Лекция 8. Окислительно-восстановительные реакции. Понятие об электродном потенциале.

Степень окисления элемента – это условный заряд, который принимает атом при приеме или отдаче электронов, если все связи в молекуле рассматривать как ионные. Для определения степени окисления (n) атома необходимо помнить следующее:

а) степень окисления атомов в простых веществах равна нулю;

б) степень окисления в соединениях щелочных металлов равна +1 (Na⁺ и т.д.), а щелочно-земельных +2 (Ba²⁺);

в) степень окисления кислорода в сложных соединениях, кроме OF₂ и перекисных соединений n = - 2;

г) степень окисления водорода, связанного с неметаллами, равна +1, а в солеобразных гидридах (соединениях с активными металлами) -1;

д) алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Пример: NH₃, NO, N₂O₃, N₂, HNO₂, HNO₃, NH₄OH, Al(NO₃)₃.

Все химические реакции можно разделить на два типа:

а) реакции, протекающие без изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ; это реакции обмена и некоторые реакции разложения и соединения:

б) реакции, сопровождающиеся полным или частичным переходом электронов от одних атомов реагирующих веществ к другим, в результате чего изменяется степень окисления этих атомов:

Такие реакции называются реакциями окисления-восстановления (ОВР).

Процесс отдачи атомом электронов, сопровождающийся повышение степени окисления называется окислением, а процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижение степени окисления – восстановлением. Атомы, ионы или молекулы, присоединяющие электроны, называются окислителями, а частицы, отдающие электроны – восстановителями. Окисление не может происходить без восстановления, а восстановление – без окисления, т.е. ОВР - это взаимосвязанный процесс.

Зная степень окисления данного элемента в том или ином соединении, можно определить, окислителем или восстановителем является его соединение.

Атом элемента в своей высшей степени окисления не способен больше отдавать электроны и проявляет только окислительные свойства, а в низшей степени окисления не может принимать электроны и проявляет только восстановительные свойства. Если же атом элемента имеет промежуточную степень окисления, он может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Электроотрицательность χ характеризует способность атомов оттягивать от других атомов электроны при образовании химических связей. Электроотрицательностью  принято считать полусумму сродства к электрону и энергии ионизации:

где Е – сродство атома к электрону, эВ (электрон-вольт);

I – энергия ионизации, эВ (электрон-вольт).

Наибольшей электроотрицательностью обладают элементы, находящиеся в правом верхнем углу периодической системы, наименьшей – металлы. Наиболее электроотрицательный элемент- фтор, наименее – цезий и франций. Чем больше величина электроотрицательности, тем сильнее выражены неметаллические свойства элементов.