ЧАСТИНА І

ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

ОКИСНО-ВІДНОВНІ ПРОЦЕСИ

 

Окисно-відновні реакції

 

За зміною ступенів окиснення елементів, що входять до складу реагентів та продуктів реакції, усі хімічні реакції можна розділити на дві групи, а саме на:

1) Реакції, що протікають без зміни ступенів окиснення всіх елементів. До таких реакцій належать, зокрема, реакції іонного обміну в розчинах та деякі інші:

AgNO₃ + NaCl → AgCl ↓ і + NaNO₃.

2) Реакції, що протікають зі зміною ступеня окиснення всіх або деяких (або навіть одного) елементів, наприклад:

— усі елементи змінюють ступені окиснення:

— деякі елементи змінюють ступені окиснення:

— один елемент змінює ступінь окиснення:

Хімічні реакції, які протікають зі зміною ступеня окиснення елементів, що входять до складу реагентів, називають окисно-відновними реакціями (ОВР).

Будь-який окисно-відновний процес обов’язково складається з двох протилежних процесів — окиснення та відновлення.

Окиснення — це процес віддачі електронів атомом, іоном або молекулою. Якщо атом віддає електрон, то він здобуває позитивний заряд:

Якщо негативно заряджена частинка віддає електрон, то вона може перетворюватися в нейтральний атом або позитивно заряджену частинку:

Якщо ж позитивно заряджена частинка віддає електрони, то вона збільшує свій позитивний заряд:

Відновлення — це процес прийому електронів атомом, іоном або молекулою. Якщо нейтральний атом приймає електрони, то він перетворюється в негативно заряджену частинку:

Якщо позитивно заряджена частинка приймає електрони, то вона зменшує свій позитивний заряд і залежно від числа прийнятих електронів може перетворитися в позитивно заряджену частинку з меншим позитивним зарядом, нейтральний атом або негативно заряджену частинку:

Частинку (атом, молекулу або іон), яка приймає електрон, називають окисником, а частинку, яка віддає електрони — відновником. Окисник у процесі реакції відновлюється, а відновник — окислюється. Оскільки в результаті реакції одна частинка віддає електрони, то обов’язково має бути частинка, яка ці електрони приймає, тому процеси окиснення й відновлення нерозривно пов’язані й не можуть протікати незалежно один від одного. Із цієї ж точки зору в окисно-відновному процесі обов’язково мають брати участь окисник і відновник, ОВР не може протікати між двома окисниками або між двома відновниками.

При складанні окисно-відновних процесів також необхідно пам’ятати про правила зазначення заряду частинок. Якщо зазначається заряд реально існуючого іона, що, наприклад, утворюється при дисоціації у воді, то спочатку зазначають величину заряду, а вже потім його знак. Якщо ж заряд зазначається для якого-небудь «гіпотетичного» іона, що в реальних системах не існує, а входить тільки до складу більш складних частинок, то спочатку вказують знак заряду, а вже потім його величину, тобто в цьому разі вказують ступінь окиснення елемента. Наприклад, при дисоціації натрій сульфату у воді утворюються іони Натрію із зарядом +1 і сульфат-іони із зарядом -2. У цьому разі частинки реально існують у розчинах, тому їх позначають як Na⁺ (Na¹⁺) і SO₄^2-. Але до складу сульфат-іона входять атоми Сульфуру зі ступенем окиснення +6 і атоми Оксигену зі ступенем окиснення -2. Ці частинки не існують окремо, а тільки в складі більш складного іона, тому їх можна назвати «гіпотетичними» іонами й, окрім того, через те, що між цими атомами зв’язок не іонний, а ковалентний, реальні заряди на цих атомах не дорівнюють відповідно +6 і -2, але для складання ОВР це не має значення, й указують ступені окиснення атомів. Тому ці частинки позначають так: S⁺⁶ та О^-2.