Классифицировать химические реакции можно по-разному. Например, в зависимости от того, выделяется или поглощается в ходе взаимодействия тепло, реакции делят на экзо-и эндотермические. Ещё можно поделить реакции на гомогенные и гетерогенные в зависимости от агрегатного состояния участников. Также очень популярна классификация, основанная на составе исходных и конечных веществ, согласно которой существуют:
- реакции соединения
- реакции разложения
- реакции замещения
- реакции обмена
Особенно внимательно нужно относиться к реакциям, где есть простые вещества (либо в качестве исходных, либо в качестве конечных). И вот почему. В химии существует понятие степени окисления, то есть условного заряда атома, который он приобрёл бы, если бы полностью захватил (полностью отдал) пары электронов, которые образуют химическую связь. С этим тесно связана электроотрицательность, то есть свойство атомов притягивать электронные пары. Пугаться этого всего не стоит, а нужно всего лишь запомнить, что
элементы с высокой электроотрицательностью притягивают к себе электроны и приобретают в случае образования связи отрицательную степень окисления (потому что, напоминаю, электроны заряжены отрицательно).
Соответственно элементы с низкой электроотрицательностью электроны отдают, приобретая при образовании химической связи заряд положительный. Обо всём это подробно рассказано в статьях:
Что такое электроотрицательность
Как определять степень окисления
Теперь вернёмся к реакциям с участием простых веществ. У них, простых веществ, степени окисления нет, вернее, она нулевая. А что же происходит при химической реакции? Например, Н2+Cl2 = 2HCI. У водорода и хлора, простых веществ, электроотрицательность 0, но в результате взаимодействия получился хлороводород, и тут уже атом водорода приобрёл степень окисления 1+, хлор – 1-. То есть электроотрицательность изменилась. Фактически имеет место некоторое «перемещение» электронов. Такие реакции называются окислительно-восстановительными.
Окислительно-восстановительные реакции – это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления.
Запомните, что в такой реакции обязательно есть атом, принимающий электроны, и атом, их отдающий! Только отдачи или только приёма электронов быть не может, эти процессы связаны и один без другого не протекает никогда.
Теперь разберёмся с четырьмя терминами, которые нужно понять и заучить. В окислительно-восстановительной реакции (как следует из названия) есть два «игрока»:
- окислитель, который электроны принимает
- восстановитель, который электроны отдаёт.
В нашем простом примере Н2+Cl2 = 2HCI электроны принял хлор, а отдал водород. Поэтому здесь хлор – окислитель, водород – восстановитель.
При этом в окислительно-восстановительной реакции протекают два процесса:
- окисление, то есть отдача электронов
- восстановление, то есть приём электронов.
Отсюда следует, что
окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется!
Очень важно в этом разобраться и не путаться.
Вот пример чуть посложнее: СuO +H2 = Cu + H2O. Здесь степени окисления меняют два элемента: медь и водород. Вначале медь имеет степень окисления 2+, а водород – 0 (как и любое простое вещество). А вот после взаимодействия медь, ставшая простым веществом, приобрела степень окисления 0, водород же приобрёл степень окисления 1+. Что это значит? Это значит, что атом меди электроны захватил. Как называется такой участник окислительно-восстановительной реакции? Это окислитель. И он в процессе реакции восстанавливается. Водород же электроны отдал, и так ведёт себя восстановитель, который в процессе реакции окисляется.
А теперь попробуйте самостоятельно порассуждать о такой реакции: C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O. Найдите здесь атомы, степень окисления которых меняется, и определите, какой атом окисляется, а какой восстанавливается. А дальше мы изучим метод электронного баланса, который помогает уравнивать даже сложные уравнения химических реакций.