ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 7.5

Вспомним основные определения:

• Восстановитель — это вещество, которое отдаёт электроны. В процессе реакции степень окисления восстановителя повышается (процесс окисления).
• Окислитель — это вещество, которое принимает электроны. В процессе реакции степень окисления окислителя понижается (процесс восстановления).

Простые вещества состоят из атомов одного элемента, поэтому их начальная степень окисления равна нулю: 0Me.

Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов (обычно от 1 до 3). Эти электроны слабо связаны с ядром и легко отдаются при химических взаимодействиях.

Например, для натрия (Na): электронная формула внешнего уровня 3s¹. Для магния (Mg): 3s². Для алюминия (Al): 3s²3p¹.

Стремление атомов к завершению внешнего энергетического уровня (достигая конфигурации инертного газа) реализуется у металлов именно за счёт отдачи валентных электронов, а не их принятия. Принять дополнительные электроны атому металла энергетически невыгодно, так как это потребовало бы огромной энергии и привело бы к образованию нестабильных отрицательных ионов (анионов), что характерно для неметаллов.

Поскольку атомы металлов могут только отдавать электроны, их степень окисления в реакциях может только возрастать.

Схема процесса для общего случая: 0Me-ne^-→+nMeⁿ⁺ где n — число отданных электронов.

Так как степень окисления повышается (0→+n), металл подвергается окислению. Тот, кто окисляется, является восстановителем.

Может ли металл проявить свойства окислителя? Для этого он должен был бы принять электроны, то есть его степень окисления должна была бы понизиться ниже нуля (стать отрицательной). Однако простые вещества-металлы не образуют устойчивых соединений с отрицательной степенью окисления в обычных условиях (за редким исключением карбидов или гидридов, где связь часто ковалентно-полярная или металлическая, но сам металл всё равно выступает донором электронной плотности или формально имеет положительную/нулевую СО в большинстве классических реакций). В школьном курсе химии считается, что металлы не принимают электроны.

Рассмотрим несколько типичных реакций с участием простых веществ-металлов:

1. Реакция с кислородом: 40Li+0O₂→2+1Li₂-2O Литий отдал электроны, стал Li⁺, проявил свойства восстановителя.
2. Реакция с кислотой: 0Zn+2+1HCl→+2ZnCl₂+0H₂↑ Цинк отдал 2 электрона, перешёл в состояние Zn²⁺, проявил свойства восстановителя.
3. Реакция вытеснения менее активного металла из соли: 0Fe++2CuSO₄→+2FeSO₄+0Cu Железо отдало электроны ионам меди, само окислилось до Fe²⁺, выступив восстановителем.

Простые вещества-металлы обладают низкой электроотрицательностью и малым количеством электронов на внешнем уровне. Их единственная возможная стратегия достижения стабильности в химических реакциях — потеря электронов. Потеря электронов означает повышение степени окисления, что соответствует процессу окисления. Вещество, которое окисляется, по определению является восстановителем. Следовательно, металлы могут проявлять только восстановительные свойства.