Окисление и восстановление
🧪 Химия · 9 класс
ОВР: степень окисления, окислитель и восстановитель, метод электронного баланса.
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)
Окислительно-восстановительные реакции — это химические реакции, в которых происходит перенос электронов от одних атомов к другим. В результате такого переноса изменяются степени окисления элементов, участвующих в реакции.
ОВР — один из самых распространённых типов химических реакций. Горение топлива, ржавление железа, дыхание живых организмов, работа батареек — всё это примеры окислительно-восстановительных процессов.
Основные понятия
Степень окисления
Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что все связи имеют ионный характер. Обозначается числом со знаком «+» или «−» над символом элемента.
Основные правила определения степени окисления:
- Степень окисления простых веществ равна 0 (например, O₂, Fe, H₂)
- Степень окисления водорода обычно +1 (исключение: гидриды металлов, где −1)
- Степень окисления кислорода обычно −2 (исключения: пероксиды −1, фторид кислорода +2)
- Степень окисления металлов в соединениях всегда положительная
- Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна 0
Окисление и восстановление
Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, при котором его степень окисления повышается.
Восстановление — это процесс принятия электронов атомом, при котором его степень окисления понижается.
Запомни! Окислитель — принимает электроны и восстанавливается. Восстановитель — отдаёт электроны и окисляется. Используй мнемонику: «Отдал — Окислился».
Окислители и восстановители
| Окислители (принимают e⁻) | Восстановители (отдают e⁻) |
|---|---|
| Кислород O₂ | Металлы (Na, Mg, Zn, Fe) |
| Галогены (F₂, Cl₂, Br₂) | Водород H₂ |
| Концентрированные кислоты (HNO₃, H₂SO₄) | Углерод C, угарный газ CO |
| Перманганат калия KMnO₄ | Сероводород H₂S |
Метод электронного баланса
Для уравнивания ОВР используется метод электронного баланса. Его суть: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, принятых окислителем.
Алгоритм составления уравнения ОВР
- Записать схему реакции
- Определить степени окисления всех элементов
- Найти элементы, изменившие степень окисления
- Составить электронный баланс
- Найти коэффициенты и расставить их в уравнении
- Проверить баланс по всем элементам
Разобранные примеры
Пример 1: Горение магния
Схема реакции: Mg + O₂ → MgO
Шаг 1. Определяем степени окисления:
Mg⁰ + O₂⁰ → Mg⁺²O⁻²
Шаг 2. Находим изменения:
- Магний: 0 → +2 (отдал 2 электрона, окислился)
- Кислород: 0 → −2 (принял 2 электрона, восстановился)
Шаг 3. Составляем электронный баланс:
Mg⁰ − 2e⁻ → Mg⁺² | 2 | 2 | восстановитель, окисление
O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 4 | 1 | окислитель, восстановление
Шаг 4. Находим наименьшее общее кратное (4) и определяем коэффициенты.
Ответ: 2Mg + O₂ = 2MgO
Пример 2: Взаимодействие цинка с соляной кислотой
Схема реакции: Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂
Шаг 1. Определяем степени окисления:
Zn⁰ + H⁺¹Cl⁻¹ → Zn⁺²Cl₂⁻¹ + H₂⁰
Шаг 2. Изменились степени окисления:
- Цинк: 0 → +2 (отдал 2 электрона)
- Водород: +1 → 0 (принял 1 электрон)
Шаг 3. Электронный баланс:
Zn⁰