Как да разберете отрицателното състояние на окисление. Най-висока степен на окисление. Степен на окисление и валентност

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Степен на окисление- това е количествено определянесъстоянието на атом на химичен елемент в съединение въз основа на неговата електроотрицателност.

Приема както положителни, така и отрицателни стойности. За да посочите степента на окисление на даден елемент в съединение, трябва да поставите арабска цифра със съответния знак ("+" или "-") над неговия символ.

Трябва да се помни, че степента на окисление е количество, което няма физически смисъл, тъй като не отразява реалния заряд на атома. Тази концепция обаче е много широко използвана в химията.

Таблица на степента на окисление на химичните елементи

Максималният положителен и минималният отрицателна степенокислението може да се определи с помощта на периодичната таблица на D.I. Менделеев. Те са равни на номера на групата, в която се намира елементът, и съответно на разликата между стойността на "най-високата" степен на окисление и числото 8.

Ако вземем предвид химични съединенияпо-конкретно, при вещества с неполярни връзки степента на окисление на елементите е нула (N 2, H 2, Cl 2).

Степента на окисление на металите в елементарно състояние е нула, тъй като разпределението на електронната плътност в тях е равномерно.

В простите йонни съединения степента на окисление на съставните им елементи е електрически заряд, тъй като по време на образуването на тези съединения има почти пълен преход на електрони от един атом към друг: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F -1 3, Zr +4 Br - 1 4.

При определяне на степента на окисление на елементите в съединения с полярни ковалентни връзки се сравняват стойностите на тяхната електроотрицателност. Тъй като по време на образуването на химическа връзка електроните се изместват към атоми на повече електроотрицателни елементи, последните имат отрицателно състояние на окисление в съединенията.

Има елементи, за които е характерна само една стойност на степента на окисление (флуор, метали от IA и IIA групи и др.). Флуор, характеризиран най-висока стойностелектроотрицателност, в съединенията винаги има постоянна отрицателна степен на окисление (-1).

Алкалните и алкалоземните елементи, които се характеризират с относително ниска стойност на електроотрицателност, винаги имат положително състояние на окисление, равно на (+1) и (+2), съответно.

Съществуват обаче и такива химични елементи, които се характеризират с няколко стойности на степента на окисление (сяра - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) и др.) .

За да се запомни по-лесно колко и какви степени на окисление са характерни за даден химичен елемент, се използват таблици на степени на окисление. химически елементи, които изглеждат така:

Сериен номер

руски / английски заглавие

химически символ

Степен на окисление

Водород

Хелий / Хелий

Литий / литий

Берилий / Берилий

(-1), 0, (+1), (+2), (+3)

Карбон / въглерод

(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)

Азот / Азот

(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

Кислород / Кислород

(-2), (-1), 0, (+1), (+2)

Флуор / флуор

Натрий

Магнезий / магнезий

Алуминий

Силикон / силиций

(-4), 0, (+2), (+4)

Фосфор / Фосфор

(-3), 0, (+3), (+5)

Сяра

(-2), 0, (+4), (+6)

Хлор / Хлор

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), рядко (+2) и (+4)

Аргон / Аргон

Калий / Калий

Калций / Калций

Скандий / скандий

Титан / Титан

(+2), (+3), (+4)

Ванадий / ванадий

(+2), (+3), (+4), (+5)

Хром / Chromium

(+2), (+3), (+6)

Манган / Манган

(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)

Желязо / Желязо

(+2), (+3), рядко (+4) и (+6)

Кобалт / Кобалт

(+2), (+3), рядко (+4)

Никел / никел

(+2), рядко (+1), (+3) и (+4)

Мед

+1, +2, рядко (+3)

Галий / Галий

(+3), рядък (+2)

Германий / Германий

(-4), (+2), (+4)

Арсен / арсен

(-3), (+3), (+5), рядко (+2)

Селен / Селен

(-2), (+4), (+6), рядко (+2)

Бром / Бром

(-1), (+1), (+5), рядко (+3), (+4)

Криптон / Криптон

Рубидий / Рубидий

Стронций / стронций

Итрий / Итрий

Цирконий / Цирконий

(+4), рядко (+2) и (+3)

Ниобий / Ниобий

(+3), (+5), рядко (+2) и (+4)

Молибден / молибден

(+3), (+6), рядко (+2), (+3) и (+5)

Технеций / Технеций

Рутений / Рутений

(+3), (+4), (+8), рядко (+2), (+6) и (+7)

Родий

(+4), рядко (+2), (+3) и (+6)

Паладий / Паладий

(+2), (+4), рядко (+6)

