Kako saznati negativno oksidacijsko stanje. Najviši stupanj oksidacije. Oksidacijsko stanje i valencija

DEFINICIJA

Oksidacijsko stanje- ovo je kvantifikacija stanje atoma kemijskog elementa u spoju na temelju njegove elektronegativnosti.

Ima i pozitivne i negativne vrijednosti. Da biste označili oksidacijsko stanje elementa u spoju, trebate staviti arapski broj s odgovarajućim znakom ("+" ili "-") iznad njegovog simbola.

Treba imati na umu da je stupanj oksidacije veličina koja nema fizički smisao, jer ne odražava pravi naboj atoma. Međutim, ovaj koncept je vrlo široko korišten u kemiji.

Tablica oksidacijskog stanja kemijskih elemenata

Maksimalno pozitivno i minimalno negativna snaga oksidacija se može odrediti korištenjem periodnog sustava D.I. Mendeljejev. One su jednake broju skupine u kojoj se element nalazi, odnosno razlici između vrijednosti "najvišeg" oksidacijskog stanja i broja 8.

Ako uzmemo u obzir kemijski spojevi točnije, u tvarima s nepolarnim vezama, oksidacijsko stanje elemenata je nula (N 2, H 2, Cl 2).

Oksidacijsko stanje metala u elementarnom stanju je nula, jer je raspodjela gustoće elektrona u njima jednolika.

U jednostavnim ionskim spojevima, oksidacijsko stanje njihovih sastavnih elemenata je električno punjenje, budući da tijekom stvaranja ovih spojeva postoji gotovo potpuni prijelaz elektrona s jednog atoma na drugi: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F -1 3, Zr +4 Br - 1 4.

Pri određivanju stupnja oksidacije elemenata u spojevima s polarnim kovalentnim vezama uspoređuju se vrijednosti njihove elektronegativnosti. Budući da se tijekom stvaranja kemijske veze elektroni premještaju u atome više elektronegativnih elemenata, potonji imaju negativno oksidacijsko stanje u spojevima.

Postoje elementi za koje je karakteristična samo jedna vrijednost oksidacijskog stanja (fluor, metali IA i IIA skupine itd.). Fluor, karakteriziran najveća vrijednost elektronegativnosti, u spojevima uvijek ima konstantno negativno oksidacijsko stanje (-1).

Alkalijski i zemnoalkalijski elementi, koje karakterizira relativno niska vrijednost elektronegativnosti, uvijek imaju pozitivno oksidacijsko stanje, jednako (+1), odnosno (+2).

Međutim, postoje i takvi kemijski elementi koje karakterizira nekoliko vrijednosti stupnja oksidacije (sumpor - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), itd.) .

Kako bismo lakše zapamtili koliko i koja su oksidacijska stanja karakteristična za pojedini kemijski element, koriste se tablice oksidacijskih stanja. kemijski elementi, koji izgledaju ovako:

Serijski broj

ruski / engleski titula

kemijski simbol

Oksidacijsko stanje

Vodik

Helij / Helij

Litij / Litij

Berilij / Berilij

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

Ugljik / ugljik

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

Dušik / Dušik

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

Kisik / Kisik

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

Fluor / Fluor

Natrij

Magnezij / magnezij

Aluminij

Silicij / silicij

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

Fosfor / Fosfor

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

Sumpor

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

Klor / klor

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), rijetko (+2) i (+4)

Argon / Argon

Kalij / kalij

Kalcij / Kalcij

Skandij / Skandij

Titan / titan

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

Vanadij / vanadij

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

Krom / Krom

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

Mangan / Mangan

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

Željezo / Željezo

(+2), (+3), rijetko (+4) i (+6)

Kobalt / Kobalt

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

Nikal / nikal

(+2), rijetko (+1), (+3) i (+4)

Bakar

+1, +2, rijetko (+3)

Galij / Galij

(+3), rijetko (+2)

Germanij / Germanij

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

Arsen / arsen

(-3), (+3), (+5), rijetko (+2)

Selen / Selen

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

Brom / Brom

(-1), (+1), (+5), rijetko (+3), (+4)

Kripton / Kripton

Rubidij / Rubidij

Stroncij / Stroncij

Itrij / itrij

Cirkonij / Cirkonij

(+4), rijetko (+2) i (+3)

Niobij / niobij

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

Molibden / molibden

(+3), (+6), rijetko (+2), (+3) i (+5)

Tehnecij / tehnecij

Rutenij / rutenij

(+3), (+4), (+8), rijetko (+2), (+6) i (+7)

Rodij

(+4), rijetko (+2), (+3) i (+6)

Paladij / paladij

(+2), (+4), rijetko (+6)

Srebro / srebro

(+1), rijetko (+2) i (+3)

