Ступінь окиснення
Ступінь окиснення – це умовний заряд атомів хімічного елемента в сполуці, обчислений з припущення, що всі зв’язки мають іонний тип.
Ступені окислення можуть мати позитивне, негативне або нульове значення, тому алгебраїчна сума ступенів окиснення елементів у молекулі з урахуванням їх числа атомів дорівнює 0, а в іоні – заряду іона.
1. Ступені окислення металів у сполуках завжди позитивні.
2. Вища ступінь окислення відповідає номеру групи періодичної системи, де знаходиться даний елемент (виняток становлять: Au+3 (I група), Cu+2 (II), VIII групи ступінь окислення +8 може бути тільки у осмію Os і рутенію Ru.
3. Ступені окислення неметалів залежать від того, з яким атомом він з’єднаний:
- Якщо з атомом металу, то ступінь окислення негативна; Якщо з атомом неметалла то ступінь окислення може бути і позитивна, і негативна. Це залежить від електронегативності атомів елементів.
4. Вищу негативну ступінь окислення неметалів можна визначити відніманням з 8 номеру групи, в якій знаходиться елемент, тобто вища позитивна ступінь окислення дорівнює числу електронів на зовнішньому шарі, яке відповідає номеру групи.
5. Ступені окиснення простих речовин дорівнюють 0, незалежно від того метал це чи металоїд.
Ступенем окислення називають умовний заряд частинки в припущенні, що зв’язок повністю розірвана (має іонних характер).
HCl = H+ + Cl-,
Зв’язок в соляній кислоті ковалентний полярний. Електронна пара більшою мірою зміщена в бік атома Cl-, оскільки він більш электроотрицацельный елемент.
Як визначити ступінь окиснення?
Электроотрицательность – це здатність атомів притягувати до себе електрони інших елементів.
Ступінь окислення вказується над елементом: Br20, Na0, O+2F2-1, K+Cl – і т. д.
Вона може бути негативною і позитивною.
- – Ступінь окислення простої речовини (відповідний, вільний стан) дорівнює нулю. – Ступінь окислювання кисню у більшості сполук дорівнює -2 (виняток становлять пероксиди Н2О2, де вона дорівнює -1, і з’єднання з фтором – O+2F2-1, O2+1F2-1). – Ступінь окислення простого одноатомного іона дорівнює його заряду: Na+, Ca+2. – Водень у своїх з’єднаннях має ступінь окиснення дорівнює +1 (виключення складають гідриди – Na+H і з’єднання типу C+4H4-1). – У зв’язках “метал-металоїд” негативну ступінь окислення має той атом, який володіє більшою электрооприцательностью (дані про элеткроотрицательности наведені в шкалі Полінга): H+F-, Cu+Br-, Ca+2(NO3)- і т. д.
Правила визначення ступеня окиснення в хімічних сполуках.
Візьмемо з’єднання KMnO4, необхідно визначити ступінь окислення у атома марганцю.
Міркування:
Калій – лужний метал, що стоїть в I групі періодичної таблиці, у зв’язку з чим, має тільки позитивну ступінь окислення +1.
Кисень, як відомо, в більшості своїх з’єднань має ступінь окислення -2. Ця речовина не є пероксидом, а значить, – не виняток.
Складає рівняння:
До+MnXO4-2
Нехай Х – невідома нам ступінь окислення марганцю.
Кількість атомів калію – 1, марганцю – 1, кисню – 4.
Доведено, що молекула в цілому электронейтральна, тому її загальний заряд, повинен бути рівний нулю.
Звідси:
1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0,
Х = +7,
Отже, ступінь окислення марганцю в перманганате калію = +7.
Візьмемо інший приклад оксиду Fe2O3.
Необхідно визначити ступінь окиснення атома заліза.
Міркування:
Залізо – метал, кисень – металоїд, значить, саме кисень буде окислювачем і мати негативний заряд. Ми знаємо, що кисень має ступінь окислення -2.
Вважаємо кількості атомів: заліза – 2 атома, кисню – 3.
Складаємо рівняння, де Х – ступінь окислення атома заліза:
2*(Х) + 3*(-2) = 0,
Х= +3.
Висновок: ступінь окислення заліза в даному оксиді дорівнює +3.
Приклади. Визначити ступені окиснення всіх атомів у молекулі.
1. K2Cr2O7.
Ступінь окислення До +1, кисню Про -2.
Враховуючи індекси: Про=(-2)×7=(-14), До=(+1)×2=(+2).
Т. к. алгебраїчна сума ступенів окиснення елементів у молекулі з урахуванням їх числа атомів дорівнює 0, то число позитивних ступенів окислення дорівнює числу негативних. Ступені окислення До+Про=(-14)+(+2)=(-12).
З цього випливає, що у атома хрому число позитивних ступенів дорівнює 12, але атомів у молекулі 2, значить на один атом припадає (+12):2=(+6). Відповідь: К2+Cr2+6O7-2.
2. (AsO4)3-.
В даному випадку сума ступенів окиснення дорівнює вже не нулю, а заряду іона, тобто -3. Складемо рівняння: х+4×(-2)= -3.
Відповідь: (As+5O4-2)3-.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)