На упаковках некоторых сортов маргарина, кексов и других пищевых продуктов иногда можно прочитать: «Содержит антиоксиданты». Что же такое антиоксиданты и почему они входят в состав продуктов?
Понятие окислительно-восстановительных реакций
В природе и в технике мы имеем дело с многочисленными реакциями, в ходе которых электроны переходят от атома одного элемента к атому другого. Например, к их числу относятся все реакции горения и реакции соединения между простыми веществами.
Энергичная окислительно‑восстановительная реакция с выделением тепла и света происходит между порошком цинка и серой, а ее продуктом является соединение цинка и серы ZnS. Запишем уравнение этой реакции и обозначим над атомами соединения их с. о. (из приложения 7). Степень окисления элемента в простом веществе равна нулю.
Обратим внимание на то, что в результате реакции степени окисления элементов изменились: у цинка c. о. увеличилась от 0 до +2, а у серы уменьшилась от 0 до –2.
Химические реакции, в ходе которых степени окисления элементов изменяются, называются окислительно-восстановительными реакциями.
Окислитель и восстановитель
В ходе рассмотренной нами реакции степень окисления цинка увеличилась, так как его атом отдал 2 отрицательно заряженных электрона. Эти электроны присоединил атом серы, с. о. которого уменьшилась.
Элемент, который отдает электроны, называется восстановителем, а элемент, который присоединяет их –окислителем. В нашей реакции цинк является восстановителем, а сера – окислителем. Когда вещество взаимодействует с окислителем, оно окисляется, а при взаимодействии с восстановителем – восстанавливается.
С учетом строения атома окисление – это процесс, при котором с. о. элемента повышается. Соответственно, при восстановлении с. о. элемента понижается. В каждой окислительно-восстановительной реакции среди исходных веществ всегда есть восстановитель и окислитель. Таким образом, в ходе окислительно-восстановительной реакции происходит как окисление, так и восстановление. При этом восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается.
Поскольку процессы окисления и восстановления всегда протекают одновременно, такие реакции называются окислительно-восстановительными реакциями.
Кислород как окислитель в химических реакциях
Горение простых и сложных веществ представляет собой процесс быстрого окисления, в ходе которого выделяются тепло и свет.
Многие виды топлива (каменный уголь, сланец) содержат серу. Поэтому при их горении в воздух выделяется ядовитый газ SO2 с острым запахом.
Не все окислительные реакции являются реакциями горения, когда вещество сгорает в кислороде ярким пламенем. Реакции окисления могут быть медленными и протекать незаметно. К ним относятся, например, дыхание, свечение светлячков, ржавление железа. Основной компонент ржавчины – оксид железа(III) – образуется при окислении железа кислородом воздуха.
Часто окислительно-восстановительные реакции оказываются нежелательными. Например, в результате окисления портятся пищевые продукты. Именно поэтому в них добавляют антиоксиданты – вещества, препятствующие окислению. Наиболее известными антиоксидантами являются аскорбиновая и лимонная кислоты.
