Молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя

Степень окисления элементов в ходе химических реакций может не изменяться. Это обменные реакции. Например, взаимодействие кислоты с основанием (р. Нейтрализации).

Но также очень многие реакции сопровождаются изменением степеней окисления участвующих в них элементов (2Mg+O2=2MgO. Степень окисления магния и кислорода до реакции равна 0. В ходе реакции магний как типичный металл отдает 2 электрона, приобретая заряд 2+. Кислород как типичный неметалл принимает 2 электрона, получая зарад 2-. Магний- восстановитель, он окисляется, кислород – окислитель, он восстанавливается).

Процесс потери электронов называют окислением, а вещество, отдающее электроны, является восстановителем. Процесс принятия электронов – восстановление, вещество, принимающее электроны – окислитель.

Реакции, сопровождающиеся передачей электронов от одного вещества к другому и изменением степени окисления участников реакции, называются окислительно-восстановительными реакциями.

Окисление и восстановление всегда происходит одновременно.

Степень окисления – условный заряд, который приобрел бы атом, если бы все общие электроны, образующие химическую связь, целиком принадлежали одному из атомов (обычно атому неметалла).

С.О. определяется на основе след. Правил:

· В простых веществах с.о.=0;

· Для металлов 1 группы главной подгруппы (Li, Na, K) с.о.=+1;

· Для металлов 2 группы глав подгруппы (Be, Mg, Ca) с.о.=+2;

· Для кислорода с.о.=-2;

· Для водорода с.о.=+1;

· Для галогенов в бинарных соединениях с металлами с.о.=-1;

· В соединениях отрицательная с.о. относится обычно к неметаллам, а положительная к металлам;

· Алгебраическая сумма положительных и отрицательных степеней в нейтральной среде равна 0, а в ионе – заряду иона.

По формальным признакам окислительно-восстановительные реакции разделяют на межмолекулярные и внутримолекулярные. Окислительно-восстановительные реакции часто сопровождаются высоким энерговыделением, поэтому их используют для получения теплоты или электрич. энергии. Окислительно-восстановительные реакции широко распространены в природе и используются в технике. В основе жизни лежат окислительно-восстановительные реакции, происходящие при фотосинтезе, дыхании, транспорте электронов; они же обеспечивают осн. часть энергопотребления человечества за счет сжигания орг. топлива. Получение металлов, извлечение энергии взрыва основано на окислительно-восстановительных реакциях.

В соответствии с окислительно восстановительными свойствами все вещ-ва делчт на 3 группы:

· Окислители – вещества, способные лишь принимать электроны:

· Катионы металлов в высших степенях окисления;

· Анионы, содержащие элементы в высших степенях окисления;

· Фтор;

· Восстановители – вещ-ва, способные лишь отдавать электроны:

· Металлы 1й и 2й групп глав. Подгрупп;

· Соединения, содержащие элементы в наименьшей степени окисления

· Окислители-восстановители – способны в зависимости от условий принимать или отдавать электроны:

· Почти все неметаллы;

· Катионы металлов в промежуточных степенях окисления;

· Анионы, содержащие эл-ты в промежуточных степенях окисления

Типы окислительно-восстановительных реакций

1. Межмолекулярные – изменяются С.О. атомов элементов, входящих в состав разных веществ:

2. Внутримолекулярные – окислитель и восстановитель - атомы одной молекулы:

tº

3. Самоокисления – самовосстановления (диспропорционирования) – один и тот же элемент повышает и понижает С.О.

.

Cl₂ - является окислителем и восстановителем.

Направление окислительно-восстановительных реакций

О направлении ОВР можно судить по изменению энергии Гиббса ∆G. Если ∆G < 0 – реакция возможна, если ∆G > 0 - невозможна. Из термодинамики известно, что ∆G = -n·F·E; E = φ_ок-ля -φ_в-ля или φ_ок-ля > φ_в-ля, что возможно при Е > 0 и ∆G < 0.

Рассмотрим реакцию:

.

Она состоит из двух полуреакций:

.

Т.к. φ_ок-ля > φ_в-ля, то возможно самопроизвольное протекание реакции слева направо.

2FeCl₃ + 2KJ → 2FeCl₂ + J₂ + 2KCl

Из всех возможных при данных условиях О.В.Р. в первую очередь протекает та, которая имеет наибольшую разность окислительно – восстановительных потенциалов.

О.В.Р. протекают в сторону образования более слабых окислителей и восстановителей из более сильных.

В ОВР эквивалентное число z равно числу электронов, которое принимает одна формульная единица окислителя или отдает одна формульная единица восстановителя:

z_{окислителя}= n(ē); z_{восстановителя}= n(ē)

Как и в процессах других типов, например кислотно-основных, в окислительно-восстановительных реакциях окислитель и восстановитель реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. Эквивалентом окислителя или восстановителя называется некоторая реальная или условная частица, которая может присоединять или отдавать один электрон в окислительно-восстановительной реакции.

Эквивалентная масса восстановителя (окислителя) равна молярной массе, деленной на число электронов, которое теряет (приобретает) одна молекула восстановителя (окислителя) в рассматриваемой реакции.

Билет № 25