Αντιδράσεις που συμβαίνουν με αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Εργασία Νο. 1

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της εξίσωσης αντίδρασης και της ιδιότητας του στοιχείου αζώτου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Απάντηση: 4221

Εξήγηση:

Α) Το NH 4 HCO 3 είναι ένα άλας που περιέχει το κατιόν αμμωνίου NH 4 +. Στο κατιόν αμμωνίου, το άζωτο έχει πάντα κατάσταση οξείδωσης -3. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, μετατρέπεται σε αμμωνία NH 3. Το υδρογόνο σχεδόν πάντα (εκτός από τις ενώσεις του με μέταλλα) έχει κατάσταση οξείδωσης +1. Επομένως, για να είναι ένα μόριο αμμωνίας ηλεκτρικά ουδέτερο, το άζωτο πρέπει να έχει κατάσταση οξείδωσης -3. Έτσι, δεν υπάρχει αλλαγή στον βαθμό οξείδωσης του αζώτου, δηλ. δεν παρουσιάζει οξειδοαναγωγικές ιδιότητες.

Β) Όπως φαίνεται παραπάνω, το άζωτο στην αμμωνία NH 3 έχει κατάσταση οξείδωσης -3. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης με το CuO, η αμμωνία μετατρέπεται σε μια απλή ουσία N 2. Σε κάθε απλή ουσία, η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου από το οποίο σχηματίζεται είναι μηδέν. Έτσι, το άτομο αζώτου χάνει το αρνητικό του φορτίο και δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι υπεύθυνα για το αρνητικό φορτίο, αυτό σημαίνει ότι το άτομο αζώτου τα χάνει ως αποτέλεσμα της αντίδρασης. Ένα στοιχείο που χάνει μερικά από τα ηλεκτρόνια του ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης ονομάζεται αναγωγικός παράγοντας.

Γ) Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης της ΝΗ 3 με την κατάσταση οξείδωσης του αζώτου ίση με -3, μετατρέπεται σε μονοξείδιο του αζώτου ΝΟ. Το οξυγόνο έχει σχεδόν πάντα μια κατάσταση οξείδωσης -2. Επομένως, για να είναι ένα μόριο μονοξειδίου του αζώτου ηλεκτρικά ουδέτερο, το άτομο αζώτου πρέπει να έχει κατάσταση οξείδωσης +2. Αυτό σημαίνει ότι το άτομο αζώτου ως αποτέλεσμα της αντίδρασης άλλαξε την κατάσταση οξείδωσης από -3 σε +2. Αυτό δείχνει ότι το άτομο αζώτου έχει χάσει 5 ηλεκτρόνια. Δηλαδή, το άζωτο, όπως συμβαίνει με το Β, είναι αναγωγικός παράγοντας.

Δ) Το N 2 είναι απλή ουσία. Σε όλα απλές ουσίεςτο στοιχείο που τα σχηματίζει έχει κατάσταση οξείδωσης 0. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, το άζωτο μετατρέπεται σε νιτρίδιο λιθίου Li3N. Η μόνη κατάσταση οξείδωσης ενός αλκαλιμετάλλου εκτός από το μηδέν (η κατάσταση οξείδωσης 0 εμφανίζεται για οποιοδήποτε στοιχείο) είναι +1. Έτσι, για να είναι ηλεκτρικά ουδέτερη η δομική μονάδα Li3N, το άζωτο πρέπει να έχει κατάσταση οξείδωσης -3. Αποδεικνύεται ότι ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, το άζωτο απέκτησε αρνητικό φορτίο, που σημαίνει την προσθήκη ηλεκτρονίων. Το άζωτο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας σε αυτή την αντίδραση.

Εργασία Νο. 2

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της ιδιότητας του στοιχείου φωσφόρου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 1224

Εργασία Νο. 3

ΕΞΙΣΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ
Α) 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O Β) 2Cu(NO 3) 2 → 2CuO + 4NO 2 + O 2 Β) 4Zn + 10HNO 3 → NH 4 NO 3 + 4Zn(NO 3) 2 + 3H 2 O Δ) 3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 1463

Εργασία Νο. 4

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της εξίσωσης αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του οξειδωτικού παράγοντα σε αυτήν: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΕΞΙΣΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΗ
Α) SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO Β) 2NH 3 + 2Na → 2NaNH 2 + H 2 Β) 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 Δ) 4NH 3 + 6NO → 5N 2 + 6H 2 O

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3425

Εργασία Νο. 5

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και του συντελεστή πριν από τον οξειδωτικό παράγοντα σε αυτό: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΣΧΕΔΙΟ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΡΙΝ ΟΞΕΙΔΩΤΗ
Α) NH 3 + O 2 → N 2 + H 2 O Β) Cu + HNO 3 (συμπ.) → Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O Β) C + HNO 3 → NO 2 + CO 2 + H 2 O Δ) S + HNO 3 →H 2 SO 4 + NO

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3442

Εργασία Νο. 6

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της εξίσωσης αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του οξειδωτικού παράγοντα σε αυτήν: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΕΞΙΣΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΗ
Α) 2NH 3 + K → 2KNH 2 + H 2 Β) H 2 S + K → K 2 S + H 2 Β) 4NH 3 + 6NO → 5N 2 + 6H 2 O Δ) 2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 4436

Εργασία Νο. 7

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ των αρχικών ουσιών και της ιδιότητας του χαλκού που παρουσιάζει αυτό το στοιχείο σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 2124

Εργασία Νο. 8

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της ιδιότητας του θείου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3224

