Окислители и восстановители

Для атомов многих элементов различают минимальную (низшую), промежуточную и максимальную (высшую) степени окисления.

Пример 1.                                                                    0
Электронная конфигурация атома серы такова: S  2e^– 8e^– 6e^–.

Мы видим: чтобы достроить внешний энергетический уровень (то есть довести его до 8 электронов), атому серы надо присоединить 2 электрона:

0                                     -2
S  2e^–8e^–6e^–  +  2e^–  =  S  2e^–8e^–8e^–.
                |                                     |
          внешний                     внешний
           уровень                       уровень

 Степень окисления атома серы понизилась от 0 до –2. При этом внешний энергетический уровень стал завершенным (имеет 8 электронов). А значит, присоединение электронов прекращается. Заключение: степень окисления –2 является для атома серы минимальной.

Атом, находящийся в минимальной степени окисления, может быть только восстановителем.

Следовательно, атом серы со степенью окисления –2 может только окисляться:

-2                 0                      -2               +4                      -2               +6
 S  –  2e^–  = S,                      S  –  6e^–  = S,                      S  –  8e^–  = S

—————————————————————————————
                                             -2
                        (окисление,  S – восстановитель)

Пример 2.

В химических реакциях атом серы может не только присоединить два электрона, но и отдать с внешнего уровня четыре или шесть электронов. Тогда он приобретает степень окисления +4 или +6:

0                                    +6
S  2e^–8e^–6e^–  –  6e^–  =  S  2e^–8e.
                 |                               |
         внешний                внешний
          уровень                  уровень

Отдав 6 электронов, атом серы отдает все валентные электроны. Таким образом, степень окисления +6 является для атома серы максимальной.

Атом, находящийся в максимальной степени окисления, может быть только окислителем.

Следовательно, сера со степенью окисления +6 может только восстанавливаться:

+6              +4                    +6                 0                      +6               -2
S  + 2e^–  = S,                      S  +  6e^–  = S,                      S  +  8e^–  = S
—————————————————————————————
                                                       +6
                        (восстановление,  S – окислитель)

Значения степеней окисления между минимальной и максимальной называют промежуточными.

В нашем случае между минимальной и максимальной степенями окисления – две промежуточных степени (сера в степени 0 и в степени 4):

-2               0               +4             +6
 S               S                S               S

Атом, находящийся в промежуточной степени окисления, может быть как восстановителем, так и окислителем. Это зависит от того, с каким веществом он реагирует. Говоря иначе, есть атом обладает окислительно-восстановительной двойственностью.

Восстановители.

Из простых веществ только восстановителями могут быть атомы металлов.
Они являются лучшими восстановителями.

Из сложных веществ восстановителями являются соединения, в состав которых входят атомы элемента в минимальной степени окисления. Например:

-3               -2            -1
NH₃,       H₂S,        HBr     и т.д.

В периодах с возрастанием атомного номера элементов их восстановительные свойства ослабевают. Это связано с увеличением заряда ядра и уменьшением атомного радиуса.

В главных подгруппах с увеличением номера периода восстановительные свойства элементов возрастают. Это связано с увеличением атомного радиуса.

Окислители.

Из простых веществ только окислителями могут быть атомы фтора и кислорода.
Исключение – кислород в реакции со фтором.

Из сложных веществ окислителями являются практически все кислоты – то есть соединения, в состав которых входят атомы элементов в максимальной степени окисления. Например:

   +5          +6
HNO₃,       SO₃

В периодах слева направо (с увеличением заряда ядра и уменьшением атомного радиуса) окислительные свойства элементов усиливаются.

В главных подгруппах сверху вниз (с увеличением атомного радиуса) окислительные свойства элементов ослабевают.