Hogyan állapítható meg a negatív oxidációs állapot? A legmagasabb fokú oxidáció. Oxidációs állapot és vegyérték

MEGHATÁROZÁS

Oxidációs állapot- ez számszerűsítése egy kémiai elem atomjának állapota egy vegyületben az elektronegativitása alapján.

Ehhez pozitív és negatív értékek is szükségesek. Egy vegyületben lévő elem oxidációs állapotának jelzéséhez egy arab számot kell tenni a megfelelő jellel ("+" vagy "-") a szimbólum fölé.

Emlékeztetni kell arra, hogy az oxidáció mértéke olyan mennyiség, amely nem rendelkezik fizikai érzék, mivel nem tükrözi az atom valós töltését. Ezt a fogalmat azonban nagyon széles körben használják a kémiában.

A kémiai elemek oxidációs állapotának táblázata

Maximum pozitív és minimum negatív erő Az oxidáció a D.I. periódusos rendszerével határozható meg. Mengyelejev. Ezek megegyeznek annak a csoportnak a számával, amelyben az elem található, valamint a "legmagasabb" oxidációs állapot értéke és a 8 közötti különbséggel.

Ha figyelembe vesszük kémiai vegyületek pontosabban a nem poláris kötésekkel rendelkező anyagokban az elemek oxidációs állapota nulla (N 2, H 2, Cl 2).

A fémek oxidációs állapota elemi állapotban nulla, mivel az elektronsűrűség eloszlása ​​bennük egyenletes.

Az egyszerű ionos vegyületekben az alkotóelemeik oxidációs állapota az elektromos töltés, mivel ezen vegyületek képződése során az elektronok szinte teljes átmenete egyik atomról a másikra: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F -1 3, Zr +4 Br - 1 4.

A poláris kovalens kötésekkel rendelkező vegyületek elemeinek oxidációs fokának meghatározásakor összehasonlítják elektronegativitásuk értékét. Mivel a kémiai kötés kialakulása során az elektronok több elektronegatív elem atomjaira tolódnak ki, az utóbbiak negatív oxidációs állapotúak a vegyületekben.

Vannak olyan elemek, amelyekre az oxidációs állapotnak csak egy értéke jellemző (fluor, IA és IIA csoportok fémei stb.). Fluor, jellemzett legmagasabb érték elektronegativitás, vegyületekben mindig állandó negatív oxidációs állapotú (-1).

Az alkáli és alkáliföldfém elemek, amelyeket viszonylag alacsony elektronegativitás jellemez, mindig pozitív oxidációs állapotúak (+1), illetve (+2).

Vannak azonban olyan kémiai elemek is, amelyeket az oxidációs fok több értékével jellemeznek (kén - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) stb.) .

Annak érdekében, hogy könnyebben megjegyezzük, hány és milyen oxidációs állapot jellemző egy adott kémiai elemre, az oxidációs állapotok táblázatait használjuk. kémiai elemek, amelyek így néznek ki:

Sorozatszám

orosz / angol cím

vegyi szimbólum

Oxidációs állapot

Hidrogén

Hélium / Hélium

Lítium / Lítium

Berillium / Berillium

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

Szén / szén

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

Nitrogén / Nitrogén

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

Oxigén / Oxigén

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

Fluor / Fluor

Nátrium

Magnézium / Magnézium

Alumínium

Szilícium / Szilícium

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

Foszfor / Foszfor

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

Kén

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

Klór / klór

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), ritkán (+2) és (+4)

Argon / Argon

Kálium / Kálium

Kalcium / kalcium

Scandium / Scandium

Titán / Titán

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

Vanádium / Vanádium

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

Króm / Króm

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

Mangán / Mangán

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

Vas / Vas

(+2), (+3), ritkán (+4) és (+6)

Kobalt / Kobalt

(+2), (+3), ritkán (+4)

Nikkel / Nikkel

(+2), ritkán (+1), (+3) és (+4)

Réz

+1, +2, ritka (+3)

Gallium / Gallium

(+3), ritka (+2)

Germánium / germánium

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

Arzén / Arzén

(-3), (+3), (+5), ritkán (+2)

Szelén / Szelén

(-2), (+4), (+6), ritkán (+2)

Bróm / Bróm

(-1), (+1), (+5), ritkán (+3), (+4)

Kripton / Kripton

Rubídium / Rubidium

Stroncium / Stroncium

Ittrium / ittrium

Cirkónium / cirkónium

(+4), ritkán (+2) és (+3)

Nióbium / Nióbium

(+3), (+5), ritkán (+2) és (+4)

Molibdén / Molibdén

(+3), (+6), ritkán (+2), (+3) és (+5)

Technécium / Technécium

Ruténium / Ruténium

(+3), (+4), (+8), ritkán (+2), (+6) és (+7)

Ródium

(+4), ritkán (+2), (+3) és (+6)

Palládium / Palládium

(+2), (+4), ritkán (+6)

