Օքսիդացման աստիճանը և դրա հաշվարկման կանոնները: Ինչպես որոշել օքսիդացման վիճակի էլեկտրաբացասականությունը, օքսիդացման վիճակը, օքսիդացումը և նվազեցումը

Քիմիայի հիմնական հասկացություններից մեկը, որը լայնորեն օգտագործվում է ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարումների պատրաստման մեջ. օքսիդացման վիճակ ատոմներ.

Գործնական նպատակների համար (օդոքս ռեակցիաների հավասարումներ կազմելիս) հարմար է բևեռային կապերով մոլեկուլներում ատոմների լիցքերը ներկայացնել որպես ամբողջ թվեր, որոնք հավասար են ատոմների վրա առաջացող լիցքերին, եթե վալենտային էլեկտրոնները ամբողջությամբ փոխանցվեն ավելի էլեկտրաբացասական ատոմների, այսինքն էլ. եթե կապերն ամբողջությամբ իոնային լինեին: Նման լիցքավորման արժեքները կոչվում են օքսիդացման վիճակներ: Պարզ նյութում ցանկացած տարրի օքսիդացման աստիճանը միշտ 0 է:

Բարդ նյութերի մոլեկուլներում որոշ տարրեր միշտ ունեն մշտական ​​օքսիդացման աստիճան։ Տարրերի մեծ մասը բնութագրվում է փոփոխական օքսիդացման վիճակներով, որոնք տարբերվում են ինչպես նշանով, այնպես էլ մեծությամբ՝ կախված մոլեկուլի բաղադրությունից։

Հաճախ օքսիդացման վիճակը հավասար է վալենտությանը և դրանից տարբերվում է միայն նշանով։ Բայց կան միացություններ, որոնցում տարրի օքսիդացման աստիճանը հավասար չէ նրա վալենտությանը։ Ինչպես արդեն նշվեց, պարզ նյութերում տարրի օքսիդացման վիճակը միշտ զրոյական է, անկախ նրա վալենտությունից: Աղյուսակը համեմատում է որոշ տարրերի արժեքները և օքսիդացման վիճակները տարբեր միացություններում:

Ատոմի (տարրի) օքսիդացման վիճակը միացության մեջ սա պայմանական լիցքն է, որը հաշվարկվում է ենթադրելով, որ միացությունը բաղկացած է միայն իոններից: Օքսիդացման աստիճանը որոշելիս պայմանականորեն ենթադրվում է, որ միացության վալենտային էլեկտրոններն անցնում են ավելի էլեկտրաբացասական ատոմների, հետևաբար միացությունները կազմված են դրական և բացասական լիցքավորված իոններից։ Իրականում, շատ դեպքերում, տեղի է ունենում ոչ թե էլեկտրոնների ամբողջական վերադարձ, այլ միայն էլեկտրոնային զույգի տեղափոխում մեկ ատոմից մյուսը: Այնուհետև կարելի է տալ մեկ այլ սահմանում. Օքսիդացման վիճակն այն էլեկտրական լիցքն է, որը կառաջանա ատոմի վրա, եթե այն էլեկտրոնային զույգերը, որոնց հետ այն կապված է միացության այլ ատոմների հետ, տեղափոխվեն ավելի էլեկտրաբացասական ատոմների, իսկ նույն ատոմները միացնող էլեկտրոնային զույգերը։ կբաժանվի նրանց միջև։

Օքսիդացման վիճակները հաշվարկելիս օգտագործվում են մի շարք պարզ կանոններ.

1 . Պարզ նյութերում՝ ինչպես միատոմային, այնպես էլ մոլեկուլային, տարրերի օքսիդացման աստիճանը զրո է (Fe 0, O 2 0):

2 . Միատոմ իոնի տեսքով տարրի օքսիդացման վիճակը հավասար է այս իոնի լիցքին (Na +1, Ca +2, S -2):

3 . Կովալենտային բևեռային կապ ունեցող միացություններում բացասական լիցքը վերաբերում է ավելի էլեկտրաբացասական ատոմին, իսկ դրական լիցքը՝ պակաս էլեկտրաբացասական ատոմին, և տարրերի օքսիդացման վիճակները ստանում են հետևյալ արժեքները.

Միացություններում ֆտորի օքսիդացման վիճակը միշտ -1 է;

Միացություններում թթվածնի օքսիդացման վիճակը -2 է (); բացառությամբ պերօքսիդների, որտեղ այն պաշտոնապես հավասար է -1 (), թթվածնի ֆտորիդին, որտեղ հավասար է +2 (), ինչպես նաև սուպերօքսիդների և օզոնիդների, որոնցում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1/2 է.

