Если в ходе химической реакции степень окисления атома повышается, то говорят, что он окисляется. Если же степень окисления понижается, то говорят, что он восстанавливается.

Эти правила полезны во многих случаях. Посмотрите, например, как c их помощью легко определяется степень окисления элемента с переменной (или неизвестной) валентностью по молекулярной формуле. Допустим, имеется соединение H₂SO₃. Спрашивается, какова степень окисления серы? Поскольку степень окисления водорода всегда (+1), а степень окисления кислорода (–2), то нетрудно подсчитать, что положительные и отрицательные степени окисления "уравновесят" друг друга в молекуле H₂SO₃ тогда, когда степень окисления серы составит (+4). В этом случае алгебраическая сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю:

Действие этого правила можно показать и на примере реакции серы с кислородом, в которой электроны формально переходят от одного атома к другому:

До реакции сера и кислород имели одинаковую – нулевую степень окисления. В результате реакции степень окисления серы повысилась (+4). Значит, сера окислилась.

Степень окисления кислорода понизилась (-2), то есть кислород восстановился. Алгебраическая сумма всех степеней окисления в SO₂осталась равной нулю.

Подобных реакций с изменением степеней окисления реагирующих атомов – огромное множество. Все вместе они называются окислительно-восстановительными реакциями.

В последующих главах мы рассмотрим эти реакции подробнее, а пока еще раз разберемся в новых терминах.

Просто так трудно запомнить, какой процесс – отдачи или захвата электронов – называется окислением, а какой – восстановлением. Какой атом приобретает отрицательную, а какой – положительную степень окисления.

Рис. 3-11. Не совсем обычная запись уравнения химической реакции: Na + Cl = NaCl (см. текст). Хлор – "отрицательный", он отбирает чужие электроны. Натрий "окислился" – это заметно по его кислой физиономии.

Кому-то из вас поможет рис. 3-11, который рассказывает о реакции между натрием и хлором так, как будто это случилось в "химическом детском саду". В этом “детском саду” порядки такие же, как и в обычном. У Хлора целых 7 игрушек (электронов). Натрию же достался только грузовичок (1 электрон). Тут Хлор увидел у Натрия грузовичок и решил, что именно этой игрушки ему и не хватает! Хлор посильнее, поэтому грузовичок мгновенно оказался у него. А чтобы Натрий не ябедничал (у него такой окислившийся вид!), Хлор предложил поиграть вместе. Какое там! Конечно же, все 8 игрушек Хлор подтащил поближе к себе, а Натрию только и остается, что стоять рядом с “окисленным” видом.

Итак, какова мораль? Хлор, конечно, отрицательный. Он отобрал чужую игрушку-электрон. Теперь у него отрицательная степень окисления. Натрий, безусловно, окислился - вон какой у него “кислый” вид. Но и от Хлора не отходит - игрушек-то больше нет! Чем не картина образования химической связи в типичной окислительно-восстановительной реакции?

Остается только добавить, что восстанавливается в таких реакциях окислитель, а окисляется – восстановитель. В нашей истории хлор – окислитель, а натрий – восстановитель.

Точно так же реагирует с хлором-окислителем металлический калий (востановитель). У калия еще легче "отобрать" электрон, чем у натрия, поскольку его внешняя электронная оболочка находится дальше от ядра. Реакция протекает с выделением белого "дыма" - кристаллов соли KCl (посмотрите видеоопыт из "Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов").

Задачи.

3.25. Пользуясь таблицей электроотрицательностей элементов и правилами для определения степеней окисления, определите степени окисления всех атомов в следующих молекулах: HClO₄, HClO₃, HClO₂, HClO, HCl, Cl₂, NH₃, PH₃, H₃PO₄, O₂, O₃.

** 3.26. Численное значение степени окисления, как вы знаете, может не совпадать с валентностью элемента. Ниже приведены структурные формулы нескольких соединений углерода. Напишите их молекулярные формулы и, пользуясь правилами для определения степеней окисления, определите степени окисления атомов углерода в каждой молекуле: