Сегодня речь пойдет об окислительно-восстановительных реакциях.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) - это химические реакции про протекании которые степени окисления элементов изменяются

Любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой совокупность процессов отдачи и присоединения электронов.

Процесс отдачи электронов называется окислением — степень окисления повышается.

Процесс присоединения электронов называется восстановлением — степень окисления понижается.

Частицы, которые отдают электроны, называются восстановителями — степень окисления повышается. 

Частицы, которые принимают электроны, называются окислителями — степень окисления понижается.

В общем виде окислительно-восстановительную реакцию можно представить следующей схемой:

Важнейшими окислителями являются:

1. Простые вещества — неметаллы с наибольшими значениями электроотрицательности — фтор, кислород.
2. Сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в высшей степени окисления — перманганат калия (KMnO4), дихромат калия (K2Cr2O7), азотная кислота (HNO3), концентрированная серная кислота (H2SO4), оксид свинца (PbO2), хлорная кислота (HClO4).

Важнейшими восстановителями являются:

1. Все простые вещества — металлы.
2. Сложные вещества, молекулы которых содержат элементы в низшей степени окисления — метан, силан (SiH4), аммиак (NH3), фосфин (PH3), нитриды и фосфиды металлов, сероводород (H2S) и сульфиды металлов, галогеноводороды и галогениды металлов, гидриды металлов.

Типы окислительно-восстановительных реакций

1. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции.

В этих реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав молекул различных веществ.

N₂⁰ + H₂⁰ = N^-3H₃⁺¹­

N – окислитель

H – восстановитель

2. Внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции.

В этих реакциях элемент-окислитель и элемент-восстановитель входят в состав одного вещества.

(N^-3H₄)2Cr2⁺⁶O₇ = N₂⁰ + Cr₂⁺³O₃ + SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄ ↓

N – восстановитель

Cr – окислитель

3. Реакции самоокисления-самовосстановления — реакции диспропорционирования.

Это ОВР, при протекании которых один и тот же элемент, находящийся в промежуточной степени окисления, и окисляется, и восстанавливается.

N⁺⁴O₂ + H₂O = HN⁺⁵O₃ + HN⁺³O₂

N –окислитель и восстановитель.

Метод электронного баланса

Общее число электронов, которые отдает восстановитель, должно быть равно общему числу электронов, которые присоединяет окислитель.

KMnO₄ + KBr + H₂SO₄ = MnSO₄ + Br₂ + K₂SO₄ + H₂O

1. Определяем степени окисления всех элементов в молекулах исходных веществ и продуктов реакции:

K⁺¹Mn⁺⁷O₄^-2 + K⁺¹Br^-1 + H₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 = Mn⁺²S⁺⁶O₄^-2 + Br₂⁰ + K₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 + H₂⁺¹O^-2

2. Выделяем символы элементов, которые изменили степень окисления:

K⁺¹Mn⁺⁷O₄^-2 + K⁺¹Br^-1 + H₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 = Mn⁺²S⁺⁶O₄^-2 + Br₂⁰ + K₂⁺¹S⁺⁶O₄^-2 + H₂⁺¹O^-2

Составляем уравнения процессов окисления и восстановления:

Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺² (восстановление)

2Br^-1 – 2e = Br₂⁰ (окисление)

3. Находим наименьшее общее кратное (в данной реакции это 10)

$\begin{array}{l|r|l} {\color{red} {Mn^{+7} +5e = Mn^{+2}} }& {} & 2 - \text{окислитель}\\ {}&10 & {}\\ {\color{blue} {2Br^{-1} - 2e = Br_2^0}} & {}& 5 - \text{восстановитель} \end{array} $

Роль окислительно-восстановительных реакций в природе и практической деятельности человека

Большинство химических реакций, протекающих в природе и осуществляемых человеком в его практической деятельности, представляют собой окислительно-восстановительные реакции:

• процесс фотосинтеза;
• горение природного газа;
• получение металлов из руд;
• синтез аммиака.