Диспропорциониране

В повечето окислително-редукционни процеси нещо се окислява и нещо се редуцира. Но в някои окислително-редукционни процеси някое от веществата може да бъде едновременно окислено и редуцирано. Тези процеси се наричат диспропорциониране, или дисмутация. Тук виждаме един от най-известните примери, разлагането на водороден пероксид. Тук отляво е водородният пероксид, Н2О2. Ако се добави катализатор като калиев йодид, той се разлага до вода и кислород. Нека да определим степените на окисление в тази реакция. Започваме с кислорода и водната молекула. Има няколко начина за определяне на степента на окисление. Най-простият е да се запомнят правилата, които са във всеки учебник по химия. Така за кислорода във водната молекула имаме степен на окисление 2–. Тук вдясно имаме О2, така че степента на окисление на кислорода е нула. Тук вляво водородният пероксид е един от тези странни примери, в които кислородът има степен на окисление 1–. Можеш да запомниш това, ако искаш. Но има и друг начин за определяне на степента на окисление, която включва Люисова структура и разсъждения за електроотрицателността. Нека пак да започнем с водната молекула. Знаем, че тези връзки се състоят от два електрона, нали? Ще означа тези електрони тук. Знаем, че кислородът е по-електроотрицателен от водорода. Като го разглеждаме по този начин, можеш да си представиш, че тези електрони ще се притеглят от кислорода. Разглеждаш това като йонна връзка, въпреки че тя не е йонна връзка. И можеш да видиш, че кислородът ще вземе тези електрони. Кислородът обикновено има шест валентни електрона. Но тук е обграден от осем. 6 минус 8 дава – 2. И това е същото число, което запаметяваме. Но като отчитаме електроотрицателността, разбираме по-добре степените на окисление. Сега да видим молекулата кислород О2. Сега отново да разгледаме тези връзки. Всяка връзка се състои от два електрона, така че имаме двойна връзка. В този случай имаме кислороден атом, свързан директно с друг кислороден атом, като и двата имат еднаква електроотрицателност. И всички тези електрони са общи. Тъй като имаме общо четири електрона, всеки кислороден атом ще получи по два. Така че разделяме електроните по този начин. Пак да повторя, кислородният атом обикновено има шест електрона. И сега има шест електрона. 6 минус 6 дава 0. Така степента на окисление е 0, което е същото като полученото горе. Сега да продължим с примера за водородния пероксид. Нека да представя електроните в тези връзки. Ще изглежда ето така. И да видим кислорода. Да видим кислорода тук вляво. Кислород спрямо водород, кислородът е по-електроотрицателен. Кислородът взема тези електрони. А тук двата електрона между кислородните атоми, да припомня, че имаме еднаква електроотрицателност, затова всеки кислород получава по един. Ето това е ситуацията. Този път имаме 6 минус... ако преброиш електроните, които съм заградил, те са седем. Така че имаме 6 минус 7, т.е. степента на окисление е –1 за кислородния атом в молекулата на водородния пероксид. Това получаваме и по двата начина, но със запомняне е по-бързо. Но понякога Люисовите структури са много полезни. Сега вече знаем степените на окисление и можем да анализираме това по-добре. Тук виждаш пример, в който кислородът отляво има степен на окисление 1–. И след това този кислороден атом се превръща в атом в молекулата на О2. Така че преминава от степен на окисление 1– в степен на окисление 0. Така че имаме кислород, който преминава от степен на окисление 1– в 0. Това е повишение на степента на окисление. Следователно от определението следва, че кислородът тук се окислява. Това е пример на окисление. Повтарям отново, просто трябва да гледаш числата. 1– се увеличава до 0, така че това е окисление. Сега да видим какво друго се случва. Започваме със степен на окисление от 1–. И да кажем, че този път кислородът ще премине в степен на окисление 2– за кислорода във водата. Това естествено е редукция, или понижаване на степента на окисление. Преминаваме от 1– в 2–. Това е понижение на степента на окисление, т.е. редукция. В този случай кислородът се редуцира. Така че имаме вещество, което едновременно се окислява и редуцира в една и съща реакция. Повтарям, че това се нарича реакция на диспропорциониране, или дисмутация.