Окислительно-восстановительные реакции. И зачем мне это учить?

    Для многих старшеклассников химия — наука непривлекательная. Не потому, что неинтересная, а потому что сложная. Мало знать только названия веществ и их классификацию. Суть химии именно в том, чтобы иметь чёткое понимание, как эти вещества взаимодействуют друг с другом, а значит, как протекают реакции между ними. Например, некоторые из них образуют соединения сразу же, как окажутся в одной колбе. Для других нужен свет, тепло или электрический ток. 

    А есть соединения, в ходе которых атом или молекула теряют более одного электрона. Звучит сложно. «Зачем мне это учить?» — спросите вы. Но такие процессы могут использоваться и в более узком смысле, означая реакции, в которых под воздействием кислорода образуется оксид — кислородосодержащие соединения. И называются они реакциями окисления.

    Как в жизни

    Окисление, а точнее окислительно-восстановительные реакции очень часто можно наблюдать в быту. Конечно, когда мы их наблюдаем, мы редко думаем о химии и о том, как протекают эти процессы между молекулами и атомами окружающих предметов. Но результат очень часто очевиден. Смотрите сами.

    Тёмная полоса
    Формула: 4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O.

    Жизнь: Если у вас дома есть что-то серебряное, будь то украшения или посуда, то вы замечали, что часто они покрываются со временем тёмным налётом. И здесь замешана как раз эта самая реакция. 

    Как это происходит: Мы знаем, что одним из основных составляющих воздуха является кислород. Но мы вдыхаем не только его — вокруг нас витают и другие элементы в незначительных количествах. Например, в воздухе содержится сера. Вступая в реакцию с серебром, она и является виновницей образования потемнений.

    И всё-таки зачем? Зная химию, мы можем удалить налёт с серебряных вещей, не покупая специальные средства, а с помощью подручных материалов: алюминиевой фольги, пищевой соды (NaHCOз), соли (NaCl) и кипятка. Нужно поместить потемневший предмет в ёмкость, покрытую фольгой, насыпав туда соду и соль и залив кипятком. При этом важно не допускать прямого контакта серебра с алюминием. Через некоторое время вы заметите, что налёт тускнеет и сходит. Как это объяснить?

    Дело в том, что алюминий при взаимодействии с серой образует сульфидные соединения, более прочные, чем между серебром и серой. Поэтому в остатке и получается чистое серебро и «содружество» алюминия и серы. А выглядит это так: 

    3 Ag2S(т) + 2 Al(т) → 6 Ag(т) + Al2S3(т)

    Но причём тогда здесь соль и сода? Сода удаляет тонкий слой гидроксида алюминия, который образуется на поверхности фольги, в результате чего образуются ионы алюминия, а уже потом запускается реакция с серебром. Соль же образует своеобразный мост, по которому циркулируют электроны во время реакции.

    Ржавчина
    Формула: Fe + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O

    Жизнь: Реакции окисления служат причиной налёта не только на серебре, но и, например, на железе. Все когда-то видели ржавчину — это результат.

    Как это происходит: Так же, как при контакте серебра с серой, при взаимодействии железа с водой под воздействием кислорода образуется специфический след, который мы и называем ржавчиной или коррозией.

    И всё-таки зачем? Если мы с трудом можем удалить все примеси серы из воздуха, то мы можем позаботиться об удалении воды с железосодержащих поверхностей и изначально предотвратить образование ржавчины.

    Опасный металл
    Формула: 2Hg+O₂ ⟶ 2HgO

    Жизнь: Несмотря на то, что сегодня большую популярность набирают электронные градусники, во многих домах, да и медицинских учреждениях пользуются более привычными ртутными. С детства нас учат, что ртуть опасна и с ней нужно быть очень осторожным. Но почему?

    Как это происходит: Приведённая выше реакция окисления ртути происходит при экстремальном нагревании до 300०С. Однако этот жидкий металл опасен тем, что он испаряется даже при комнатной температуре, а эти пары попадают в организм при дыхании. 

    И всё-таки зачем? Эта ситуация вряд ли нуждается в разъяснении. Знание химии позволяет людям делать те же ртутные градусники герметичными: находясь внутри, ртуть никак не может повлиять на здоровье и жизнь человека. Также благодаря этой информации мы понимаем, что с ртутными градусниками нужно быть осторожными, а если они разбиваются, мы не удаляем ртуть голыми руками, а вызываем специальную службу, которая помогает справиться с последствиями безопасным для нас способом.

    Конечно, химическая индустрия совершила значимый скачок, и, например, чтобы устранить последствия реакций окисления, мы можем купить уже готовое средство в магазине. Однако часто мы можем это сделать быстрее, зная принципы этих взаимодействий между элементами. А это здорово упрощает жизнь. Да и просто освежить в памяти школьные знания тоже бывает полезно.