Відновні властивості мають ... Редокс властивості

Окислювально-відновні властивості окремих атомів, а також іонів є важливим питанням сучасної хімії. Даний матеріал допомагає пояснювати активність елементів і речовин, проводити детальне порівняння хімічних властивостей у різних атомів.

Що таке окислювач

Багато задач з хімії, включаючи тестові питання єдиного державного іспиту в 11 класі, і ОГЕ в 9 класі, пов`язані з даним поняттям. Окислювачем вважають атоми або іони, які в процесі хімічної взаємодії приймають електрони від іншого іона або атома. Якщо аналізувати окисні властивості атомів, потрібна періодична система Менделєєва. У періодах, розташованих в таблиці зліва направо, окислювальна здатність атомів зростає, тобто змінюється аналогічно неметаллическим властивостями. В основних підгрупах подібний параметр зменшується зверху вниз. Серед найсильніших простих речовин, що володіють окислювальну здатність, лідирує фтор. Такий термін, як «електронний торгівельний», тобто можливість атома приймати в разі хімічної взаємодії електрони, можна вважати синонімом окислювальних властивостей. Серед складних речовин, які складаються з двох і більше хімічних елементів, яскравими окислювачами можна вважати: перманганат калію, хлорат калію, озон.

Що таке відновник

Відновні властивості атомів характерні для простих речовин, які проявляють металеві властивості. У таблиці Менделєєва в періодах металеві властивості зліва направо слабшають, а в основних підгрупах (вертикально) вони посилюються. Суть відновлення в віддачі електронів, які розташовуються на зовнішньому енергетичному рівні. Чим більша кількість електронних оболонок (рівнів), тим легше віддати під час хімічної взаємодії «зайві» електрони.

Відмінними відновними властивостями володіють активні (лужні, лужноземельні) метали. Крім того, речовин, які проявляють подібні параметри, виділимо оксид сірки (6), чадний газ. Для того щоб придбати максимальну ступінь окислення, дані з`єднання змушені проявляти відновні властивості.

процес окислення

Якщо під час хімічної взаємодії атом або іон віддає електрони іншому атому (йону), йдеться про процес окислення. Для аналізу того, як змінюються відновні властивості і окислювальна здатність, потрібно таблиця елементів Менделєєва, а також знання сучасних законів фізики.

процес відновлення

Відновлювальні процеси передбачають прийняття іонами або атомами електронів від інших атомів (іонів) під час безпосереднього хімічної взаємодії. Відмінними восстановителями є нітрити, сульфіти лужних металів. Відновні властивості в системі елементів змінюються аналогічно металевим властивостями простих речовин.

Алгоритм розбору ОВР

Для того щоб в готовій хімічної реакції учень міг розставити коефіцієнти, необхідно скористатися спеціальним алгоритмом. Окислювально-відновні властивості допомагають вирішувати і різноманітні розрахункові завдання в аналітичній, органічній, загальної хімії. Пропонуємо порядок розбору будь-якої реакції:

1. Спочатку важливо визначити у кожного наявного елемента ступінь окислення, використовуючи правила.
2. Далі визначають ті атоми або іони, які поміняли свою ступінь окислення, братимуть участь в реакції.
3. Знаками «мінус» і «плюс» вказують число відданих і прийнятих в ході хімічної реакції вільних електронів.
4. Далі між числом всіх електронів визначається мінімальна спільне кратне, тобто ціле число, яке без залишку ділиться на прийняті і віддані електрони.
5. Потім його ділять на електрони, що брали участь в хімічній реакції.
6. Далі визначаємо, які саме іони або атоми відновними властивостями володіють, а також визначають окислювачі.
7. На завершальному етапі ставлять коефіцієнти в рівнянні.

Відео: Хімічні властивості сполук Хрому Cr (+6). Окислювально-відновні властивості хрому (+6).

Застосовуючи спосіб електронного балансу, розставимо коефіцієнти в даній схемі реакції:

NaMnO₄ + сірководень + сірчана кислота = S + Mn SO₄ +… +…

Алгоритм вирішення поставленого завдання

З`ясуємо, які саме повинні після взаємодії утворитися речовини. Так як в реакції вже є окислювач (їм буде марганець) і визначено відновник (їм буде сірка), утворюються речовини, в яких вже не змінюються ступені окиснення. Так як основна реакція протікала між сіллю і сильною кислородсодержащей кислотою, то одним з кінцевих речовин стане вода, а другим - сіль натрію, точніше, сульфат натрію.