Εργασία Νο. 9

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της ιδιότητας του φωσφόρου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3242

Εργασία Νο. 10

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της ιδιότητας του αζώτου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 2141

Εργασία Νο. 11

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της ιδιότητας του φθορίου που εμφανίζει σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 1444

Εργασία Νο. 12

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του αναγωγικού παράγοντα: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΣΧΕΔΙΟ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ
Α) NaIO → NaI + NaIO 3 Β) HI + H 2 O 2 → I 2 + H 2 O Β) NaIO 3 → NaI + O 2 Δ) NaIO 4 → NaI + O 2	1) I +5 → I −1 2) O −2 → O 0 3) I +7 →I −1 4) I +1 → I −1 5) I +1 → I +5 6) I −1 → I 0

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 5622

Εργασία Νο. 13

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της εξίσωσης αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του αναγωγικού παράγοντα σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΕΞΙΣΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΤΟΥ ΑΝΑΓΩΓΙΚΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑ
Α) H 2 S + I 2 → S + 2HI Β) Cl 2 + 2HI → I 2 + 2HCl Β) 2SO 3 + 2KI → I 2 + SO 2 + K 2 SO 4 Δ) S + 3NO 2 → SO 3 + 3NO

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 5331

Εργασία Νο. 14

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της εξίσωσης της αντίδρασης οξειδοαναγωγής και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του θείου σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΕΞΙΣΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΟ ΒΑΘΜΟ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ
Α) S + O 2 → SO 2 Β) SO 2 + Br 2 + 2H 2 O → H 2 SO 4 + 2HBr Β) C + H 2 SO 4 (συμπ.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O Δ) 2H 2 S + O 2 → 2H 2 O + 2S

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 4123

Εργασία Νο. 15

ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ	ΣΥΝΘΕΣΕΙΣ ΟΥΣΙΩΝ
Α) S −2 → S +4 Β) S −2 → S +6 Β) S +6 → S −2 Δ) S −2 → S 0	1) Cu 2 S και O 2 2) H 2 S και Br 2 (διάλυμα) 3) Mg και H 2 SO 4 (συγκ.) 4) H 2 SO 3 και O 2 5) PbS και HNO 3 (συγ.) 6) C και H 2 SO 4 (συμπ.)

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 1532

Εργασία Νο. 16

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του θείου στην αντίδραση και των τύπων των αρχικών ουσιών που εμπλέκονται σε αυτήν: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ	ΣΥΝΘΕΣΕΙΣ ΟΥΣΙΩΝ
Α) S 0 → S +4 Β) S +4 → S +6 Β) S −2 → S 0 Δ) S +6 → S +4	1) Cu και H 2 SO 4 (αραιωμένο) 2) H 2 S και O 2 (ανεπαρκές) 3) S και H 2 SO 4 (συμπ.)

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3523

Εργασία Νο. 17

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ των ιδιοτήτων του αζώτου και της εξίσωσης της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης στην οποία εμφανίζει αυτές τις ιδιότητες: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 2143

Εργασία Νο. 18

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου στην αντίδραση και των τύπων των αρχικών ουσιών που εμπλέκονται σε αυτήν: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ	ΤΥΠΟΛΟΙ ΕΝΑΡΚΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ
Α) Cl 0 → Cl −1 Β) Cl −1 → Cl 0 Β) Cl +5 → Cl −1 Δ) Cl 0 → Cl +5	1) KClO 3 (θέρμανση) 2) Cl 2 και NaOH (θερμό διάλυμα) 3) KCl και H 2 SO 4 (συμπ.) 6) KClO 4 και H 2 SO 4 (συγκ.)

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 2412

Εργασία Νο. 19

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του τύπου του ιόντος και της ικανότητάς του να εμφανίζει ιδιότητες οξειδοαναγωγής: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 2332

Εργασία Νο. 20

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος χημικής αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του οξειδωτικού παράγοντα: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

ΣΧΕΔΙΟ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ	ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΗ
Α) MnCO 3 + KClO 3 → MnO 2 + KCl + CO 2 Β) Cl 2 + I 2 + H 2 O → HCl + HIO 3 Β) H 2 MnO 4 → HMnO 4 + MnO 2 + H 2 O Δ) Na 2 SO 3 + KMnO 4 + KOH → Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O	1) Cl 0 → Cl − 2) Mn +6 → Mn +4 3) Cl +5 → Cl − 4) Mn +7 → Mn +6 5) Mn +2 → Mn +4 6) S +4 → S +6

Σημειώστε τους επιλεγμένους αριθμούς στον πίνακα κάτω από τα αντίστοιχα γράμματα.

Απάντηση: 3124

Εργασία Νο. 21

Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του σχήματος αντίδρασης και της αλλαγής στην κατάσταση οξείδωσης του αναγωγικού παράγοντα σε αυτήν την αντίδραση: για κάθε θέση που υποδεικνύεται με ένα γράμμα, επιλέξτε την αντίστοιχη θέση που υποδεικνύεται από έναν αριθμό.

Αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής (ORR) –αντιδράσεις που συμβαίνουν με μια αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης των ατόμων που αποτελούν τις αντιδρώντες ουσίες ως αποτέλεσμα της μεταφοράς ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο.

Κατάσταση οξείδωσης – το τυπικό φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο, που υπολογίζεται με την υπόθεση ότι το μόριο αποτελείται μόνο από ιόντα.

Τα πιο ηλεκτραρνητικά στοιχεία σε μια ένωση έχουν αρνητικές καταστάσεις οξείδωσης και τα άτομα των στοιχείων με χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα έχουν θετικές καταστάσεις οξείδωσης.

Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια τυπική έννοια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η κατάσταση οξείδωσης δεν συμπίπτει με το σθένος.

Για παράδειγμα: N 2 H 4 (υδραζίνη)

βαθμός οξείδωσης αζώτου – -2; σθένος αζώτου – 3.

Υπολογισμός κατάστασης οξείδωσης

Για τον υπολογισμό της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα σημεία:

1. Οι καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων σε απλές ουσίες είναι ίσες με μηδέν (Na 0; H 2 0).

2. Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων που αποτελούν ένα μόριο είναι πάντα ίσο με μηδέν και σε ένα μιγαδικό ιόν αυτό το άθροισμα είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.

3. Τα άτομα έχουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης: μέταλλα αλκαλίων (+1), μέταλλα αλκαλικών γαιών (+2), υδρογόνο (+1) (εκτός από τα υδρίδια NaH, CaH 2 κ.λπ., όπου η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι - 1), οξυγόνο (-2 ) (εκτός από το F 2 -1 O +2 και τα υπεροξείδια που περιέχουν την ομάδα –O–O–, στην οποία η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -1).

4. Για στοιχεία, η θετική κατάσταση οξείδωσης δεν μπορεί να υπερβαίνει μια τιμή ίση με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος.

V 2 +5 O 5 -2; Na 2 +1 B 4 +3 O 7 -2; K +1 Cl +7 O 4 -2; Ν-3Η3+1; K2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2

Αντιδράσεις με και χωρίς αλλαγές στην κατάσταση οξείδωσης

Υπάρχουν δύο τύποι χημικών αντιδράσεων:

A Αντιδράσεις στις οποίες η κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων δεν αλλάζει:

Αντιδράσεις προσθήκης: SO 2 + Na 2 O Na 2 SO 3

Αντιδράσεις αποσύνθεσης: Cu(OH) 2  CuO + H 2 O

Αντιδράσεις ανταλλαγής: AgNO 3 + KCl AgCl + KNO 3

NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O

B Αντιδράσεις στις οποίες υπάρχει αλλαγή στις καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων των στοιχείων που αποτελούν τις αντιδρώντες ενώσεις:

2Mg 0 + O 2 0 2Mg +2 O -2

2KCl +5 O 3 -2 – t  2KCl -1 + 3O 2 0

2KI -1 + Cl 2 0 2KCl -1 + I 2 0

Mn +4 O 2 + 4HCl -1 Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O

Τέτοιες αντιδράσεις ονομάζονται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής .

Οξείδωση, αναγωγή

Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από ένα άτομο, μόριο ή ιόν σε ένα άλλο. Η διαδικασία απώλειας ηλεκτρονίων είναι η οξείδωση. Κατά τη διάρκεια της οξείδωσης, η κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται:

H 2 0 − 2ē 2H +

S -2 − 2ē S 0

Al 0 − 3ē Al +3

Fe +2 − ē Fe +3

2Br - − 2ē Br 2 0

Η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων είναι η αναγωγή. Κατά τη διάρκεια της αναγωγής, η κατάσταση οξείδωσης μειώνεται.

Mn +4 + 2ē Mn +2

Сr +6 +3ē Cr +3

Cl 2 0 +2ē 2Cl -

O 2 0 + 4ē 2O -2

Τα άτομα ή τα ιόντα που προσθέτουν ηλεκτρόνια σε μια δεδομένη αντίδραση είναι οξειδωτικοί παράγοντες και αυτά που δίνουν ηλεκτρόνια είναι αναγωγικοί παράγοντες.

Ιδιότητες οξειδοαναγωγής μιας ουσίας και η κατάσταση οξείδωσης των συστατικών της ατόμων

Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με τη μέγιστη κατάσταση οξείδωσης μπορούν να είναι οξειδωτικοί παράγοντες μόνο λόγω αυτών των ατόμων, επειδή έχουν ήδη εγκαταλείψει όλα τα ηλεκτρόνια σθένους τους και μπορούν να δέχονται μόνο ηλεκτρόνια. Η μέγιστη κατάσταση οξείδωσης του ατόμου ενός στοιχείου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού πίνακα στην οποία ανήκει το στοιχείο. Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης μπορούν να χρησιμεύσουν μόνο ως αναγωγικοί παράγοντες, αφού είναι ικανές να δωρίσουν μόνο ηλεκτρόνια, επειδή το εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο τέτοιων ατόμων συμπληρώνεται από οκτώ ηλεκτρόνια. Η ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης των ατόμων μετάλλου είναι 0, για τα μη μέταλλα - (n–8) (όπου n είναι ο αριθμός της ομάδας στον περιοδικό πίνακα). Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης μπορεί να είναι τόσο οξειδωτικοί όσο και αναγωγικοί παράγοντες, ανάλογα με τον συνεργάτη με τον οποίο αλληλεπιδρούν και τις συνθήκες αντίδρασης.

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής περιλαμβάνουν εκείνες που συνοδεύονται από κίνηση ηλεκτρονίων από το ένα σωματίδιο στο άλλο. Όταν εξετάζονται τα πρότυπα των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, χρησιμοποιείται η έννοια του βαθμού οξείδωσης.