Միացություններում ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է (), բացառությամբ մետաղների հիդրիդների, որտեղ այն -1 է ( );

Ալկալային և հողալկալային տարրերի համար օքսիդացման աստիճանը համապատասխանաբար +1 և +2 է:

Տարրերի մեծ մասը կարող է դրսևորել փոփոխական օքսիդացման վիճակներ:

4 . Չեզոք մոլեկուլում օքսիդացման վիճակների հանրահաշվական գումարը զրո է, բարդ իոնում՝ իոնի լիցքը։

Փոփոխական օքսիդացման աստիճան ունեցող տարրերի համար դրա արժեքը հեշտ է հաշվարկել՝ իմանալով միացության բանաձևը և օգտագործելով թիվ 4 կանոնը։ Օրինակ, անհրաժեշտ է որոշել ֆոսֆորի օքսիդացման վիճակը H 3 PO 4 ֆոսֆորաթթվի մեջ: Քանի որ թթվածինը ունի CO \u003d -2, իսկ ջրածինը ունի CO \u003d +1, ապա ֆոսֆորի զրոյական գումարի համար օքսիդացման վիճակը պետք է հավասար լինի +5.

Օրինակ՝ NH 4 Cl-ում ջրածնի բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակների գումարը 4 × (+1) է, իսկ քլորի օքսիդացման աստիճանը՝ -1, հետևաբար, ազոտի օքսիդացման վիճակը պետք է հավասար լինի -3-ի։ SO 4 2– սուլֆատ իոնում թթվածնի չորս ատոմների օքսիդացման վիճակների գումարը -8 է, ուստի ծծումբը պետք է ունենա +6 օքսիդացման աստիճան, որպեսզի իոնի ընդհանուր լիցքը լինի -2։

Միացությունների մեծ մասի համար օքսիդացման աստիճանի հասկացությունը պայմանական է, քանի որ չի արտացոլում ատոմի իրական արդյունավետ լիցքը, սակայն այս հասկացությունը շատ լայնորեն կիրառվում է քիմիայում։

Առավելագույնը, իսկ ոչ մետաղների և նվազագույնի դեպքում օքսիդացման վիճակը պարբերական կախվածություն ունի PSCE D.I-ի սերիական համարից: Մենդելեևը, որը պայմանավորված է ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքով։

Տարր	Օքսիդացման վիճակի արժեքներ և միացությունների օրինակներ
Ֆ	-1 (HF, KF)
Օ	–2 (H 2 O, CaO, CO 2); –1 (H 2 O 2); +2 (2-ից)
Ն	–3 (NH3); –2(N 2 H 4); –1 (NH 2 OH); +1 (N 2 O); +2 (NO); +3 (N 2 O 3, HNO 2); +4 (NO 2); +5 (N 2 O 5, HNO 3)
Cl	-1 (HCl, NaCl); +1 (NaClO); +3 (NaClO2); +5 (NaClO 3); +7 (Cl 2 O 7, NaClO 4)
Եղբ	–1 (KBr); +1 (BrF); +3 (BrF 3); +5 (KBrO 3)
Ի	-1 (HI); +1 (ICl); +3 (ICl 3); +5 (I 2 O 5); +7 (IO 3 F, K 5 IO 6)
Գ	–4 (CH4); +2 (CO); +4 (CO 2, CCl 4)
Սի	–4 (Ca 2 Si); +2 (SiO); +4 (SiO 2, H 2 SiO 3, SiF 4)
Հ	-1 (LiH); +1 (H 2 O, HCl)
Ս	–2 (H 2 S, FeS); +2 (Na 2 S 2 O 3); +3 (Na 2 S 2 O 4); +4 (SO 2, Na 2 SO 3, SF 4); +6 (SO 3, H 2 SO 4, SF 6)
Սե, Թե	–2 (H 2 Se, H 2 Te); +2 (SeCl 2, TeCl 2); +4 (SeO 2, TeO 2); +6 (H 2 SeO 4, H 2 TeO 4)
Պ	–3 (PH 3); +1 (H3PO2); +3 (H3PO3); +5 (P 2 O 5, H 3 PO 4)
Ինչպես, Սբ	–3 (GaAs, Zn 3 Sb 2); +3 (AsCl 3, Sb 2 O 3); +5 (H 3 AsO 4, SbCl 5)
Լի, Նա, Կ	+1 (NaCl)
Be, Mg, Ca	+2 (MgO, CaCO 3)
Ալ	+3 (Al 2 O 3, AlCl 3)
Քր	+2 (CrCl2); +3 (Cr 2 O 3, Cr 2 (SO 4) 3); +4 (CrO2); +6 (K 2 CrO 4, K 2 Cr 2 O 7)
Մն	+2 (MnSO4); +3 (Mn 2 (SO 4) 3); +4 (MnO2); +6 (K2MnO4); +7 (KMnO 4)
Ֆե	+2 (FeO, FeSO 4); +3 (Fe 2 O 3, FeCl 3); +4 (Na 2 FeO 3)
Cu	+1 (Cu 2 O); +2 (CuO, CuSO 4, Cu 2 (OH) 2 CO 3)
Ագ	+1 (AgNO3)
Ավ	+1 (AuCl); +3 (AuCl 3, KAuCl 4)
Zn	+2 (ZnO, ZnSO4)
հգ	+1 (Hg 2 Cl 2); +2 (HgO, HgCl 2)
sn	+2 (SnO); +4 (SnO 2, SnCl 4)
Pb	+2 (PbO, PbSO 4); +4 (PbO2)