Kadmij / Kadmij

(+2), rijetko (+1)

Indij / indij

(+3), rijetko (+1) i (+2)

Lim / Lim

(+2), (+4)

Antimon / Antimon

(-3), (+3), (+5), rijetko (+4)

Telur / Telur

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

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

Xenon / Xenon

Cezij / cezij

Barij / barij

Lantan / Lantan

Cerij / cerij

(+3), (+4)

Praseodim / Praseodim

Neodimij / Neodimij

(+3), (+4)

Prometij / Prometij

Samarija / Samarium

(+3), rijetko (+2)

Europij / Europij

(+3), rijetko (+2)

Gadolinij / Gadolinij

Terbij / terbij

(+3), (+4)

Disprozij / Disprozij

Holmij / Holmij

Erbij / Erbij

Tulij / Tulij

(+3), rijetko (+2)

Iterbij / Iterbij

(+3), rijetko (+2)

Lutecij / Lutecij

Hafnij / hafnij

Tantal / tantal

(+5), rijetko (+3), (+4)

Volfram / Volfram

(+6), rijetko (+2), (+3), (+4) i (+5)

Renij / Renij

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

Osmij / osmij

(+3), (+4), (+6), (+8), rijetko (+2)

Iridij / Iridij

(+3), (+4), (+6), rijetko (+1) i (+2)

Platina / platina

(+2), (+4), (+6), rijetko (+1) i (+3)

Zlato / zlato

(+1), (+3), rijetko (+2)

Merkur / Merkur

(+1), (+2)

Struk / Talij

(+1), (+3), rijetko (+2)

Voditi / Voditi

(+2), (+4)

Bizmut / Bizmut

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

Polonij / Polonij

(+2), (+4), rijetko (-2) i (+6)

Astatin / Astatin

Radon / Radon

Francij / Francij

Radij / radij

Aktinij / Actinium

Torij / torij

Proactinium / Protaktinij

Uran / Uran

(+3), (+4), (+6), rijetko (+2) i (+5)

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Odgovor Naizmjenično ćemo odrediti stupanj oksidacije fosfora u svakoj od predloženih shema transformacije, a zatim odabrati točan odgovor.
  • Oksidacijsko stanje fosfora u fosfinu je (-3), au fosfornoj kiselini - (+5). Promjena oksidacijskog stanja fosfora: +3 → +5, t.j. prvi odgovor.
  • Oksidacijsko stanje kemijskog elementa u jednostavna stvar jednaka nuli. Oksidacijsko stanje fosfora u sastavu oksida P 2 O 5 jednako je (+5). Promjena oksidacijskog stanja fosfora: 0 → +5, t.j. treći odgovor.
  • Oksidacijsko stanje fosfora u kiselini sastava HPO 3 je (+5), a H 3 PO 2 je (+1). Promjena oksidacijskog stanja fosfora: +5 → +1, t.j. peti odgovor.

PRIMJER 2

Vježbajte Oksidacijski stupanj (-3) ugljik ima u spoju: a) CH 3 Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.
Riješenje Kako bismo dali točan odgovor na postavljeno pitanje, naizmjenično ćemo odrediti stupanj oksidacije ugljika u svakom od predloženih spojeva.

a) oksidacijsko stanje vodika je (+1), a klora - (-1). Uzimamo za "x" stupanj oksidacije ugljika:

x + 3×1 + (-1) =0;

Odgovor je netočan.

b) oksidacijsko stanje vodika je (+1). Uzimamo za "y" stupanj oksidacije ugljika:

2×y + 2×1 = 0;

Odgovor je netočan.

c) oksidacijsko stanje vodika je (+1), a kisika - (-2). Uzmimo za "z" oksidacijsko stanje ugljika:

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

Odgovor je netočan.

d) oksidacijsko stanje vodika je (+1). Uzmimo za "a" oksidacijsko stanje ugljika:

2×a + 6×1 = 0;

Točan odgovor.
Odgovor Opcija (d)

Postoji nekoliko jednostavnih pravila za izračunavanje oksidacijskih stanja:

