§ 39. Окислительно-восстановительные реакции

Чтобы определить, является ли реакция окислительно-восстановительной, сравнивают степени окисления элементов в реагентах и продуктах. Например, в Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ у цинка степень окисления повышается от 0 до +2, а у водорода понижается от +1 до 0. У хлора она остаётся −1. Значит, изменения затрагивают не все элементы, но этого достаточно для отнесения реакции к данному типу.

Окисление — процесс отдачи электронов, при котором степень окисления увеличивается. Восстановление — принятие электронов, сопровождающееся её уменьшением. Оба процесса происходят совместно: электроны, отданные одним участником, принимаются другим. Восстановитель отдаёт электроны и сам окисляется; окислитель принимает электроны и сам восстанавливается. Именно обратное соответствие названия и собственного изменения часто вызывает путаницу, поэтому полезно всегда задавать вопрос: что участник делает с электронами?

Метод электронного баланса позволяет подбирать коэффициенты. Для реакции алюминия с соляной кислотой атом Al переходит из 0 в +3 и отдаёт три электрона. Для образования одной молекулы H₂ два атома водорода принимают всего два электрона. Наименьшее общее кратное равно шести, поэтому нужны два атома алюминия и три молекулы водорода. После уравнивания остальных атомов получается 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂.

В конце проверяют не только баланс электронов, но и число атомов каждого элемента. Не всякая реакция является окислительно-восстановительной: при нейтрализации или обычном обмене степени окисления могут сохраняться. Реакции соединения и разложения встречаются обоих видов, поэтому их названия сами по себе ответа не дают. Основной критерий — изменение степеней окисления. Кислород как вещество не обязан присутствовать: термин «окисление» имеет более широкий смысл, чем только соединение с кислородом.