Теоретична частина. Реакції, які супроводжуються зміною ступенів окиснення хімічних елементів, називають окисно-відновними.

Реакції, які супроводжуються зміною ступенів окиснення хімічних елементів, називають окисно-відновними.

Ступінь окислення (с.о.) – умовний заряд, який мав би атом, коли б електрони всіх його зв’язків з іншими атомами були зміщені до більш електронегативного атома.

У загальному випадку величину і знак с.о. атомів визначають, порівнюючи електронегативність елементів, які входять до складу сполуки. Найбільш електронегативний атом має негативний с.о., а атом з меншою електронегативністю – позитивний с.о. Оскільки величини електронегативностей атомів простих речовин однакові, то їх с.о. у цьому разі дорівнюють нулю (N₂, H₂, Cl₂, F₂). С.о. йонів у йонних сполуках дорівнюють величинам їх зарядів. Сума с.о. всіх атомів у молекулі має дорівнювати нулю. Так с.о. Карбону в наведених сполуках дорівнюють: , , , , , , , .

Для складання окисно-відновних реакцій (ОВР) застосовують метод електронного балансу. В ОВР число електронів, які втрачає відновник, дорівнює числу електронів, які приєднує окисник.

Розглянемо основні правила складання ОВР на прикладі взаємодії калій перманганату з калій нітритом в кислому середовищі. При цьому слід дотримуватися такої послідовності. Спочатку записують у молекулярній формі реагуючі речовини та визначають с.о. елементів, які можуть змінювати с.о. за певних умов, наприклад:

Потім визначають, яка сполука в реакції є окисником, а яка відновником. До окисників належать речовини, що мають здатність до приєднання електронів.

У наведеному прикладі KMnO₄ містить Манган зі ступенем окиснення +7, і тому він може бути лише окисником. До відновників належать речовини, здатні віддавати електрони. Сполука KNO₂, в якій Нітроген має проміжний с.о. +3, може бути як відновником так і окисником. Отже, у наведеній реакції KMnO₄ – окисник, а KNO₂ – відновник. KNO₂ може окиснюватися лише до KNO₃, а KMnО₄ в кислому середовищі відновлюється до MnSO₄:

Після цього визначають кількість електронів, які віддає відновник KNO₂ та кількість електронів, які приєднує окисник KMnO₄. Для цього складають рівняння, в яких кількість електронів, що приєднується або віддається, визначають як різницю між с.о. окисника і відновника до реакції і після неї:

Отже, відновлення Мангану відповідає приєднанню п’яти електронів, а окиснення Нітрогену - віддачі двох електронів. Для балансу електронів (приєднується і віддається ) потрібно, щоб відновлення двох у реакції витрачалося п’ять , тобто коефіцієнти в рівнянні реакції біля окисника і відновника дворівнюватимуть двом і п’яти:

Після цього розставляють коефіцієнти для інших речовин, що беруть участь у реакції. Причому спочатку знаходять коефіцієнти для всіх катіонів (крім Н⁺), а потім – для аніонів. Щоб урівняти для цієї реакції кількість йонів калію у лівій і правій частинах рівняння, потрібна одна молекула К₂SO₄, а для зв’язування всіх катіонів мангану і калію слід взяти три молекули H₂SO₄:

На основі балансу атомів гідрогену визначають кількість молекул води:

Кількість атомів Оксигену в ОВР не урівнюють, а баланс Оксигену використовують для перевірки знайдених коефіцієнтів.