В процессе окислительно-восстановительной реакции окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.
элемента в простых веществах равна нулю. У элементов, входящих в состав сложных веществ, степень окисления обычно выражается целыми числами, но известны и дробные значения, например C3-8/3H+18 . Увеличение или уменьшение степени окисления связывают с потерей или приобретением электронов.
Окисление — это процесс потери атомом или ионом электронов. Обратный процесс присоединения электронов называется восстановлением. Элемент, который отдаёт электроны и тем самым увеличивает степень окисления, а также вещество, его содержащее, — это восстановитель, а элемент, понижающий степень окисления (приобретающий электроны), и вещество, в состав которого он входит, — окислитель.
Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из двух процессов, или полуреакций: окисления и восстановления. Так, реакция растворения цинка в соляной кислоте Zn+2HCl=ZnCl2+Н2 состоит из полуреакции окисления цинка Zn0-2е®Zn+2 и полуреакции восстановления водорода 2Н++2е®Н2.
Окислитель и восстановитель, участвующие в одной полуреакции, называют сопряжёнными. Например, реакция замещения Fe+CuSO4=FeSO4+Сu состоит из двух полуреакций: Fe-2е ® Fe+2 и Сu+2+2е®Сu. В этой реакции сопряжёнными являются, во-первых, восстановитель Fe и окислитель Fe+2, во-вторых, окислитель Сu+2 и восстановитель Сu.
Чем сильнее окислитель, тем слабее сопряжённый ему восстановитель, и наоборот: чем слабее окислитель, тем сильнее сопряжённый ему восстановитель. Так, очень сильному окислителю F2 соответствует очень слабый восстановитель F-. Очень сильный восстановитель Li соответствует очень слабому окислителю Li+.
ПРОДУКТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
Точно предсказать продукты неисследованной реакции во многих случаях не в состоянии ни один химик. Их определяют экспериментально.
А затем уже предлагают возможный механизм реакции и объясняют, почему образуются именно эти продукты.
Отличие современной химии от средневековой состоит в том, что появились надёжные теории, которые позволяют с большой долей вероятности предсказывать продукты новых реакций и вести целенаправленный синтез веществ. Разработаны они и для процессов окисления-восстановления. Сами по себе эти теории довольно сложные, но существуетнесколько простых рецептов, пользуясь которыми, даже начинающий химик сможет предвидеть результаты многих окислительно-восстановительных реакций.
Для этого нужно знать важнейшие окислители и восстановители, представлять их относительную окислительную и восстановительную способность, помнить наиболее распространённые степени окисления элементов в соединениях и понимать, в виде каких ионов или молекул эти вещества существуют в той или иной среде.
Примерный план предсказания продуктов реакции выглядит следующим образом. Прежде всего находят элемент-окислитель и элемент-восстановитель и определяют их степени окисления до и после реакции. Здесь есть такое правило: если окислитель сильный, то восстановитель обычно отдаёт много электронов и приобретает высокую степень окисления, а если окислитель слабый, то восстановитель чаще всего повышает степень окисления незначительно. Так, сероводород H2S (S-2) под действием сильных окислителей превращается в серную кислоту H2SO4 (S-2-8е®S+6), a под действием слабых — в свободную серу (S-2-2е®S0).
Точно так же окислитель существенно понижает степень окисления в реакции с сильным восстановителем и лишь ненамного — при взаимодействии со слабым восстановителем. В частности, концентрированная азотная кислота HNO3 в реакциях с активными металлами (сильными восстановителями) может восстанавливаться до