Сребро / Сребро

(+1), рядко (+2) и (+3)

Кадмий / Кадмий

(+2), рядък (+1)

Индий / Индий

(+3), рядко (+1) и (+2)

Калай / Калай

(+2), (+4)

Антимон / Антимон

(-3), (+3), (+5), рядко (+4)

Телур / телур

(-2), (+4), (+6), рядко (+2)

(-1), (+1), (+5), (+7), рядко (+3), (+4)

Ксенон / Xenon

Цезий / цезий

Барий / барий

Лантан / Lanthanum

Церий / Церий

(+3), (+4)

Празеодим / Praseodymium

Неодим / Неодим

(+3), (+4)

Прометий / Прометий

Самария / Samarium

(+3), рядък (+2)

европий / европий

(+3), рядък (+2)

Гадолиний / гадолиний

Тербий / Тербий

(+3), (+4)

Диспрозий / Диспрозий

Холмий / Холмий

Ербий / Ербий

Тулиум / Тулиум

(+3), рядък (+2)

Итербий / Итербий

(+3), рядък (+2)

Лутеций / Лутеций

Хафний / Хафний

Тантал / тантал

(+5), рядко (+3), (+4)

Волфрам / Волфрам

(+6), редки (+2), (+3), (+4) и (+5)

Рений / рений

(+2), (+4), (+6), (+7), редки (-1), (+1), (+3), (+5)

Осмий / осмий

(+3), (+4), (+6), (+8), рядко (+2)

Иридий / Иридий

(+3), (+4), (+6), рядко (+1) и (+2)

Платина / платина

(+2), (+4), (+6), рядко (+1) и (+3)

Злато / злато

(+1), (+3), рядко (+2)

Меркурий / Меркурий

(+1), (+2)

Талия / Талий

(+1), (+3), рядко (+2)

Олово / Олово

(+2), (+4)

Бисмут / Бисмут

(+3), рядко (+3), (+2), (+4) и (+5)

Полоний / полоний

(+2), (+4), рядко (-2) и (+6)

Астат / астат

Радон / Радон

Франциум / Франций

Радий / радий

Актиний / Актиний

Торий / торий

Проактиниум / Протактиний

Уран / Уран

(+3), (+4), (+6), рядко (+2) и (+5)

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Отговор Ние последователно ще определим степента на окисляване на фосфора във всяка от предложените схеми на трансформация и след това ще изберем правилния отговор.
  • Степента на окисление на фосфора във фосфина е (-3), а във фосфорната киселина - (+5). Промяна в степента на окисление на фосфора: +3 → +5, т.е. първият отговор.
  • Степента на окисление на химичен елемент в проста работае равно на нула. Степента на окисление на фосфора в оксидния състав P 2 O 5 е равна на (+5). Промяна в степента на окисление на фосфора: 0 → +5, т.е. трети отговор.
  • Степента на окисление на фосфора в киселина със състав HPO 3 е (+5), а H 3 PO 2 е (+1). Промяна в степента на окисление на фосфора: +5 → +1, т.е. пети отговор.

ПРИМЕР 2

Упражнение Степента на окисление (-3) въглеродът има в съединението: а) CH 3 Cl; b) C2H2; в) НСОН; d) C2H6.
Решение За да дадем правилен отговор на поставения въпрос, последователно ще определим степента на окисление на въглерода във всяко от предложените съединения.

а) степента на окисление на водорода е (+1), а на хлора - (-1). Вземаме за "х" степента на окисление на въглерода:

x + 3×1 + (-1) =0;

Отговорът е неправилен.

б) степента на окисление на водорода е (+1). Вземаме за "y" степента на окисление на въглерода:

2×y + 2×1 = 0;

Отговорът е неправилен.

в) степента на окисление на водорода е (+1), а на кислорода - (-2). Нека вземем за "z" степента на окисление на въглерода:

1 + z + (-2) +1 = 0:

Отговорът е неправилен.