  • Uzima se oksidacijsko stanje elementa u sastavu jednostavne tvari nula. Ako je tvar u atomskom stanju, tada je i stupanj oksidacije njezinih atoma jednak nuli.
  • Niz elemenata pokazuje konstantno oksidacijsko stanje u spojevima. Među njima su fluor (−1), alkalijski metali (+1), zemnoalkalijski metali, berilij, magnezij i cink (+2), aluminij (+3).
  • Kisik općenito pokazuje oksidacijsko stanje -2, s izuzetkom peroksida $H_2O_2$ (-1) i kisikovog fluorida $OF_2$ (+2).
  • Vodik u kombinaciji s metalima (u hidridima) pokazuje oksidacijsko stanje -1, au spojevima s nemetalima u pravilu +1 (osim $SiH_4, B_2H_6$).
  • Algebarski zbroj oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli mora biti jednak nuli, au složenom ionu naboj tog iona.
  • Najviše pozitivno oksidacijsko stanje obično je jednako broju skupine elementa u periodnom sustavu. Dakle, sumpor (element skupine VIA) pokazuje najviše oksidacijsko stanje +6, dušik (element skupine V) - najviše oksidacijsko stanje +5, mangan - prijelazni element skupine VIIB - najviše oksidacijsko stanje +7. Ovo pravilo ne vrijedi za elemente bočne podskupine prve skupine, čija oksidacijska stanja obično prelaze +1, kao ni za elemente bočne podskupine VIII. Također, elementi kisik i fluor ne pokazuju svoja viša oksidacijska stanja, jednaka broju skupine.
  • Najniže negativno oksidacijsko stanje za nemetalne elemente određuje se oduzimanjem broja skupine od 8. Dakle, sumpor (element VIA skupine) ima najniži oksidacijski stupanj -2, dušik (element V skupine) - najniži oksidacijski stupanj -3.

Na temelju gore navedenih pravila možete pronaći oksidacijsko stanje elementa u bilo kojoj tvari.

Odredite oksidacijsko stanje sumpora u kiselinama:

a) H$_2$SO$_3$,

b) H$_2$S$_2$O$_5$,

c) H$_2$S$_3$O$_(10)$.

Riješenje

Oksidacijsko stanje vodika je +1, kisika -2. Označimo oksidacijsko stanje sumpora s x. Tada možete napisati:

$\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

Tako je u prve dvije kiseline stupanj oksidacije sumpora isti i jednak +4, u posljednjoj kiselini +6.

Odredite oksidacijsko stanje klora u spojevima:

b) $Ca(ClO_4)_2$,

c) $Al(ClO_2)_3$.

Riješenje

Prvo, pronalazimo naboj složenih iona, koji uključuju klor, pri čemu se prisjećamo da je molekula kao cjelina električki neutralna.

$\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) $

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

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

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

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

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

ALGORITAM ZA IZRAČUN VALENCIJE ELEMENTA U SPOJU

Često se numeričke vrijednosti oksidacijskog stanja i valencije podudaraju. Međutim, u nekim spojevima, na primjer, u jednostavnim tvarima, njihove vrijednosti mogu se razlikovati.

Dakle, molekulu dušika tvore dva atoma dušika povezana trostrukom vezom. Vezu tvore tri zajednička elektronska para zbog prisutnosti tri nesparena elektrona na 2p podrazini atoma dušika. Odnosno, valencija dušika je tri. Istovremeno, $N_2$ je jednostavna tvar, što znači da je oksidacijsko stanje ove molekule nula.

Slično, u molekuli kisika, valencija je dva, a oksidacijsko stanje je 0; u molekuli vodika, valencija je I, oksidacijsko stanje je 0.

Kao i kod jednostavnih tvari, oksidacijsko stanje i valencija se često razlikuju organski spojevi. O tome će biti više riječi u temi "RWR u organskoj kemiji".

Da biste odredili valentnost u složenim spojevima, prvo morate izgraditi strukturna formula. U strukturnoj formuli jedna je kemijska veza prikazana jednom "crticom".

Prilikom izrade grafičkih formula potrebno je uzeti u obzir niz čimbenika:


Definicija

Elektronegativnost (EO) $\chi$(chi) - vrijednost koja karakterizira sposobnost atoma elementa da privuče elektrone k sebi kada se formira kemijska veza s drugim atomima.

Suvremeni koncept elektronegativnosti atoma uveo je američki znanstvenik Linus Pauling 1932. godine. Teorijska definicija elektronegativnosti razvijena je kasnije. Američki fizičar Robert Mulliken predložio je da se elektronegativnost izračuna kao polovica zbroja potencijala ionizacije i afiniteta elektrona:

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

gdje je $I$ potencijal ionizacije, $A_e$ je energija afiniteta prema elektronu.

Osim gore opisane Mullikenove ljestvice, postoji više od 20 različitih drugih ljestvica elektronegativnosti (temeljenih na izračunu vrijednosti koje se temelje na različitim svojstvima tvari), uključujući L. Paulingovu ljestvicu (temeljena na energija vezanja tijekom stvaranja složene tvari iz jednostavne), Allred-Rokhovljev (temeljen na elektrostatskoj sili koja djeluje na vanjski elektron) itd.

