Читать онлайн «Основы электрохимии: Учебное пособие для студентов инженерно-технических специальностей университетов»

Вапиров В. В. , Ханина Е. Я. , Волкова Т. Я. Основы электрохимии Учебное пособие для студентов инженерно-технических специальностей университетов  1. Окислительно-восстановительные реакции 1. 1. Степень окисления Каждый элемент в химическом соединении характеризуется определенной степенью окисления. Это связано с тем, что электроны, образующие химическую связь, могут быть по-разному распределены между элементами. Если химическая связь образована одинаковыми атомами, валентные электроны являются в равной степени общими и ни один из элементов не обладает эффективным электрическим зарядом. В ковалентной связи между различными атомами электроны смещены к более электроотрицательному элементу, в результате чего последний приобретает некоторую долю отрицательного заряда, а элемент, от которого смещены электроны – такую же долю положительного. В соединениях с ионной связью происходит почти полная передача электронов с образованием ионов. Для характеристики состояния элемента в молекуле и введено понятие степени окисления. Степень окисления – условный электрический заряд, который может получить атом, если бы все электроны, образующие с ним химическую связь, были бы полностью смещены к более электроотрицательному элементу. Обращает на себя внимание то, что степень окисления – величина формальная. Так, например, в молекуле HI ни атом водорода, ни атом йода не обладают целочисленными положительными или отрицательными зарядами, однако степень окисления водорода и йода в HI равны соответственно +1 и –1. Иными словами, степень окисления определяют исходя из предположения, что все связи в молекуле ионные и молекула состоит из ионов. Не отражая истинного эффективного заряда атома в молекуле, степень окисления не всегда совпадает и с валентностью элемента. В молекуле муравьиной кислоты углерод является четырехвалентным, однако проявляет степень окисления +2. +2 O O Н C C O H В результате многих химических реакций распределение электронов у одного и того же элемента, входящего в состав исходных веществ и продуктов реакции, может принципиально отличаться. При этом, несмотря на формальность, степень окисления отражает изменение электронного окружения элемента. Химические реакции, в результате которых изменяется степень окисления элементов, называются окислительно-восстановительными. 2  В окислительно-восстановительной реакции один из элементов теряет электроны (окисляется), а другой их приобретает (восстанавливается). Однако не следует понимать, что при этом всегда происходит полная передача электронов от одного атома к другому. При окислении цинка кислородом 2Zn + O2 = 2ZnO цинк только частично передает валентные электроны атому кислорода, но при этом меняет степень окисления от 0 до +2. При химическом взаимодействии натрия с хлором 2Na + Cl2 = 2NaCl происходит почти полный перенос электрона от натрия к хлору и степени окисления элементов в молекуле NaCl совпадают с зарядами ионов.