Визначення ступеня окиснення елементу.

В молекулі алгебраїчна сума ступенів окиснення дорівнює нулю. Ступінь окиснення гідрогену завжди =1, оксигену – (-2) (виключення Н₂О₂)

При складанні окисно-відновних реакцій треба пам‘ятати:

а) атоми простих речовин мають ступінь окиснення, рівний нулю, тому що кількість протонів в ядрі дорівнює кількості електронів на енергетичних рівнях.

б) Якщо атом віддає електрони, кількість протонів стає більшою, чим кількість електронів, і атом перетворюється в позитивно заряджений іон:

Na⁰ – 1e  Na⁺

Атом, який віддає електрони, називається відновником. Процесс віддачі електронів називається процессом окиснення.

в) атом, який приймає електрони, заряджається негативно, тому що кількість електронів стає більшою, чим протонів:

Cl₂⁰ + 2e  2Cl^-

Атом або молекула, які приймають електрони, називаються окисником. Процесс приєднання електронів називають процессом відновлення.

Найважливіші окисники та відновники.

Окисниками можуть бути, перед усім, сполуки вищих, а відновниками-нижчих ступенів окиснення, присущих даному елементу.

Найважливішими відновниками є метали. Якщо метал може проявляти декілька ступенів окиснення, то відновниками являються ті його сполуки, в яких цей метал проявляє найнижчий стіпінь окиснення (це сполуки феруму (ІІ), олова (ІІ), хрому (ІІ), купруму (І)).

Класифікація реакцій окиснення – відновлення.

Всі окисно-відновні реакції ділять на три групи.

1. Реакції міжатомного та міжмолекулярного окиснення-відновлення.

Це реакції, в яких окисник та відновник предтавляють собою різні сполуки.

2. Реакції внутрімолекулярного окиснення – відновлення.

Це реакції, в яких окисник та відновник входять до складу однієї і тієї ж складної речовини:

3. Реакції самоокиснення-самовідновлення.

Це реакції, в яких окисником та відновником є атоми одного і того ж елементу, який знаходиться в однаковому (обов‘язково проміжному) ступені окиснення. При цьому утворюються нові сполуки, в яких атоми цього елементу мають різний ступінь окиснення:

Складаючи рівняння окисно-відновних реакцій, слід пам'ятати, що електрони переходять від відновника до окисника, причому число електронів, віданних відновником, дорівнює числу електронів прийнятих окисником. При складанні електронного балансу та підборі коефіцієнтів в ОВР слід дотримуватись певних правил.

а) написати формули віхідних речовин і продуктів реакції, знайти елементи, що змінили ступінь окиснення, вказавши окисник, відновник і тип ОВР:

K ₃K + ₂ (ВМОВ)

Окисник Відновник

+ ₂ _{2 3} (ММОВ)

Відновник Окисник

б) коефіцієнти слід починати ставити в правій частині рівняння за винятком деяких реакцій ММОВ, в яких окисник і відновник сходяться в один продукт реакції, або коли окисник чи відновник потрапляє (розходиться) в різні продукти реакції. В таких випадках коефіцієнти треба починати ставити зліва;

в) число електронів, відданих відновником в розрахунку на всі його атоми у молекулі, ставиться як коефіцієнт перед окисником, а число електронів, що приймає окисник, теж в розрахунку на молекулу ставиться як коефіцієнт перед відновником. Це – основні коефіцієнти. Якщо вони мають спільний дільник, то, відповідно, скорочуються:

2K ₃ = 2K + 3 ₂

6e 2∙2e

4 + 3 ₂ = 2 _{2 3}

3e 2∙2e

г) зрівнюється число атомів окисника, відновника та інших елементів у обох частинах рівняння, після чого робиться перевірка, як правило, за Оксисеном.

Існує декілька способів складання реакцій окислення-відновлення. Ми розглянемо електронно-іонний метод, або метод напівреакцій.

В цьому методі коефіцієнти визначаються за допомогою електронно-іонних рівнянь. Вони відрізняються від електронних рівнянь тим, що в них записуються іони, які дійсно існують в розчині.

План підбору коефіцієнтів в окисно-відновних реакціях електронно-іонним методом слідуючий.

1. Записуємо молекулярне рівняння реакції.

2. Визначаємо елементи, у яких змінився ступінь окиснення.

3. Записуємо це рівняння в повному іонному вигляді.

4. Визначаємо, в які іони входять елементи, що змінили ступінь окислення.

5. Визначаємо середовище розчину, в якому проходить реакція окислення-відновлення.

В кислому середовищі кожен атом оксигену, який є в надлишку зліва звязується двома іонами Н⁺ і при цьому в правій частині рівняння утворюється одна молекула Н₂О; на кожен невистачаючий атом оксигену зліва витрачається одна молекула води і утворюється в правій частині рівняння два іони Н⁺.

В лужному середовищі кожен атом оксигену, який є в надлишку зліва витрачається одна молекула води і при цьому в правій частині рівняння утворюються два іони ОН^-, на кожен невистачаючий атом оксигену зліва витрачається два іони ОН^- і при цьому в правій частині утворюється одна молекула води. ₊₆

В нейтральному середовищі на кожен атом оксигену, який є в надлишку зліва витрачається одна молекула води і при цьому в правій частині рівняння утворюється два гідроксид-іони (2ОН^-); на кожен невистачаючий атом оксигену зліва витрачається також одна молекула води, але прицьому в правій частині утворюється два іони водню (2Н⁺).

Електроліз – це окисно-відновний процес, який відбувається на електродах під час проходження електричного струму через розчин чи розплав електроліту. Апарат (прилад), в якому відбувається цей процес називається електролізером. На негативно зарядженому електроді (катоді) електролізера відбувається процес відновлення, причому в першу чергу відновлюються (приймають електроди від катода) ті частинки, у яких окисно-відновний потенціал більш позитивний. На позитивно зарядженому електроді (аноді) протікає процес окиснення, причому в першу чергу окиснюються (віддають електрони аноду) ті частинки, у яких окисно-відновний потенціал більш негативний.