Ezüst / Ezüst

(+1), ritkán (+2) és (+3)

Kadmium / Kadmium

(+2), ritka (+1)

Indium / Indium

(+3), ritkán (+1) és (+2)

Ón / Ón

(+2), (+4)

Antimon / Antimon

(-3), (+3), (+5), ritkán (+4)

Tellúr / Tellúr

(-2), (+4), (+6), ritkán (+2)

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

Xenon / Xenon

Cézium / Cézium

Bárium / Bárium

Lantán / Lantán

Cérium / Cérium

(+3), (+4)

Prazeodímium / Prazeodímium

Neodímium / Neodímium

(+3), (+4)

Promethium / Promethium

Szamária / Szamárium

(+3), ritka (+2)

Europium / Europium

(+3), ritka (+2)

Gadolinium / Gadolinium

Terbium / Terbium

(+3), (+4)

Dysprosium / Dysprosium

Holmium / Holmium

Erbium / Erbium

Thulium / Thulium

(+3), ritka (+2)

Ytterbium / Ytterbium

(+3), ritka (+2)

Lutetium / Lutetium

Hafnium / Hafnium

Tantál / Tantál

(+5), ritkán (+3), (+4)

Tungsten / Tungsten

(+6), ritka (+2), (+3), (+4) és (+5)

Rénium / Rénium

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

Ozmium / Ozmium

(+3), (+4), (+6), (+8), ritkán (+2)

Iridium / Iridium

(+3), (+4), (+6), ritkán (+1) és (+2)

Platina / Platina

(+2), (+4), (+6), ritkán (+1) és (+3)

Arany / Arany

(+1), (+3), ritkán (+2)

Mercury / Mercury

(+1), (+2)

Derék/tallium

(+1), (+3), ritkán (+2)

Ólom / Ólom

(+2), (+4)

Bizmut / Bizmut

(+3), ritkán (+3), (+2), (+4) és (+5)

Polónium / Polónium

(+2), (+4), ritkán (-2) és (+6)

Asztatin / Asztatin

Radon / Radon

Francium / Francium

Rádium / Rádium

Actinium / Actinium

Tórium / Thorium

Proactinium / Protactinium

Uránusz / Urán

(+3), (+4), (+6), ritkán (+2) és (+5)

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Válasz Felváltva meghatározzuk a foszforoxidáció mértékét az egyes javasolt transzformációs sémákban, majd kiválasztjuk a helyes választ.
  • A foszfor oxidációs állapota a foszfinban (-3), a foszforsavban pedig - (+5). A foszfor oxidációs állapotának változása: +3 → +5, i.e. az első válasz.
  • Egy kémiai elem oxidációs állapota egyszerű dolog egyenlő nullával. A foszfor oxidációs állapota a P 2 O 5 oxidösszetételben egyenlő (+5). A foszfor oxidációs állapotának változása: 0 → +5, i.e. harmadik válasz.
  • A foszfor oxidációs állapota egy HPO 3 összetételű savban (+5), a H 3 PO 2 pedig (+1). A foszfor oxidációs állapotának változása: +5 → +1, i.e. ötödik válasz.

2. PÉLDA

Gyakorlat A (-3) szén oxidációs állapota a vegyületben: a) CH3Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.
Megoldás Annak érdekében, hogy a feltett kérdésre helyes választ adjunk, felváltva meghatározzuk a szén oxidációjának mértékét az egyes javasolt vegyületekben.

a) a hidrogén oxidációs állapota (+1), a klór - (-1). A szén oxidációs fokát "x"-nek vesszük:

x + 3 × 1 + (-1) =0;

A válasz helytelen.

b) a hidrogén oxidációs állapota (+1). "y"-nek a szén oxidációs fokát vesszük:

2×y + 2×1 = 0;

A válasz helytelen.

c) a hidrogén oxidációs állapota (+1), az oxigéné - (-2). Vegyük "z"-nek a szén oxidációs állapotát:

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

A válasz helytelen.

d) a hidrogén oxidációs állapota (+1). Vegyük "a"-nak a szén oxidációs állapotát:

2×a + 6×1 = 0;

Helyes válasz.
Válasz (d) lehetőség

Számos egyszerű szabály van az oxidációs állapot kiszámítására:

  • Egy egyszerű anyag összetételében lévő elem oxidációs állapotát veszik nulla. Ha az anyag atomi állapotban van, akkor atomjainak oxidációs állapota is nulla.
  • Számos elem állandó oxidációs állapotot mutat a vegyületekben. Köztük a fluor (-1), az alkálifémek (+1), az alkáliföldfémek, a berillium, a magnézium és a cink (+2), az alumínium (+3).
  • Az oxigén általában –2 oxidációs állapotot mutat, kivéve a $H_2O_2$ (-1) peroxidokat és a $OF_2$ (+2) oxigén-fluoridot.
  • A hidrogén fémekkel kombinálva (hidridekben) -1 oxidációs állapotot mutat, a nemfémekkel alkotott vegyületekben pedig általában +1 (kivéve a $SiH_4, B_2H_6$).
  • A molekulában lévő összes atom oxidációs állapotának algebrai összegének nullának kell lennie, komplex ionban pedig ennek az ionnak a töltésével.
  • A legmagasabb pozitív oxidációs állapot általában megegyezik az elem csoportszámával a periodikus rendszerben. Tehát a kén (a VIA csoport egyik eleme) a legmagasabb oxidációs állapotot +6, a nitrogén (az V csoport eleme) - a legmagasabb oxidációs állapotot +5, a mangán - a VIIB csoport átmeneti eleme - a legmagasabb oxidációs állapot +7. Ez a szabály nem vonatkozik az első csoport oldalsó alcsoportjának elemeire, amelyek oxidációs foka általában meghaladja a +1 értéket, valamint a VIII. csoport oldalsó alcsoportjának elemeire. Ezenkívül az oxigén és a fluor elemek nem mutatják magasabb oxidációs állapotukat, ami megegyezik a csoportszámmal.
  • A nemfémes elemek legalacsonyabb negatív oxidációs fokát a csoport számának 8-ból való kivonásával határozzuk meg. Tehát a kén (VIA csoport eleme) a legalacsonyabb oxidációs fokot -2, a nitrogén (V csoport elem) - a legalacsonyabb oxidációs állapotot -3 mutatja.

A fenti szabályok alapján bármely anyagban megtalálható egy elem oxidációs állapota.

Határozza meg a kén oxidációs állapotát savakban:

a) H$_2$SO$_3$,

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

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

Megoldás

A hidrogén oxidációs állapota +1, az oxigén -2. Jelöljük a kén oxidációs állapotát x-szel. Akkor írhatod:

$\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

Így az első két savban a kén oxidációs állapota azonos és +4, az utolsó savban +6.

Határozza meg a klór oxidációs állapotát a vegyületekben:

b) $Ca(ClO_4)_2$,

c) $Al(ClO_2)_3$.

Megoldás

Először is megtaláljuk a komplex ionok töltését, amelyek közé tartozik a klór is, miközben emlékezünk arra, hogy a molekula egésze elektromosan semleges.

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

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

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

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

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

ALGORITMUS EGY VEGYÜLET ELEM VÉRÉNYÉNEK KISZÁMÍTÁSÁRA

Gyakran az oxidációs állapot és a vegyérték számértékei egybeesnek. Egyes vegyületekben, például egyszerű anyagokban azonban ezek értéke eltérhet.

Így a nitrogénmolekulát két nitrogénatom alkotja, amelyek hármas kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A kötést három megosztott elektronpár alkotja a nitrogénatom 2p alszintjén három párosítatlan elektron jelenléte miatt. Vagyis a nitrogén vegyértéke három. Ugyanakkor a $N_2$ egy egyszerű anyag, ami azt jelenti, hogy ennek a molekulának az oxidációs állapota nulla.

Hasonlóképpen egy oxigénmolekulában a vegyérték kettő, az oxidációs állapot pedig 0; hidrogénmolekulában a vegyérték I, az oxidációs állapot 0.

Csakúgy, mint az egyszerű anyagoknál, az oxidációs állapot és a vegyérték gyakran különbözik szerves vegyületek. Erről részletesebben az „RWR a szerves kémiában” témakörben lesz szó.

A komplex vegyületek vegyértékének meghatározásához először meg kell építeni szerkezeti képlet. A szerkezeti képletben egy kémiai kötést egy "kötőjel" jelöl.

Grafikus képletek készítésekor számos tényezőt kell figyelembe venni:


Meghatározás

Elektronegativitás (EO) $\chi$(chi) - egy érték, amely egy elem atomjának azon képességét jellemzi, hogy elektronokat vonzzon magához, amikor kémiai kötés jön létre más atomokkal.

Az atomok elektronegativitásának modern fogalmát Linus Pauling amerikai tudós vezette be 1932-ben. Az elektronegativitás elméleti definíciója később alakult ki. Robert Mulliken amerikai fizikus azt javasolta, hogy az elektronegativitást az ionizációs potenciál és az elektronaffinitás összegének feleként számítsák ki:

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

ahol $I$ az ionizációs potenciál, $A_e$ az elektronaffinitási energia.

A fent leírt Mulliken-skálán kívül több mint 20 különböző egyéb elektronegativitási skála létezik (amelyek értékének kiszámítása az anyagok különböző tulajdonságain alapul), beleértve az L. Pauling-skálát (a kötési energia az egyszerű anyagokból összetett anyag képződése során), az Allred-Rokhov (a külső elektronra ható elektrosztatikus erő alapján) stb.

