Окисно-відновні реакції: ступені окиснення, окисник і відновник, складання й аналіз рівнянь ОВР

📌 Про що ця тема

Окисно-відновні реакції (ОВР) — це реакції, у яких змінюються ступені окиснення елементів через перехід електронів. На НМТ перевіряють уміння визначати ступінь окиснення, знаходити окисник і відновник, розставляти коефіцієнти методом електронного балансу. Ключове поняття — ступінь окиснення (СО).

📖 Головне

• Ступінь окиснення — умовний заряд атома в сполуці, якби всі звʼязки були йонними. Позначають зверху: N⁺⁵, S⁻².

• СО простих речовин = 0 (H₂, O₂, Na, Fe, Cl₂).

• Сума СО всіх атомів у молекулі = 0; у йоні = заряду йона.

• Постійні СО: метали IA групи +1, IIA +2, Al +3. Флуор завжди −1.

• Гідроген майже завжди +1 (у гідридах металів NaH, CaH₂ він −1).

• Оксиген майже завжди −2 (винятки: пероксиди H₂O₂ → −1; OF₂ → +2).

• Окисник — приймає електрони, його СО ЗМЕНШУЄТЬСЯ (відновлюється).

• Відновник — віддає електрони, його СО ЗБІЛЬШУЄТЬСЯ (окиснюється).

• Мнемоніка: окисник окиснює інших, а сам відновлюється.

• Типові окисники: KMnO₄, K₂Cr₂O₇, HNO₃, концентрована H₂SO₄, O₂, F₂, Cl₂.

• Типові відновники: метали, H₂, C, CO, HI, H₂S.

• Метод електронного балансу: кількість відданих електронів = кількості прийнятих. Знаходимо множники, зрівнюємо їх, переносимо в рівняння.

• Проміжна СО дає елементу здатність бути і окисником, і відновником (напр. S⁰, Cl₂, H₂O₂).

🔢 Як це працює на прикладі

Реакція: Al + O₂ → Al₂O₃.

1) СО: Al⁰, O₂⁰ → Al⁺³, O⁻².

2) Півреакції:

Al⁰ − 3e⁻ → Al⁺³ (віддає 3e⁻, відновник)

O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² (приймає 4e⁻, окисник)

3) Баланс: НСК(3;4)=12. Множники: Al ×4, O₂ ×3.

4) Рівняння: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Перевірка: Al: 4=4, O: 6=6. ✔

Другий приклад — визначити СО Mn у KMnO₄: K(+1)+Mn(x)+4·O(−2)=0 → 1+x−8=0 → x=+7.

⚠️ Типові помилки

• Плутають окисник і відновник: відновник — той, що окиснюється (віддає e⁻), а не той, що «відновлюється».

• Забувають винятки для H (гідриди) і O (пероксиди), автоматично ставлять +1 і −2.

• Неправильно рахують СО в йонах: сума має дорівнювати заряду йона, а не нулю (напр. SO₄²⁻ → S=+6).

• Забувають множити число атомів на СО (у O₃²⁻ треба −2 брати на кожен атом).

• В електронному балансі беруть атом окремо, коли елемент іде як молекула (O₂ приймає 4e⁻, а не 2e⁻).

🎯 Що завчити напамʼять

• Постійні СО: IA=+1, IIA=+2, Al=+3, F=−1.

• H=+1 (гідриди −1), O=−2 (пероксиди −1, OF₂ +2).

• Сума СО = 0 (молекула) або = заряду (йон).

• Окисник відновлюється (СО↓), відновник окиснюється (СО↑).

• Список сильних окисників (KMnO₄, HNO₃, конц. H₂SO₄) і відновників (метали, H₂, C).

🧠 Перевір себе

1) Який ступінь окиснення Cr у K₂Cr₂O₇?

2) У реакції Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ хто окисник?

3) Чому CO₂ не може бути відновником за рахунок Карбону?

4) СО Оксигену в H₂O₂?

Відповіді: 1 — +6; 2 — HCl (Гідроген H⁺¹ приймає e⁻, стає H₂⁰); 3 — Карбон у CO₂ має найвищу СО +4 і більше електронів віддати не може, тільки приймати; 4 — −1.