Реакції відновлення окислення із залученням пероксиду водню. Перекис водню

Реакції окислення-відновлення, що відбуваються в присутності перекису водню (водний розчин перекису водню - H₂О_{2 (вод.)}) становлять особливий випадок, який потрібно аналізувати окремо, головним чином щодо його балансу. Це пов’язано з тим, що кисень у пероксиді водню, у якому Nox дорівнює -1, може або окислюватися, або відновлюватися.

Наприклад, давайте розглянемо два випадки, коли він поводиться спочатку як окислювач (відновник), а потім як відновник (окислювач):

• окислювач: всякий раз, коли перекис водню відновлюється, діючи як окислювач, він утворює воду як продукт.

Якщо до розчину, що містить йодид-іони, додати розчин перекису водню (I^-) в кислому середовищі ми матимемо:

H₂О_{2 (вод.)} + Я^-_(тут) + H⁺_(тут) → H₂О₍₁₎ + Я_{2 (s)}

Дивіться, що утворюються вода та йод. Але щоб перевірити, чи дійсно пероксид водню діяв як окислювач і відновлювався, спостерігайте за визначенням ступенів окислення (NOx): *

Кисень Nox перекису водню зменшився з -1 до -2, враховуючи, що він отримав 1 електрон. Однак, оскільки ми маємо два кисню в кожній молекулі пероксиду водню (H₂О₂), варіація Nox буде дорівнювати 2.

Отже, як показано в тексті “Окисно-відновне балансування”, Необхідним кроком для збалансування реакцій методом окисно-відновного є інвертування значень варіацій Nox за коефіцієнтами, будучи, в даному випадку, наступним чином:

* H₂О₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 буде коефіцієнтом I^-;

* Я^-= ∆Nox = 1 → 1 буде коефіцієнтом H₂О₂.

Таким чином, ми маємо:

1 год₂О_{2 (вод.)} + 2 I^-_(тут) + H⁺_(тут) → H₂О₍₁₎ + Я_{2 (s)}

Досягнення інших коефіцієнтів шляхом балансування за випробуваннями:

• Оскільки в першому елементі є два атоми кисню, коефіцієнт води у другому члені повинен дорівнювати 2. А оскільки в 1-му члені також є два йодид-іони, то коефіцієнт йоду у 2-му члені буде 1. Не забувайте, що нам потрібно помножити індекс на коефіцієнт, щоб знайти правильну кількість атомів та іонів у кожному члені:

1 год₂О_{2 (вод.)} + 2 I^-_(тут) + H⁺_(тут) → 2 год₂О₍₁₎ + 1 I_{2 (s)}

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

• Тепер залишається лише збалансувати катіон водню 1-го члена, і його коефіцієнт повинен бути рівним 2, оскільки у 2-му члені він має 4 водню, а в 1-му - 2:

1 год₂О_{2 (вод.)} + 2 I^-_(тут) +2 год⁺_(тут) → 2 год₂О₍₁₎ + 1 I_{2 (s)}

• відновник: всякий раз, коли перекис водню окислюється, діючи як відновник, він утворює кисень (O₂) як продукт.

Прикладом зменшення перекису водню є контакт із перманганатом калію (KMnO₄). Ця речовина має дуже характерний фіолетовий колір, але при контакті з перекисом водню вона стає безбарвною. Це пов’язано з тим, що весь марганець присутній в іоні MnO₄^- розчину перманганату відновлюється, утворюючи іон Mn²⁺, як показано нижче:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
H₂О₂ + MnO₄^-+ H⁺ → The₂ + Мн²⁺+ H₂О

Розраховуючи Nox, ми бачимо, що кисень у пероксиді водню насправді окислює і спричинює відновлення марганцю:

Як і в попередньому прикладі, oxНокс перекису водню буде дорівнює 2, оскільки є два кисню, і кожен втрачає електрон. Тому ми маємо:

* О₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 буде коефіцієнтом MnO₄^-;

* MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 буде коефіцієнтом O₂.

І як усі O₂ походить від перекису водню, дві речовини мають однаковий коефіцієнт:

5 H₂О₂ + 2MnO₄^-+ H⁺ → 5 О₂ + Мн²⁺+ H₂О

Балансуючи методом проб, ми маємо:

5 годин₂О₂ + 2 MnO₄^-+ 6 год⁺ → 5 O₂ + 2 млн²⁺+ 8 год₂О

---

* Для будь-яких питань про те, як розрахувати число окислення (Nox) атомів та іонів у реакції, прочитайте текст “Визначення числа окислення (Nox)”.

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію

Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:

FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. "Окисно-відновлювальні реакції із залученням пероксиду водню"; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm. Доступ 28 червня 2021 року.