Stopień utlenienia i zasady jego obliczania. Jak określić elektroujemność stanu utlenienia, stan utlenienia, utlenianie i redukcję

Jednym z podstawowych pojęć w chemii, szeroko stosowanym przy sporządzaniu równań reakcji redoks, jest stan utlenienia atomy.

Ze względów praktycznych (przy zestawieniu równań reakcji redoks) wygodnie jest przedstawić ładunki na atomach w cząsteczkach z wiązaniami polarnymi jako liczby całkowite równe takim ładunkom, jakie powstałyby na atomach, gdyby elektrony walencyjne zostały całkowicie przeniesione na atomy bardziej elektroujemne, tj. mi. gdyby wiązania były całkowicie jonowe. Takie wartości ładunku nazywane są stanami utlenienia. Stopień utlenienia dowolnego pierwiastka w substancji prostej wynosi zawsze 0.

W cząsteczkach substancji złożonych niektóre pierwiastki mają zawsze stały stopień utlenienia. Większość pierwiastków charakteryzuje się zmiennymi stopniami utlenienia, które różnią się zarówno znakiem, jak i wielkością, w zależności od składu cząsteczki.

Często stopień utlenienia jest równy wartościowości i różni się od niego tylko znakiem. Ale są związki, w których stopień utlenienia pierwiastka nie jest równy jego wartościowości. Jak już wspomniano, w prostych substancjach stopień utlenienia pierwiastka zawsze wynosi zero, niezależnie od jego wartościowości. Tabela porównuje wartościowości i stopnie utlenienia niektórych pierwiastków w różnych związkach.

Stopień utlenienia atomu (pierwiastka) w związku jest to ładunek warunkowy obliczony przy założeniu, że związek składa się wyłącznie z jonów. Przy określaniu stopnia utlenienia warunkowo zakłada się, że elektrony walencyjne w związku przechodzą do atomów bardziej elektroujemnych, a zatem związki składają się z jonów naładowanych dodatnio i ujemnie. W rzeczywistości w większości przypadków nie następuje całkowity powrót elektronów, a jedynie przemieszczenie pary elektronów z jednego atomu na drugi. Następnie można podać inną definicję: Stopień utlenienia to ładunek elektryczny, który powstałby na atomie, gdyby pary elektronów, z którymi jest on połączony z innymi atomami w związku, zostały przeniesione do atomów o większej elektroujemności, a pary elektronów łączące te same atomy zostanie między nich podzielony.

Przy obliczaniu stopni utlenienia stosuje się szereg prostych zasad:

1 . Stopień utlenienia pierwiastków w prostych substancjach, zarówno jednoatomowych, jak i molekularnych, wynosi zero (Fe 0, O 2 0).

2 . Stopień utlenienia pierwiastka w postaci jonu jednoatomowego jest równy ładunkowi tego jonu (Na +1, Ca +2, S -2).

3 . W związkach z kowalencyjnym wiązaniem polarnym ładunek ujemny odnosi się do atomu bardziej elektroujemnego, a ładunek dodatni do atomu mniej elektroujemnego, a stopnie utlenienia pierwiastków przyjmują następujące wartości:

Stopień utlenienia fluoru w związkach wynosi zawsze -1;

Stopień utlenienia tlenu w związkach wynosi -2 (); z wyjątkiem nadtlenków, gdzie formalnie jest równy -1 (), fluorku tlenu, gdzie jest równy +2 (), a także ponadtlenków i ozonków, w których stopień utlenienia tlenu wynosi -1/2;

Stopień utlenienia wodoru w związkach wynosi +1 (), z wyjątkiem wodorków metali, gdzie wynosi -1 ( );

W przypadku pierwiastków alkalicznych i ziem alkalicznych stopień utlenienia wynosi odpowiednio +1 i +2.

Większość pierwiastków może wykazywać zmienne stopnie utlenienia.

4 . Suma algebraiczna stopni utlenienia w cząsteczce obojętnej wynosi zero, w jonie zespolonym jest to ładunek jonu.

Dla pierwiastków o zmiennym stopniu utlenienia jego wartość można łatwo obliczyć, znając wzór związku i korzystając z zasady nr 4. Na przykład konieczne jest określenie stopnia utlenienia fosforu w kwasie fosforowym H 3 PO 4 . Ponieważ tlen ma CO \u003d -2, a wodór ma CO \u003d +1, wówczas dla sumy zerowej w fosforze stopień utlenienia powinien wynosić +5:

Na przykład w NH4Cl suma stopni utlenienia wszystkich atomów wodoru wynosi 4 × (+1), a stopień utlenienia chloru wynosi -1, dlatego stopień utlenienia azotu powinien wynosić -3. W jonie siarczanowym SO 4 2– suma stopni utlenienia czterech atomów tlenu wynosi -8, więc siarka musi mieć stopień utlenienia +6, aby całkowity ładunek jonu wynosił -2.

