Згадайте:

• як визначити можливі ступені окислення елементів (§ 14);

• металеві елементи знаходяться переважно в нижній лівій частині Періодичної системи, а неметалеві - у верхній правій.

• вкрай окислення - тільки окислювачі;

• в нижчій - тільки відновники;

• в проміжній - і окислювачі, і відновники.

Окислювачі і відновники

Атоми хімічних елементів у вищій мірі окислення можуть бути тільки окислювачами, оскільки вони можуть тільки приймати електрони.

Елементи в нижчого ступеня окислення можуть бути тільки відновниками, оскільки вони можуть тільки віддавати електрони. Якщо елемент знаходиться в проміжній ступеня окислення, то він може як приймати, так і віддавати електрони, отже, може проявляти властивості як відновника, так і окислювача. Характерні ступеня окислення деяких елементів і відповідні їм з'єднання наведені в Додатку 2.

Наприклад, розглянемо Сульфур і характерні для нього з'єднання з різним ступенем окислення цього елемента. У гидроген сульфіді ступінь окислення Сульфуру нижча і дорівнює -2, зовнішній енергетичний рівень Сульфуру завершений, і він може тільки віддавати електрони. Таким чином, Сульфур зі ступенем окислення -2 може бути тільки відновником:

Вища ступінь окислення Сульфуру дорівнює +6, яку він проявляє, наприклад, в сульфатної кислоти. Концентрована сульфатна кислота може окислювати багато речовин, і окисні властивості в цих випадках проявляє саме Сульфур, який певною мірою окислення +6 віддав всі електрони з зовнішнього енергетичного

рівня і тепер може тільки їх приєднувати, т. е. бути тільки окислювачем:

У проміжних ступенях окислення - 0 (в сере) і +4 (наприклад, в SO2) - атом Сульфуру може як приєднувати, так і віддавати електрони, проявляючи як окислювальні, так і відновні властивості. Він може відновлюватися або окислюватися до різних ступенів окислення, що проілюстровано на схемі:

Наприклад, при взаємодії сірки з воднем Сульфур проявляє окислювальні властивості, а при взаємодії з киснем - відновлювальні:

Таким чином, хімічний елемент в залежності від ступеня окислення, яку він проявляє в тому чи іншому поєднанні, може бути як окислювачем, так і відновлювачем. Для визначення можливості вступати в ті чи інші реакції необхідно порівняти ступінь окислення елемента в даному з'єднанні зі ступенями окислення, які може проявляти елемент, грунтуючись на будові його електронної оболонки.

Поширені речовини-окислювачі

Окисні властивості найбільш виражені у типових неметалів (галогени, кисень, сірка), а також у деяких складних речовин, що містять елементи в високих ступенях окислення (+5 ... +7).

Кисень 02 - найпоширеніший на Землі окислювач. Він здатний окислювати багато прості і складні речовини, утворюючи оксиди. Ці реакції супроводжуються виділенням великої кількості теплоти. При цьому сам кисень відновлюється до нижчого ступеня окислення:

Найсильніша окислювач серед простих речовин - фтор F2. При звичайних умовах він реагує з більшістю речовин, а при нагріванні окисляє і благородні метали - золото і платину. В атмосфері фтору горить навіть вода. Фтор не може бути відновником, т. К. Флуор не має позитивної ступеня окислення.

Концентрована сульфатна кислота H2S04 - сильний окислювач завдяки Сульфуру. Найчастіше в реакціях він відновлюється до ступеня окислення +4, утворюючи сульфур (1У) оксид S02. Розбавлена ​​сульфатна кислота - слабкий окислювач, оскільки в цьому випадку окислювачем є іон Гідрогену Н +.

Нітратна кислота HN03 - сильний окислювач завдяки нітрогену. У реакціях він відновлюється до різних ступенів окислення від +4 до -3. Суміш концентрованих нітратної і хлоридної кислот ( «царська вода») реагує навіть з золотом і платиною:

Калій перманганат KMnO4 - один з найважливіших реагентів в хімічних лабораторіях. Він проявляє сильні окислювальні властивості завдяки манганіт. Його використовують як окислювач в органічному синтезі, хімічному аналізі, для отримання кисню в лабораторіях. Застосовують в медицині як антисептичний засіб.

Калій дихромат K2Cr2O7 - цінний окислювач, який використовують для виробництва барвників, дублення шкіри, в піротехніці, живопису. Його суміш з концентрованою сульфатною кислотою (хромпик) використовують для миття скляного посуду лабораторного скляного, щоб позбутися від непомітних плям.

