Файл: Рахманкулов, Д. Л. Окислительно-восстановительные реакции [учебное пособие].pdf

ной молекуле? Дело в том, что не все четыре атома серы име­

ры имеют оч, равные минус единице.

Таким образом, в этих довольно редких случаях для опре­ деления оч атомов нужно знать строение молекул (ионов).

6. В случае сложных ионов, например,

оч серы, хрома, фосфора, кремния, меди находятся ана­ логичным путем. Исходят из того, что алгебраическая сумма оч элементов данного иона с учетом числа их атомов равна указанному заряду иона.

Пример 1. Определить оч серы в попе S032~.

х+ (—2)-3 = —2 •

х— оч серы;

(—2) — оч кислорода; 3 — число атомов кислорода; —2 — заряд всего иона.

Отсюда легко находим х= 4.

8

Пример 2. Определить оч кремния в ионе SiF62-.

х+ (—1)-6=—2

х— оч кремния; (—1) — оч фтора;

6 — число атомов фтора; —2 — заряд всего иона.

Отсюда х= 4.

оно равно нулю); + 2 — заряд иона.

Отсюда находят х=2.

Пример 5. Определить оч хрома в ионе [Сг (ОН 6(Н20)12-

определяются так же, как в ковалентных полярных молекулах, т. е. на основе положений 5 и 6.

Всякое окисление сопровождается восстановлением и на­

9

новигели. Оч атома водорода увеличивается с 0 до +1, следо­ вательно, водород окисляется (восстановитель окисляется!). Атомы хлора присоединяют электроны, отданные атомами во­ дорода, т. е. они — окислители:

Оч атомов хлора уменьшается с 0 до —1, следователь­ но, свободный хлор восстанавливается (окислитель восста­ навливается) .

ОВР возможны только в случае, если перемещающиеся от восстановителя электроны находятся на более высоком энергетическом уровне по сравнению с теми вакантными уровнями окислителя, на которые они переходят.

Возможность протекания ОВР определяется часто устой­ чивостью и прочностью возникающих химических связей в образующихся соединениях. Это, в свою очередь, зависит от внешних условий и от среды, в которой происходит взаимодей­ ствие. Например, восстановление МпС>4_ в сильнокислотной среде происходит до Мп24-

i'AiA+ &Н1+5а Алп2++4Нг0

В слабокислой среде этот анион восстанавливается до Мп02

Ю 4 +4Н+ + Зе” — Мп02 + 2Н20

То же самое происходит в нейтральной и слабощелочной сре­ де:

Wn04 + ^H20+3s — АЛп02+40Н"

ю

В сильнощелочной среде, продуктом восстановления являет­ ся МпО ^

Другим примером, когда участвующие в ОВР атомы или ио­ ны могут изменять в зависимости от условий и характера партнеров свое оч от самых низких до максимально воз­ можных для данного элемента значений, является поведение элементарного хлора в окислительно-восстановительных про­ цессах.

Атом хлора с конфигурацией наружного слоя Sap5 (оч равно 0) может принять максимум один электрон до полного заполнения своего внешнего уровня (восемь электронов). При этом он переходит в отрицательный ион С1~, т. е. восстанав­ ливается.

Хлорид — ион также при соответствующих условиях мо­ жет отдавать от 1 до 8 электронов, т. е. до полной утраты электронов внешнего уровня. В последнем варианте он будет иметь высшее значение оч, равное 7:

(восстановление)

(окисление)

Ион С1~имеет только электронодонорные свойства, т. е. он может лишь отдавать электроны и является восстановителем.

Ион С17+, имеющий лишь валентные орбитали, может только принимать электроны, т. е. он обладает электроноак­ цепторными свойствами. Поэтому вещества типа Me (С104) х (х—валентность металла), имеющие С17+ , являются только окислителями.

Ионы хлора с промежуточными оч:

могут проявлять свойства и окислителя и восстановителя.

11

§2. Классификация восстановителей и окислителей

1.Восстановители

Кчислу восстановителей могут быть отнесены:

а) нейтральные атомы; б) отрицательно заряженные ионы неметаллов;

в) положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления;

г) сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в со­ стоянии промежуточной степени окисления.

Нейтральные атомы. Типичными восстановителями яв­ ляются атомы, на внешнем энергетическом уровне которых имеется от 1 до 3 электронов (S, d и f — элементы).

Восстановительные свойства проявляют и атомы неме­ таллов, например, таких как водород, углерод и т. д.

Нейтральные атомы, обладающие восстановительными свойствами, отдают в химических реакциях электроны и об­ разуют положительные ионы по схеме

где Э — атом элемента.

Наиболее сильными восстановителями являются атомы элементов двух первых главных групп периодической системы.

Отрицательно заряженные ионы неметаллов. Они обра­ зуются присоединением к нейтральному атому одного или не­ скольких электронов, недостающих до 8, по схеме:

Э-\-п е-:-Эл~

Например, атом серы с электронной конфигурацией внешне­ го слоя 52р4может присоединить два электрона, образуя двухзарядпый отрицательный ион S2~c конфигурацией внеш­ него слоя S2pfi.

Поскольку у всех отрицательных ионов неметаллов на внешнем энергетическом слое находится 8 электронов, то они могут только терять электроны, т. е. являются восстановите­ лями. В соответствующих условиях анионы могут отдавать

•не только слабо удерживаемые избыточные электроны, по и

12

анионы

способные легко отдавать электроны.

Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления. Ионы металлов в низшей степени окисления обра­ зуются из нейтральных атомов в результате отдачи только

электрона (т. е. не все) с образованием иона Sn2-+-, имеюще­ го конфигурацию внешнего уровня S2p°. Подобные ионы обладают восстановительными свойствами, поскольку они мо­ гут отдать оставшиеся электроны. Так, в рассмотренном при­ мере ион Sn24может потерять еще два электрона:

т. е ведет себя как восстановитель.

Такое поведение характерно также для катионов:

Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоя­ нии промежуточной степени окисления.

являют восстановительные свойства, так как центральный атом

находится в состоянии промежу-

13