Складемо тепер схему віддачі і прийняття електронів:

- Mn⁺⁷ бере 5 e = Mn^+2.

Друга частина схеми:

- S^-2 отдает2e = S⁰

Ставимо в вихідну реакцію коефіцієнти, не забуваючи при цьому підсумувати все атоми сірки в частинах рівняння.

2NaMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + 8H₂O + Na₂SO₄.

Розбір ОВР за участю перекису водню

Застосовуючи алгоритм розбору ОВР, можна скласти рівняння протікає реакції:

перекис водню + сірчана кислота + пермагнанат калію = Mn SO₄ + кисень + … +…

Ступені окислення змінили іон кисню (в перекису водню) і катіон марганцю в перманганату калію. Тобто відновник, а також окислювач у нас присутні.

Визначимо, що за речовини ще можуть вийти після взаємодії. Одне з них буде водою, що цілком очевидно, представлена реакція між кислотою і сіллю. Калій не утворилося нового речовини, другим продуктом стане сіль калію, а саме сульфат, так як реакція йшла з сірчаною кислотою.

схема:

2O ^{- віддає} 2 електрона і перетворюється в O ₂⁰ 5

Mn⁺⁷ приймає 5 електронів і стає іоном Mn⁺² 2

Поставимо коефіцієнти.

5H₂O₂ + 3H₂SO₄ + 2KMnO₄ = 5O₂ + 2Mn SO₄ + 8H₂O + K₂SO₄

Приклад розбору ОВР за участю хромату калію

Використовуючи метод електронного балансу, складемо рівняння з коефіцієнтами:

Відео: Відсутність відновних властивостей у сахарози

FeCl₂ + соляна кислота + хромат калію = FeCl₃+ CrCl₃ + … +…

Ступені окислення поміняли залізо (в хлориде заліза II) і іон хрому в біхромат калію.

Тепер спробуємо з`ясувати, які ще речовини утворюються. Одне може бути сіллю. Оскільки калій не утворилося жодного з`єднання, отже, другим продуктом буде сіль калію, точніше, хлорид, адже реакція проходила з соляною кислотою.

Складемо схему:

Fe⁺² віддає e = Fe⁺³ 6 відновник,

2Cr⁺⁶ приймає 6 e = 2Cr ⁺³ 1 окислювач.

Поставимо коефіцієнти в початкову реакцію:

6K₂Cr₂O₇ + FeCl₂ + 14HCl = 7H₂O + 6FeCl₃ + 2CrCl₃ + 2KCl

Відео: № 194. Неорганічна хімія. Тема 22. Неметали й водень. Частина 5. Властивості водню

Приклад розбору ОВР за участю йодиду калію

Озброївшись правилами, складемо рівняння:

перманганат калію + сірчана кислота + йодид калію ... сульфат марганцю + йод +… +…

Ступені окислення змінили марганець і йод. Тобто відновник і окислювач присутні.

Тепер з`ясуємо, що в результаті у нас утворюється. З`єднання буде у калію, тобто отримаємо сульфат калію.

Відновлювальні процеси протікають у іонів йоду.

Складемо схему передачі електронів:

- Mn⁺⁷ приймає 5 e = Mn⁺² 2 є окислювачем,

Відео: Окисно-відновні властивості 4-х валентного церію

- 2I^- віддає 2 e = I₂⁰ 5 є відновником.

Розставляємо коефіцієнти в початкову реакцію, не забуваємо при цьому підсумувати все атоми сірки в даному рівнянні.

210KI + KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

Приклад розбору ОВР за участю сульфіту натрію

Використовуючи класичний метод, складемо для схеми рівняння:

- сірчана кислота + KMnO₄ + сульфіт натрію ... сульфат натрію + сульфат марганцю +… +…

Після взаємодії отримаємо сіль натрію, воду.

Складемо схему:

- Mn⁺⁷ приймає 5 e = Mn⁺² 2,

- S⁺⁴ віддає 2 e = S⁺⁶ 5.