Քիմիական ռեակցիաներում պետք է կատարվի բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակների հանրահաշվական գումարի պահպանման կանոնը։ Քիմիական ռեակցիայի ամբողջական հավասարման մեջ օքսիդացման և վերականգնողական գործընթացները պետք է ճշգրտորեն փոխհատուցեն միմյանց: Թեև օքսիդացման աստիճանը, ինչպես նշվեց վերևում, բավականին պաշտոնական հասկացություն է, այն օգտագործվում է քիմիայում հետևյալ նպատակների համար. վերդոքսային ռեակցիաների հավասարումները, և երկրորդ՝ կանխատեսել միացության տարրերի օքսիդավերականգնման հատկությունները:

Շատ տարրեր բնութագրվում են օքսիդացման վիճակների մի քանի արժեքներով, և դրա օքսիդացման աստիճանը հաշվարկելով՝ կարելի է կանխատեսել օքսիդացման ռեդոքս հատկություններ. Դրական օքսիդացման վիճակով այն կարող է ընդունել միայն էլեկտրոններ (նվազեցնել) և լինել օքսիդացնող նյութ, միջանկյալ օքսիդացման վիճակներում՝ և՛ օքսիդացված, և՛ կրճատված:

Օքսիդացում-վերականգնումը մեկ, փոխկապակցված գործընթաց է: Օքսիդացում համապատասխանում է տարրի օքսիդացման վիճակի բարձրացմանը, և վերականգնում - դրա կրճատումը.

Շատ ձեռնարկներ հավատարիմ են օքսիդացման մեկնաբանմանը որպես էլեկտրոնների կորստի և կրճատմանը որպես դրանց ավելացման: Այս մոտեցումը, որն առաջարկել է ռուս գիտնական Պիսարժևսկին (1916 թ.), կիրառելի է էլեկտրոդների վրա էլեկտրաքիմիական գործընթացների համար և վերաբերում է իոնների և մոլեկուլների լիցքաթափմանը (լիցքավորմանը):

Այնուամենայնիվ, օքսիդացման վիճակների փոփոխության բացատրությունը որպես էլեկտրոնների անջատման և ավելացման գործընթացներ, ընդհանուր առմամբ, ճիշտ չէ: Այն կարող է կիրառվել որոշ պարզ իոնների վրա, ինչպիսիք են

Cl - - ®Cl 0.

Փոխել ատոմների օքսիդացման վիճակը տիպի բարդ իոններում

CrO 4 2 - ®Cr +3

քրոմի դրական օքսիդացման վիճակի նվազումը +6-ից +3 համապատասխանում է դրական լիցքի ավելի փոքր իրական աճին (CrO 4 2-ում Cr-ում - իրական լիցք «+0,2 էլեկտրոնային լիցք, իսկ Cr +3-ի վրա՝ +2-ից մինչև +1,5 տարբեր միացություններում):

Լիցքի փոխանցումը վերականգնող նյութից դեպի օքսիդացնող նյութ, որը հավասար է օքսիդացման աստիճանի փոփոխությանը, այս դեպքում տեղի է ունենում այլ մասնիկների մասնակցությամբ, օրինակ՝ H + իոններ.

CrO 4 2 - + 8H + + 3 ®Cr +3 + 4H 2 O:

Ներկայացված գրառումը վերնագրված է կես ռեակցիաներ .

Նմանատիպ տեղեկատվություն.

Քիմիայի մեջ «օքսիդացում» և «վերականգնում» տերմինները նշանակում են ռեակցիաներ, որոնցում ատոմը կամ ատոմների խումբը կորցնում կամ, համապատասխանաբար, ստանում են էլեկտրոններ։ Օքսիդացման վիճակը թվային արժեք է, որը վերագրվում է մեկ կամ մի քանի ատոմների, որը բնութագրում է վերաբաշխված էլեկտրոնների թիվը և ցույց է տալիս, թե ինչպես են այդ էլեկտրոնները բաշխվում ատոմների միջև ռեակցիայի ընթացքում։ Այս մեծության որոշումը կարող է լինել և՛ պարզ, և՛ բավականին բարդ ընթացակարգ՝ կախված ատոմներից և դրանցից բաղկացած մոլեկուլներից։ Ավելին, որոշ տարրերի ատոմները կարող են ունենալ մի քանի օքսիդացման վիճակներ։ Բարեբախտաբար, օքսիդացման աստիճանը որոշելու պարզ միանշանակ կանոններ կան, որոնց վստահ օգտագործման համար բավական է իմանալ քիմիայի և հանրահաշվի հիմունքները։

Քայլեր

Մաս 1

Օքսիդացման աստիճանի որոշում՝ ըստ քիմիայի օրենքների

Որոշեք, արդյոք խնդրո առարկա նյութը տարրական է:Քիմիական միացությունից դուրս ատոմների օքսիդացման վիճակը զրոյական է: Այս կանոնը ճիշտ է ինչպես առանձին ազատ ատոմներից ձևավորված նյութերի, այնպես էլ նրանց համար, որոնք բաղկացած են մեկ տարրի երկու կամ բազմատոմ մոլեկուլներից:

• Օրինակ, Al(s) և Cl 2-ն ունեն 0 օքսիդացման աստիճան, քանի որ երկուսն էլ գտնվում են քիմիապես չհամակցված տարրական վիճակում:
• Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ ծծմբի S 8-ի ալոտրոպիկ ձևը կամ օկտասուլֆուրը, չնայած իր ատիպիկ կառուցվածքին, նույնպես բնութագրվում է զրոյական օքսիդացման վիճակով:

1. Որոշեք, թե խնդրո առարկա նյութը բաղկացած է իոններից:Իոնների օքսիդացման աստիճանը հավասար է նրանց լիցքին։ Սա ճիշտ է ինչպես ազատ իոնների, այնպես էլ նրանց համար, որոնք քիմիական միացությունների մաս են կազմում:

   • Օրինակ, Cl իոնի օքսիդացման վիճակը -1 է:
   • NaCl քիմիական միացության մեջ Cl իոնի օքսիդացման աստիճանը նույնպես -1 է։ Քանի որ Na իոնը, ըստ սահմանման, ունի +1 լիցք, մենք եզրակացնում ենք, որ Cl իոնի լիցքը -1 է, հետևաբար նրա օքսիդացման աստիճանը -1 է:

2. Նշենք, որ մետաղական իոնները կարող են ունենալ մի քանի օքսիդացման վիճակներ:Շատ մետաղական տարրերի ատոմները կարող են իոնացված լինել տարբեր չափերով: Օրինակ՝ երկաթի (Fe) նման մետաղի իոնների լիցքը +2 կամ +3 է։ Մետաղական իոնների լիցքը (և դրանց օքսիդացման աստիճանը) կարող է որոշվել այլ տարրերի իոնների լիցքերով, որոնցով այս մետաղը քիմիական միացության մասն է. Տեքստում այս լիցքը նշվում է հռոմեական թվերով. օրինակ՝ երկաթը (III) ունի +3 օքսիդացման աստիճան:

   • Որպես օրինակ, դիտարկենք ալյումինի իոն պարունակող միացություն: AlCl 3 միացության ընդհանուր լիցքը զրո է: Քանի որ մենք գիտենք, որ Cl-ի իոններն ունեն -1 լիցք, իսկ միացությունը պարունակում է 3 այդպիսի իոն, խնդրո առարկա նյութի ընդհանուր չեզոքության համար Al իոնը պետք է ունենա +3 լիցք: Այսպիսով, այս դեպքում ալյումինի օքսիդացման աստիճանը +3 է։

3. Թթվածնի օքսիդացման վիճակը -2 է (որոշ բացառություններով):Գրեթե բոլոր դեպքերում թթվածնի ատոմներն ունեն -2 օքսիդացման աստիճան։ Այս կանոնից մի քանի բացառություններ կան.

   • Եթե ​​թթվածինը գտնվում է տարրական վիճակում (O 2 ), ապա նրա օքսիդացման աստիճանը 0 է, ինչպես որ այլ տարրական նյութերի դեպքում։
   • Եթե ​​թթվածինը ներառված է պերօքսիդներ, նրա օքսիդացման աստիճանը -1 է։ Պերօքսիդները միացությունների խումբ են, որոնք պարունակում են մեկ թթվածին-թթվածին կապ (այսինքն՝ պերօքսիդի անիոն O 2-2): Օրինակ, H 2 O 2 մոլեկուլի բաղադրության մեջ (ջրածնի պերօքսիդ) թթվածինը լիցք ունի և օքսիդացման աստիճանը -1 է։
   • Ֆտորի հետ միասին թթվածինն ունի +2 օքսիդացման աստիճան, տես ստորև ֆտորի կանոնը:

4. Ջրածինը ունի +1 օքսիդացման աստիճան, մի քանի բացառություններով:Ինչպես թթվածնի դեպքում, կան նաև բացառություններ: Որպես կանոն, ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է (եթե այն գտնվում է տարրական H 2 վիճակում)։ Այնուամենայնիվ, հիդրիդ կոչվող միացություններում ջրածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է:

   • Օրինակ, H 2 O-ում ջրածնի օքսիդացման վիճակը +1 է, քանի որ թթվածնի ատոմն ունի -2 լիցք, և ընդհանուր չեզոքության համար անհրաժեշտ է երկու +1 լիցք: Այնուամենայնիվ, նատրիումի հիդրիդի բաղադրության մեջ ջրածնի օքսիդացման աստիճանն արդեն -1 է, քանի որ Na իոնը կրում է +1 լիցք, իսկ ընդհանուր էլեկտրաչեզոքության համար ջրածնի ատոմի լիցքը (և հետևաբար նրա օքսիդացման վիճակը) պետք է լինի. -1.

5. Ֆտորին Միշտունի -1 օքսիդացման աստիճան:Ինչպես արդեն նշվեց, որոշ տարրերի (մետաղների իոններ, պերօքսիդներում թթվածնի ատոմներ և այլն) օքսիդացման աստիճանը կարող է տարբեր լինել՝ կախված մի շարք գործոններից։ Ֆտորի օքսիդացման վիճակը, սակայն, անփոփոխ -1 է: Սա բացատրվում է նրանով, որ այս տարրն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը. այլ կերպ ասած, ֆտորի ատոմները ամենաքիչ պատրաստակամ են բաժանվելու իրենց էլեկտրոններից և առավել ակտիվորեն գրավում են այլ մարդկանց էլեկտրոնները: Այսպիսով, նրանց վճարը մնում է անփոփոխ։

6. Միացության մեջ օքսիդացման վիճակների գումարը հավասար է նրա լիցքին:Քիմիական միացությունը կազմող բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակները, ընդհանուր առմամբ, պետք է տա ​​այս միացության լիցքը։ Օրինակ, եթե միացությունը չեզոք է, ապա նրա բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակների գումարը պետք է լինի զրո; եթե միացությունը -1 լիցքով բազմատոմ իոն է, ապա օքսիդացման վիճակների գումարը -1 է և այլն։

   • Սա ստուգելու լավ մեթոդ է. եթե օքսիդացման վիճակների գումարը հավասար չէ միացության ընդհանուր լիցքին, ապա ինչ-որ տեղ սխալվում եք:

   Մաս 2

   Օքսիդացման վիճակի որոշում՝ առանց քիմիայի օրենքների օգտագործման

   1. Գտեք ատոմներ, որոնք չունեն խիստ կանոններ օքսիդացման վիճակի վերաբերյալ:Որոշ տարրերի հետ կապված, օքսիդացման աստիճանը գտնելու հստակ սահմանված կանոններ չկան։ Եթե ​​ատոմը չի պատկանում վերը թվարկված կանոններից որևէ մեկին, և դուք չգիտեք դրա լիցքը (օրինակ, ատոմը համալիրի մաս է, և դրա լիցքը նշված չէ), կարող եք որոշել այդպիսի օքսիդացման վիճակը: ատոմ վերացման միջոցով: Նախ որոշեք միացության մյուս բոլոր ատոմների լիցքը, այնուհետև միացության հայտնի ընդհանուր լիցքից հաշվարկեք այս ատոմի օքսիդացման վիճակը։

      • Օրինակ, Na 2 SO 4 միացության մեջ ծծմբի ատոմի (S) լիցքը անհայտ է, մենք միայն գիտենք, որ այն զրո չէ, քանի որ ծծումբը տարրական վիճակում չէ: Այս միացությունը ծառայում է որպես լավ օրինակ՝ օքսիդացման վիճակի որոշման հանրահաշվական մեթոդը լուսաբանելու համար։

   2. Գտե՛ք միացության մնացած տարրերի օքսիդացման աստիճանները:Օգտագործելով վերը նկարագրված կանոնները, որոշեք միացության մնացած ատոմների օքսիդացման աստիճանները: Մի մոռացեք O, H և այլնի դեպքում բացառությունների մասին:

      • Na 2 SO 4-ի համար, օգտագործելով մեր կանոնները, մենք գտնում ենք, որ Na իոնի լիցքը (հետևաբար՝ օքսիդացման վիճակը) +1 է, իսկ թթվածնի յուրաքանչյուր ատոմի համար՝ -2:
   3. Միացություններում բոլոր օքսիդացման վիճակների գումարը պետք է հավասար լինի լիցքին: Օրինակ, եթե միացությունը երկատոմային իոն է, ապա ատոմների օքսիդացման վիճակների գումարը պետք է հավասար լինի ընդհանուր իոնային լիցքին։
   4. Շատ օգտակար է կարողանալ օգտագործել Մենդելեևի պարբերական աղյուսակը և իմանալ, թե դրա մեջ որտեղ են գտնվում մետաղական և ոչ մետաղական տարրերը։
   5. Տարրական ձևով ատոմների օքսիդացման վիճակը միշտ զրոյական է: Մեկ իոնի օքսիդացման վիճակը հավասար է նրա լիցքին: Պարբերական համակարգի 1A խմբի տարրերը, ինչպիսիք են ջրածինը, լիթիումը, նատրիումը, տարրական ձևով ունեն +1 օքսիդացման աստիճան; 2A խմբի մետաղների, ինչպիսիք են մագնեզիումը և կալցիումը, օքսիդացման աստիճանն իր տարերային ձևով +2 է։ Թթվածինը և ջրածինը, կախված քիմիական կապի տեսակից, կարող են ունենալ 2 տարբեր օքսիդացման վիճակ։

Ճիշտ տեղադրելու համար օքսիդացման վիճակներԿան չորս կանոններ, որոնք պետք է հիշել.

1) Պարզ նյութում ցանկացած տարրի օքսիդացման աստիճանը 0 է։ Օրինակներ՝ Na 0, H 0 2, P 0 4։

2) Պետք է հիշել այն տարրերը, որոնց համար բնորոշ են մշտական ​​օքսիդացման վիճակներ. Դրանք բոլորը թվարկված են աղյուսակում:

3) տարրի ամենաբարձր օքսիդացման աստիճանը, որպես կանոն, համընկնում է այն խմբի թվի հետ, որում գտնվում է այս տարրը (օրինակ՝ ֆոսֆորը V խմբում է, ֆոսֆորի ամենաբարձր SD-ն +5 է)։ Կարևոր բացառություններ՝ Ֆ, Օ.