Κατάσταση οξείδωσης

Εννοια καταστάσεις οξείδωσηςεισήχθη για να χαρακτηρίσει την κατάσταση των στοιχείων στις συνδέσεις. Η κατάσταση οξείδωσης σημαίνει το συμβατικό φορτίο ενός ατόμου σε μια ένωση, που υπολογίζεται με βάση την υπόθεση ότι η ένωση αποτελείται από ιόντα. Η κατάσταση οξείδωσης υποδεικνύεται με έναν αραβικό αριθμό με πρόσημο συν όταν τα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται από ένα δεδομένο άτομο σε άλλο άτομο και με έναν αριθμό με πρόσημο μείον όταν τα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ένας αριθμός με σύμβολο "+" ή "-" τοποθετείται πάνω από το σύμβολο του στοιχείου. Ο αριθμός οξείδωσης υποδεικνύει την κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου και είναι απλώς μια βολική μορφή για τον υπολογισμό της μεταφοράς ηλεκτρονίων: δεν πρέπει να θεωρείται ούτε ως το ενεργό φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο (για παράδειγμα, σε ένα μόριο LiF, τα ενεργά φορτία των Li και F είναι +0,89 και -0, αντίστοιχα, ενώ οι καταστάσεις οξείδωσης είναι +1 και -1), ούτε ως το σθένος του στοιχείου (για παράδειγμα, στις ενώσεις CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2, το σθένος του άνθρακα είναι 4, και οι καταστάσεις οξείδωσης είναι αντίστοιχα -4, -2, + 2, +4). Οι αριθμητικές τιμές του σθένους και της κατάστασης οξείδωσης μπορούν να συμπίπτουν σε απόλυτη τιμή μόνο όταν σχηματίζονται ενώσεις με ιοντική δομή.

Κατά τον προσδιορισμό του βαθμού οξείδωσης, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι κανόνες:

Τα άτομα στοιχείων που βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση ή με τη μορφή μορίων απλών ουσιών έχουν κατάσταση οξείδωσης μηδέν, για παράδειγμα Fe, Cu, H 2, N 2 κ.λπ.

Η κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου με τη μορφή μονοατομικού ιόντος σε μια ένωση με ιοντική δομή είναι ίση με το φορτίο αυτού του ιόντος,

1 -1 +2 -2 +3 -1

για παράδειγμα, NaCl, Cu S, AlF3.

Το υδρογόνο στις περισσότερες ενώσεις έχει κατάσταση οξείδωσης +1, με εξαίρεση τα υδρίδια μετάλλων (NaH, LiH), στα οποία η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1.

Η πιο κοινή κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου στις ενώσεις είναι -2, με εξαίρεση τα υπεροξείδια (Na 2 O 2, H 2 O 2), στα οποία η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -1 και F 2 O, στα οποία η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι +2.

Για στοιχεία με μεταβλητή κατάσταση οξείδωσης, η τιμή του μπορεί να υπολογιστεί γνωρίζοντας τον τύπο της ένωσης και λαμβάνοντας υπόψη ότι το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των στοιχείων σε ένα ουδέτερο μόριο είναι μηδέν. Σε ένα μιγαδικό ιόν, αυτό το άθροισμα είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου χλωρίου στο μόριο HClO 4, υπολογισμένη με βάση το συνολικό φορτίο του μορίου = 0, όπου x είναι η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου χλωρίου), είναι +7. Η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου του θείου στο (SO 4) 2- [x + 4(-2) = -2] ιόν είναι +6.

Οξειδοαναγωγικές ιδιότητες ουσιών

Οποιαδήποτε αντίδραση οξειδοαναγωγής αποτελείται από διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής. Οξείδωση - είναι η διαδικασία δωρεάς ηλεκτρονίων από ένα άτομο, ιόν ή μόριο ενός αντιδρώντος. Ουσίες που δίνουν τα ηλεκτρόνια τους κατά την αντίδραση και οξειδώνονται ονομάζονται αναστηλωτές.

Η αναγωγή είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα άτομο δέχεται ηλεκτρόνια μόριο ιόντος ή αντιδραστηρίου.

Οι ουσίες που δέχονται ηλεκτρόνια και μειώνονται στη διαδικασία ονομάζονται οξειδωτικά μέσα.

Οι αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής συμβαίνουν πάντα ως μια ενιαία διαδικασία που ονομάζεται αντίδραση οξειδοαναγωγής.Για παράδειγμα, όταν ο μεταλλικός ψευδάργυρος αλληλεπιδρά με ιόντα χαλκού αναγωγικό μέσοΟ (Zn) δωρίζει τα ηλεκτρόνια του μέσο οξείδωσης– ιόντα χαλκού (Cu 2+):

Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu

Ο χαλκός απελευθερώνεται στην επιφάνεια του ψευδαργύρου και τα ιόντα ψευδαργύρου μεταφέρονται σε διάλυμα.

Οι οξειδοαναγωγικές ιδιότητες των στοιχείων σχετίζονται με τη δομή των ατόμων τους και καθορίζονται από τη θέση τους στο περιοδικό σύστημα D.I. Μεντελέεφ. Η αναγωγική ικανότητα του στοιχείου οφείλεται στην ασθενή σύνδεση των ηλεκτρονίων σθένους με τον πυρήνα. Τα άτομα μετάλλου που περιέχουν μικρό αριθμό ηλεκτρονίων στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο είναι επιρρεπή να τα χάσουν, δηλ. οξειδώνονται εύκολα, παίζοντας το ρόλο των αναγωγικών παραγόντων. Οι πιο ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες είναι τα πιο δραστικά μέταλλα.

