Окисно-відновні процеси мають велике значення для живої і неживої природи. Наприклад, процес горіння можна віднести до ОВР з участю кисню повітря. У цій реакції окислення-відновлення він проявляє свої неметалічні властивості. Також прикладами ОВР є травні, дихальні процеси, фотосинтез.

Класифікація

В залежності від того, чи відбувається зміна значення ступеня окиснення елементів у вихідної речовини і продукту реакції, прийнято поділяти всі хімічні перетворення на дві групи:

окисно-відновні;

без зміни ступенів окислення.

В якості прикладів другої групи виступають іонні процеси, що протікають між розчинами речовин. Реакції окислення-відновлення – це процеси, які пов'язані із зміною ступеня окислення атомів, що входять до складу вихідних сполук.

Що таке ступінь окислення

Це умовний заряд, що купується атомом в молекулі в тому випадку, коли відбувається зміщення електронних пар хімічних зв'язків до більш электроотрицательному атому. Наприклад, у молекулі фториду натрію (NaF) максимальну электроотрицательность проявляє фтор, тому його ступінь окислення є від'ємною величиною. Натрій в цій молекулі буде позитивним іоном. Сума ступенів окиснення в молекулі дорівнює нулю.

Варіанти визначення

Яким іоном є кисень? Позитивні ступені окислення для нього нехарактерні, але це не означає, що даний елемент їх не проявляє в певних хімічних взаємодіях.


Саме поняття ступеня окислювання має формальний характер, воно не пов'язано з ефективним (дійсним) зарядом атома. Їм зручно користуватися при класифікації хімічних речовин, а також при записі процесів.

Правила визначення

Для неметалів виділяють нижчу і вищу ступінь окислення. Якщо для визначення першого показника з номера групи віднімають вісім, то друга величина в основному збігається з номером групи, в якій розташовується цей хімічний елемент. Наприклад, ступінь окислювання кисню у з'єднаннях зазвичай дорівнює -2. Такі сполуки називають оксидами. Наприклад, до таких речовин можна віднести вуглекислий газ (діоксид вуглецю), формула якого - ЗІ 2 . Максимальний ступінь окиснення неметали часто виявляють в кислотах і солях. Наприклад, в хлорній кислоті HClO 4 галоген має валентність VII (+7).

Пероксиди

Ступінь окислення атома кисню в сполуках зазвичай дорівнює -2 виняток становлять пероксиди. Ними вважають кисневі сполуки, в яких міститься не повністю відновлений іон у вигляді Про 2 2 - , Про 4 2 - Про 2 -. Пероксидні сполуки поділяють на дві групи: прості та комплексні. Простими вважають ті сполуки, в яких пероксидне група з'єднується з атомом або іоном металу атомної або іонної хімічної зв'язком. Такі речовини утворюються і лужними лужно-земельними металами (окрім літію та берилію). Із зростанням електронегативності металу усередині підгрупи спостерігається перехід від іонного виду зв'язку до ковалентного структурі. Крім пероксидів виду Me 2 O 2 у представників першої групи (головної підгрупи) також існують пероксиди у вигляді Me 2 O 3 і Me 2 O 4 . Якщо з фтором кисень проявляє позитивну ступінь окислення у сполуках з металами (пероксидах) цей показник -1. Комплексними пероксосоединениями вважають речовини, де ця група виступає в якості лігандів. Утворюються такі речовини елементами третьої групи (головної підгрупи), а також наступними групами.

Класифікація комплексних пероксогрупп

Виділяють п'ять груп таких складних з'єднань. Першу складають пероксокислоты, що мають загальний вигляд[Эп(О22–)xLy] z– . Пероксид-іони в цьому випадку входять в комплексний іон або виступають у вигляді монодентантного (Е–О–О–), місткового (Е–Про–Про–Е) ліганду, утворюючи багатоядерний комплекс. Якщо з фтором кисень виявляє позитивний ступінь окиснення, в поєднанні з лужними і лужно-земельними металами він є типовим неметаллом (-1). Прикладом такої речовини є кислота Каро (пероксомономерная кислота) виду H 2 SO 5 . Лигандная пероксидного групи в таких комплексах виступає в якості мостиковой зв'язку між атомами неметалів, приміром, у пероксодисерной кислоті виду H 2 S 2 O 8 – кристалічну речовину білого кольору з невисокою температурою плавлення. Другу групу комплексів створюють речовини, в яких пероксогруппа входить до складу комплексного іона або молекули. Вони представлені формулою[Эn(O2)x Ly] z . Інші три групи – це пероксиди, в яких є кристалізаційна вода, приміром, Na 2 O 2 x8H 2 O, або кристаллизационный пероксид водню. В якості типових властивостей всіх перекисних речовин виділимо їх взаємодія з розчинами кислот, виділення при термічному розкладанні активного кисню. В якості джерела кисню можуть виступати хлорати, нітрати, перманганаты, перхлораты.

Діфторід кисню

Коли оксиген виявляє позитивний ступінь окиснення? У поєднанні з більш електронегативний фтором (фторидом кисню) OF 2. Вона становить +2. Вперше це з'єднання було отримано Полем Лебо на початку двадцятого століття, вивчено трохи пізніше Руффом.
Оксиген виявляє позитивний ступінь окиснення в поєднанні з фтором. Його электроотрицательность дорівнює 4 тому електронна щільність у молекулі зміщується в бік атома фтору.

Властивості фториду кисню

Це з'єднання знаходиться в рідкому агрегатному стані, необмежено змішується з рідким киснем, фтором, озоном. Розчинність у холодній воді мінімальна. Як пояснюється позитивна ступінь окиснення? Велика енциклопедія нафти пояснює, що можна визначити найвищу + (позитивну) ступінь окислення по номеру групи в таблиці Менделєєва. Ця величина визначається найбільшим числом електронів, які може при повному окисленні віддавати нейтральний атом. Отримують фторид кисню за лужного способом, який передбачає пропускання через водний розчин лугу газоподібного фтору. В даному хімічному процесі крім фториду кисню також утворюється озон і пероксид водню. Альтернативним варіантом отримання фториду кисню є проведення електролізу розчину фтороводородной кислоти. Частково це з'єднання також утворюється при горінні в атмосфері фтору води. Процес протікає за радикальним механізмом. Спочатку здійснюється ініціювання вільних радикалів, що супроводжується утворенням бирадикала кисню. На наступному етапі йде домінуючий процес. Діфторід кисню проявляє яскраві окислювальні властивості. По силі його можна порівняти з вільним фтором, а за механізмом протікання окисного процесу - з озоном. Реакція потребує високої енергії активації, так як на першій стадії йде формування атомарного кисню. Термічне розкладання цього оксиду, в якому кисень характеризується позитивною ступенем окислення, є мономолекулярной реакцією, що починається при температурних показниках від 200 °C.

Відмінні характеристики

При попаданні фториду кисню в гарячу воду протікає гідроліз, продуктами якої будуть звичайний молекулярний кисень, а також фтороводород. Процес істотно прискорюється у лужному середовищі. Суміш води і пари діфторіда кисню є вибухонебезпечною. Це з'єднання інтенсивно реагує з металевою ртуттю, а на благородних металах (золото, платина) утворює тільки тонку фторидную плівку. Це властивість пояснює можливість використання даних металів при звичайній температурі для контакту з фторидом кисню. У разі підвищення температурного показника йде окислення металів. Найбільш підходящими металами для роботи з цим сполукою фтору вважають магній і алюміній. Несуттєво змінюють свій первинний зовнішній вигляд під впливом фториду кисню нержавіючі сталі, сплави міді. Висока енергія активації розкладання даного кисневого з'єднання з фтором дозволяє змішувати його безпечно з різними вуглеводнями, чадним газом, пояснює можливість використання фториду кисню в якості відмінного окислювача ракетного палива.

Висновок

Хіміками проведено низку експериментів, які підтвердили доцільність застосування даного з'єднання в газодинамічних лазерних установках. Питання, пов'язані з визначенням ступенів окислення кисню та інших неметалів, включено в шкільний курс хімії. Такі навички важливі, оскільки дозволяють старшокласникам справлятися із завданнями, запропонованими в тестах єдиного державного іспиту.