4) Մնացած տարրերի օքսիդացման վիճակների որոնումը հիմնված է պարզ կանոնի վրա.

Չեզոք մոլեկուլում բոլոր տարրերի օքսիդացման վիճակների գումարը հավասար է զրոյի, իսկ իոնում՝ իոնի լիցքը։

Մի քանի պարզ օրինակներ օքսիդացման վիճակների որոշման համար

Օրինակ 1. Անհրաժեշտ է գտնել ամոնիակում տարրերի օքսիդացման աստիճանները (NH 3):

Լուծում. Մենք արդեն գիտենք (տես 2), որ Արվ. ԼԱՎ. ջրածինը +1 է։ Մնում է գտնել ազոտի այս հատկանիշը: Թող x լինի ցանկալի օքսիդացման վիճակը: Մենք կազմում ենք ամենապարզ հավասարումը` x + 3 (+1) \u003d 0: Լուծումն ակնհայտ է՝ x \u003d -3: Պատասխան՝ N -3 H 3 +1։

Օրինակ 2. Նշեք H 2 SO 4 մոլեկուլի բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակները:

Լուծում. Արդեն հայտնի են ջրածնի և թթվածնի օքսիդացման աստիճանները՝ H(+1) և O(-2): Ծծմբի օքսիդացման աստիճանը որոշելու համար հավասարում ենք կազմում՝ 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0։ Լուծելով այս հավասարումը, գտնում ենք՝ x \u003d +6: Պատասխան՝ H +1 2 S +6 O -2 4:

Օրինակ 3. Հաշվե՛ք Al(NO 3) 3 մոլեկուլի բոլոր տարրերի օքսիդացման աստիճանները:

Լուծում. Ալգորիթմը մնում է անփոփոխ։ Ալյումինի նիտրատի «մոլեկուլի» կազմը ներառում է մեկ ատոմ Al (+3), 9 թթվածնի ատոմ (-2) և 3 ազոտի ատոմ, որոնց օքսիդացման աստիճանը պետք է հաշվարկենք։ Համապատասխան հավասարումը՝ 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Պատասխան՝ Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Օրինակ 4. Որոշեք բոլոր ատոմների օքսիդացման աստիճանները (AsO 4) 3- իոնում:

Լուծում. Այս դեպքում օքսիդացման վիճակների գումարն այլևս հավասար կլինի ոչ թե զրոյի, այլ իոնի լիցքին, այսինքն՝ -3: Հավասարում` x + 4 (-2) = -3: Պատասխան՝ As(+5), O(-2):

Ինչ անել, եթե երկու տարրերի օքսիդացման վիճակներն անհայտ են

Հնարավո՞ր է արդյոք նույնական հավասարման միջոցով որոշել մի քանի տարրերի օքսիդացման աստիճանները միանգամից: Եթե ​​այս խնդիրը դիտարկենք մաթեմատիկայի տեսանկյունից, ապա պատասխանը բացասական կլինի։ Երկու փոփոխականներով գծային հավասարումը չի կարող ունենալ եզակի լուծում: Բայց մենք պարզապես հավասարում չենք լուծում։

Օրինակ 5. Որոշեք բոլոր տարրերի օքսիդացման աստիճանները (NH 4) 2 SO 4-ում:

Լուծում. Ջրածնի և թթվածնի օքսիդացման վիճակները հայտնի են, իսկ ծծումբն ու ազոտը՝ ոչ։ Երկու անհայտ խնդրի դասական օրինակ: Ամոնիումի սուլֆատը մենք կդիտարկենք ոչ թե որպես մեկ «մոլեկուլ», այլ որպես երկու իոնների համակցություն՝ NH 4 + և SO 4 2-: Մենք գիտենք իոնների լիցքերը, նրանցից յուրաքանչյուրը պարունակում է միայն մեկ ատոմ՝ օքսիդացման անհայտ աստիճանով։ Օգտագործելով նախկին խնդիրների լուծման փորձը, մենք հեշտությամբ կարող ենք գտնել ազոտի և ծծմբի օքսիդացման վիճակները: Պատասխան՝ (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2։

Եզրակացություն. եթե մոլեկուլը պարունակում է մի քանի ատոմներ՝ անհայտ օքսիդացման վիճակներով, փորձեք մոլեկուլը «բաժանել» մի քանի մասի։

Ինչպես կազմակերպել օքսիդացման վիճակները օրգանական միացություններում

Օրինակ 6. Նշեք բոլոր տարրերի օքսիդացման աստիճանները CH 3 CH 2 OH-ում:

Լուծում. Օրգանական միացություններում օքսիդացման վիճակներ գտնելն ունի իր առանձնահատկությունները: Մասնավորապես, անհրաժեշտ է առանձին գտնել ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմի օքսիդացման վիճակները։ Դուք կարող եք պատճառաբանել հետևյալ կերպ. Դիտարկենք, օրինակ, ածխածնի ատոմը մեթիլ խմբում: Այս C ատոմը կապված է 3 ջրածնի ատոմների և հարակից ածխածնի ատոմի հետ։ C-H կապի վրա էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է դեպի ածխածնի ատոմ (քանի որ C-ի էլեկտրաբացասականությունը գերազանցում է ջրածնի EO-ն)։ Եթե ​​այս տեղաշարժը լիներ, ածխածնի ատոմը կստանար -3 լիցք:

-CH 2 OH խմբում C ատոմը կապված է ջրածնի երկու ատոմների հետ (էլեկտրոնի խտության տեղաշարժը դեպի C), մեկ թթվածնի ատոմի (էլեկտրոնի խտության տեղաշարժը դեպի O) և մեկ ածխածնի ատոմի հետ (կարող ենք ենթադրել, որ էլեկտրոնի խտության տեղաշարժերը այս դեպքում դեպքը տեղի չի ունենում): Ածխածնի օքսիդացման աստիճանը -2 +1 +0 = -1 է։

Պատասխան՝ C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1:

Մի շփոթեք «վալենտություն» և «օքսիդացման վիճակ» հասկացությունները:

Օքսիդացման վիճակը հաճախ շփոթում են վալենտության հետ։ Մի արեք այդ սխալը: Ես թվարկեմ հիմնական տարբերությունները.

• օքսիդացման վիճակն ունի նշան (+ կամ -), վալենտություն՝ ոչ;
• օքսիդացման աստիճանը կարող է հավասար լինել զրոյի նույնիսկ բարդ նյութում, զրոյի վալենտության հավասարությունը, որպես կանոն, նշանակում է, որ այս տարրի ատոմը կապված չէ այլ ատոմների հետ (մենք չենք քննարկի որևէ տեսակի ներառման միացություններ և այլ «էկզոտիկա» այստեղ);
• Օքսիդացման աստիճանը ֆորմալ հասկացություն է, որն իրական իմաստ է ստանում միայն իոնային կապերով միացություններում, ընդհակառակը, «վալենտություն» հասկացությունը առավել հարմար է կիրառվում կովալենտային միացությունների նկատմամբ:

Օքսիդացման վիճակը (ավելի ճիշտ՝ դրա մոդուլը) հաճախ թվայինորեն հավասար է վալենտին, բայց նույնիսկ ավելի հաճախ այդ արժեքները ՉԵՆ համընկնում: Օրինակ, CO 2-ում ածխածնի օքսիդացման վիճակը +4 է; Վալենտական ​​C-ն նույնպես հավասար է IV-ի: Բայց մեթանոլում (CH 3 OH) ածխածնի վալենտությունը մնում է նույնը, իսկ C-ի օքսիդացման վիճակը -1 է։

Փոքր թեստ «Օքսիդացման աստիճանը» թեմայով

Մի քանի րոպե տրամադրեք՝ ստուգելու, թե ինչպես եք հասկացել այս թեման: Դուք պետք է պատասխանեք հինգ պարզ հարցի. Հաջողություն!

Քիմիական տարր միացության մեջ, որը հաշվարկվում է այն ենթադրությունից, որ բոլոր կապերը իոնային են:

Օքսիդացման վիճակները կարող են ունենալ դրական, բացասական կամ զրո արժեք, հետևաբար մոլեկուլում տարրերի օքսիդացման վիճակների հանրահաշվական գումարը, հաշվի առնելով դրանց ատոմների թիվը, 0 է, իսկ իոնում՝ իոնի լիցքը։

1. Միացություններում մետաղների օքսիդացման աստիճանները միշտ դրական են:

2. Ամենաբարձր օքսիդացման վիճակը համապատասխանում է պարբերական համակարգի խմբի համարին, որտեղ գտնվում է այս տարրը (բացառություն է. Au+3(I խումբ), Cu+2(II), VIII խմբից +8 օքսիդացման վիճակը կարող է լինել միայն օսմիումում Օսև ռութենիում Ռու.

3. Ոչ մետաղների օքսիդացման աստիճանները կախված են նրանից, թե որ ատոմին է այն կապված.

• եթե մետաղի ատոմով, ապա օքսիդացման վիճակը բացասական է.
• եթե ոչ մետաղի ատոմով, ապա օքսիդացման վիճակը կարող է լինել և՛ դրական, և՛ բացասական: Դա կախված է տարրերի ատոմների էլեկտրաբացասականությունից։

4. Ոչ մետաղների ամենաբարձր բացասական օքսիդացման վիճակը կարելի է որոշել՝ 8-ից հանելով այն խմբի թիվը, որում գտնվում է այս տարրը, այսինքն. ամենաբարձր դրական օքսիդացման վիճակը հավասար է արտաքին շերտի էլեկտրոնների քանակին, որը համապատասխանում է խմբի թվին։

5. Պարզ նյութերի օքսիդացման աստիճանները 0 են՝ անկախ նրանից՝ մետաղ է, թե ոչ։

Մշտական ​​օքսիդացման վիճակներով տարրեր:

Տարր	Բնութագրական օքսիդացման վիճակ	Բացառություններ
		Մետաղների հիդրիդներ՝ LIH-1
		օքսիդացման վիճակկոչվում է մասնիկի պայմանական լիցք՝ այն ենթադրությամբ, որ կապն ամբողջությամբ խզված է (ունի իոնային բնույթ)։ Հ- Cl = Հ + + Cl - , Աղաթթվի կապը կովալենտ բևեռային է: Էլեկտրոնային զույգն ավելի կողմնակալ է դեպի ատոմը Cl - , որովհետեւ դա ավելի էլեկտրաբացասական ամբողջ տարր է: Ինչպե՞ս որոշել օքսիդացման աստիճանը: Էլեկտրոնեգատիվությունատոմների կարողությունն է՝ ներգրավել էլեկտրոններ այլ տարրերից։ Օքսիդացման վիճակը նշվում է տարրի վերևում. Եղբ 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,Կ + Cl - և այլն: Դա կարող է լինել բացասական և դրական: Պարզ նյութի (չկապված, ազատ վիճակ) օքսիդացման վիճակը զրոյական է։ Միացությունների մեծ մասում թթվածնի օքսիդացման վիճակը -2 է (բացառություն են կազմում պերօքսիդները H 2 O 2, որտեղ այն -1 է և ֆտորով միացություններ - Օ +2 Ֆ 2 -1 , Օ 2 +1 Ֆ 2 -1 ). - Օքսիդացման վիճակպարզ միատոմ իոնը հավասար է իր լիցքին. Նա + , Ք.ա +2 . Ջրածինը իր միացություններում ունի +1 օքսիդացման աստիճան (բացառություն են կազմում հիդրիդները. Նա + Հ - և տիպի միացումներ Գ +4 Հ 4 -1 ). Մետաղ-ոչ մետաղական կապերում ամենաբարձր էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմն ունի բացասական օքսիդացման վիճակ (էլեկտրբացասականության տվյալները տրված են Պաուլինգի սանդղակով). Հ + Ֆ - , Cu + Եղբ - , Ք.ա +2 (ՈՉ 3 ) - և այլն: Քիմիական միացություններում օքսիդացման աստիճանի որոշման կանոններ. Եկեք միացում վերցնենք KMnO 4 , անհրաժեշտ է որոշել մանգանի ատոմի օքսիդացման վիճակը։ Փաստարկ: Կալիումը պարբերական համակարգի I խմբի ալկալիական մետաղ է, հետևաբար ունի միայն +1 դրական օքսիդացման աստիճան: Հայտնի է, որ թթվածինը իր միացությունների մեծ մասում ունի -2 օքսիդացման աստիճան: Այս նյութը պերօքսիդ չէ, ինչը նշանակում է, որ բացառություն չէ: Կազմում է հավասարում. K+MnXO 4 -2 Թող X- մեզ համար անհայտ է մանգանի օքսիդացման աստիճանը: Կալիումի ատոմների թիվը 1 է, մանգանը՝ 1, թթվածինը 4։ Ապացուցված է, որ մոլեկուլը որպես ամբողջություն էլեկտրականորեն չեզոք է, ուստի նրա ընդհանուր լիցքը պետք է հավասար լինի զրոյի։ 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Այսպիսով, կալիումի պերմանգանատում մանգանի օքսիդացման վիճակը = +7: Բերենք օքսիդի մեկ այլ օրինակ Fe2O3. Անհրաժեշտ է որոշել երկաթի ատոմի օքսիդացման վիճակը։ Փաստարկ: Երկաթը մետաղ է, թթվածինը ոչ մետաղ է, ինչը նշանակում է, որ հենց թթվածինն է օքսիդացնող նյութ և բացասական լիցք կունենա։ Մենք գիտենք, որ թթվածինն ունի -2 օքսիդացման աստիճան: Հաշվի ենք առնում ատոմների թիվը՝ երկաթ՝ 2 ատոմ, թթվածին՝ 3։ Մենք կազմում ենք հավասարում, որտեղ X- երկաթի ատոմի օքսիդացման վիճակը. 2*(X) + 3*(-2) = 0, Եզրակացություն՝ այս օքսիդում երկաթի օքսիդացման աստիճանը +3 է։ Օրինակներ.Որոշեք մոլեկուլի բոլոր ատոմների օքսիդացման աստիճանները: 1. K2Cr2O7. Օքսիդացման վիճակ K+1, թթվածին O -2. Տրված ցուցանիշներ. O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2): Որովհետեւ մոլեկուլում տարրերի օքսիդացման վիճակների հանրահաշվական գումարը, հաշվի առնելով դրանց ատոմների թիվը, 0 է, ապա դրական օքսիդացման վիճակների թիվը հավասար է բացասականների թվին։ Օքսիդացման վիճակներ K+O=(-14)+(+2)=(-12). Սրանից հետևում է, որ քրոմի ատոմի դրական հզորությունների թիվը 12 է, բայց մոլեկուլում կա 2 ատոմ, ինչը նշանակում է, որ մեկ ատոմում կա (+12):2=(+6): Պատասխան. K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. Այս դեպքում օքսիդացման վիճակների գումարն այլևս հավասար կլինի ոչ թե զրոյի, այլ իոնի լիցքին, այսինքն. - 3. Կազմենք հավասարում. x+4×(- 2)= - 3 . Պատասխան. (Որպես +5 O 4 -2) 3-.