Pojęcie stopnia utlenienia większości związków jest warunkowe, ponieważ nie odzwierciedla rzeczywistego efektywnego ładunku atomu, ale koncepcja ta jest bardzo szeroko stosowana w chemii.

Maksymalny, a dla niemetali i minimalny stopień utlenienia jest okresowo zależny od numeru seryjnego w PSCE D.I. Mendelejewa, co wynika z elektronowej budowy atomu.

Element	Wartości stanu utlenienia i przykłady związków
F	–1 (HF, KF)
O	–2 (H2O, CaO, CO2); –1 (H2O2); +2 (z 2)
N	–3 (NH3); –2(N2H4); –1 (NH2OH); +1 (N2O); +2 (NIE); +3 (N2O3, HNO2); +4 (NO 2); +5 (N2O5, HNO3)
kl	–1 (HCl, NaCl); +1 (NaClO); +3 (NaClO2); +5 (NaClO3); +7 (Cl 2 O 7, NaClO 4)
br	–1 (KBr); +1 (BrF); +3 (BrF3); +5 (KBrO 3)
I	–1 (HI); +1 (ICl); +3 (IC13); +5 (I2O5); +7 (IO 3 F, K 5 IO 6)
C	–4 (CH4); +2 (CO); +4 (CO2, CCl4)
Si	–4 (Ca2Si); +2 (SiO); +4 (SiO2, H2SiO3, SiF4)
H	–1 (LiH); +1 (H2O, HCl)
S	–2 (H2S, FeS); +2 (Na2S2O3); +3 (Na2S2O4); +4 (SO2, Na2SO3, SF4); +6 (SO3, H2SO4, SF6)
Se, Te	–2 (H2Se, H2Te); +2 (SeCl2, TeCl2); +4 (SeO2, TeO2); +6 (H 2 SeO 4 , H 2 TeO 4)
P	–3 (PH 3); +1 (H3PO2); +3 (H3PO3); +5 (P 2 O 5 , H 3 PO 4)
Jak, Sb	–3 (GaAs, Zn3Sb2); +3 (AsCl3, Sb2O3); +5 (H3AsO4, SbCl5)
Li, Na, K	+1 (NaCl)
Be, Mg, Ca	+2 (MgO, CaCO3)
Glin	+3 (Al 2 O 3 , AlCl 3)
Kr	+2 (CrCl2); +3 (Cr2O3, Cr2(SO4)3); +4 (CrO2); +6 (K 2 CrO 4 , K 2 Cr 2 O 7)
Mn	+2 (MnSO4); +3 (Mn2(SO4)3); +4 (MnO2); +6 (K2MnO4); +7 (KMnO 4)
Fe	+2 (FeO, FeSO4); +3 (Fe2O3, FeCl3); +4 (Na2FeO3)
Cu	+1 (Cu2O); +2 (CuO, CuSO 4 , Cu 2 (OH) 2 CO 3)
Ag	+1 (AgNO3)
Au	+1 (AuCl); +3 (AuCl3, KAuCl4)
Zn	+2 (ZnO, ZnSO4)
hg	+1 (Hg2Cl2); +2 (HgO, HgCl2)
sn	+2 (SnO); +4 (SnO2, SnCl4)
Pb	+2 (PbO, PbSO4); +4 (PbO2)

W reakcjach chemicznych musi być spełniona zasada zachowania sumy algebraicznej stopni utlenienia wszystkich atomów. W pełnym równaniu reakcji chemicznej procesy utleniania i redukcji muszą się dokładnie kompensować.Chociaż stopień utlenienia, jak wspomniano powyżej, jest pojęciem raczej formalnym, w chemii stosuje się go w następujących celach: po pierwsze, do rysowania równania reakcji redoks, a po drugie przewidywanie właściwości redoks pierwiastków w związku.

Wiele pierwiastków charakteryzuje się kilkoma wartościami stopni utlenienia, a obliczając jego stopień utlenienia można przewidzieć właściwości redoks: pierwiastek na najwyższym ujemnym stopniu utlenienia może jedynie oddawać elektrony (utleniać) i być reduktorem, w najwyższym na dodatnim stopniu utlenienia może przyjmować jedynie elektrony (redukować) i być utleniaczem, na pośrednich stopniach utlenienia - zarówno utlenionym, jak i zredukowanym.

Redukcja utleniania jest pojedynczym, wzajemnie powiązanym procesem. Utlenianie odpowiada wzrostowi stopnia utlenienia pierwiastka i powrót do zdrowia - jego zmniejszenie.

