ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ

1. Окислительно-восстановительные реакции

1.3. Уравнение окислительно-восстановительной реакции

Очень часто трудно составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, если неизвестно, как именно реагирующие вещества друг с другом. Используя степень окисления элементов, эту проблему можно решить.

Перед составление уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо знать следующее:

♦ продукт окисления и продукт восстановления образуется;

♦ проходит реакция в кислой, щелочной или нейтральной среде.

Для составление уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо:

♦ определить степень окисления для каждого атома, участвующего в окислительно-восстановительном процессе;

♦ записать соответствующие продукты, учитывая изменения степени окисления атомов и число переданных или принятых электронов;

♦ составить отдельные уравнения восстановления и окисления с учетом среды, чтобы согласовать уравнения;

♦ согласовать между собой уравнения восстановления и окисления, чтобы число электронов, необходимых для восстановления, равнялось числу электронов, отданных при окислении;

♦ объединить оба уравнения, чтобы получить общее уравнение окислительно-восстановительной реакции.

Пример 1. Для получения молекулярного хлора на твердый калий перманганат каплями добавляют концентрированную хлоридную кислоту. При этом хлорид-ионы окисляются, образуя молекулы хлора, перманганат-ионы восстанавливаются, превращаясь в ионы Мn²⁺. Реакция проходит в кислой среде.

Окисления:

Восстановление:

Поскольку количество отданных и принятых электронов должно быть одинаковым, то уравнение окисления умножают на 5, а уравнение восстановления - на 2.

Окисления:

Восстановление:

В результате сложения обеих частей уравнений получим окончательное уравнение окислительно-восстановительной реакции:

Внимание: очень часто характер среды имеет решающее значение для образования определенного продукта окисления или восстановления. Так, перманганат-ионы в нейтральном среде восстанавливаются в манган(ИV) оксид (пиролюзит):

Пример 2. Трубки для определения алкоголя в выдыхаемом воздухе, что предназначены для проверки степени опьянения, содержат немного серной кислоты и калий дихромат. При наличии этанола содержимое трубки меняет оранжевый цвет на зеленый. При этом этанол окисляется и превращается в етаналь, ионы восстанавливаются в дихромату Сr³⁺-ионы. Реакция проходит в кислой среде.

Окисления молекулы этанола происходит лишь в атоме Углерода, к которому присоединена гідроксогрупа. На этом атоме Углерода возникает также альдегидная группа етаналю. Поэтому там происходит изменение степени окисления:

Окисления:

Восстановление:

Чтобы уравнять число электронов, уравнение окисления умножают на 3, а уравнение восстановление оставляют неизменным.

Окисления:

Восстановление:

Сумма обоих уравнений дает окончательное уравнение окислительно-восстановительной реакции:

Пример. Гидрохинон используют как фотопроявник. При этом sони Аргентуму в щелочной среде восстанавливаются в металлическое серебро, а гидрохинон окисляется в пара-бензохінон.

Окисления молекулы гидрохинона происходит в обоих атомах Углерода, к которым присоединена гідроксильна группа. На этих атомах Углерода происходит и изменение степени окисления:

Уравнение восстановление для вычисления количества электронов умножают на 2, далее обе части уравнения объединяют в уравнение окислительно-восстановительной реакции:

__________________________________________________________________

¹ Ион гідроксонію кислой среды можно упрощенно записать как протон (Н+). Реакции окисления и восстановление называют напівреакціями.