г) степента на окисление на водорода е (+1). Да вземем за "а" степента на окисление на въглерода:

2×a + 6×1 = 0;

Верен отговор.
Отговор Вариант (d)

Има редица прости правила за изчисляване на степени на окисление:

  • Взема се степента на окисление на елемент в състава на просто вещество нула. Ако веществото е в атомно състояние, тогава степента на окисление на неговите атоми също е нула.
  • Редица елементи показват постоянно състояние на окисление в съединенията. Сред тях са флуор (−1), алкални метали (+1), алкалоземни метали, берилий, магнезий и цинк (+2), алуминий (+3).
  • Кислородът обикновено проявява степен на окисление -2, с изключение на пероксидите $H_2O_2$ (-1) и кислородния флуорид $OF_2$ (+2).
  • Водородът в комбинация с метали (в хидриди) проявява степен на окисление -1, а в съединения с неметали, като правило, +1 (с изключение на $SiH_4, B_2H_6$).
  • Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в една молекула трябва да бъде равна на нула, а в комплексен йон - зарядът на този йон.
  • Най-високата положителна степен на окисление обикновено е равна на номера на групата на елемента в периодичната система. И така, сярата (елемент от група VIA) показва най-високата степен на окисление +6, азотът (елемент от група V) - най-високата степен на окисление +5, манганът - преходен елемент от група VIIB - най-високата степен на окисление +7. Това правило не важи за елементите от страничната подгрупа на първата група, чиито степени на окисление обикновено надвишават +1, както и за елементите от страничната подгрупа на VIII група. Също така елементите кислород и флуор не показват своите по-високи степени на окисление, равни на номера на групата.
  • Най-ниската отрицателна степен на окисление за неметалните елементи се определя чрез изваждане на номера на групата от 8. И така, сярата (елемент от група VIA) показва най-ниската степен на окисление -2, азотът (елемент от група V) - най-ниската степен на окисление -3.

Въз основа на горните правила можете да намерите степента на окисление на даден елемент във всяко вещество.

Намерете степента на окисление на сярата в киселини:

а) H$_2$SO$_3$,

б) H$_2$S$_2$O$_5$,

в) H$_2$S$_3$O$_(10)$.

Решение

Степента на окисление на водорода е +1, на кислорода -2. Нека означим степента на окисление на сярата като x. След това можете да напишете:

$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)\overset(-2)(O_3) $

$2\cdot$(+1) + x + 3$\cdot$(−2) = 0 x = +4

$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)_2\overset(-2)(O_5)$

2$\cdot$(+1) + 2x + 5$\cdot$(−2) = 0 x = +4

$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)_3\overset(-2)(O_10)$

2$\cdot$(+1) + 3x + 10$\cdot$(−2) = 0 x = +6

Така в първите две киселини степента на окисление на сярата е еднаква и равна на +4, в последната киселина +6.

Намерете степента на окисление на хлора в съединенията:

б) $Ca(ClO_4)_2$,

в) $Al(ClO_2)_3$.

Решение

Първо, намираме заряда на сложните йони, които включват хлор, като същевременно помним, че молекулата като цяло е електрически неутрална.

$\hspace(1,5cm)\overset(+1)(H)\overbrace(ClO_3) \hspace(2,5cm) \overset(+2)(Ca)\overbrace((ClO_4)_2) \hspace(2,5cm) \overset(+3)(Al)\overbrace((ClO_2)_3) $

$\hspace(1.5cm)$+1 +x = 0 $\hspace(2.3cm)$ +2 +2x = 0 $\hspace(2.5cm)$ +3 + 3x = 0

$\hspace(1,5cm)$x = - 1 $\hspace(2,7cm)$ x = - 1 $\hspace(2,9cm)$ x = - 1

$\hspace(1,5cm)(\overset(x)(Cl) \overset(-2)(O_3))^(-1) \hspace(2,4cm) (\overset(x)(Cl) \overset(- 2)(O_4))^(-1) \hspace(2,7cm) (\overset(x)(Cl) \overset(-2)(O_2))^(-1)$

$\hspace(0,5cm)1 \cdot x + 3\cdot (−2) = -1 \hspace(0,9cm)1 \cdot x + 4\cdot (−2) = -1 \hspace(1,2cm)1 \cdot x + 2\cdot (−2) = -1$

$\hspace(1,5cm) x = +5 \hspace(2,8cm) x = +7 \hspace(3,2cm) x = +3$

АЛГОРИТЪМ ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ВАЛЕНТНОСТТА НА ЕЛЕМЕНТ В СЪЕДИНЕНИЕ

Често числените стойности на степента на окисление и валентността съвпадат. Въпреки това, в някои съединения, например в прости вещества, техните стойности могат да се различават.

Така молекулата на азота се образува от два азотни атома, свързани с тройна връзка. Връзката се образува от три споделени електронни двойки поради наличието на три несдвоени електрона на подниво 2p на азотния атом. Тоест валентността на азота е три. В същото време $N_2$ е просто вещество, което означава, че степента на окисление на тази молекула е нула.

По същия начин, в една кислородна молекула валентността е две, а степента на окисление е 0; в молекулата на водорода валентността е I, степента на окисление е 0.

Точно както при простите вещества, степента на окисление и валентността често се различават органични съединения. Това ще бъде разгледано по-подробно в темата "RWR в органичната химия".

За да определите валентността в сложните съединения, първо трябва да изградите структурна формула. В структурната формула една химична връзка е представена с едно "тире".

При конструирането на графични формули трябва да се вземат предвид редица фактори:


Определение

Електроотрицателност (EO) $\chi$(chi) - стойност, която характеризира способността на атом на елемент да привлича електрони към себе си, когато се образува химическа връзка с други атоми.

Съвременната концепция за електроотрицателността на атомите е въведена от американския учен Линус Полинг през 1932 г. Теоретичната дефиниция на електроотрицателността е разработена по-късно. Американският физик Робърт Мъликен предложи да се изчисли електроотрицателността като половината от сумата на йонизационния потенциал и афинитета на електрона:

$\chi_(\textrm(M)) = \dfrac (I + A_e)(2),$

където $I$ е йонизационният потенциал, $A_e$ е енергията на електронен афинитет.

В допълнение към скалата на Mulliken, описана по-горе, има повече от 20 различни други скали на електроотрицателност (въз основа на изчисляването на стойностите, които се основават на различни свойства на веществата), включително скалата на L. Pauling (базирана на енергия на свързване по време на образуването на сложно вещество от прости), Allred-Rokhov (въз основа на електростатичната сила, действаща върху външен електрон) и др.

В момента има много начини за количествено определяне на големината на електроотрицателността на атома. Стойностите на електроотрицателността на елементите, изчислени по различни методи, като правило не съвпадат дори с въвеждането на корекционни фактори. Въпреки това общите тенденции в изменението на $\chi$ според Периодичната система се запазват. Това може да се илюстрира чрез сравнение на двете най-използвани скали - според Полинг и според Олред-Рохов ( удебеленшрифтът показва EC стойности по скалата на Pauling, в курсив- по скалата на Allred-Rokhov; $s$-елементи в розово, $p$-елементи в жълто, $d$-елементи в зелено, $f$-елементи в синьо):

Строго погледнато, на даден елемент не може да се припише постоянна електроотрицателност. Електроотрицателността на атома зависи от много фактори, по-специално от валентното състояние на атома, формалното състояние на окисление, вида на съединението, координационното число, природата на лигандите, които изграждат средата на атома в молекулярна система и някои други.

Електроотрицателността е свързана с редокс активността на даден елемент. Съответно, колкото по-голяма е електроотрицателността на даден елемент, толкова по-силни са неговите окислителни свойства.

Колкото по-близо е електронната обвивка на даден атом до електронна обвивкаинертен газ, толкова по-висока е неговата електроотрицателност. С други думи, в периодитъй като външното енергийно ниво се запълва с електрони (т.е. отляво надясно), електроотрицателността се увеличава, тъй като номерът на групата и броят на електроните във външното енергийно ниво се увеличават.

Колкото по-далеч са валентните електрони от ядрото, толкова по-слаби са те и толкова по-ниска е способността на атома да привлича допълнителни електрони към себе си. По този начин, в групиелектроотрицателността нараства с намаляване атомен радиуст.е. отдолу нагоре. Елементът с най-висока електроотрицателност е флуор, а елементът с най-ниска е цезий. Следователно типичните неметали имат високи стойности на електроотрицателност, докато типичните метали имат ниски стойности.

ВАЛЕНТНОСТ НА ХИМИЧНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ

Валентностхарактеризира способността на атомите на даден химичен елемент да образуват химични връзки.

Валентностопределя броя на химичните връзки, чрез които един атом е свързан с други атоми в молекулата.

По-рано валентността се определяше като броя на атомите на едновалентен елемент, с които е свързан един атом на този елемент. По този начин водородът се счита за едновалентен елемент. В молекулата $HBr$ бромният атом се свързва с един водороден атом, а серният атом в молекулата $H_2S$ се свързва с два водородни атома. Следователно бромът в $HBr$ е едновалентен, а сярата в $H_2S$ е двувалентен. Стойности на валентност за различни елементиможе да варира от едно до осем. Така в перхлорната киселина $HClO_4$ елементът водород е едновалентен, кислородът е двувалентен, а хлорът е седемвалентен. В молекулата на ксеноновия оксид $XeO_4$ валентността на ксенона достига осем. Всичко това е ясно демонстрирано от следните структурни формули, които показват реда на свързване на атомите в една молекула един към друг в съответствие с техните валентности (с една валентност, съответстваща на всяка валентна единица):

Определение

В момента под валентностразберете броя на електронните двойки, чрез които даден атом е свързан с други атоми.

Валентност(или ковалентност) определя се от броя ковалентни връзкиобразувани от даден атом в съединение. В този случай се вземат предвид както ковалентните връзки, образувани от обменния механизъм, така и ковалентните връзки, образувани от донорно-акцепторния механизъм.

Валанс няма знак!

Тъй като има два механизма за образуване на ковалентна връзка (механизъм на електронно сдвояване и донорно-акцепторен механизъм), валентните способности на атомите зависят от:

  • броят на несдвоените електрони в даден атом;
  • от наличието на свободни атомни орбиталивъв външно ниво;
  • върху броя на несподелените електронни двойки.

Валентността на елементите от първия период не може да надвишава I, валентността на елементите от втория период не може да надвишава IV. Започвайки от третия период, валентността на елементите може да се увеличи до VIII (например $XeO_4$) в съответствие с номера на групата, в която се намира елементът.

Помислете например за валентните възможности на атомите на редица елементи.

ВАЛЕНТНИ СПОСОБНОСТИ НА ВОДОРОД

Водородният атом има един валентен електрон, който се отразява от електронната формула $1s^1$ или графичната формула:

Благодарение на този несдвоен електрон, водородният атом може да образува само една ковалентна връзка с всеки друг атом чрез механизма на сдвояване (или социализиране) на електрони. Няма други възможности за валентност за водородния атом. Следователно водородът проявява една валентност, равна на I.

ВАЛЕНТНИ ВЪЗМОЖНОСТИ НА ФОСФОР

Елементът фосфор е в трети период, в главната подгрупа на пета група. Електронната конфигурация на неговите валентни електрони е $3s^23p^3$ или

Като аналог на азота, фосфорът може също да проявява валентности I, II, III и IV. Но тъй като има свободни $3d$-орбитали за елементите от третия период, фосфорният атом може да премине във възбудено състояние чрез прехвърляне на един от $s$-електроните на $d$-подниво:

По този начин един фосфорен атом може да образува пет ковалентни връзки чрез обменния механизъм. Фосфорът проявява максимална валентност V в молекулите $PF_5$, $H_3PO_4$, $POCl_3$ и др.:

СТЕПЕН НА ОКИСЛЕНИЕ

Определение

Степен на окислениее условният заряд на атом в съединение, като се приеме, че всички връзки в това съединение са йонни (т.е. всички свързващи електронни двойки са напълно изместени към атом на по-електроотрицателен елемент).

С други думи, степента на окисление е число, което показва колко електрони даден атом е отдал (+ заряд) или получил (– заряд), когато е образувана химическа връзка с друг атом.

За разлика от валентността степента на окисление има знак – може да бъде отрицателна, нулева или положителна.

За да изчислите степента на окисление на атомите в съединение, има няколко прости правила:

  • Степента на окисление на елемент в просто вещество се приема за нула. Ако веществото е в атомно състояние, тогава степента на окисление на неговите атоми също е нула.
  • Редица елементи показват постоянно състояние на окисление в съединенията. Сред тях са флуор (−1), алкални метали (+1), алкалоземни метали, берилий, магнезий и цинк (+2), алуминий (+3).
  • Кислородът, като правило, проявява степен на окисление -2, с изключение на пероксидите $H_2O_2$ (-1), супероксидите $MO_2$ ($-\frac(1)(2)$), озонидите $M^IO_3 ,\ M^(II )(O_3)_2$ ($-\frac(1)(3)$) и кислороден флуорид $OF_2$ (+2).
  • Водородът в комбинация с метали (в хидриди) проявява степен на окисление -1, а в съединения с неметали, като правило, +1 (с изключение на $SiH_4,\ B_2H_6$).
  • Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в една молекула трябва да бъде равна на нула, а в комплексен йон - зарядът на този йон.

Най-високо положително състояние на окислениеравен, като правило, на груповия номер на елемента в периодичната система.

И така, сярата (елемент от група VIA) показва най-високата степен на окисление +6, азотът (елемент от група V) - най-високата степен на окисление +5, манганът - преходен елемент от група VIIB - най-високата степен на окисление +7. Това правило не важи за елементите от страничната подгрупа на първата група, чиито степени на окисление обикновено надвишават +1, както и за елементите от страничната подгрупа на VIII група. Също така елементите кислород и флуор не показват своите по-високи степени на окисление, равни на номера на групата.

Най-ниска степен на отрицателно окислениеза неметалните елементи се определя чрез изваждане на номера на групата от 8.

И така, сярата (елемент от група VIA) показва най-ниската степен на окисление -2, азотът (елемент от група V) - най-ниската степен на окисление -3.

Въз основа на горните правила можете да намерите степента на окисление на даден елемент във всяко вещество.

$+1 + x = 0 \hspace(1,5cm) +2 + 2x = 0 \hspace(1,5cm) +3 + 3x = 0$

$x = - 1 \hspace(2,3 cm) x = - 1 \hspace(2,6 cm) x = - 1$

$\overset(x)(Cl\overset(-2)(O_3))^(-1)$

Химичен елемент в съединение, изчислен от предположението, че всички връзки са йонни.

Степените на окисление могат да имат положителна, отрицателна или нулева стойност, следователно алгебричната сума на степените на окисление на елементите в молекулата, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, а в йона - зарядът на йона.

1. Окислителните степени на металите в съединенията винаги са положителни.

2. Най-високата степен на окисление съответства на номера на групата периодична система, където се намира този елемент (изключение е: Au+3(I група), Cu+2(II), от група VIII степента на окисление +8 може да бъде само в осмий Операционна системаи рутений Ru.

3. Степените на окисление на неметалите зависят от това с кой атом е свързан:

  • ако е с метален атом, тогава степента на окисление е отрицателна;
  • ако е с неметален атом, тогава степента на окисление може да бъде както положителна, така и отрицателна. Зависи от електроотрицателността на атомите на елементите.

4. Най-високата отрицателна степен на окисление на неметалите може да се определи, като от 8 се извади номерът на групата, в която се намира този елемент, т.е. най-високото положително състояние на окисление е равно на броя на електроните на външния слой, който съответства на номера на групата.

5. Степените на окисление на простите вещества са 0, независимо дали е метал или неметал.

Елементи с постоянни степени на окисление.

елемент

Характерно състояние на окисление

Изключения

Метални хидриди: LIH-1

степен на окислениесе нарича условен заряд на частицата при предположението, че връзката е напълно прекъсната (има йонен характер).

з- кл = з + + кл - ,

Комуникация в солна киселинаковалентен полярен. Електронната двойка е по-предубедена към атома кл - , защото това е по-електроотрицателен цял елемент.

Как да определим степента на окисление?

Електроотрицателносте способността на атомите да привличат електрони от други елементи.

Степента на окисление е посочена над елемента: бр 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,К + кл - и т.н.

Тя може да бъде отрицателна и положителна.

Степента на окисление на просто вещество (несвързано, свободно състояние) е нула.

Степента на окисление на кислорода в повечето съединения е -2 (изключение правят пероксидите H 2 O 2, където е -1 и съединения с флуор - О +2 Е 2 -1 , О 2 +1 Е 2 -1 ).

- Степен на окислениепрост моноатомен йон е равен на неговия заряд: Na + , ок +2 .

Водородът в неговите съединения има степен на окисление +1 (изключения са хидридите - Na + з - и типове връзки ° С +4 з 4 -1 ).

В метално-неметалните връзки атомът, който има най-висока електроотрицателност, има отрицателно състояние на окисление (данните за електроотрицателността са дадени по скалата на Полинг): з + Е - , Cu + бр - , ок +2 (НЕ 3 ) - и т.н.

Правила за определяне на степента на окисление в химичните съединения.

Да вземем връзка KMnO 4 , необходимо е да се определи степента на окисление на мангановия атом.

Обосновавам се:

  1. Калият е алкален метал от група I на периодичната таблица и следователно има само положителна степен на окисление +1.
  2. Известно е, че кислородът има степен на окисление -2 в повечето от неговите съединения. Това вещество не е пероксид, което означава, че не е изключение.
  3. Прави уравнение:

К+MnXO 4 -2

Позволявам х- неизвестна за нас степен на окисление на манган.

Броят на атомите на калия е 1, на мангана - 1, на кислорода - 4.

Доказано е, че молекулата като цяло е електрически неутрална, така че общият й заряд трябва да бъде равен на нула.

1*(+1) + 1*(х) + 4(-2) = 0,

X = +7,

Следователно степента на окисление на манган в калиев перманганат = +7.

Нека вземем друг пример за оксид Fe2O3.

Необходимо е да се определи степента на окисление на железния атом.

Обосновавам се:

  1. Желязото е метал, кислородът е неметал, което означава, че именно кислородът ще бъде окислител и ще има отрицателен заряд. Знаем, че кислородът има степен на окисление -2.
  2. Разглеждаме броя на атомите: желязо - 2 атома, кислород - 3.
  3. Правим уравнение, където х- степента на окисление на железния атом:

2*(X) + 3*(-2) = 0,

Заключение: степента на окисление на желязото в този оксид е +3.

Примери.Определете степента на окисление на всички атоми в молекулата.

1. K2Cr2O7.

Степен на окисление К+1, кислород О -2.

Дадени индекси: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2).

защото алгебричната сума на степените на окисление на елементите в молекулата, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, тогава броят на положителните степени на окисление е равен на броя на отрицателните. Състояния на окисление K+O=(-14)+(+2)=(-12).

От това следва, че броят на положителните степени на атома на хрома е 12, но в молекулата има 2 атома, което означава, че има (+12):2=(+6) на атом. Отговор: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2.

2.(AsO 4) 3-.

AT този случайсумата от степени на окисление вече няма да е равна на нула, а на заряда на йона, т.е. - 3. Нека съставим уравнение: x+4×(- 2)= - 3 .

Отговор: (Акто +5 O 4 -2) 3-.

Теми USE кодификатор: Електроотрицателност. Степента на окисление и валентността на химичните елементи.

Когато атомите взаимодействат и се образуват, електроните между тях в повечето случаи са неравномерно разпределени, тъй като свойствата на атомите се различават. | Повече ▼ електроотрицателен атомът привлича по-силно електронната плътност към себе си. Атом, който е привлякъл електронна плътност към себе си, придобива частичен отрицателен заряд. δ — , неговият "партньор" е частичен положителен заряд δ+ . Ако разликата в електроотрицателността на атомите, образуващи връзка, не надвишава 1,7, ние наричаме връзка ковалентен полярен . Ако разликата в образуващата се електроотрицателност химическа връзка, надвишава 1,7, тогава наричаме такава връзка йонни .

Степен на окисление е спомагателният условен заряд на атом на елемент в съединение, изчислен от предположението, че всички съединения са съставени от йони (всички полярни връзки са йонни).

Какво означава "условно таксуване"? Ние просто се съгласяваме, че малко ще опростим нещата: ще считаме всички полярни връзки за напълно йонни и ще считаме, че един електрон напълно напуска или идва от един атом в друг, дори ако всъщност не е така. И условно един електрон напуска по-малко електроотрицателен атом за по-електроотрицателен.

Например, в H-Cl връзката, смятаме, че водородът условно е "отдал" електрон и зарядът му е станал +1, а хлорът е "приел" електрон и зарядът му е станал -1. Всъщност няма такива общи заряди на тези атоми.

Със сигурност имате въпрос - защо да измисляте нещо, което не съществува? Това не е коварен план на химиците, всичко е просто: такъв модел е много удобен. Идеите за степента на окисление на елементите са полезни при компилирането класификация химически вещества, описване на техните свойства, формулиране на съединения и номенклатура. Особено често се използват степени на окисление при работа с редокс реакции.

Степените на окисление са по-висок, нисъки междинен.

По-високстепента на окисление е равна на номера на групата със знак плюс.

Непълноцененсе определя като числото на групата минус 8.

И междиненстепента на окисление е почти всяко цяло число в диапазона от най-ниска степенокисляване до най-висока.

Например, азотът се характеризира с: най-високата степен на окисление е +5, най-ниската 5 - 8 \u003d -3, а междинните степени на окисление са от -3 до +5. Например, в хидразин N 2 H 4 степента на окисление на азота е междинна, -2.

Най-често степента на окисление на атомите в сложни веществаобозначава се първо със знак, а след това с число, напр +1, +2, -2 и т.н. Когато става дума за заряд на йон (приемайки, че йонът наистина съществува в съединението), тогава първо посочете числото, а след това знака. Например: Ca 2+, CO 3 2-.

За да намерите степени на окисление, използвайте следното регламенти :

  1. Степента на окисление на атомите в прости вещества е равно на нула;
  2. AT неутрални молекули алгебричната сума на степени на окисление е нула, за йони тази сума е равна на заряда на йона;
  3. Степен на окисление алкални метали (елементи от група I на главната подгрупа) в съединенията е +1, степента на окисление алкалоземни метали (елементи от група II на главната подгрупа) в съединения е +2; степен на окисление алуминийв съединения е +3;
  4. Степен на окисление водородв съединения с метали (- NaH, CaH 2 и др.) е равно на -1 ; в съединения с неметали () +1 ;
  5. Степен на окисление кислороде равно на -2 . Изключениепредставляват пероксиди- съединения, съдържащи -О-О- групата, където е степента на окисление на кислорода -1 и някои други съединения ( супероксиди, озониди, кислородни флуориди OF 2и т.н.);
  6. Степен на окисление флуорвъв всички сложни вещества е равно на -1 .