Το κριτήριο για την οξειδοαναγωγική δραστηριότητα των στοιχείων μπορεί να είναι η τιμή τους σχετική ηλεκτραρνητικότητα: όσο υψηλότερο είναι, τόσο πιο έντονη είναι η οξειδωτική ικανότητα του στοιχείου και όσο χαμηλότερη είναι τόσο πιο έντονη είναι η αναγωγική του δράση. Τα μη μεταλλικά άτομα (για παράδειγμα, F, O) έχουν υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων και σχετική ηλεκτραρνητικότητα δέχονται εύκολα ηλεκτρόνια, δηλ. είναι οξειδωτικοί παράγοντες.

Οι ιδιότητες οξειδοαναγωγής ενός στοιχείου εξαρτώνται από τον βαθμό οξείδωσής του. Για το ίδιο στοιχείο υπάρχουν διαφορετικά χαμηλότερες, υψηλότερες και ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης.

Ως παράδειγμα, θεωρήστε το θείο S και τις ενώσεις του H 2 S, SO 2 και SO 3. Η σχέση μεταξύ της ηλεκτρονικής δομής του ατόμου του θείου και των οξειδοαναγωγικών ιδιοτήτων του σε αυτές τις ενώσεις παρουσιάζεται ξεκάθαρα στον Πίνακα 1.

Στο μόριο H 2 S, το άτομο θείου έχει μια σταθερή οκτάδα του επιπέδου εξωτερικής ενέργειας 3s 2 3p 6 και επομένως δεν μπορεί πλέον να προσθέσει ηλεκτρόνια, αλλά μπορεί να τα δώσει μακριά.

Η κατάσταση ενός ατόμου στην οποία δεν μπορεί πλέον να δεχτεί ηλεκτρόνια ονομάζεται η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης.

Στη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης, το άτομο χάνει την οξειδωτική του ικανότητα και μπορεί να είναι μόνο αναγωγικός παράγοντας.

Πίνακας.1.

Φόρμουλα ουσίας	Ηλεκτρονική φόρμουλα	Ιδιότητες οξειδοαναγωγής
	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6	–2 ; - 6 ; - 8 αναγωγικό μέσο
	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4	+ 2 οξειδωτικό	–4 ; - 6 αναγωγικό μέσο
	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p o	+ 4 ; + 6 οξειδωτικό	-2 αναγωγικό μέσο
	1s 2 2s 2 2p 6 3s o 3p 0	+ 2 ; + 6 ; + 8 οξειδωτικό

Στο μόριο SO 3, όλα τα εξωτερικά ηλεκτρόνια του ατόμου του θείου μετατοπίζονται στα άτομα οξυγόνου. Επομένως, σε αυτή την περίπτωση, το άτομο θείου μπορεί να δεχθεί μόνο ηλεκτρόνια, παρουσιάζοντας οξειδωτικές ιδιότητες.

Η κατάσταση ενός ατόμου στην οποία έχει εγκαταλείψει όλα τα ηλεκτρόνια σθένους ονομάζεται κατάσταση υψηλότερης οξείδωσης.Ένα άτομο στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης μπορεί να είναι μόνο οξειδωτικός παράγοντας.

Στο μόριο SO 2 και στο στοιχειακό θείο S, το άτομο θείου βρίσκεται μέσα ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης, δηλαδή, έχοντας ηλεκτρόνια σθένους, το άτομο μπορεί να τα δώσει, αλλά χωρίς να έχει πλήρη r -υποεπίπεδο, μπορεί επίσης να δεχθεί ηλεκτρόνια μέχρι την ολοκλήρωσή του.

Ένα άτομο ενός στοιχείου με ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης μπορεί να εμφανίσει τόσο οξειδωτικές όσο και αναγωγικές ιδιότητες, κάτι που καθορίζεται από τον ρόλο του σε μια συγκεκριμένη αντίδραση.

Για παράδειγμα, ο ρόλος του θειώδους ανιόντος SO στις ακόλουθες αντιδράσεις είναι διαφορετική:

5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4  2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O (1)

H 2 SO 3 + 2 H 2 S  3 S + 3 H 2 O (2)

Στην αντίδραση (1), το θειώδες ανιόν SO παρουσία ενός ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα, το KMnO 4 παίζει το ρόλο ενός αναγωγικού παράγοντα. στην αντίδραση (2) θειικό ανιόν SO - ένας οξειδωτικός παράγοντας, καθώς το H 2 S μπορεί να εμφανίσει μόνο αναγωγικές ιδιότητες.

Έτσι, μεταξύ σύνθετων ουσιών αναστηλωτέςμπορεί να είναι:

1. Απλές ουσίες των οποίων τα άτομα έχουν χαμηλές ενέργειες ιονισμού και ηλεκτραρνητικότητα (ιδίως μέταλλα).

2. Σύνθετες ουσίες που περιέχουν άτομα σε χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης:

H Cl,Η 2 μικρό,Ν H 3

Na 2 μικρόΟ3, Fe Cl2, Sn(ΝΟ 3) 2 .

Οξειδωτικά μέσαμπορεί να είναι:

1. Απλές ουσίες των οποίων τα άτομα έχουν υψηλές τιμές συγγένειας ηλεκτρονίων και ηλεκτραρνητικότητας - αμέταλλα.

2. Σύνθετες ουσίες που περιέχουν άτομα σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης: +7 +6 +7

Κ MnΟ 4, Κ 2 Cr 2 O 7, HClO 4.

3. Σύνθετες ουσίες που περιέχουν άτομα σε ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης:

Na 2 μικρόΟ3, Mn O2, Mn SO4.

Υπάρχουν δύο τύποι χημικών αντιδράσεων:

ΕΝΑΑντιδράσεις στις οποίες ο βαθμός δεν αλλάζει οξείδωση στοιχείων:

Αντιδράσεις προσθήκης

SO 2 + Na 2 O = Na 2 SO 3

Αντιδράσεις αποσύνθεσης

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O

Αντιδράσεις ανταλλαγής

AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3

NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O

σιΑντιδράσεις κατά τις οποίες υπάρχει αλλαγή στις καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων των στοιχείων που αποτελούν τις ενώσεις που αντιδρούν και η μεταφορά ηλεκτρονίων από τη μια ένωση στην άλλη:

2Mg 0 + O 2 0 = 2Mg +2 O -2

2KI -1 + Cl 2 0 = 2KCl -1 + I 2 0

Mn +4 O 2 + 4HCl -1 = Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O

Τέτοιες αντιδράσεις ονομάζονται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Η κατάσταση οξείδωσης είναι το ονομαστικό φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο, που υπολογίζεται με την υπόθεση ότι το μόριο αποτελείται από ιόντα και είναι γενικά ηλεκτρικά ουδέτερο.

Τα πιο ηλεκτραρνητικά στοιχεία σε μια ένωση έχουν αρνητικές καταστάσεις οξείδωσης και τα άτομα των στοιχείων με μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα έχουν θετικές καταστάσεις οξείδωσης.

Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια τυπική έννοια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η κατάσταση οξείδωσης δεν συμπίπτει με το σθένος.

Για παράδειγμα:

N 2 H 4 (υδραζίνη)

βαθμός οξείδωσης αζώτου – -2; σθένος αζώτου – 3.

Υπολογισμός κατάστασης οξείδωσης

Για τον υπολογισμό της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα σημεία:

1. Οι καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων σε απλές ουσίες είναι ίσες με μηδέν (Na 0; H 2 0).

2. Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων που αποτελούν ένα μόριο είναι πάντα ίσο με μηδέν και σε ένα μιγαδικό ιόν αυτό το άθροισμα είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.

3. Τα ακόλουθα άτομα έχουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης σε ενώσεις με άτομα άλλων στοιχείων: μέταλλα αλκαλίων (+1), μέταλλα αλκαλικών γαιών (+2), φθόριο

(-1), υδρογόνο (+1) (εκτός από υδρίδια μετάλλων Na + H -, Ca 2 + H 2 - και άλλα, όπου η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1), οξυγόνο (-2) (εκτός F 2 - 1 O + 2 και υπεροξείδια που περιέχουν την ομάδα –O–O–, στην οποία η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -1).

4. Για στοιχεία, η θετική κατάσταση οξείδωσης δεν μπορεί να υπερβαίνει μια τιμή ίση με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος.

Παραδείγματα:

V 2 +5 O 5 -2; Na 2 +1 B 4 +3 O 7 -2; K +1 Cl +7 O 4 -2; Ν-3Η3+1; K2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2

Οξείδωση, αναγωγή

Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από ένα άτομο, μόριο ή ιόν σε ένα άλλο. Η διαδικασία απώλειας ηλεκτρονίων είναι η οξείδωση. Κατά τη διάρκεια της οξείδωσης, η κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται:

H 2 0 - 2ē = 2H + + 1/2O 2

S -2 - 2ē = S 0

Al 0 - 3ē = Al +3

Fe +2 - ē = Fe +3

2Br - - 2ē = Br 2 0

Η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων είναι αναγωγή: Κατά τη διάρκεια της αναγωγής, η κατάσταση οξείδωσης μειώνεται.

Mn +4 + 2ē = Mn +2

S 0 + 2ē = S -2

Cr +6 +3ē = Cr +3

Cl 2 0 +2ē = 2Cl -

O 2 0 + 4ē = 2O -2

Τα άτομα, τα μόρια ή τα ιόντα που αποκτούν ηλεκτρόνια σε μια δεδομένη αντίδραση είναι οξειδωτικοί παράγοντες και αυτά που δίνουν ηλεκτρόνια είναι αναγωγικοί παράγοντες.

Ο οξειδωτικός παράγοντας ανάγεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ο αναγωγικός παράγοντας οξειδώνεται.

Ιδιότητες οξειδοαναγωγής μιας ουσίας και η κατάσταση οξείδωσης των συστατικών της ατόμων

Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με τη μέγιστη κατάσταση οξείδωσης μπορούν να είναι οξειδωτικοί παράγοντες μόνο λόγω αυτών των ατόμων, επειδή έχουν ήδη εγκαταλείψει όλα τα ηλεκτρόνια σθένους τους και μπορούν να δέχονται μόνο ηλεκτρόνια. Η μέγιστη κατάσταση οξείδωσης του ατόμου ενός στοιχείου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού πίνακα στην οποία ανήκει το στοιχείο. Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης μπορούν να χρησιμεύσουν μόνο ως αναγωγικοί παράγοντες, αφού είναι ικανές να δωρίσουν μόνο ηλεκτρόνια, επειδή το εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο τέτοιων ατόμων συμπληρώνεται από οκτώ ηλεκτρόνια. Η ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης για τα άτομα μετάλλων είναι 0, για τα μη μέταλλα - (n–8) (όπου n είναι ο αριθμός της ομάδας στον περιοδικό πίνακα). Οι ενώσεις που περιέχουν άτομα στοιχείων με ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης μπορεί να είναι τόσο οξειδωτικοί όσο και αναγωγικοί παράγοντες, ανάλογα με τον συνεργάτη με τον οποίο αλληλεπιδρούν και τις συνθήκες αντίδρασης.

