновлена форма.

Знаючи відносну силу різних окисників і відновників, можна передбачити напрям протікання реакції.

Наприклад:

2Fe³⁺ + Sn²⁺ Sn⁴⁺ + 2Fe²⁺.

E⁰ (Fe³⁺/Fe²⁺) = +0,77 B - окисник.

E⁰ (Sn⁴⁺/Sn²⁺) = +0,15 B - відновник.

Умовою здійснення окисно - відновної реакції є додатнє значення ЕРС сумарної реакції:

ЕРС = Е⁰ (Fe³⁺/Fe²⁺) - E⁰ (Sn⁴⁺/Sn²⁺) = 0,77 - 0,15 = 0,62 B.

Отже, реакція буде проходити в прямому напрямку: Fe³⁺ буде відновлюватись, а Sn²⁺ буде окиснюватися.