Окислительно-восстановительные реакции и электронный баланс
ОВР связывает потерю и присоединение электронов. Степени окисления помогают обнаружить и уравнять перенос.
Цели
- Определять степени окисления.
- Находить окисление, восстановление, окислитель и восстановитель.
- Составлять электронный баланс и полуреакции.
- Проверять сохранение атомов и заряда.
- Распознавать диспропорционирование и конпропорционирование.
1. Правила степеней окисления
- Простое вещество имеет 0.
- Одноатомный ион имеет степень, равную заряду.
- Фтор в соединениях −1. Кислород обычно −2, в пероксидах −1.
- Водород обычно +1 с неметаллами и −1 во многих гидридах металлов.
- Сумма равна 0 в молекуле и заряду многоатомного иона.
Степень окисления — формальная модель учёта электронов, а не всегда измеренный заряд атома.
2. Процессы и агенты
| Процесс | Электроны | Степень |
|---|---|---|
| Окисление | отдача | повышается |
| Восстановление | присоединение | понижается |
Восстановитель отдаёт электроны и окисляется. Окислитель принимает электроны и восстанавливается.
Zn → Zn²+ + 2e−
Cu²+ + 2e− → Cu
Zn + Cu²+ → Zn²+ + Cu
Cu²+ + 2e− → Cu
Zn + Cu²+ → Zn²+ + Cu
3. Алгоритм баланса
- Назначьте степени и найдите изменившиеся атомы.
- Запишите отдачу и присоединение электронов.
- Умножьте изменения до равенства электронов.
- Перенесите отношения в коэффициенты.
- Уравняйте остальные атомы; в ионных уравнениях используйте H2O, H+ или OH− по среде.
- Проверьте атомы, заряд и минимальные коэффициенты.
В кислой среде O уравнивают H2O, H — ионами H+, заряд — электронами. Для щелочной среды добавляют равное OH− в обе части и сокращают воду.
4. Особые случаи
При диспропорционировании одна степень превращается в более высокую и более низкую: 2H2O2 → 2H2O + O2. При конпропорционировании две степени дают промежуточную. Без изменения степеней реакция может быть кислотно-основной или осаждением, но не ОВР.