Οι σημαντικότεροι αναγωγικοί και οξειδωτικοί παράγοντες

Αναστηλωτές

Μονοξείδιο του άνθρακα (II) (CO).

Υδρόθειο (H 2 S);

οξείδιο του θείου (IV) (SO 2);

θειικό οξύ H 2 SO 3 και τα άλατά του.

Υδροαλογονικά οξέα και τα άλατά τους.

Κατιόντα μετάλλων σε χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης: SnCl 2, FeCl 2, MnSO 4, Cr 2 (SO4) 3.

Νιτρώδες οξύ HNO 2;

αμμωνία NH 3;

υδραζίνη NH 2 NH 2 ;

μονοξείδιο του αζώτου (II) (ΝΟ).

Κάθοδος κατά την ηλεκτρόλυση.

Οξειδωτικά μέσα

Αλογόνα.

Υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO 4);

μαγγανικό κάλιο (K 2 MnO 4);

οξείδιο μαγγανίου (IV) (MnO 2).

Διχρωμικό κάλιο (K 2 Cr 2 O 7);

χρωμικό κάλιο (K 2 CrO 4).

Νιτρικό οξύ (HNO 3).

Θειικό οξύ(H 2 SO 4) συμπ.

Οξείδιο χαλκού (II) (CuO);

οξείδιο μολύβδου (IV) (PbO 2);

οξείδιο αργύρου (Ag 2 O);

υπεροξείδιο του υδρογόνου (H 2 O 2).

Χλωριούχος σίδηρος (III) (FeCl 3).

αλάτι Berthollet (KClO 3).

Άνοδος κατά την ηλεκτρόλυση.

Σύμφωνα με την αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης, τα πάντα χημικές αντιδράσειςμπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους:

I. Αντιδράσεις που συμβαίνουν χωρίς αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης των στοιχείων που απαρτίζουν τις αντιδρώντες ουσίες. Τέτοιες αντιδράσεις ταξινομούνται ως αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων.

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

II. Αντιδράσεις που συμβαίνουν με αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων

περιλαμβάνονται στις αντιδρώντες ουσίες. Τέτοιες αντιδράσεις ταξινομούνται ως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.

Κατάσταση οξείδωσης(οξείδωση) - χαρακτηριστικό της κατάστασης των ατόμων των στοιχείων στο μόριο. Χαρακτηρίζει την ανομοιόμορφη κατανομή ηλεκτρονίων μεταξύ ατόμων στοιχείων και αντιστοιχεί στο φορτίο που θα αποκτούσε ένα άτομο ενός στοιχείου εάν όλα τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων του χημικούς δεσμούςμετατοπίστηκε προς το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο. Ανάλογα με τη σχετική ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων που σχηματίζουν τον δεσμό, το ζεύγος ηλεκτρονίων μπορεί να μετατοπιστεί σε ένα από τα άτομα ή να βρίσκεται συμμετρικά σε σχέση με τους ατομικούς πυρήνες. Επομένως, η κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων μπορεί να έχει αρνητική, θετική ή μηδενική τιμή.

Στοιχεία των οποίων τα άτομα δέχονται ηλεκτρόνια από άλλα άτομα έχουν αρνητικό βαθμόοξείδωση. Τα στοιχεία των οποίων τα άτομα δωρίζουν τα ηλεκτρόνια τους σε άλλα άτομα έχουν θετική κατάσταση οξείδωσης. Τα άτομα στα μόρια απλών ουσιών έχουν μηδενική κατάσταση οξείδωσης, και επίσης εάν η ουσία βρίσκεται σε ατομική κατάσταση.

Η κατάσταση οξείδωσης υποδεικνύεται με +1, +2.

Φόρτιση ιόντων 1+, 2+.

Η κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση προσδιορίζεται σύμφωνα με τους κανόνες:

1. Η κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου σε απλές ουσίες είναι μηδέν.

2. Ορισμένα στοιχεία παρουσιάζουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης σε όλες σχεδόν τις ενώσεις τους. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν:

Έχει κατάσταση οξείδωσης +1 (εκτός από υδρίδια μετάλλων).

Το O έχει κατάσταση οξείδωσης -2 (εκτός από τα φθοριούχα).

3. Στοιχεία των ομάδων I, II και III των κύριων υποομάδων Περιοδικός πίνακαςΤα στοιχεία του D.I Mendeleev έχουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας.

Στοιχεία Na, Ba, Al: κατάσταση οξείδωσης +1, +2, +3 αντίστοιχα.

4. Για στοιχεία που έχουν μεταβλητή κατάσταση οξείδωσης, υπάρχει η έννοια της υψηλότερης και της χαμηλότερης κατάστασης οξείδωσης.

Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων του Mendeleev στην οποία βρίσκεται το στοιχείο.

Στοιχεία N,Cl: ανώτατο βαθμόοξείδωση +5, +7, αντίστοιχα.

Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων του Mendeleev, στον οποίο βρίσκεται το στοιχείο μείον οκτώ.

Στοιχεία N, Cl: χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης -3, -1 αντίστοιχα.

5. Στα μονοστοιχειακά ιόντα, η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου είναι ίση με το φορτίο του ιόντος.

Fe 3+ - η κατάσταση οξείδωσης είναι +3. Η κατάσταση οξείδωσης S 2- - είναι -2.

6. Το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων των στοιχείων σε ένα μόριο είναι μηδέν.

KNO 3; (+1) + X+ 3 · (-2) = 0; X= +5. Η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου είναι +5.

