October 10, 2023

🧪 Окислительно-восстановительные реакции

О да, тот самый тип реакций, которого боятся как ученики 9, так и ученики 11 классов. Но на самом деле все не так страшно, если понять основы! Об этих основах вы и узнаете в данной статье.

Дисклеймер: готовьтесь, будет много ассоциаций, чтобы информация ложилась и запоминалась легче!

Начнем!

Что же такое ОВР?

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) - это такие реакции, в которых наблюдается изменение степеней окисления атомов.

Пример:
H2 + Cl2 -> 2HCl
- это ОВР, так как водород и хлор изменили свои степени окисления.

Na2O + SO3 -> Na2SO4
- это не ОВР, так как ни один атом не изменил в ходе реакции свою степень окисления

Ну а теперь время для первой ассоциации.
ОВР по-простому - это химическое ограбление. Откуда такая ассоциация?
Так как в ОВР мы наблюдаем изменение степеней окисления, то нужно понимать, что они меняются за счет того, что есть кто-то кто будет воровать электроны (отбирать и присваивать себе отрицательно-заряженные частички) и тот у кого будут эти электроны воровать.

Грубо говоря, есть грабитель и есть ограбленный (жертва этого грабежа).
Не может быть такого, что в реакции степень окисления будет у кого-то только повышаться или только понижаться. Всегда будет сочетание!

Звучит как детектив, но мы сейчас это переложим на химический язык, не волнуйся.

Итак, начнем с грабителя.

Грабитель - это вор электронов.
Что он делает? Забирает себе отрицательно-заряженные частицы, тем самым понижается и его степень окисления, он притянул к себе отрицательный заряд.

Таких грабителей в химии называют окислителями. Очень просто запомнить: окислитель = грабитель.

Для всех окислитель - это отрицательный персонаж, но! Что же происходит в этот момент с самим окислителем? Он присваивает себе электроны, ему замечательно! Поэтому процесс, который с ним происходит называется процессом восстановления. От этого и фраза: "Окислитель восстанавливается".

Если посмотреть на пример простейшей ОВР из начала статьи:

H2 + Cl2 -> 2HCl

То мы увидим, что хлор здесь понизил свою степень окисления с 0 до -1. Значит хлор - окислитель ("украл себе отрицательный заряд"), для правой части уравнения он отрицательный персонаж, но для себя то он красавчик, поэтому при данном переходе произошел процесс восстановления.

Итог: если у атома степень окисления понижается, то вещество - окислитель, а процесс - восстановления.

Теперь поговорим про ограбленного, то есть про жертву.

Жертву в химии называют восстановителем. Восстановитель отдает свои электроны, он красавчик! Он делает так, что в результате реакции у атома степень окисления повышается (отрицательные частички отдали же).

Что происходит с восстановителем?
Он отдает свои электроны, степень окисления повышается. Процесс, который происходит с восстановителем называется окислением (ассоциация, восстановитель отдал свои конфетки, поделившись ему пошел плюсик в карму, но у него самого конфеток не осталось, поэтому сам он окислился, ему грустно😢)

Если снова посмотреть на пример простейшей ОВР из начала статьи:

H2 + Cl2 -> 2HCl

То мы увидим, что водород в данном случае повысил свою степень окисления с 0 до +1. Значит водород - восстановитель (отдал отрицательно-заряженные частички). Процесс, который с ним произошел называется окислением.

Для более легкого запоминания ассоциируйте себе роль (восстановитель/окислитель) с результатом, то есть что произошло со степень окисления. Процессы же (окисление/восстановление) просто идут наоборот.

Обобщенная схема

Для обобщения представила вам схему 👆

По сути вся тема у нас с вами умещается в 2 фразы.
- Если степень окисления повышается, то вещество - восстановитель, процесс окисление. Восстановитель окисляется.
- Если степень окисления понижается, то вещество - окислитель (минус ему в карму), процесс восстановления. Окислитель восстанавливается.

А вот теперь вопрос для электронного баланса.

А как понять сколько электронов было отдано или принято?

Возьмем пример, степень окисления хрома изменилась с +6 до +2.

Записываем трафарет для электронного баланса:

Cr (+6) -> Cr (+2)

Видим, что степень окисления понизилась. За счет чего? За счет того, что были украдены электроны (минус в карму окислителям). Значит в нашем трафарете мы добавим знак +.

Обратите внимание, что мы здесь не на математике. Логика химическая, если степень окисления понижается, то это значит, что окислитель забирает электроны себе, поэтому мы ставим именно +.

Cr (+6) + _____ e- -> Cr (+2)

Теперь нам надо понять, сколько конкретно электронов тут было принято. Это делается просто при помощи числовой разницы между СО. Между +6 и +2 разница в 4 единицы (по началу советую прям рисовать себе координатную прямую, отмечать на ней числа и считать промежутки между ними). Значит в данном случае было принято 4 электрона.

Cr (+6) + 4 e- -> Cr (+2)

Еще что важно зафиксировать:
Окислители и восстановители - это ВЕЩЕСТВА из левой части уравнения, то есть реагенты. И когда в 15 задании или 20 номере вас попросят указать окислителя или восстановителя, то вы выписываете реагент (или степень окисления атома из левой части уравнения в задании №15).