гы Окислительно-восстановительные реакции часто довольно громоздки и, тем не менее, их нужно уметь уравнивать. Для этой цели используют предельно простую модель молекулы. Прежде всего вводят понятие о степени окисления атома в молекуле. Начнем с конкретных примеров. Степень окисления атомов в молекулах простых веществ (H2, F2, O2, O3, графит, алмаз, металлы) принимается равной нулю. Атомы щелочных металлов во всех соединениях с неметаллами имеют степень окисления равную +1 (если вспомнить о ионном характере связи в этих молекулах, то это действительно так). Атомы фтора (самого активного из всех неметаллов) во всех соединениях имеют степень окисления равную -1. В соединениях с металлами, где имеется ионный тип связи, это действительно так. Но выше мы уже видели, что в молекуле HF электронная пара, образующая химическую связь, лишь немного смещена к атому фтора и у него (исходя из величины дипольного момента) появляется заряд равной -0.4. При введении понятия "степень окисления" постулируется, что все ковалентные полярные связи становятся ионными. И только после этого нужно вычислиь тот заряд, который был бы у данного атома, а величину этого заряда в целых единицах принимают за степень окисления.
Атомы кислорода во всех соединениях (кроме O2, O3, H2O2 и ее производных, F2O) имеют степень окисления равную -2.
Дальше начинается элементарный подсчет. Любая молекула в целом электронейтральна: сумманое число положительных степеней окисления в молекуле равно суммарному числу отрицательных степеней окисления. Рассмотрим оксиды азота:
Так как степень окисления атомов кислорода равна -2, то степень окисления атомов азота можно легко подсчитать (они приведены под формулами оксидов).
Водород в соединениях с металлами (в молекулах гидридов металлов) имеет степень окисления равную -1. Водород в соединениях с неметаллами (как самый слабый из неметаллов) имеет степень окисления равную +1.
Итак, степень окисления атома в молекуле равна тому заряду, который был бы на данном атоме, если бы все ковалентные полярные связи стали ионными.
В качестве примера уравнивания окислительно- восстановительной реакции рассмотрим реакцию горения угля:
C + O2 = CO2,
Подытожим все сказанное.
Химические реакции, в которых атомы одного или нескольких элементов изменяют свою степень окисления, называются окислительно- восстановительными.
Окислители - это вещества, которые в результате химической реакции присоединяют к себе электроны (в разобранной реакции это и кислород, и молекулы кислорода, и атомы кислорода - можно использовать любое название).
Восстановители - это вещества, которые в результате химической реакции отдают электроны (в разобранной реакции это углерод или атом углерода).
Восстановители в результате окислительно-восстановительной реакции окисляются (у атомов восстановителя отбираются электроны).
Окислители в результате окислительно-восстановительной реакции восстанавливаются (атомы окислителя присоединяют к себе электроны).
В сульфате меди степень окисления атома меди равна +2 (Cu+2), атома кислорода -2 (О-2). При электролитической диссоциации в растворе появляются реальные ионы:
CuSO4 = Cu2+ + SO42-.
Чтобы подчеркнуть, что это реальные ионы, числа пишут перед знаком заряда (а в степенях окисления атомов - наоборот).
Кроме метода электронного баланса при уравнивании окислительно- восстановительных реакций часто используется метод электронно- ионного баланса. Он иногда имеет определенные преимущества.
Ме2Оz M(1/z Ме2Оz) = M(1/z Me) + M(1/z О) = 9 + 8 = 40 г/моль Отсюда следует формула оксида BeO
Объяснение:
Пусть валентность неизвестного металла равна z m(Me2Oz) = 5 г m(H2O) = 2,7 г Уравнение реакции Me2Oz + zH2 = 2Ме + zH2O Пусть молярная масса эквивалента металла (масса моля эквивалента) равна х г/моль M(1/z Ме) = x г/моль Молярная масса эквивалента АТОМА кислорода в оксиде металла Me2Oz M(1/z О) = А(О)/z(O) = 16/2 = 8 г/моль z(O) = 2 – валентность кислорода в оксиде металла Молярная масса эквивалента (масса моля эквивалента) оксида металла Ме2Оz M(1/z Ме2Оz) = M(1/z Me) + M(1/z О) = (х + 8) г/моль Молярную массу эквивалента воды найдем как молярную массу эквивалента оксида водорода. z(H2O) = z(H)*x(H) = 1*2 = 2 – эквивалентное число воды z(H) = 1 – валентность водорода в молекуле воды x(H) = 2 – число атомов водорода в молекуле воды M(1/z H2O) = M(H2O)/z(H2O) = 18/2 = 9 г/моль По закону эквивалентов m(Me2Oz)/M(1/z Ме2Oz) = m(H2O)/M(1/z H2O) 5/(х + 8) = 2,7/9 Молярная масса эквивалента металла Me M(1/z Ме) = x = 9 г/моль Молярная масса эквивалента оксида металла Ме2Оz M(1/z Ме2Оz) = M(1/z Me) + M(1/z О) = 9 + 8 = 40 г/моль