W wielu podręcznikach przyjmuje się interpretację utleniania jako utraty elektronów, a redukcji jako ich dodawania. Podejście to, zaproponowane przez rosyjskiego naukowca Pisarzhevsky'ego (1916), ma zastosowanie do procesów elektrochemicznych na elektrodach i odnosi się do wyładowania (ładowania) jonów i cząsteczek.

Jednak wyjaśnienie zmiany stopni utlenienia jako procesów odłączenia i dodania elektronów jest generalnie błędne. Można go zastosować do niektórych prostych jonów, takich jak

Cl - - ®Cl 0 .

Aby zmienić stopień utlenienia atomów w jonach złożonych tego typu

CrO 4 2 - ®Cr +3

spadek dodatniego stopnia utlenienia chromu z +6 do +3 odpowiada mniejszemu rzeczywistemu wzrostowi ładunku dodatniego (na Cr w CrO 4 2 - ładunek rzeczywisty „+0,2 ładunku elektronowego i na Cr +3 - od +2 do +1,5 w różnych związkach).

Przeniesienie ładunku ze środka redukującego na utleniacz, które jest równe zmianie stopnia utlenienia, następuje w tym przypadku przy udziale innych cząstek, na przykład jonów H +:

CrO 4 2 - + 8H + + 3 ®Cr +3 + 4H 2 O.

Prezentowany wpis nosi tytuł reakcje pół .

Podobne informacje.

W chemii terminy „utlenianie” i „redukcja” oznaczają reakcje, w których atom lub grupa atomów odpowiednio traci lub zyskuje elektrony. Stopień utlenienia to wartość liczbowa przypisana jednemu lub większej liczbie atomów, która charakteryzuje liczbę redystrybuowanych elektronów i pokazuje, w jaki sposób elektrony te są rozdzielane pomiędzy atomami podczas reakcji. Wyznaczenie tej wielkości może być zarówno prostą, jak i dość złożoną procedurą, w zależności od atomów i cząsteczek z nich składających się. Ponadto atomy niektórych pierwiastków mogą mieć kilka stopni utlenienia. Na szczęście istnieją proste, jednoznaczne zasady określania stopnia utlenienia, do pewnego stosowania których wystarczy znać podstawy chemii i algebry.

Kroki

Część 1

Oznaczanie stopnia utlenienia zgodnie z prawami chemii

Ustal, czy dana substancja jest pierwiastkowa. Stopień utlenienia atomów poza związkiem chemicznym wynosi zero. Zasada ta dotyczy zarówno substancji utworzonych z pojedynczych wolnych atomów, jak i tych, które składają się z dwóch lub wieloatomowych cząsteczek jednego pierwiastka.

• Na przykład Al(s) i Cl2 mają stopień utlenienia 0, ponieważ oba znajdują się w chemicznie niezwiązanym stanie elementarnym.
• Należy pamiętać, że alotropowa forma siarki S 8, czyli oktasiarki, pomimo swojej nietypowej budowy, charakteryzuje się również zerowym stopniem utlenienia.

1. Ustal, czy dana substancja składa się z jonów. Stopień utlenienia jonów jest równy ich ładunkowi. Dotyczy to zarówno wolnych jonów, jak i tych, które wchodzą w skład związków chemicznych.

   • Na przykład stopień utlenienia jonu Cl wynosi -1.
   • Stopień utlenienia jonu Cl w związku chemicznym NaCl również wynosi -1. Ponieważ jon Na z definicji ma ładunek +1, dochodzimy do wniosku, że ładunek jonu Cl wynosi -1, a zatem jego stopień utlenienia wynosi -1.

2. Należy pamiętać, że jony metali mogą mieć kilka stopni utlenienia. Atomy wielu pierwiastków metalicznych mogą być zjonizowane w różnym stopniu. Na przykład ładunek jonów metalu, takiego jak żelazo (Fe), wynosi +2 lub +3. Ładunek jonów metali (i stopień ich utlenienia) można określić na podstawie ładunków jonów innych pierwiastków, z którymi ten metal jest częścią związku chemicznego; w tekście ładunek ten jest oznaczony cyframi rzymskimi: na przykład żelazo (III) ma stopień utlenienia +3.

   • Jako przykład rozważmy związek zawierający jon glinu. Całkowity ładunek związku AlCl3 wynosi zero. Ponieważ wiemy, że jony Cl - mają ładunek -1, a w związku są 3 takie jony, dla całkowitej neutralności danej substancji jon Al musi mieć ładunek +3. Zatem w tym przypadku stopień utlenienia aluminium wynosi +3.

