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.