Jelenleg számos módszer létezik egy atom elektronegativitásának nagyságának számszerűsítésére. Az elemek különböző módszerekkel számított elektronegativitásának értékei általában még a korrekciós tényezők bevezetésével sem esnek egybe. A $\chi$ Periodikus rendszer szerinti változásának általános trendjei azonban megmaradnak. Ez szemléltethető a két legszélesebb körben használt skála összehasonlításával - Pauling és Allred-Rochov szerint ( bátor a betűtípus az EC értékeket jelzi a Pauling-skálán, dőlt betűvel- az Allred-Rokhov skála szerint; $s$-elemek rózsaszín, $p$-elemek sárga, $d$-elemek zöld, $f$-elemek kék színben):

Szigorúan véve egy elemnek nem tulajdonítható állandó elektronegativitás. Egy atom elektronegativitása számos tényezőtől függ, különösen az atom vegyértékállapotától, a formális oxidációs állapottól, a vegyület típusától, a koordinációs számtól, az atom környezetét alkotó ligandumok természetétől. molekuláris rendszer és néhány más.

Az elektronegativitás egy elem redox aktivitásához kapcsolódik. Ennek megfelelően minél nagyobb egy elem elektronegativitása, annál erősebbek az oxidáló tulajdonságai.

Minél közelebb van egy adott atom elektronhéja elektronhéj inert gáz, annál nagyobb az elektronegativitása. Más szavakkal, időszakokban ahogy a külső energiaszint tele van elektronokkal (azaz balról jobbra), az elektronegativitás növekszik, ahogy a csoportszám és a külső energiaszinten lévő elektronok száma nő.

Minél távolabb vannak a vegyértékelektronok az atommagtól, annál gyengébben tartják őket, és annál kisebb az atom azon képessége, hogy további elektronokat vonzzon magához. Ily módon csoportokban az elektronegativitás csökkenésével nő atomsugár azaz alulról felfelé. A legnagyobb elektronegativitással rendelkező elem a fluor, a legalacsonyabb a cézium. A tipikus nemfémek így magas elektronegativitási értékkel rendelkeznek, míg a tipikus fémek alacsonyak.

A KÉMIAI ELEMEK VALENCIÁJA

Vegyérték egy adott kémiai elem atomjainak kémiai kötésképző képességét jellemzi.

Vegyérték Meghatározza azoknak a kémiai kötéseknek a számát, amelyekkel egy atom a molekulában lévő többi atomhoz kapcsolódik.

Korábban a vegyértéket egy egyértékű elem azon atomjainak számaként határozták meg, amelyekkel ennek az elemnek egy atomja kapcsolódik. Így a hidrogént egyértékű elemnek tekintik. A $HBr$ molekulában a bróm atom egy hidrogénatommal, a kénatom pedig a $H_2S$ molekulában két hidrogénatommal egyesül. Ezért a bróm a $HBr$-ban egyértékű, a kén pedig a $H_2S$-ban kétértékű. Valenciaértékek ehhez különféle elemek egytől nyolcig változhat. Így a $HClO_4$ perklórsavban a hidrogén elem egyértékű, az oxigén kétértékű, a klór pedig hétértékű. A xenon-oxid $XeO_4$ molekulában a xenon vegyértéke eléri a nyolcat. Mindezt jól szemlélteti a következő szerkezeti képletek, amelyek a molekulában lévő atomok egymáshoz való kapcsolódási sorrendjét mutatják meg vegyértéküknek megfelelően (egy vegyértékegységnek megfelelő vegyértékprímmel):

Meghatározás

Jelenleg alatt vegyérték megérteni az elektronpárok számát, amellyel egy adott atom más atomokhoz kötődik.

Vegyérték(vagy kovalencia) szám határozza meg kovalens kötések egy adott atom által alkotott vegyületben. Ez figyelembe veszi mind a cseremechanizmus által létrehozott kovalens kötéseket, mind a donor-akceptor mechanizmus által létrehozott kovalens kötéseket.

A valenciának nincs jele!

Mivel a kovalens kötés kialakulásának két mechanizmusa van (az elektronpárosító mechanizmus és a donor-akceptor mechanizmus), az atomok vegyértékképessége a következőktől függ:

  • a párosítatlan elektronok száma egy adott atomban;
  • szabad helyek elérhetőségétől atomi pályák a külső szinten;
  • a meg nem osztott elektronpárok számáról.

Az első periódus elemeinek vegyértéke nem haladhatja meg az I-t, a második periódus elemeinek vegyértéke nem haladhatja meg a IV. A harmadik periódustól kezdve az elemek vegyértéke VIII-ra nőhet (például $XeO_4$) annak a csoportnak a számának megfelelően, amelyben az elem található.

Vegyük például számos elem atomjának vegyértéklehetőségeit.

A HIDROGÉN VALENTIAKÉPESSÉGEI

A hidrogénatomnak egyetlen vegyértékelektronja van, amelyet a $1s^1$ elektronikus képlet vagy a grafikus képlet tükröz:

Ennek a párosítatlan elektronnak köszönhetően a hidrogénatom csak egyetlen kovalens kötést tud kialakítani bármely másik atommal az elektronok párosítási (vagy szocializációs) mechanizmusa révén. A hidrogénatom esetében nincs más vegyértéklehetőség. Ezért a hidrogén egyetlen vegyértéket mutat, amely egyenlő I.

A FOSZFOR VALENCIA LEHETŐSÉGEI

A foszfor elem a harmadik periódusban, az ötödik csoport fő alcsoportjában található. Valenciaelektronjainak elektronikus konfigurációja $3s^23p^3$ vagy

A nitrogén analógjaként a foszfor I, II, III és IV vegyértékeket is mutathat. De mivel a harmadik periódus elemei számára szabad $3d$-pályák állnak rendelkezésre, a foszforatom gerjesztett állapotba kerülhet, ha az egyik $s$-elektront a $d$-alszintre viszi át:

Így egy foszforatom öt kovalens kötést tud kialakítani a cseremechanizmus révén. A foszfor maximális V vegyértéket mutat a $PF_5$, $H_3PO_4$, $POCl_3$ stb. molekulákban:

OXIDÁCIÓS FOKOZAT

Meghatározás

Oxidációs állapot egy vegyületben lévő atom feltételes töltése, feltételezve, hogy a vegyületben lévő összes kötés ionos (azaz az összes kötő elektronpár teljesen el van tolva egy elektronegatívabb elem atomja felé).

Más szóval, az oxidációs állapot egy szám, amely megmutatja, hogy egy atom hány elektront adott fel (+ töltés) vagy vett fel (– töltés), amikor egy másik atommal kémiai kötés jött létre.

A vegyértékkel ellentétben az oxidációs állapotnak van előjele - lehet negatív, nulla vagy pozitív.

A vegyületben lévő atomok oxidációs állapotának kiszámításához számos egyszerű szabály van:

  • Egy egyszerű anyagban lévő elem oxidációs állapotát nullának tekintjük. Ha az anyag atomi állapotban van, akkor atomjainak oxidációs állapota is nulla.
  • Számos elem állandó oxidációs állapotot mutat a vegyületekben. Köztük a fluor (-1), az alkálifémek (+1), az alkáliföldfémek, a berillium, a magnézium és a cink (+2), az alumínium (+3).
  • Az oxigén általában –2 oxidációs állapotot mutat, kivéve a $H_2O_2$ (−1), a $MO_2$ szuperoxidokat ($-\frac(1)(2)$), az ozonidokat a $M^IO_3 ,\ M^(II )(O_3)_2$ ($-\frac(1)(3)$) és oxigén-fluorid $OF_2$ (+2).
  • A hidrogén fémekkel kombinálva (hidridekben) -1 oxidációs állapotot mutat, a nemfémekkel alkotott vegyületekben pedig általában +1 (kivéve $SiH_4,\ B_2H_6$).
  • A molekulában lévő összes atom oxidációs állapotának algebrai összegének nullának kell lennie, komplex ionban pedig ennek az ionnak a töltésével.

A legmagasabb pozitív oxidációs állapotáltalában megegyezik az elem csoportszámával a periódusos rendszerben.

Tehát a kén (a VIA csoport egyik eleme) a legmagasabb oxidációs állapotot +6, a nitrogén (az V csoport eleme) - a legmagasabb oxidációs állapotot +5, a mangán - a VIIB csoport átmeneti eleme - a legmagasabb oxidációs állapot +7. Ez a szabály nem vonatkozik az első csoport oldalsó alcsoportjának elemeire, amelyek oxidációs foka általában meghaladja a +1 értéket, valamint a VIII. csoport oldalsó alcsoportjának elemeire. Ezenkívül az oxigén és a fluor elemek nem mutatják magasabb oxidációs állapotukat, ami megegyezik a csoportszámmal.

A legalacsonyabb negatív oxidációs állapot nemfémes elemeknél a csoportszám 8-ból való kivonásával határozható meg.

Így a kén (VIA csoport elem) a legalacsonyabb oxidációs állapotot -2, a nitrogén (V csoport elem) - a legalacsonyabb oxidációs állapotot -3.

A fenti szabályok alapján bármely anyagban megtalálható egy elem oxidációs állapota.

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

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

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

Egy vegyületben lévő kémiai elem, abból a feltételezésből számítva, hogy minden kötés ionos.

Az oxidációs állapotok lehetnek pozitív, negatív vagy nulla értékűek, ezért egy molekulában az elemek oxidációs állapotának algebrai összege, figyelembe véve az atomok számát, 0, ionban pedig az ion töltése.

1. A vegyületekben lévő fémek oxidációs állapota mindig pozitív.

2. A legmagasabb oxidációs állapot a csoportszámnak felel meg periodikus rendszer, ahol ez az elem található (a kivétel: Au+3(I csoport), Cu+2(II), a VIII. csoportból az oxidációs állapot +8 csak ozmiumban lehet Osés ruténium Ru.

3. A nemfémek oxidációs állapota attól függ, hogy melyik atomhoz kapcsolódik:

  • ha fématommal, akkor az oxidációs állapot negatív;
  • ha nemfém atommal, akkor az oxidációs állapot lehet pozitív és negatív is. Az elemek atomjainak elektronegativitásától függ.

4. A nemfémek legmagasabb negatív oxidációs állapotát úgy határozhatjuk meg, hogy 8-ból kivonjuk annak a csoportnak a számát, amelyben ez az elem található, azaz. a legmagasabb pozitív oxidációs állapot megegyezik a külső rétegen lévő elektronok számával, ami megfelel a csoportszámnak.

5. Az egyszerű anyagok oxidációs foka 0, függetlenül attól, hogy fémről vagy nemfémről van szó.

Állandó oxidációs állapotú elemek.

Elem

Jellegzetes oxidációs állapot

Kivételek

Fém-hidridek: LIH-1

oxidációs állapot a részecske feltételes töltésének nevezzük, feltéve, hogy a kötés teljesen megszakadt (ionos karakterű).

H- Cl = H + + Cl - ,

Kommunikáció be sósav kovalens poláris. Az elektronpár inkább az atom felé torzul Cl - , mert ez inkább elektronegatív egész elem.

Hogyan határozható meg az oxidáció mértéke?

Elektronegativitás az atomok azon képessége, hogy más elemek elektronjait vonzzák.

Az oxidációs állapot az elem felett van feltüntetve: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - stb.

Lehet negatív és pozitív is.

Egy egyszerű anyag oxidációs állapota (nem kötött, szabad állapot) nulla.

Az oxigén oxidációs állapota a legtöbb vegyületben -2 (kivétel a peroxidok H 2 O 2, ahol -1 és fluort tartalmazó vegyületek - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ).

- Oxidációs állapot egy egyszerű monoatomi ion egyenlő a töltésével: Na + , kb +2 .

A vegyületeiben lévő hidrogén oxidációs állapota +1 (kivétel a hidridek - Na + H - és típusú kapcsolatokat C +4 H 4 -1 ).

Fém-nemfém kötésekben a legnagyobb elektronegativitással rendelkező atom negatív oxidációs állapotú (az elektronegativitási adatok a Pauling-skálán vannak megadva): H + F - , Cu + Br - , kb +2 (NEM 3 ) - stb.

A kémiai vegyületek oxidációs fokának meghatározására vonatkozó szabályok.

Vegyünk egy kapcsolatot KMnO 4 , meg kell határozni a mangánatom oxidációs állapotát.

Érvelés:

  1. A kálium a periódusos rendszer I. csoportjába tartozó alkálifém, ezért csak +1 pozitív oxidációs állapota van.
  2. Az oxigén oxidációs állapota a legtöbb vegyületében -2. Ez az anyag nem peroxid, ami azt jelenti, hogy nem kivétel.
  3. Egyenletet alkot:

K+MnXO 4 -2

Hadd x- számunkra ismeretlen a mangán oxidációs foka.

A káliumatomok száma 1, mangán - 1, oxigénatom - 4.

Bebizonyosodott, hogy a molekula egésze elektromosan semleges, így teljes töltése nullával egyenlő.

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

X = +7,

Ezért a mangán oxidációs állapota kálium-permanganátban = +7.

Vegyünk egy másik példát egy oxidra Fe2O3.

Meg kell határozni a vasatom oxidációs állapotát.

Érvelés:

  1. A vas fém, az oxigén nemfém, ami azt jelenti, hogy az oxigén lesz oxidálószer és negatív töltésű. Tudjuk, hogy az oxigén oxidációs állapota -2.
  2. Az atomok számát tekintjük: vas - 2 atom, oxigén - 3.
  3. Készítünk egy egyenletet ahol x- a vasatom oxidációs állapota:

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

Következtetés: a vas oxidációs állapota ebben az oxidban +3.

Példák. Határozza meg a molekula összes atomjának oxidációs állapotát!

1. K2Cr2O7.

Oxidációs állapot K+1, oxigén O -2.

Adott indexek: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2).

Mert a molekulában lévő elemek oxidációs állapotának algebrai összege atomjaik számát figyelembe véve 0, ekkor a pozitív oxidációs állapotok száma megegyezik a negatívak számával. Oxidációs állapotok K+O=(-14)+(+2)=(-12).

Ebből következik, hogy a króm atom pozitív hatványainak száma 12, de 2 atom van a molekulában, ami azt jelenti, hogy atomonként (+12):2=(+6) van. Válasz: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2.

2.(AsO 4) 3-.

NÁL NÉL ez az eset az oxidációs állapotok összege már nem nullával lesz egyenlő, hanem az ion töltésével, azaz. - 3. Készítsünk egy egyenletet: x+4×(- 2)= - 3 .

Válasz: (As +5 O 4 -2) 3-.

Témák HASZNÁLJON kodifikátort: Elektronegativitás. A kémiai elemek oxidációs foka és vegyértéke.

Amikor az atomok kölcsönhatásba lépnek és kialakulnak, a köztük lévő elektronok a legtöbb esetben egyenetlenül oszlanak el, mivel az atomok tulajdonságai eltérőek. Több elektronegatív az atom erősebben vonzza magához az elektronsűrűséget. Az elektronsűrűséget magához vonzott atom részleges negatív töltést kap. δ — , "partnere" részleges pozitív töltés δ+ . Ha a kötést alkotó atomok elektronegativitásának különbsége nem haladja meg az 1,7-et, akkor a kötést nevezzük kovalens poláris . Ha a különbség az elektronegativitás kialakulásában kémiai kötés, meghaladja az 1,7-et, akkor ilyen kapcsolatot nevezünk ión .

Oxidációs állapot a vegyületben lévő elem egy atomjának segédfeltételes töltése, amelyet abból a feltételezésből számítunk ki, hogy minden vegyület ionokból áll (minden poláris kötés ionos).

Mit jelent a "feltételes töltés"? Egyszerűen megegyezünk abban, hogy egy kicsit leegyszerűsítjük a dolgokat: minden poláris kötést teljesen ionosnak fogunk tekinteni, és úgy fogjuk tekinteni, hogy egy elektron teljesen elhagyja vagy átjön egyik atomból a másikba, még ha valójában nem is az. És feltételesen egy elektron kevésbé elektronegatív atomot hagy egy elektronegatívabbnak.

Például, a H-Cl kötésben úgy gondoljuk, hogy a hidrogén feltételesen "adott" egy elektront, és a töltése +1 lett, a klór pedig "elfogadott" egy elektront, a töltése pedig -1 lett. Valójában ezeken az atomokon nincs ilyen teljes töltés.

Bizonyára van egy kérdésed: miért kell kitalálni valamit, ami nem létezik? Ez nem a vegyészek alattomos terve, minden egyszerű: egy ilyen modell nagyon kényelmes. Az elemek oxidációs állapotára vonatkozó ötletek hasznosak az összeállítás során osztályozás vegyi anyagok, ismerteti tulajdonságaikat, összeállítja a vegyületeket és a nómenklatúrát. Különösen gyakran az oxidációs állapotokat használják a munka során redox reakciók.

Az oxidációs állapotok a következők magasabb, Alsóés közbülső.

Magasabb az oxidációs állapot egyenlő a csoportszámmal plusz előjellel.

Alacsonyabb a csoportszám mínusz 8.

És közbülső oxidációs állapot szinte tetszőleges egész szám a -tól tartományban legalacsonyabb fokozat oxidáció a legmagasabbra.

Például, a nitrogént a következők jellemzik: a legmagasabb oxidációs állapot +5, a legalacsonyabb 5 - 8 \u003d -3, és a közbenső oxidációs állapotok -3 és +5 között vannak. Például a hidrazin N 2 H 4-ben a nitrogén oxidációs állapota közbenső, -2.

Leggyakrabban az atomok oxidációs állapota összetett anyagok először jellel, majd például számmal jelöljük +1, +2, -2 stb. Ha egy ion töltéséről van szó (feltételezve, hogy az ion valóban létezik a vegyületben), akkor először a számot, majd az előjelet adja meg. Például: Ca 2+ , CO 3 2- .

Az oxidációs állapotok meghatározásához használja a következőket előírások :

  1. Az atomok oxidációs állapota egyszerű anyagok egyenlő nullával;
  2. NÁL NÉL semleges molekulák az oxidációs állapotok algebrai összege nulla, ionoknál ez az összeg egyenlő az ion töltésével;
  3. Oxidációs állapot alkálifémek (a fő alcsoport I. csoportjának elemei) vegyületekben +1, az oxidációs állapot alkáliföldfémek (a fő alcsoport II. csoportjának elemei) a vegyületekben +2; oxidációs állapot alumínium vegyületekben +3;
  4. Oxidációs állapot hidrogén fémekkel alkotott vegyületekben (- NaH, CaH 2 stb.) egyenlő -1 ; nemfémekkel alkotott vegyületekben () +1 ;
  5. Oxidációs állapot oxigén egyenlő -2 . Kivétel alkotják peroxidok- -О-О- csoportot tartalmazó vegyületek, ahol az oxigén oxidációs állapota van -1 és néhány más vegyület ( szuperoxidok, ózonidok, oxigénfluoridok OF 2 satöbbi.);
  6. Oxidációs állapot fluor minden összetett anyagban egyenlő -1 .

A fentiek azok a helyzetek, amikor az oxidáció mértékét vesszük figyelembe állandó . Minden más kémiai elem esetében az oxidációs állapot — változó, és a vegyületben lévő atomok sorrendjétől és típusától függ.

Példák:

Gyakorlat: határozza meg a kálium-dikromát molekulában lévő elemek oxidációs állapotát: K 2 Cr 2 O 7.

Megoldás: a kálium oxidációs foka +1, a króm oxidációs állapota: x, oxigén oxidációs állapot -2. A molekulában lévő összes atom összes oxidációs állapotának összege 0. Az egyenletet kapjuk: +1*2+2*x-2*7=0. Megoldjuk, megkapjuk a króm +6 oxidációs állapotát.

A bináris vegyületekben az elektronegatívabb elemet negatív oxidációs állapot, a kevésbé elektronegatív elemet pozitív oxidációs állapot jellemzi.

vegye figyelembe, hogy az oxidációs állapot fogalma nagyon feltételes! Az oxidációs állapot nem mutatja az atom valós töltését, és nincs valódi fizikai jelentése.. Ez egy egyszerűsített modell, amely hatékonyan működik, ha például ki kell egyenlíteni az egyenletben szereplő együtthatókat. kémiai reakció, vagy az anyagok osztályozásának algoritmizálásához.

Az oxidációs állapot nem vegyérték! Az oxidációs állapot és a vegyérték sok esetben nem egyezik. Például egy egyszerű H 2 anyagban a hidrogén vegyértéke I, és az oxidációs állapot az 1. szabály szerint 0.

Ezek azok az alapvető szabályok, amelyek a legtöbb esetben segítenek meghatározni az atomok oxidációs állapotát a vegyületekben.

Bizonyos helyzetekben nehéz lehet meghatározni egy atom oxidációs állapotát. Vessen egy pillantást ezekre a helyzetekre és azok megoldására:

  1. A kettős (sószerű) oxidokban az atom foka általában két oxidációs állapot. Például a vas-oxidban a Fe 3 O 4 vasnak két oxidációs állapota van: +2 és +3. Melyiket kell jelezni? Mindkét. Leegyszerűsítve ezt a vegyületet sóként ábrázolhatjuk: Fe (FeO 2) 2. Ebben az esetben a savmaradék +3 oxidációs állapotú atomot képez. Vagy egy kettős oxid a következőképpen ábrázolható: FeO * Fe 2 O 3.
  2. A peroxovegyületekben a kovalens nempoláris kötésekkel összekapcsolt oxigénatomok oxidációs foka általában megváltozik. Például a hidrogén-peroxidban H 2 O 2 és az alkálifém-peroxidokban az oxigén oxidációs foka -1, mert az egyik kötés kovalens nempoláris (H-O-O-H). Egy másik példa a peroxomono-kénsav (Caro sav) A H 2 SO 5 (lásd az ábrát) két oxigénatomot tartalmaz -1 oxidációs állapotú, a többi atomot -2 oxidációs állapotú, így érthetőbb lesz a következő bejegyzés: H 2 SO 3 (O2). A króm-peroxovegyületek is ismertek – például a króm(VI)-peroxid CrO (O 2) 2 vagy CrO 5, és még sokan mások.
  3. A kétértelmű oxidációs állapotú vegyületek másik példája a szuperoxidok (NaO 2) és a sószerű ózonidok, a KO 3 . Ebben az esetben célszerűbb a -1 töltésű O 2 és -1 töltésű O 3 molekulaionról beszélni. Az ilyen részecskék szerkezetét néhány modell írja le, amelyek az orosz tanterv letenni a kémiai egyetemek első tanfolyamait: MO LCAO, vegyértéksémák szuperpozíciójának módszere stb.
  4. Szerves vegyületekben az oxidációs állapot fogalmát nem túl kényelmes használni, mert szénatomok között létezik nagy szám kovalens nem poláris kötések. Ha azonban megrajzoljuk egy molekula szerkezeti képletét, akkor az egyes atomok oxidációs állapotát az is meghatározhatja, hogy az atom milyen típusú és hány atomhoz kapcsolódik közvetlenül. Például a szénhidrogénekben lévő primer szénatomok esetében az oxidációs állapot -3, a szekunder atomok esetében -2, a tercier atomok esetében -1, a kvaterner atomok esetében - 0.

Gyakoroljuk az atomok oxidációs állapotának meghatározását szerves vegyületekben. Ehhez meg kell rajzolnia az atom teljes szerkezeti képletét, és ki kell választania a szénatomot a közvetlen környezetével - azokkal az atomokkal, amelyekhez közvetlenül kapcsolódik.

  • A számítások egyszerűsítése érdekében használhatja az oldhatósági táblázatot - ott vannak feltüntetve a leggyakoribb ionok töltései. A legtöbben Orosz vizsgák kémiában (USE, GIA, DVI) az oldhatósági táblázat használata megengedett. Ez egy kész csalólap, amivel sok esetben sok időt takaríthatunk meg.
  • Az összetett anyagokban lévő elemek oxidációs állapotának számításakor először az általunk biztosan ismert elemek (állandó oxidációs állapotú elemek) oxidációs állapotát jelöljük, a változó oxidációs állapotú elemek oxidációs állapotát pedig x-szel jelöljük. Az összes részecske töltésének összege egyenlő a nullával egy molekulában, vagy egyenlő egy ion töltésével egy ionban. Ezekből az adatokból könnyű egyenletet alkotni és megoldani.

Olvassa el is