7. Το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων των στοιχείων σε ένα ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.

SO 4 2-; Χ+ 4· (-2) = -2; X= +6. Η κατάσταση οξείδωσης του θείου είναι +6.

8. Σε ενώσεις που αποτελούνται από δύο στοιχεία, το στοιχείο που γράφεται στα δεξιά έχει πάντα τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης.

Οι αντιδράσεις στις οποίες αλλάζει η κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων ταξινομούνται ως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής /ORR/. Αυτές οι αντιδράσεις συνίστανται σε διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής.

Οξείδωσηείναι η διαδικασία απελευθέρωσης ηλεκτρονίων από ένα στοιχείο που είναι μέρος ενός ατόμου, μορίου ή ιόντος.

Al 0 – 3e = Al 3+

H 2 – 2e = 2H +

Fe 2+ - e = Fe 3+

2Cl - - 2e= Cl 2

Κατά την οξείδωση, η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου αυξάνεται. Μια ουσία (άτομο, μόριο ή ιόν) που περιέχει ένα στοιχείο που δίνει ηλεκτρόνια ονομάζεται αναγωγικός παράγοντας. Al, H2, Fe2+, Cl-αναγωγικοί παράγοντες. Ο αναγωγικός παράγοντας οξειδώνεται.

Ανάκτησηείναι η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων σε ένα στοιχείο που είναι μέρος ενός ατόμου, μορίου ή ιόντος.

Cl 2 + 2e = 2Cl -

Fe 3+ + e = Fe 2+

Κατά τη διάρκεια της αναγωγής, η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου μειώνεται. Μια ουσία (άτομο, μόριο ή ιόν) που περιέχει ένα στοιχείο που δέχεται ηλεκτρόνια ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας. Τα S, Fe 3+, Cl 2 είναι οξειδωτικά μέσα. Ο οξειδωτικός παράγοντας ανάγεται.

Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων στο σύστημα δεν αλλάζει κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνει ο αναγωγικός παράγοντας είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αποκτά ο οξειδωτικός παράγοντας.

Για τη σύνταξη μιας εξίσωσης για μια αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής (ORR) σε διαλύματα, χρησιμοποιείται η ιοντοηλεκτρονική μέθοδος (μέθοδος μισής αντίδρασης).

Το OVR μπορεί να συμβεί σε όξινο, ουδέτερο ή αλκαλικό περιβάλλον. Οι εξισώσεις αντίδρασης λαμβάνουν υπόψη την πιθανή συμμετοχή μορίων νερού (HOH) και περίσσειας ιόντων H + ή OH - που περιέχονται στο διάλυμα, ανάλογα με τη φύση του περιβάλλοντος:

V όξινο περιβάλλον– Ιόντα HON και H +.

V ουδέτερο περιβάλλον– ΟΧΙ μόνο.

σε αλκαλικό περιβάλλον - ιόντα HOH και OH -.

Κατά τη σύνταξη εξισώσεων OVR, είναι απαραίτητο να τηρείτε μια συγκεκριμένη ακολουθία:

1.Γράψτε ένα διάγραμμα αντίδρασης.

2.Προσδιορίστε τα στοιχεία που άλλαξαν την κατάσταση οξείδωσης.

3.Γράψτε ένα διάγραμμα σε σύντομη ιοντική-μοριακή μορφή: ισχυροί ηλεκτρολύτες σε μορφή ιόντων, ασθενείς ηλεκτρολύτες σε μορφή μορίων.

4. Να δημιουργήσετε εξισώσεις για τις διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής (εξισώσεις ημιαντιδράσεων). Για να το κάνετε αυτό, σημειώστε τα στοιχεία που αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης με τη μορφή πραγματικών σωματιδίων (ιόντα, άτομα, μόρια) και εξισώστε τον αριθμό κάθε στοιχείου στην αριστερή και δεξιά πλευρά της ημιαντίδρασης.

Σημείωμα:

Εάν η αρχική ουσία περιέχει λιγότερα άτομα οξυγόνου από τα προϊόντα (P PO 4 3-), τότε η έλλειψη οξυγόνου παρέχεται από το περιβάλλον.

Εάν η αρχική ουσία περιέχει περισσότερα άτομα οξυγόνου από τα προϊόντα (SO 4 2- SO 2), τότε το απελευθερωμένο οξυγόνο δεσμεύεται από το μέσο.

5. Εξισώστε την αριστερή και τη δεξιά πλευρά των εξισώσεων σύμφωνα με τον αριθμό των φορτίσεων. Για να γίνει αυτό, προσθέστε ή αφαιρέστε τον απαιτούμενο αριθμό ηλεκτρονίων.

6.Επιλέξτε συντελεστές για τις ημιαντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων κατά την οξείδωση να είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων κατά την αναγωγή.

7.Να συνοψίσετε τις ημι-αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής, λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες που βρέθηκαν.

8.Ελαβε ιόν-μοριακή εξίσωσηγράψτε σε μοριακή μορφή.

9. Πραγματοποιήστε μια δοκιμή οξυγόνου.

Υπάρχουν τρεις τύποι οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων:

α) Διαμοριακές - αντιδράσεις στις οποίες αλλάζει η κατάσταση οξείδωσης για στοιχεία που αποτελούν διαφορετικά μόρια.

2KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

β) Ενδομοριακές - αντιδράσεις στις οποίες η κατάσταση οξείδωσης αλλάζει για τα στοιχεία που αποτελούν ένα μόριο.