Trenutno postoji mnogo načina za kvantificiranje veličine elektronegativnosti atoma. Vrijednosti elektronegativnosti elemenata izračunate različitim metodama u pravilu se ne podudaraju čak ni s uvođenjem faktora korekcije. Međutim, opći trendovi u promjeni $\chi$ prema periodnom sustavu su sačuvani. To se može ilustrirati usporedbom dviju najčešće korištenih ljestvica - prema Paulingu i prema Allred-Rochovu ( podebljano font označava EC vrijednosti na Paulingovoj ljestvici, u kurzivu- prema Allred-Rokhov ljestvici; $s$-elementi u ružičastoj, $p$-elementi u žutoj, $d$-elementi u zelenoj, $f$-elementi u plavoj boji):

Strogo govoreći, elementu se ne može pripisati trajna elektronegativnost. Elektronegativnost atoma ovisi o mnogim čimbenicima, posebice o valentnom stanju atoma, formalnom oksidacijskom stanju, vrsti spoja, koordinacijskom broju, prirodi liganada koji čine okolinu atoma u molekularni sustav i neki drugi.

Elektronegativnost je povezana s redoks aktivnošću elementa. Prema tome, što je veća elektronegativnost elementa, to su njegova oksidacijska svojstva jača.

Što je elektronska ljuska danog atoma bliža elektronska ljuska inertni plin, veća je njegova elektronegativnost. Drugim riječima, u razdobljima kako se vanjska energetska razina puni elektronima (to jest, slijeva nadesno), elektronegativnost se povećava, kako se povećava broj grupa i broj elektrona na vanjskoj energetskoj razini.

Što su valentni elektroni dalje od jezgre, slabije se drže i manja je sposobnost atoma da sebi privuče dodatne elektrone. Na ovaj način, u grupama elektronegativnost raste s opadanjem atomski radijus tj. odozdo prema gore. Element s najvećom elektronegativnošću je fluor, a element s najmanjom je cezij. Tipični nemetali stoga imaju visoke vrijednosti elektronegativnosti, dok tipični metali imaju niske vrijednosti.

VALENTNOST KEMIJSKIH ELEMENATA

Valencija karakterizira sposobnost atoma određenog kemijskog elementa da stvaraju kemijske veze.

Valencija određuje broj kemijskih veza kojima je atom povezan s drugim atomima u molekuli.

Prethodno je valencija definirana kao broj atoma jednovalentnog elementa s kojim je povezan jedan atom tog elementa. Stoga se vodik smatra jednovalentnim elementom. U molekuli $HBr$ atom broma spaja se s jednim atomom vodika, a atom sumpora u molekuli $H_2S$ spaja se s dva atoma vodika. Stoga je brom u $HBr$ jednovalentan, a sumpor u $H_2S$ dvovalentan. Vrijednosti valencije za raznih elemenata može varirati od jedan do osam. Tako je u perklornoj kiselini $HClO_4$ element vodik jednovalentan, kisik dvovalentan, a klor sedmerovalentan. U molekuli ksenon oksida $XeO_4$ valencija ksenona doseže osam. Sve je to jasno prikazano sljedećim strukturnim formulama, koje pokazuju redoslijed međusobnog vezanja atoma u molekuli u skladu s njihovim valencijama (pri čemu svakoj jedinici valencije odgovara jedna valentna prazna):

Definicija

Trenutno pod valencija razumjeti broj elektronskih parova kojima je određeni atom vezan s drugim atomima.

Valencija(ili kovalencije) određeno brojem kovalentne veze koju tvori dani atom u spoju. U ovom slučaju uzimaju se u obzir i kovalentne veze nastale mehanizmom izmjene i kovalentne veze nastale mehanizmom donor-akceptor.

Valency nema znaka!

Budući da postoje dva mehanizma za stvaranje kovalentne veze (mehanizam sparivanja elektrona i mehanizam donor-akceptor), valentne sposobnosti atoma ovise o:

  • broj nesparenih elektrona u danom atomu;
  • od dostupnosti slobodnih atomske orbitale u vanjskoj razini;
  • o broju nepodijeljenih elektronskih parova.

Valencija elemenata prve periode ne može biti veća od I, valencija elemenata druge periode ne može biti veća od IV. Počevši od treće periode, valencija elemenata može se povećati do VIII (na primjer, $XeO_4$) u skladu s brojem skupine u kojoj se element nalazi.

Razmotrimo, na primjer, mogućnosti valencije atoma niza elemenata.

VALENTNE SPOSOBNOSTI VODIKA

Atom vodika ima jedan valentni elektron, što se odražava elektronskom formulom $1s^1$ ili grafičkom formulom:

Zbog ovog nesparenog elektrona, atom vodika može formirati samo jednu kovalentnu vezu s bilo kojim drugim atomom mehanizmom sparivanja (ili socijalizacije) elektrona. Ne postoje druge mogućnosti valencije za atom vodika. Prema tome, vodik pokazuje jednu valenciju jednaku I.

VALENTNE MOGUĆNOSTI FOSFORA

Element fosfor je u trećoj periodi, u glavnoj podskupini pete skupine. Elektronska konfiguracija njegovih valentnih elektrona je $3s^23p^3$ ili

Kao analog dušika, fosfor također može pokazivati ​​valencije I, II, III i IV. Ali budući da su slobodne $3d$-orbitale dostupne za elemente treće periode, atom fosfora može prijeći u pobuđeno stanje prijenosom jednog od $s$-elektrona na $d$-podrazinu:

Dakle, atom fosfora može formirati pet kovalentnih veza mehanizmom izmjene. Fosfor pokazuje najveću valenciju V u molekulama $PF_5$, $H_3PO_4$, $POCl_3$ itd.:

STUPANJ OKSIDACIJE

Definicija

Oksidacijsko stanje je uvjetni naboj atoma u spoju, pod pretpostavkom da su sve veze u tom spoju ionske (tj. svi vezni elektronski parovi potpuno su pomaknuti prema atomu elektronegativnijeg elementa).

Drugim riječima, oksidacijsko stanje je broj koji pokazuje koliko je elektrona atom predao (+ naboj) ili primio (– naboj) kada je stvorena kemijska veza s drugim atomom.

Za razliku od valencije, oksidacijsko stanje ima predznak – može biti negativan, nula ili pozitivan.

Za izračunavanje oksidacijskih stanja atoma u spoju postoji nekoliko jednostavnih pravila:

  • Pretpostavlja se da je oksidacijsko stanje elementa u jednostavnoj tvari jednako nuli. Ako je tvar u atomskom stanju, tada je i stupanj oksidacije njezinih atoma jednak nuli.
  • Niz elemenata pokazuje konstantno oksidacijsko stanje u spojevima. Među njima su fluor (−1), alkalijski metali (+1), zemnoalkalijski metali, berilij, magnezij i cink (+2), aluminij (+3).
  • Kisik, u pravilu, pokazuje oksidacijsko stanje -2, s izuzetkom peroksida $H_2O_2$ (-1), superoksida $MO_2$ ($-\frac(1)(2)$), ozonida $M^IO_3 ,\ M^(II )(O_3)_2$ ($-\frac(1)(3)$) i kisikov fluorid $OF_2$ (+2).
  • Vodik u kombinaciji s metalima (u hidridima) pokazuje oksidacijsko stanje -1, au spojevima s nemetalima u pravilu +1 (osim $SiH_4,\ B_2H_6$).
  • Algebarski zbroj oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli mora biti jednak nuli, au složenom ionu naboj tog iona.

Najviše pozitivno oksidacijsko stanje jednak, u pravilu, grupnom broju elementa u periodnom sustavu.

Dakle, sumpor (element skupine VIA) pokazuje najviše oksidacijsko stanje +6, dušik (element skupine V) - najviše oksidacijsko stanje +5, mangan - prijelazni element skupine VIIB - najviše oksidacijsko stanje +7. Ovo pravilo ne vrijedi za elemente bočne podskupine prve skupine, čija oksidacijska stanja obično prelaze +1, kao ni za elemente bočne podskupine VIII. Također, elementi kisik i fluor ne pokazuju svoja viša oksidacijska stanja, jednaka broju skupine.

Najniže negativno oksidacijsko stanje za nemetalne elemente utvrđuje se oduzimanjem broja skupine od 8.

Dakle, sumpor (element VIA skupine) pokazuje najniže oksidacijsko stanje -2, dušik (element V skupine) - najniže oksidacijsko stanje -3.

Na temelju gore navedenih pravila možete pronaći oksidacijsko stanje elementa u bilo kojoj tvari.

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

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

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

Kemijski element u spoju, izračunat pod pretpostavkom da su sve veze ionske.

Oksidacijska stanja mogu imati pozitivnu, negativnu ili nultu vrijednost, stoga je algebarski zbroj oksidacijskih stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, 0, au ionu - naboj iona.

1. Oksidacijska stanja metala u spojevima su uvijek pozitivna.

2. Najviše oksidacijsko stanje odgovara broju skupine periodni sustav, gdje se ovaj element nalazi (iznimka je: Au+3(I grupa), Cu+2(II), iz skupine VIII, oksidacijsko stanje +8 može biti samo u osmiju os i rutenij Ru.

3. Oksidacijska stanja nemetala ovise o tome na koji je atom vezan:

  • ako je s atomom metala, tada je oksidacijsko stanje negativno;
  • ako je s atomom nemetala, tada oksidacijsko stanje može biti i pozitivno i negativno. Ovisi o elektronegativnosti atoma elemenata.