Гідроген пероксид H2O2 - поширений в хімічних лабораторіях реагент. У ньому Оксиген виявляє ступінь окислення -1, яка є для нього проміжної, отже, гидроген пероксид можна використовувати і як окислювач, і як відновник.

Поширені речовини - відновники

Відновлювальні властивості характерні для багатьох простих речовин (метали і деякі неметали (водень, вуглець)), а також для з'єднань неметалічних елементів в нижчих ступенях окислення

Найпоширенішим відновником в промисловості є вуглець, а саме кокс, який добувають спеціальною обробкою вугілля. Кокс використовують для відновлення металів з оксидів:

Водень H2 - поширений відновник. Його також використовують для відновлення металів:

Через вогненебезпечності водень не так поширений в промисловості, як кокс, але в реакціях з воднем отримують метали значно вищої якості (чисті).

Метали - типові відновники, причому чим лівіше розташований метал в ряду активності, тим сильніше його відновні властивості. Деякі метали застосовують в промисловості для відновлення інших металів з оксидів:

ключова ідея

Хімічні елементи в вищого ступеня окислення можуть проявляти тільки окисні властивості, в нижчого ступеня - тільки відновні властивості. Якщо елемент знаходиться в проміжній ступеня окислення, він може бути як окислювачем, так і відновлювачем.

Контрольні питання

184. В якій мірі окислення елементи можуть проявляти властивості: а) тільки окисні; б) тільки відновні; в) і окисні, і відновні? Відповідь поясніть.

185. Наведіть приклади речовин, які проявляють сильні окислювальні і відновні властивості. Поясніть свій вибір.

186. Як залежить активність атомів елемента в окисно-відновних реакціях від його ступеня окислення?

Завдання для засвоєння матеріалу

187. Чи може проявляти відновні властивості: а) атом флуорен; б) флуорид-іон; в) атом Натрію; г) іон натрію? Відповідь поясніть.

188. Чому фтор і кисень в хімічних реакціях є переважно окислювачами? Чи існують ще прості речовини, які були б тільки окислювачами або тільки відновниками?

189. В кожному ряду речовин знайдіть елемент, що міститься у всіх трьох речовинах. Визначте його ступінь окислення в цих з'єднаннях. За ступенем окислення визначте, в якому речовині цей елемент може бути тільки окислювачем, в якому - тільки відновником, а в якому - проявляти як окисні, так і відновні властивості.

190. Складіть рівняння реакцій горіння в кисні наведених речовин і визначте елемент-відновник.

Залізо, водень, фосфор, сірководень, карбон (П) оксид, метан CH4.

191. Складіть рівняння горіння кальцію в кисні. Атоми якої речовини віддають електрони, а якого - приймають?

192. Складіть рівняння реакцій відновлення воднем наступних речовин: вольфрам ^!) Оксид, хром (Ш) оксид, титан (^) оксид. У кожній реакції визначте елемент-окислювач.

193. Залізо можна отримати відновленням ферум (Ш) оксиду вуглецем, воднем, алюмінієм. Складіть відповідні рівняння реакцій. Назвіть окислювач і відновник у кожній реакції.

194. В алюміній броміді Алюміній знаходиться в надзвичайно окислення, а Бром - в нижчій. Який елемент в цьому з'єднанні може бути окислювачем, а який - відновником? Відповідь поясніть, використовуючи рівняння реакцій: А1Вг3 + 3Na = 3NaBr + Al; 2А1Вг3 + 3Cl2 = 2AlCl3 + 3Br2.

195. Кілька століть тому картини писали фарбами, що містять свинцеві білила. За багато років такі картини почорніли через перетворення білил в плюмбум (І) сульфід чорного кольору. При реставрації картин їх обробляють розчином гідроген пероксиду, завдяки чому чорний плюмбум (П) сульфід окислюється до білої речовини, в якому Сульфур проявляє ступінь окислення +6. В яке з'єднання перетворюється плюмбум (П) сульфід? Складіть рівняння цієї реакції. Як ви вважаєте, чи можна гидроген пероксид використовувати для відбілювання срібних виробів, які темніють через покриття аргентум (1) сульфідом?

196. В якому повітрі швидше потьмяніє срібло: в чистому або забрудненому? Складіть план експерименту, який міг би довести вашу думку.

197. В додаткових джерелах знайдіть інформацію про використання окислювально-відновних процесів в побуті та промисловості.

Це матеріал підручника Хімія 9 клас Григорович