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