4. Najviše negativno oksidacijsko stanje nemetala može se odrediti tako da se od 8 oduzme broj skupine u kojoj se taj element nalazi, t.j. najviše pozitivno oksidacijsko stanje jednako je broju elektrona na vanjskom sloju, što odgovara broju skupine.

5. Oksidacijska stanja jednostavnih tvari su 0, bez obzira je li riječ o metalu ili nemetalu.

Elementi s konstantnim oksidacijskim stupnjem.

Element

Karakteristično oksidacijsko stanje

Iznimke

Metalni hidridi: LIH-1

oksidacijsko stanje naziva uvjetni naboj čestice pod pretpostavkom da je veza potpuno prekinuta (ima ionski karakter).

H- Cl = H + + Cl - ,

Komunikacija u klorovodična kiselina kovalentni polarni. Elektronski par je više pristran prema atomu Cl - , jer to je elektronegativniji cijeli element.

Kako odrediti stupanj oksidacije?

Elektronegativnost je sposobnost atoma da privuku elektrone od drugih elemenata.

Oksidacijsko stanje je naznačeno iznad elementa: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - itd.

Može biti negativan i pozitivan.

Oksidacijsko stanje jednostavne tvari (nevezano, slobodno stanje) je nula.

Oksidacijsko stanje kisika u većini spojeva je -2 (izuzetak su peroksidi H2O2, gdje je -1 i spojevi s fluorom - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ).

- Oksidacijsko stanje jednostavan monoatomski ion jednak je svom naboju: Na + , ca +2 .

Vodik u svojim spojevima ima oksidacijsko stanje +1 (iznimke su hidridi - Na + H - i tipske veze C +4 H 4 -1 ).

U vezama metal-nemetal, atom koji ima najveću elektronegativnost ima negativno oksidacijsko stanje (podaci o elektronegativnosti dati su na Paulingovoj ljestvici): H + F - , Cu + Br - , ca +2 (NE 3 ) - itd.

Pravila za određivanje stupnja oksidacije u kemijskim spojevima.

Uzmimo vezu KMnO 4 , potrebno je odrediti oksidacijsko stanje atoma mangana.

Rasuđivanje:

  1. Kalij je alkalni metal u I. skupini periodnog sustava i stoga ima samo pozitivno oksidacijsko stanje +1.
  2. Poznato je da kisik u većini svojih spojeva ima oksidacijsko stanje -2. Ova tvar nije peroksid, što znači da nije iznimka.
  3. Pravi jednadžbu:

K+MnXO 4 -2

Neka x- nama nepoznati stupanj oksidacije mangana.

Broj atoma kalija je 1, mangana - 1, kisika - 4.

Dokazano je da je molekula kao cjelina električki neutralna, pa njezin ukupni naboj mora biti jednak nuli.

1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,

X = +7,

Dakle, oksidacijsko stanje mangana u kalijevom permanganatu = +7.

Uzmimo još jedan primjer oksida Fe2O3.

Potrebno je odrediti oksidacijsko stanje atoma željeza.

Rasuđivanje:

  1. Željezo je metal, kisik je nemetal, što znači da će upravo kisik biti oksidans i imati negativan naboj. Znamo da kisik ima oksidacijski stupanj -2.
  2. Uzimamo u obzir broj atoma: željezo - 2 atoma, kisik - 3.
  3. Napravimo jednadžbu gdje je x- oksidacijsko stanje atoma željeza:

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

Zaključak: stupanj oksidacije željeza u ovom oksidu je +3.

Primjeri. Odredite oksidacijska stanja svih atoma u molekuli.

1. K2Cr2O7.

Oksidacijsko stanje K+1, kisik O -2.

Zadani indeksi: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2).

Jer algebarski zbroj oksidacijskih stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, iznosi 0, tada je broj pozitivnih oksidacijskih stanja jednak broju negativnih. Oksidacijska stanja K+O=(-14)+(+2)=(-12).

Iz toga proizlazi da je broj pozitivnih potencija atoma kroma 12, ali u molekuli postoje 2 atoma, što znači da po atomu ima (+12):2=(+6). Odgovor: K 2 + Cr 2 + 6 O 7 -2.

2.(AsO 4) 3-.

NA ovaj slučaj zbroj oksidacijskih stanja više neće biti jednak nuli, već naboju iona, tj. - 3. Napravimo jednadžbu: x+4×(- 2)= - 3 .

Odgovor: (Kao +5 O 4 -2) 3-.

teme KORISTITI kodifikator: Elektronegativnost. Stupanj oksidacije i valencija kemijskih elemenata.

Kada atomi međusobno djeluju i formiraju se, elektroni između njih su u većini slučajeva neravnomjerno raspoređeni, budući da se svojstva atoma razlikuju. Više elektronegativan atom jače privlači k sebi gustoću elektrona. Atom koji je privukao elektronsku gustoću na sebe dobiva djelomični negativni naboj δ — , njegov "partner" je djelomični pozitivni naboj δ+ . Ako razlika u elektronegativnosti atoma koji tvore vezu ne prelazi 1,7, vezu nazivamo kovalentni polarni . Ako razlika u elektronegativnosti koja nastaje kemijska veza, prelazi 1,7, onda takvu vezu nazivamo ionski .

Oksidacijsko stanje je pomoćni uvjetni naboj atoma elementa u spoju, izračunat pod pretpostavkom da su svi spojevi sastavljeni od iona (sve su polarne veze ionske).

Što znači "uvjetna naplata"? Jednostavno se slažemo da ćemo malo pojednostaviti stvari: svaku polarnu vezu smatrat ćemo potpuno ionskom i smatrat ćemo da elektron potpuno odlazi ili dolazi iz jednog atoma u drugi, čak i ako to zapravo nije. I uvjetno, elektron odlazi iz manje elektronegativnog atoma u elektronegativniji.

Na primjer, u H-Cl vezi, smatramo da je vodik uvjetno "dao" elektron, te je njegov naboj postao +1, a klor je "primio" elektron, te mu je naboj postao -1. Zapravo, ne postoje takvi ukupni naboji na tim atomima.

Sigurno imate pitanje - zašto izmišljati nešto što ne postoji? Ovo nije podmukli plan kemičara, sve je jednostavno: takav model je vrlo zgodan. Ideje o oksidacijskom stanju elemenata korisne su pri sastavljanju klasifikacija kemijske tvari, opisujući njihova svojstva, formuliranje spojeva i nomenklaturu. Osobito se često koriste oksidacijska stanja pri radu s redoks reakcije.

Oksidacijska stanja su viši, niži i srednji.

viši stupanj oksidacije jednak je broju skupine s predznakom plus.

Inferioran je definiran kao broj grupe minus 8.

I srednji oksidacijsko stanje je gotovo bilo koji cijeli broj u rasponu od najniži stupanj oksidacija na najvišu.

Na primjer, dušik karakterizira: najviše oksidacijsko stanje je +5, najniže 5 - 8 \u003d -3, a srednja oksidacijska stanja su od -3 do +5. Na primjer, u hidrazinu N 2 H 4, oksidacijsko stanje dušika je srednje, -2.

Najčešće se oksidacijsko stanje atoma u složene tvari označeno prvo znakom, zatim brojem, npr +1, +2, -2 itd. Kada je riječ o naboju iona (pod pretpostavkom da ion stvarno postoji u spoju), tada prvo navedite broj, a zatim predznak. Na primjer: Ca 2+, CO 3 2-.

Da biste pronašli oksidacijska stanja, koristite sljedeće propisi :

  1. Oksidacijsko stanje atoma u jednostavne tvari je jednak nuli;
  2. NA neutralne molekule algebarski zbroj oksidacijskih stanja je nula, za ione je taj zbroj jednak naboju iona;
  3. Oksidacijsko stanje alkalijski metali (elementi I. skupine glavne podskupine) u spojevima je +1, oksidacijsko stanje zemnoalkalijski metali (elementi skupine II glavne podskupine) u spojevima je +2; oksidacijsko stanje aluminij u spojevima je +3;
  4. Oksidacijsko stanje vodik u spojevima s metalima (- NaH, CaH 2 itd.) jednak je -1 ; u spojevima s nemetalima () +1 ;
  5. Oksidacijsko stanje kisik jednako je -2 . Iznimka konstituirati peroksidi- spojevi koji sadrže -O-O- skupinu, gdje je oksidacijsko stanje kisika -1 , i neki drugi spojevi ( superoksidi, ozonidi, kisikovi fluoridi OF 2 i tako dalje.);
  6. Oksidacijsko stanje fluor u svim složenim tvarima jednako je -1 .

Gore su situacije kada uzmemo u obzir stupanj oksidacije trajnog . Za sve ostale kemijske elemente, oksidacijsko stanje — varijabla, a ovisi o redoslijedu i vrsti atoma u spoju.

Primjeri:

Vježbajte: odrediti oksidacijska stanja elemenata u molekuli kalijevog dikromata: K 2 Cr 2 O 7.

Riješenje: oksidacijsko stanje kalija je +1, oksidacijsko stanje kroma označava se kao x, oksidacijsko stanje kisika -2. Zbroj svih oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli je 0. Dobivamo jednadžbu: +1*2+2*x-2*7=0. Riješimo to, dobivamo oksidacijsko stanje kroma +6.