Горните са ситуациите, когато разглеждаме степента на окисление постоянен . За всички други химични елементи степента на окисление — променливаи зависи от реда и вида на атомите в съединението.

Примери:

Упражнение: определете степента на окисление на елементите в молекулата на калиев дихромат: K 2 Cr 2 O 7.

Решение:степента на окисление на калия е +1, степента на окисление на хрома се означава като х, степен на окисление на кислорода -2. Сумата от всички степени на окисление на всички атоми в една молекула е 0. Получаваме уравнението: +1*2+2*x-2*7=0. Решаваме го, получаваме степента на окисление на хром +6.

В бинарните съединения по-електроотрицателният елемент се характеризира с отрицателно състояние на окисление, по-малко електроотрицателният елемент се характеризира с положително.

забележи, че понятието степен на окисление е много условно! Степента на окисление не показва реалния заряд на атома и няма истинско физическо значение.. Това е опростен модел, който работи ефективно, когато трябва например да изравним коефициентите в уравнението химическа реакция, или за алгоритмизирането на класификацията на веществата.

Степента на окисление не е валентна! Степента на окисление и валентността в много случаи не съвпадат. Например, валентността на водорода в просто вещество Н2 е I, а степента на окисление, съгласно правило 1, е 0.

Това са основните правила, които ще ви помогнат да определите степента на окисление на атомите в съединенията в повечето случаи.

В някои ситуации може да ви е трудно да определите степента на окисление на даден атом. Нека да разгледаме някои от тези ситуации и как да ги разрешим:

  1. В двойните (подобни на сол) оксиди степента при атома по правило е две степени на окисление. Например, в железен оксид Fe 3 O 4 желязото има две степени на окисление: +2 и +3. Кое да посочите? И двете. За да се опрости, това съединение може да бъде представено като сол: Fe (FeO 2) 2. В този случай киселинният остатък образува атом със степен на окисление +3. Или двоен оксид може да бъде представен по следния начин: FeO * Fe 2 O 3.
  2. В пероксо съединенията степента на окисление на кислородните атоми, свързани с ковалентни неполярни връзки, като правило се променя. Например във водороден пероксид H 2 O 2 и пероксиди на алкални метали степента на окисление на кислорода е -1, т.к. една от връзките е ковалентна неполярна (H-O-O-H). Друг пример е пероксомоносярна киселина (Caro киселина) H 2 SO 5 (виж фигурата) съдържа два кислородни атома със степен на окисление -1, останалите атоми с степен на окисление -2, така че следният запис ще бъде по-разбираем: H 2 SO 3 (O2). Известни са и хромови пероксо съединения - например хром (VI) пероксид CrO (O 2) 2 или CrO 5 и много други.
  3. Друг пример за съединения с двусмислени степени на окисление са супероксиди (NaO 2) и солеподобни озониди KO 3 . В този случай е по-подходящо да се говори за молекулен йон O 2 със заряд -1 и O 3 със заряд -1. Структурата на такива частици е описана от някои модели, които на руски език учебна програмапреминават първите курсове на химическите университети: MO LCAO, методът на суперпозиция на валентните схеми и др.
  4. В органичните съединения понятието степен на окисление не е много удобно за използване, т.к между въглеродните атоми съществува голямо числоковалентни неполярни връзки. Въпреки това, ако начертаете структурната формула на една молекула, тогава степента на окисление на всеки атом може също да се определи от типа и броя на атомите, с които този атом е директно свързан. Например за първичните въглеродни атоми във въглеводородите степента на окисление е -3, за вторичните -2, за третичните атоми -1, за кватернерните - 0.

Нека се упражним да определяме степента на окисление на атомите в органичните съединения. За да направите това, трябва да начертаете пълната структурна формула на атома и да изберете въглеродния атом с неговата непосредствена среда - атомите, с които е пряко свързан.

  • За да опростите изчисленията, можете да използвате таблицата за разтворимост - там са посочени зарядите на най-често срещаните йони. На повечето руски изпитив химията (USE, GIA, DVI) е разрешено използването на таблицата за разтворимост. Това е готов измамник, който в много случаи може да спести много време.
  • Когато изчисляваме степента на окисление на елементите в сложни вещества, първо посочваме степента на окисление на елементите, които знаем със сигурност (елементи с постоянна степен на окисление), а степента на окисление на елементи с променлива степен на окисление се обозначава с x. Сумата от всички заряди на всички частици е равна на нула в молекула или равна на заряда на йон в йон. Лесно е да се състави и реши уравнение от тези данни.

Прочетете също