Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

ОВР — это реакции, в которых изменяются степени окисления атомов и происходит переход электронов.

1. Основные понятия

Окисление — отдача электронов, степень окисления повышается:

\[ \mathrm{Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}} \]

Восстановление — принятие электронов, степень окисления понижается:

\[ \mathrm{Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0} \]

Запомнить:

• Окислитель принимает электроны и сам восстанавливается.
• Восстановитель отдаёт электроны и сам окисляется.

2. Степень окисления

Степень окисления — условный заряд атома в соединении.

Основные правила:

• у простых веществ степень окисления равна \(0\):

\[ \mathrm{Fe^0,\ O_2^0,\ H_2^0} \]

• у кислорода обычно \(-2\);
• у водорода обычно \(+1\);
• сумма степеней окисления в нейтральном соединении равна \(0\);
• в ионе сумма равна заряду иона.

3. Пример ОВР

\[ \mathrm{Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu} \]

Изменяются степени окисления:

\[ \mathrm{Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}} \]

Цинк отдаёт электроны — окисляется, поэтому он восстановитель:

\[ \mathrm{Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}} \]

\[ \mathrm{Cu^{+2} \rightarrow Cu^0} \]

Ионы меди принимают электроны — восстанавливаются, поэтому \(\mathrm{Cu^{2+}}\) — окислитель:

\[ \mathrm{Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0} \]

4. Как расставить коэффициенты методом электронного баланса

1. Определить степени окисления элементов.
2. Найти атомы, у которых они изменились.
3. Записать, сколько электронов отдано и принято.
4. Уравнять число отданных и принятых электронов.
5. Расставить коэффициенты и проверить уравнение.

Пример:

\[ \mathrm{Al + O_2 \rightarrow Al_2O_3} \]

Электронный баланс:

\[ \mathrm{Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}} \]

\[ \mathrm{O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}} \]

Наименьшее общее число электронов — \(12\):

\[ 4\mathrm{Al} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Al_2O_3} \]

5. Виды ОВР

• Межмолекулярные — окислитель и восстановитель находятся в разных веществах.
• Внутримолекулярные — оба участника находятся в составе одного соединения.
• Реакции диспропорционирования — один и тот же элемент одновременно окисляется и восстанавливается.

Главное правило:

\[ \boxed{\text{Окисление — отдача электронов, восстановление — принятие электронов}} \]