Як вирішувати окислювально-відновні реакції?

Окислювально-відновними називають реакції, в результаті яких взаємодіючі хімічні елементи змінюють свої ступені окислення шляхом передачі своїх, або навпаки приєднання чужих електронів. Розгляду теоретичних основ і вирішенню практичних завдань у галузі окислювально-відновних реакцій відведено значне місце в курсі загальної хімії середньої школи. Для учнів дуже важливо оволодіти навичками вирішення окисно-відновних реакцій.

Як вирішувати окислювально-відновні реакції
Рішення рівнянь окисно-відновних реакцій залежить від вихідних даних і поставленого завдання. Найчастіше завдання зводяться до визначення формули продуктів реакції на основі ступенів окислення беруть участь у ній елементів і уравниванию обох частин рівняння на основі коефіцієнтів, підібраних на основі методу електронного балансу.

1. Рішення даного типу рівнянь неможливо без чіткого розуміння основних термінів і визначень. Ми розповідали про них у статтях як визначити окислювач і відновник і як знайти ступінь окислення елемента.
   
2. Якщо за умовами завдання хімічна формула продукту реакції вам невідома, то визначте її самі, враховуючи ступеня окислення вступають у взаємодію елементів. Розглянемо це на прикладі окислення заліза.
   
   Fe + O₂ # 8594- FeO
   
   
3. Залізо, вступаючи у взаємодію з молекулами кисню, утворює хімічну сполуку під назвою оксид. Проставимо ступеня окислення для беруть участь у реакції хімічних елементів і цим же елементам, але вже входять до складу продукту реакції.
   
   Fe⁰ + O₂⁰ # 8594- Fe⁺³O^-2
   
   
4. Зі схеми реакції видно, що дана реакція є окислювально-відновної, так як ступінь окислення змінилася в обох беруть участь у ній речовин: і у заліза, і у кисню.
   
5. Залізо набуває заряд +3, отже воно віддає три електрони і є відновником для кисню, який набуває заряд -2, а отже приймає два електрони.
   
   Fe⁰ - 3e # 8594- Fe⁺³
   O₂⁰ + 4e # 8594- O^-2
   
   
6. Щоб хімічна формула оксиду заліза придбала правильний вид необхідно правильно розставити індекси для даного продукту реакції. Виконується це через знаходження найменшого спільного кратного. Знаходимо, що між 3 і 2 найменше спільне кратне дорівнює 6. Індекси визначаємо наступним чином: ділимо найменше спільне кратне на ступінь окислення кожного елемента і записуємо в формулу. В результаті отримуємо правильну формулу оксиду заліза.
   
   Fe + O₂ # 8594- Fe₂O₃
   
   
7. Тепер схему необхідно перевірити за методом електронного балансу і при необхідності зрівняти її ліву і праву частини. Як видно з п.5 залізо віддає три електрони, а молекула кисню приймає чотири електрона. Очевидно, що схема реакції потребує зрівнянні з допомогою коефіцієнтів.
   
8. Підбір коефіцієнтів також виконують через визначення найменшого спільного кратного для отриманих та переданих електронів.
   
   Fe⁰ - 3e # 8594- Fe⁺³ | НОК = 12 | 4
   O₂⁰ + 4e # 8594- O^-2| НОК = 12 | 3
   
   У нашому прикладі спільне кратне (НОК) між що беруть участь в реакції електронами дорівнюватиме 12. Отримаємо коефіцієнти, розділивши НОК на кількість електронів і перенесемо їх у рівняння.
   
   4 # 8729-Fe + 3 # 8729-O₂ = Fe₂O₃
   
   
9. Для повного дотримання електронного балансу залишається встановити коефіцієнт 2 в правій частині.
   4 # 8729-Fe + 3 # 8729-O₂ = 2 # 8729-Fe₂O₃
   
   
10. Перевіримо виконання умови електронного балансу.
    
    4 # 8729-Fe⁰ - 4 # 8729-3e # 8594- 2 # 8729-Fe₂⁺³
    3 # 8729-O₂⁰ + 3 # 8729-4e # 8594- 2 # 8729-O_3^-2
    
    Кількість відданих залізом електронів зрівнялося з кількістю прийнятих киснем і склало 12. Отже, електронний баланс досягнуто підбором коефіцієнтів.

Нехай вас не бентежить простата розглянутого прикладу. Головне усвідомити принцип рішення окислювально-відновних реакцій і ви зможете вирішувати більш важкі завдання. Головне дотримуватися наступний алгоритм.

• Запишіть схему рівняння і проставте ступеня окислення елементів.
• Визначте точну хімічну формулу продукту реакції на основі ступенів окислення, що входять до її складу елементів.
• Підберіть індекси до елементів формули готового речовини.
• Визначте які елементи змінили ступені окиснення, хто з них виступив окислювачем, а хто відновником.
• Випишіть елементи, що змінили свої ступені окислення і визначте скільки електронів віддав або отримав кожен з них.
• Визначте коефіцієнти, яку потрібно встановити, щоб виконувалася умова електронного балансу.
• Запишіть рівняння реакції в кінцевому вигляді з розставленими коефіцієнтами.

Найбільшою складністю в рішенні окисно-відновних реакцій може стати визначення формули продукту або продуктів взаємодії. Навіть досвідчені хіміки в деяких випадках не можуть передбачити як будуть взаємодіяти речовини без лабораторних дослідів. Тому, в шкільному курсі хімії для елементів, що вступають у складні взаємодії, найчастіше вже даються точні формули готового продукту і все, що потрібно для вирішення - це зрівняти реакцію.