U binarnim spojevima elektronegativniji element karakterizira negativno oksidacijsko stanje, a manje elektronegativan element pozitivno.

imajte na umu da pojam oksidacijskog stanja vrlo je uvjetovan! Oksidacijsko stanje ne pokazuje stvarni naboj atoma i nema pravo fizikalno značenje.. Ovo je pojednostavljeni model koji učinkovito funkcionira kada trebamo, na primjer, izjednačiti koeficijente u jednadžbi kemijska reakcija, odnosno za algoritmizaciju klasifikacije tvari.

Oksidacijsko stanje nije valencija! Oksidacijsko stanje i valencija u mnogim slučajevima ne odgovaraju. Na primjer, valencija vodika u jednostavnoj tvari H2 je I, a oksidacijsko stanje, prema pravilu 1, je 0.

Ovo su osnovna pravila koja će vam u većini slučajeva pomoći da odredite oksidacijsko stanje atoma u spojevima.

U nekim situacijama može vam biti teško odrediti oksidacijsko stanje atoma. Pogledajmo neke od ovih situacija i kako ih riješiti:

  1. U dvostrukim (soličnim) oksidima, stupanj na atomu je u pravilu dva oksidacijska stanja. Na primjer, u željeznom oksidu Fe 3 O 4 željezo ima dva oksidacijska stanja: +2 i +3. Koju naznačiti? Oba. Da pojednostavimo, ovaj spoj se može predstaviti kao sol: Fe (FeO 2) 2. U tom slučaju kiselinski ostatak tvori atom s oksidacijskim stupnjem +3. Ili se dvostruki oksid može predstaviti na sljedeći način: FeO * Fe 2 O 3.
  2. U perokso spojevima, stupanj oksidacije atoma kisika povezanih kovalentnim nepolarnim vezama, u pravilu se mijenja. Na primjer, u vodikovom peroksidu H 2 O 2 i peroksidima alkalnih metala, oksidacijsko stanje kisika je -1, jer jedna od veza je kovalentna nepolarna (H-O-O-H). Drugi primjer je peroksomonosumporna kiselina (karo kiselina) H 2 SO 5 (vidi sliku) sadrži dva atoma kisika s oksidacijskim stanjem -1, preostale atome s oksidacijskim stanjem -2, pa će sljedeći unos biti razumljiviji: H 2 SO 3 (O2). Poznati su i perokso spojevi kroma - na primjer, krom (VI) peroksid CrO (O 2) 2 ili CrO 5 i mnogi drugi.
  3. Drugi primjer spojeva s dvosmislenim oksidacijskim stanjima su superoksidi (NaO 2 ) i soli slični ozonidi KO 3 . U ovom slučaju prikladnije je govoriti o molekularnom ionu O 2 s nabojem -1 i O 3 s nabojem -1. Struktura takvih čestica opisana je nekim modelima, koji u ruskom nastavni plan i program položiti prve tečajeve kemijskih sveučilišta: MO LCAO, metoda superpozicije valentnih shema itd.
  4. U organskim spojevima, koncept oksidacijskog stanja nije baš prikladan za korištenje, jer između ugljikovih atoma postoji veliki broj kovalentne nepolarne veze. Međutim, ako nacrtate strukturnu formulu molekule, tada se oksidacijsko stanje svakog atoma također može odrediti prema vrsti i broju atoma s kojima je taj atom izravno vezan. Na primjer, za primarne atome ugljika u ugljikovodicima oksidacijsko stanje je -3, za sekundarne -2, za tercijarne atome -1, za kvaternarne - 0.

Vježbajmo određivanje oksidacijskog stanja atoma u organskim spojevima. Da biste to učinili, trebate nacrtati potpunu strukturnu formulu atoma, te odabrati atom ugljika s njegovim neposrednim okruženjem - atomima s kojima je izravno povezan.

  • Da biste pojednostavili izračune, možete koristiti tablicu topljivosti - tamo su naznačeni naboji najčešćih iona. Na većini Ispiti iz ruskog u kemiji (USE, GIA, DVI) dopuštena je uporaba tablice topljivosti. Ovo je gotova varalica koja u mnogim slučajevima može uštedjeti puno vremena.
  • Pri izračunavanju oksidacijskog stanja elemenata u složenim tvarima najprije označavamo oksidacijska stanja elemenata koje pouzdano poznajemo (elementi s konstantnim oksidacijskim stanjem), a oksidacijsko stanje elemenata s promjenljivim oksidacijskim stupnjem označavamo s x. Zbroj svih naboja svih čestica jednak je nuli u molekuli ili jednak naboju iona u ionu. Lako je oblikovati i riješiti jednadžbu iz tih podataka.

Pročitajte također