Розставляємо коефіцієнти в розглянуту реакцію, не забуваємо складати атоми сірки при розстановці коефіцієнтів.

3H₂SO₄ + 2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O.

Приклад розбору ОВР за участю азоту

Виконаємо наступне завдання. Користуючись алгоритмом, складемо повне рівняння реакції:

- нітрат марганцю + азотна кислота + PbO₂= HMnO₄+Pb (NO₃) ₂+

Проаналізуємо, яку речовину ще утворюється. Так як реакція проходила між сильним окислювачем і сіллю, значить, речовиною буде вода.

Покажемо зміна числа електронів:

- Mn⁺² віддає 5 e = Mn⁺⁷ 2 проявляє властивості відновника,

- Pb⁺⁴ приймає 2 e = Pb⁺² 5 окислювачем.

3. Розставляємо коефіцієнти у вихідну реакцію, обов`язково складаємо весь азот, який є в лівій частині вихідного рівняння:

- 2Mn (NO₃)₂ + 6HNO₃ + 5PbO₂ = 2HMnO₄ + 5Pb (NO₃)₂ + 2H₂O.

В даній реакції не проявляються відновні властивості азоту.

Другий зразок окислювально-відновної реакції з азотом:

Zn + сірчана кислота + HNO₃= ZnSO₄ + NO +…

- Zn⁰ віддає 2 e = Zn⁺² 3 буде відновником,

N⁺⁵приймає 3 e = N⁺² 2 є окислювачем.

Розставляємо коефіцієнти в задану реакцію:

3Zn + 3H₂SO₄ + 2HNO₃ = 3ZnSO₄ + 2NO + 4H₂O.

Значимість окислювально-відновних реакцій

Найвідоміші відновні реакції - фотосинтез, характерний для рослин. Як змінюються відновні властивості? Процес відбувається в біосфері, призводить до підвищення енергії за допомогою зовнішнього джерела. Саме цю енергію і використовує для своїх потреб людство. Серед прикладів окислювальних і відновних реакцій, пов`язаних з хімічними елементами, особливе значення мають перетворення сполук азоту, вуглецю, кисню. Завдяки фотосинтезу земна атмосфера має такий склад, який необхідний для розвитку живих організмів. Завдяки фотосинтезу не збільшується кількість вуглекислого газу в повітряній оболонці, поверхня Землі не перегрівається. Рослина не тільки розвивається за допомогою окисно-відновної реакції, але і утворює такі потрібні для людини речовини, як кисень, глюкоза. Без даної хімічної реакції неможливий повноцінний кругообіг речовин в природі, а також існування органічного життя.

Практичне застосування ОВР

Для того щоб зберегти поверхню металу, необхідно знати, що відновні властивості мають активні метали, тому можна покривати поверхню шаром більш активного елементу, сповільнюючи при цьому процес хімічної корозії. Завдяки наявності окисно-відновних властивостей здійснюється очищення і дезинфекція питної води. Ні одне завдання можна вирішити, не розставивши правильно в рівнянні коефіцієнти. Для того щоб уникнути помилок, важливо мати уявлення про всі окислювально-відновних параметрах.

Захист від хімічної корозії

Особливу проблему для життя і діяльності людини являє корозія. В результаті даного хімічного перетворення відбувається руйнування металу, втрачають свої експлуатаційні характеристики деталі автомобіля, верстатів. Для того щоб виправити подібну проблему, використовується протекторна захист, покриття металу шаром лаку або фарби, застосування антикорозійних сплавів. Наприклад, залізна поверхня покривається шаром активного металу - алюмінію.

висновок

Різноманітні відновні реакції відбуваються і в організмі людини, забезпечують нормальну роботу травної системи. Такі основні процеси життєдіяльності, як бродіння, гниття, дихання, також пов`язані з відновними властивостями. Мають подібними можливостями всі живі істоти на нашій планеті. Без реакцій з віддачею і прийняттям електронів неможлива видобуток корисних копалин, промислове виробництво аміаку, лугів, кислот. В аналітичній хімії все методи об`ємного аналізу засновані саме на окисно-відновних процесах. Боротьба з таким неприємним явищем, як хімічна корозія, також ґрунтується на знанні цих процесів.