ОВР

[Mary Poppins]

Помогите расставить коэффициенты в следующей реакции:

C₂H₅OH+KMnO₄+H₂SO₄(конц)=CH₃COOH+K₂SO₄+MnSO₄+H₂O

Степень окисления изменяется у углерода с -2 до -3 и с -2 до +3, а также у марганца с +7 до +2. Но коэффициенты все равно расставить не получается :unsure: Помогите, пожалуйста

[aversun]

Степень окисления углерода не меняется. Меняется степень окисления водорода.

[вода]

Степень окисления углерода не меняется. Меняется степень окисления водорода.

Уважаемый aversun, Вы ошибаетесь.

 

C₂^-2H₆O + H₂O - 4e = C₂⁰H₄O₂ + 4H⁺ | 5

Mn⁺⁷O₄^- + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O | 4

----------------------------------------------------------------

5C₂H₆O + 5H₂O + 4MnO₄^- + 32H⁺ = 5C₂H₄O₂ + 20H⁺ + 4Mn²⁺ + 16H₂O

5C₂H₆O + 4MnO₄^- + 12H⁺ = 5C₂H₄O₂ + 4Mn²⁺ + 11H₂O

 

5C₂H₆O + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5C₂H₄O₂ + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

 

Add: Если приписать парам углеродных атомов в спирте и кислоте неодинаковые значения С.О. (например, C^-3H₃C^-1H₂OH и C^-3H₃C⁺³OOH), то это абсолютно не повлияет на конечный результат; главное - чтобы после распределения значений С.О. между атомами в молекуле она сохраняла электронейтральность:

 

CH₃C^-1H₂OH + H₂O - 4e = CH₃C⁺³OOH + 4H⁺ | 5

Mn⁺⁷O₄^- + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O | 4

----------------------------------------------------------------

5CH₃CH₂OH + 5H₂O + 4MnO₄^- + 32H⁺ = 5CH₃COOH + 20H⁺ + 4Mn²⁺ + 16H₂O

5CH₃CH₂OH + 4MnO₄^- + 12H⁺ = 5CH₃COOH + 4Mn²⁺ + 11H₂O

 

5CH₃CH₂OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5CH₃COOH + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

Из этой записи видно, что в спирте окисляется только углеродный атом, связанный с функциональной группой OH; углеродный атом метильной группы CH₃ окислению не подвергается.

[aversun]

Уважаемый aversun, Вы ошибаетесь.

 

C₂^-2H₆O + H₂O - 4e = C₂⁰H₄O₂ + 4H⁺ | 5

Mn⁺⁷O₄^- + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O | 4

----------------------------------------------------------------

5C₂H₆O + 5H₂O + 4MnO₄^- + 32H⁺ = 5C₂H₄O₂ + 20H⁺ + 4Mn²⁺ + 16H₂O

5C₂H₆O + 4MnO₄^- + 12H⁺ = 5C₂H₄O₂ + 4Mn²⁺ + 11H₂O

5C₂H₆O + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5C₂H₄O₂ + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

 

Возможно. Но я рассматривал это так - т.к. из молекулы спирта только 2 атома водорода уходят в воду (меняют степень окисления), то

5|2H^- - 4e = H₂⁺²

4|Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²

 

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5CH3COOH + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 11H2O

Степень окисления носит формальный характер, а в органике, как я понимаю, еще более формальный

Конечно, фактически, процесс происходит гораздо сложнее, но и такой подход дает в данном случае правильный результат.

Изменено 28 Ноября, 2011 в 01:00 пользователем aversun

[вода]

Возможно. Но я рассматривал это так - т.к. из молекулы спирта только 2 атома водорода уходят в воду (меняют степень окисления), то

5|2H^- - 4e = H₂⁺²

4|Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²

 

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5CH3COOH + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 11H2O

Степень окисления носит формальный характер, а в органике, как я понимаю, еще более формальный

Конечно, фактически, процесс происходит гораздо сложнее, но и такой подход дает в данном случае правильный результат.

Факт перехода атомов из одного соединения в другое не является признаком изменения их степени окисления (ср. с реакциями обмена).

 

В схеме электронного баланса у Вас ошибка: верхними индексами обозначают степени окисления элементов, и у водорода она никак не может выходить за пределы ±1; правильная запись гипотетически могла бы выглядеть так:

 

5|2H^-1 - 4e = 2H⁺¹

4|Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²

 

Или по методу ионно-электронного баланса так:

 

5|CH₃CH₂^-1OH + H₂O - 4e = CH₃COOH + 4H⁺

4|Mn⁺⁷O₄^- + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O

 

Однако, такая трактовка сущности данной ОВР принципиально неверна.

 

Разумеется, степень окисления - формальная величина, и можно с одинаковым успехом уравнять эту реакцию при различных вариантах распределения значений степени окисления между атомами в молекулах.

 

Но всё же следует избегать суперформалистических подходов и придерживаться рамок здравого смысла.

 

Определение понятия «степень окисления»:

 

Степень окисления (окислительное число, формальный заряд) - вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов.

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/Степень_окисления

Обратите внимание на заключительную часть этой формулировки.

 

По значениям относительной электроотрицательности атомы С, H, O располагаются в следующий ряд:

 

H < C < O

 

Поэтому связи между ними будут поляризованы следующим образом:

 

H⁺-C^-, H⁺-O^-, C⁺-O^-

 

Следовательно, атомы H никак не могут приобретать отрицательный заряд при образовании связей с более электроотрицательными атомами C и O, равно, как и атомы O не могут приобретать положительный заряд при образовании связей с менее электроотрицательными атомами H и С.

 

Таким образом, если придерживаться процитированного выше определения степени окисления, то в данном случае следует однозначно приписать всем атомам H значение степени окисления +1, а всем атомам O - значение степени окисления -2.

 

Что касается атомов C, то здесь они образуют связи как с более электроотрицательными атомами O, так и с менее электроотрицательными атомами H. Суммарное значение заряда на атомах C (т. е. значение их степени окисления) будет изменяться в зависимости от числа связей с атомами H и O. Поэтому здесь имеет место изменение степени окисления именно у углерода, а не у водорода или кислорода.

 

Таким образом, приписывание двум атомам H из шести (в молекуле спирта) значения степени окисления -1 совершенно безосновательно.

Изменено 28 Ноября, 2011 в 15:34 пользователем вода

[aversun]

В схеме электронного баланса у Вас ошибка: верхними индексами обозначают степени окисления элементов, и у водорода она никак не может выходить за пределы ±1; правильная запись гипотетически могла бы выглядеть так:

5|2H^-1 - 4e = 2H⁺¹

Таким образом, приписывание двум атомам H из шести (в молекуле спирта) значения степени окисления -1 совершенно безосновательно.

 

Собственно форму H₂⁺² я использовал только для того, что бы подчеркнуть, что речь уже идет о воде, где сумма степеней окисления пары водородов = +2.

А с остальным я полностью согласен, просто использовал такую формализацию, что бы показать, что, с одной стороны, и подобный подход может дать верный результат, а с другой, с интересом ждал подобных опровержений данного подхода. Я тоже считаю, что при определении степени окисления должен соблюдаться химический смысл, вытекающий из свойств элементов, но т.к. органикой я практически не занимался, мне интересно было, как в этом случае решается эта проблема.