Процессы окисления и восстановления
Рассмотрим следующую аналогию: представим на мгновение электронейтральную частицу, содержащую положительный и отрицательный заряды: (+1, −1), в сумме заряд равен нулю. Если убрать отрицательный заряд (убираем −1 или 1 электрон), то останется только положительный, и суммарный заряд становится равным +1. Такую частицу можно схематично изобразить (+1, Ø), т.е. вместо отрицательного заряда теперь "дырка" Ø.
Если заряд частицы равен +3, то не хватает трёх электронов до получения электронейтральной частицы, т.е. имеется 3 "дырки", и так далее.
В итоге получаем, что значение положительного заряда равно числу "дырок" или числу недостающих электронов. Эта аналогия нужна лишь для того, чтобы лучше понять процессы окисления и восстановления, на сомом деле никаких "дырок" не существует (существуют положительно заряженные частицы).
Применим эту аналогию к степеням окисления (ст. ок.):
• Если степень окисления равна +2, то не хватает двух электронов до получения электронейтральной частицы, т.е. есть 2 "дырки":
• Если добавить 2 электрона к частице со ст. ок. +2, то две имеющиеся "дырки" заполнятся двумя электронами (восстановятся) и суммарная степень окисления станет равной нулю, например:
Ca+2 +2e → Ca0 (восстановление кальция).
Восстановление - процесс присоединения электронов. Атомы, молекулы или ионы, которые присоединяют к себе электроны в процессе восстановления, называются окислителями. Ca+2 - окислитель (принимает электроны).
• Если добавить электронов больше, чем необходимо, то ст. ок. становится отрицательной. Например, если к частице со ст. ок. +4 добавить 6 электронов, то 4 имеющиеся "дырки" заполнятся, и два электрона останутся. Так как заряд электрона равен "−", ст. ок. становится равной −2 (так как остались 2 электрона), например:
S+4 +6e → S−2 (восстановление серы).
• Если к частице со ст. ок. +6 добавить только два электрона, то заполнятся только две "дырки" из шести, и четыре "дырки" останутся, т.е. степень окисления будет равна +4, например:
S+6 +2e → S+4 (восстановление серы).
• Если степень окисления равна −2, то имеется два дополнительных электрона, которые можно забрать и получить электронейтральную частицу, например:
S−2 −2e → S0 (окисление серы).
Окисление - процесс отдачи электронов. Атомы, молекулы или ионы, которые отдают электроны в процессе окисления, называются восстановителями. S−2 - восстановитель (отдаёт электроны).
• Если от частицы со степенью окисления −2 забрать больше, чем 2 электрона, то образуются "дырки", т.е. нехватка электронов, и суммарная степень окисления становится положительной (так как "дырки" означают наличие плюсов), например:
S−2 −4e → S+2 (окисление серы).
В данном случае было "лишних" 2 электрона, которые забрали, но кроме них забрали и еще 2 (чтобы в сумме забрать 4 электрона). Поэтому образуются две "дырки", и ст. ок становится равной +2.
• Если ст. ок. частицы равна +4 (т.е. есть 4 "дырки" и до нейтральной частицы не хватает 4 электрона), и у неё забрали ещё 2 электрона, какая степень окисления в итоге получится?
Было 4 "дырки", еще 2 электрона забрали, значит прибавилось еще 2 "дырки", и суммарное число "дырок" стало равным 6, например:
S+4 −2e → S+6 (окисление серы).