4. Co(NH3 )6 3 (Кн 3.1 10 33 )

Ответы к тесту на стр.268

Тестовые задания для самоконтроля по теме X на стр. 309 Ответы к тестовым заданиям для самоконтроля по теме X на стр. 313

ТЕМА XI. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

11.1. Степень окисления

Сначала введем понятие электроотрицательности. Когда между атомами образуется химическая связь, чаще всего она образуется за счет общей пары электронов.

Электроотрицательность (э.о.) – характеризует способность атома, притягивать к себе электроны общей электронной пары. Э.о. – мера неметалличности элемента. Чем больше неметаллические свойства элемента, тем больше у него э.о. Типичные металлы находятся в начале периоде, а типичные неметаллы в конце периода. Следовательно, в периоде слева направо металлические свойства элементов ослабевают, а неметаллические усиливаются, тогда э.о. в периоде слева направо увеличивается. В подгруппе сверху вниз наоборот металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Следовательно, э.о. в подгруппе сверху вниз

уменьшается.

179

В зависимости от электроотрицательностей соединяющихся атомов степень окисления может быть отрицательной, нулевой и положительной. Она пишется арабской цифрой в верхнем правом углу у символа элемента в следующем порядке: сначала заряд, потом число, например -2, +3 и т.д.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, в предположении, что оно состоит из ионов. Ионы из атомов образуются, когда электроны общей электронной пары полностью переместились к более электроотрицательному атому. При этом более электроотрицательный атом имеет отрицательный заряд и называется анионом, а менее электроотрицательный имеет положительный заряд и называется катионом.

Правила определения степеней окисления

1.Степень окисления простых веществ равна 0: Sо, Cl2о, Naо, H2о, О2о, F2о и т.д.

2.Степень окисления фтора во всех соединениях -1, например Н+1F-1

3.Степень окисления водорода:

–в большинстве соединений +1, например H2+1S-2

–в гидридах металлов -1, например Na+1H-1

4.Степень окисления кислорода:

–в большинстве соединений равна -2, например, Mg+2O-2

–в пероксидах равна -1, например, Н2+1О2-1

–в соединениях со фтором равна +2, например, О+2F2-1

5.Металлы в соединениях, всегда имеют только положительную степень окисления.

Металлы первой группы главной подгруппы IA имеют только

степень окисления +1, равную номеру группы. Это такие металлы как Li,Na,K,Rb,Cs,Fr.

Металлы второй группы главной подгруппы IIA имеют только

степень окисления +2, равную номеру группы. Это такие металлы как Ве,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra.

Алюминий Al всегда имеет степень окисления +3, равную номеру группы.

180

Металлы побочных подгрупп тоже всегда проявляют положительную переменную степень окисления, которая не может быть больше, чем номер группы, в которой находится элемент.

Обычно максимальная положительная степень окисления равна номеру группы, в которой находится элемент.

6.Неметаллы проявляют различные как положительные, так и отрицательные степени окисления. Для неметаллов чаще всего соблюдается правило четности и нечетности: если элемент находится в четной группе он проявляет четные степени окисления, например сера S (находится в VIA подгруппе, 6 – четное число) для нее характерны четные степени окисления: -2; 0; +4; +6; фосфор Р (находится в VA подгруппе, 5 – нечетное число) для него характерны нечетные степени окисления: -3; 0; +3;+5; хлор Cl (находится в VIIA подгруппе, 7 – нечетное число) для него характерны нечетные степени окисления: - 1;0;+1;+3;+5;+7 и т.д. Из этого правила, конечно, есть исключения, например, азот N проявляет все степени окисления от -3 до +5, но при этом нужно запомнить:

максимальная положительная степень окисления равна номеру группы, в которой находится элемент;

отрицательная степень окисления неметаллов определяется по формуле Nгруппы-8.

7.Сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю, т.е. молекула электронейтральна.

8.Сумма всех степеней окисления в ионе равна заряду

иона.

11.2. Основные положения теории окислительновосстановительных реакций (ОВР)

1. Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ,

называются окислительно-восстановителными.

Протекание ОВР и, следовательно, изменение степени окисления атомов обусловлено переходом электронов от одних атомов к другим.

181

2. Процесс отдачи электронов атомом, молекулой или

При восстановлении степень окисления понижается.

4.Окисление всегда сопровождается восстановлением и наоборот восстановление всегда связано с окислением.

5.Окислители – вещества, в составе которого есть атомы, способные присоединять электроны. При этом происходит восстановление. В роли окислителей могут выступать вещества, в состав которых входят:

–катионы, содержащие металл в высшей степени окисления:

Fe3+, Cu2+ и т.д.;

–анионы, содержащие элемент в высшей степени окисления:

SO42-; MnO4-; ClO4-; NO3-; Cr2O72-; CrO42- и т.д.

А также такие распространенные окислители – простые вещества неметаллы, как F2, О2, О3 и т.д.

6. Восстановители – вещества, в составе которых есть атомы, способные отдавать электроны. При этом происходит окисление. В роли восстановителей могут выступать вещества, в состав которых входят:

– катионы, содержащие металл в низшей степени окисления:

Fe2+, Cu+ и т.д.;

– анионы, содержащие элемент в низшей степени окисления:

Cl-; Br-; I-; S2- , Н- и т.д.

А также такие распространенные восстановители как простые вещества металлы (только восстановители), Н2, С, СО.

7. Двойственными окислительно-восстановительными свойствами (могут выступать в роли и окислителя и восстановителя) обладают соединения, в состав которых входят атомы в промежуточной степени окисления.

11.3. Типы окислительно-восстановительных реакций

182

Различают три основных типа окислительно-восстано- вительных реакций:

1.Межмолекулярные (межмолекулярного окисления - восстановления).

К этому типу относятся наиболее многочисленные реакции, в которых атомы элемента окислителя и элемента восстановителя находятся в составе разных молекул веществ. Например

Na2S2O3 + 4Н2О2 =Na2SO4 + Н2SO4 + 3H2O.

2.Внутримолекулярные (внутримолекулярного

окисления - восстановления).

К ним относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель в виде атомов разных элементов, или атома одного и того же элемента в разных степенях окисления находятся в составе одной и той же молекулы. По такому типу протекают реакции термического разложения соединений, например:

восстановителем является один и тот же элемент в одной и той же промежуточной степени окисления, которая в результате протекания реакции одновременно как снижается, так и

повышается. Например:

3C1о2 + 6 KOH = 5 KC1 - + KC1+5O3 + 3H2O, 3HC1+1O = HC1+5O3 + 2HC1-.

Окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров ОВР, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений и процессы дыхания у животных и человека. ОВР используются при получении металлов, органических и неорганических соединений, при проведении очистки различных веществ, природных и сточных вод.

183