В прошлый раз мы с вами учились расставлять коэффициенты в ОВР тогда, когда продуты заведомо известны. А как быть, есть это не так? Когда есть только исходные вещества, и больше ничего? Ванговать Прогнозировать продукты ОВР тоже можно - и сейчас я познакомлю вас с основными принципами, как это делается. На полноту изложения я не претендую, да и уместить весь свой опыт в пару абзацев - задача для меня пока непосильная. Поэтому: с меня - основные принципы, а с вас - практика. И помните:
Ошибки - это здорово
Итак, приступим. Первое, что нужно сделать, глядя на реагенты ОВР:
Оценить окислительно-восстановительные возможности веществ
Это похоже на то, как вы вечером заглядываете в холодильник в поисках вкусняшек. Если они там есть - их можно оттуда забрать. Если нет - вам придется после следующего похода в магазин их туда положить. А бывает и так: что-то есть, но вот сейчас хочется чего-то особенного - и вы довольствуетесь тем, что есть, или идете таки в магазин.
С веществами - такая же история. Элементы в минимальных степенях окисления - как полные холодильники, битком набиты электронами - их можно брать, лишь бы хватило электроотрицательности у атома, который на это решится (исключение фтор - он не делится, он жадный). Такие атомы химических элементов - потенциальные восстановители.
Элементы в максимальных степенях окисления - как холодильник в котором "мышь повесилась": взять с них нечего, валентных электронов нет. Значит, их последний электронный уровень можно только пополнить - и они будут только окислителями.
Элементы в промежуточных степенях окисления - любых между максимальной и минимальной - могут как отдавать, так и принимать электроны. Соответственно, быть как окислителями, так и восстановителями.
Казалось бы, все просто, если бы не слова "могут быть", "потенциально" и т.д. В каждой реакции все индивидуально. Но есть списки соединений, которые, как правило, играют роли только окислителей, и только восстановителей: они - яркие игроки на поле окислительно-восстановительных реакций.
На первых этапах эта таблица очень вас выручит - скачивайте, печатайте и пользуйтесь.
Теперь давайте немного попрактикуемся. Есть перед нами такие реагенты:
Их почему-то три. Ведь должно быть два: окислитель и восстановитель? Иногда такое бывает - добавляют третий реагент, чтобы создать среду в окислительно-восстановительной реакции. В данном случае мы видим серную кислоту - она понадобится, чтобы связать ион магния и не дать выпасть ему в осадок в виде гидроксида. По-сути, магний тут - балласт.
А какие элементы будут главными участниками ОВР? Определим степени окисления:
Здесь кислород в степени окисления "-1" - промежуточной и нестабильной для данного атома - поэтому он склонен будет ее поменять, и варианта у него два: минимальная "-2" и максимальная (поскольку фтора тут нет) "0".
Посмотрим, что еще есть в уравнении реакции: чтобы увести кислород в "0", нужен приличной силы окислитель. Им могла бы быть сера - но разбавленная серная кислота может быть окислителем только за счет водорода "+1", но он по электроотрицательности сильно уступает кислороду - поэтому не вариант. Магний - тем более, это щелочноземельный металл, а для них нехарактерны окислительные свойства, по той же причине - не любят они принимать электроны. Выходит, окислить кислород некому. Тогда он будет окислять, переходя в "-2" - вот, одна полуреакция восстановлния у нас уже есть:
Тогда ищем восстановитель: нам подойдут элементы в промежуточной и минимальной степенях окисления. Есть кислород "-1" - но с ним мы уже определились. В минимальной есть кислород "-2", но каннибализм атомы не практикуют, поэтому обратим внимание на бром "-1": электроотрицательность его ниже, чем у кислорода, есть лишние электроны - чем не восстановитель? Годится👌
Осталось определиться, в какую степень окисления он перейдет: у него есть "0", "+1", "+5" и "+7". В положительные степени окисления галогены заходят трудно - им проще выйти в виде простого вещества. А в случае брома - буквально "выпасть" в виде осадка, т.к. в воде он растворяется не очень хорошо. Тогда у нас есть вторая полуреакция - окисления:
И у нас получился полноценный электронный баланс, в котором кислород "-1" - окислитель, а бром "-1" - восстановитель.
И тут выходит на сцену серная кислота - поскольку бром превратился из аниона в простое вещество, то для катиона магния больше нет противоиона - и к нему пристраивается сульфат.
Итак, бром переходит в простое вещество, кислород "-2" с водородом из кислоты переходит в воду, а магний берет в пару сульфат - и получается вот такое уравнение:
Для того, чтобы эта запись стала полноценным уравнением на не хватает чего? Правильно, коэффициентов. А нужен он всего один - двойка перед водой.
В следующий раз разберем еще несколько ОВР подобным образом, чтобы наработать понимание процесса. Но не ждите меня - а пробуйте сами😉 Успехов вам, и до новых встреч🙌