Поняття про окисно-відновні реакції. Класифікація ОВР

І. Означення та призначення окисно-відновних реакцій.

① ОВР - це реакції, які відбуваються із зміною ступенів окиснення (С.О.) речовин, що приймають участь в реакції.

Приклади. 2 Сu⁰ + O₂⁰ = 2 Cu⁺²O^-2 → це ОВР.

 Cu⁺²O^-2 + 2 H⁺CI^-1 = Cu⁺²CI₂^-1 + H₂⁺O^-2 → це не ОВР.

② Окисно-відновні реакції - це єдиний взаємопов’язаний процес. Рухаються електрони (е^-1): хтось їх втрачає, а хтось придбає. Тобто, обов’язково одні частинки зменшують свої С.О., інші збільшують свої С.О.(ступені окиснення). Тому розрізняють:

а)відновник – віддає електрони, відновлює. Сам же окиснюється. Тобто, відбуватиметься процес окиснення самого відновника.

Порада 1. Фразу «відновник – віддає е^-1; процес окиснення» запам’ятовуємо як основну при визначенні : хто є хто! Далі усе піде само по собі. Окисник «спливає» без особливих розумових зусиль. Перегляньте, міркуючи, приклади – зразки окисно -відновних реакці нижче.

б) Окисник – приймає електрони, окиснює. Сам же відновлюється.Тобто, йтиме процес відновлення самого окисника.

③Для того щоб зазначити окисник та відновник, а також добрати коефіцієнти у молекулярне рівняння (особливо, якщо рівняння ускладнене), користуються методом електронного балансу. (Балансувати – утримувати рівновагу). Це коротенькі напівреакції, в яких зазначаємо перехід електронів (е^-1), бо змінилися С.О. для певного елемента. Для електронів обох напівреакцій знаходимо НСК (найменше спільне кратне) та отримаємо множники до кожної напівреакції. Ці множники будуть коефіцієнтами в основне молекулярне рівняння для елементів учасників електронного балансу. Від множника ставимо стрілку і записуємо, хто є хто: хто відновник, скорочено «в – к» (запам’ятовуємо: відновник → віддає е^-1. Далі – по колу…), а хто окисник (о -к). Та зразу ж визначаємося з процесами: окиснення (о – ня) у відновника; відновлення (в – ня) у окисника.

Порада 2. Як зрозуміти: потрібно віднімати чи додавати е^-1 в напівреакції для елементу, у якого змінилися С.О. Згадуємо числову вісь з математики. - _____0________ +__>. Напрямок зростання руху числа з негативного поля через нуль у позитивне поле. Електрони - це негативні частинки. Тоді міркуємо так, дивлячись на числові значення С.О. елемента в напівреакції : а) якщо позитивний заряд зростає, то негативний зменшується, отже, е^-1 будемо віднімати; б) якщо позитивний заряд зменшується, то негативний збільшується, отже, е^-1 будемо додавати. Перегляньте і проаналізуйте приклади–зразки окисно-відновних реакцій нижче. З часом ви навчитеся оперувати зміною С.О. з точки зору фізики, але зараз моя порада буде дієвою. Не нехтуйте.

ІІ. Типи ОВР з прикладами – зразками.

 1) Міжмолекулярна ОВР. Коли відновник і окисник знаходяться у складі різних молекул.

AI⁰ + H⁺CI^-1 => H₂⁰ + AI⁺³CI₃^-1

AI⁰ - 3 e^-1 = AI⁺³ | 2 → в -к, процес о - ня

2H⁺ + 2 e^-1 = H₂⁰↑ | 3 →о -к, процес в – ня

Для 3 і 2 нск = 6, тому домножили всю першу строчку півреакції на множник 2; другу строчку – на множник 3.Вони і будуть коефіцієнтами в основному рівнянні.

2 AI⁰ + 6 H⁺CI^-1 = 3H₂⁰ ↑ + 2AI⁺³CI₃^-1. Перевірямо CI^-1 (хлорид -йони) до і після реакції.

 Є «неписані правила». а) Молекули простих речовин в півреакції записують незмінною ( H₂⁰ ; Hal₂⁰ ; O₃^o ; P₄⁰ ).

б) Елементи із складної речовини записують однією частинкою (CI^-1 ; CI⁺⁵ ; O^-2 ; Cr⁺³ ; Mn⁺² ).

в) газ (газувату речовину) позначають ↑; осад ( нерозчинну речовину) позначають ↓;

г) послідовність переносу множників коефіцієнтами в основне молекулярне рівнянні така: спочатку елемент кислотного залишку; потім атоми Ме; потім атоми Гідрогену; останнім, як правило, урівнюється Оксиген. Якщо Оксиген однаковий до і після реакції, то урівняно вірно. 

 2) Внутрішньомолекулярна ОВР. Коли окисник і відновник знаходяться у складі однієї тої самої молекули речовини.

2К⁺CI⁺⁵O₃^-2 = 2 K⁺CI^-1 + 3 O₂⁰ ↑

CI⁺⁵ + 6 e^{- 1} = CI^{- 1} | 2 → о - к ,процес в – ня

2O^-2 - 4 e^-1 = O₂⁰ | 3 → в - к, процес о – ня

Для 6 і 4 нск = 12, тоді множники 2 і 3. Переносимо їх коефіцієнтами в основне молекулярне рівняння. Перевіряємо калій - йон до і після реакції.

 3) ОВР дисмутації або диспропорціїнування (порушення мутації або пропорції). Коли окисник і відновник є у складі однієї молекули речовини для одного того самого елементу.

2N⁺⁴O₂^-2 + H₂⁺O^-2 = H⁺N⁺³O₂^-2 + H⁺N⁺⁵O₃^-2

N⁺⁴ + e^-1 = N⁺³ | 1 → o – к, процес в – ня

N⁺⁴ - e^-1 = N⁺⁵ | 1 → в – к, процес о – ня

 Щоб побачити, скільки штук частинок N⁺⁴ є в складеному балансі, складемо дві напівреакції ( як в алгебрі два рівняння: спочатку ліві частини півреакцій, потім- праві): N⁺⁴ + e^-1 + N⁺⁴ - e^-1 = N⁺³ + N⁺⁵ ; N⁺⁴ + N⁺⁴ = 2N⁺⁴ ; Як в алгебрі: х + х = 2 х. Отже, в основному рівнянні, перед N⁺⁴ поставимо коефіцієнт 2. Залишається перевірити Гідроген – йони та Оксиген – йони, які не були задіяні в елекронному балансі у складі напівреакцій.

(Правила визначення С.О. в статті "Розмежування понять валентність, заряд йона, ступінь окиснення".)