3. Stopień utlenienia tlenu wynosi -2 (z pewnymi wyjątkami). Prawie we wszystkich przypadkach atomy tlenu mają stopień utlenienia -2. Istnieje kilka wyjątków od tej reguły:

   • Jeśli tlen jest w stanie pierwiastkowym (O 2 ), jego stopień utlenienia wynosi 0, podobnie jak w przypadku innych substancji elementarnych.
   • Jeśli tlen jest uwzględniony nadtlenki, jego stopień utlenienia wynosi -1. Nadtlenki to grupa związków zawierających pojedyncze wiązanie tlen-tlen (czyli anion nadtlenkowy O 2 -2). Na przykład w składzie cząsteczki H 2 O 2 (nadtlenku wodoru) tlen ma ładunek i stopień utlenienia -1.
   • W połączeniu z fluorem tlen ma stopień utlenienia +2, patrz zasada dotycząca fluoru poniżej.

4. Wodór ma stopień utlenienia +1, z kilkoma wyjątkami. Podobnie jak w przypadku tlenu, istnieją również wyjątki. Z reguły stopień utlenienia wodoru wynosi +1 (chyba że jest w stanie elementarnym H2). Jednakże w związkach zwanych wodorkami stopień utlenienia wodoru wynosi -1.

   • Na przykład w H2O stopień utlenienia wodoru wynosi +1, ponieważ atom tlenu ma ładunek -2, a do ogólnej neutralności potrzebne są dwa ładunki +1. Jednak w składzie wodorku sodu stopień utlenienia wodoru wynosi już -1, ponieważ jon Na niesie ładunek +1, a dla całkowitej elektroobojętności ładunek atomu wodoru (a tym samym jego stopień utlenienia) musi wynosić -1.

5. Fluor Zawsze ma stopień utlenienia -1. Jak już wspomniano, stopień utlenienia niektórych pierwiastków (jonów metali, atomów tlenu w nadtlenkach itd.) może się różnić w zależności od wielu czynników. Jednakże stopień utlenienia fluoru wynosi niezmiennie -1. Wyjaśnia to fakt, że pierwiastek ten ma najwyższą elektroujemność - innymi słowy atomy fluoru najmniej chętnie rozstają się z własnymi elektronami i najaktywniej przyciągają elektrony innych ludzi. Zatem ich ładunek pozostaje niezmieniony.

6. Suma stopni utlenienia związku jest równa jego ładunkowi.Łącznie stany utlenienia wszystkich atomów tworzących związek chemiczny powinny dawać ładunek tego związku. Na przykład, jeśli związek jest obojętny, suma stopni utlenienia wszystkich jego atomów musi wynosić zero; jeśli związek jest jonem wieloatomowym o ładunku -1, suma stopni utlenienia wynosi -1 i tak dalej.

   • To dobra metoda sprawdzenia - jeśli suma stopni utlenienia nie jest równa całkowitemu ładunkowi związku, to gdzieś się mylisz.

   Część 2

   Określanie stopnia utlenienia bez stosowania praw chemii

   1. Znajdź atomy, dla których nie obowiązują ścisłe zasady dotyczące stopnia utlenienia. W odniesieniu do niektórych pierwiastków nie ma ustalonych zasad ustalania stopnia utlenienia. Jeśli atom nie podlega żadnej z powyższych zasad i nie znasz jego ładunku (na przykład atom jest częścią kompleksu i nie jest wskazany jego ładunek), możesz określić stopień utlenienia takiego atom przez eliminację. Najpierw określ ładunek wszystkich pozostałych atomów związku, a następnie ze znanego całkowitego ładunku związku oblicz stopień utlenienia tego atomu.

      • Na przykład w związku Na 2 SO 4 ładunek atomu siarki (S) jest nieznany - wiemy tylko, że nie jest on zerowy, ponieważ siarka nie jest w stanie elementarnym. Związek ten służy jako dobry przykład ilustrujący algebraiczną metodę określania stopnia utlenienia.

   2. Znajdź stopnie utlenienia pozostałych pierwiastków w związku. Korzystając z opisanych powyżej zasad, określ stopnie utlenienia pozostałych atomów związku. Nie zapomnij o wyjątkach od reguły w przypadku O, H i tak dalej.

      • Dla Na 2 SO 4 , korzystając z naszych reguł, stwierdzamy, że ładunek (a tym samym stopień utlenienia) jonu Na wynosi +1, a dla każdego z atomów tlenu -2.
   3. W związkach suma wszystkich stopni utlenienia musi być równa ładunkowi. Na przykład, jeśli związek jest jonem dwuatomowym, suma stopni utlenienia atomów musi być równa całkowitemu ładunkowi jonowemu.
   4. Bardzo przydatna jest umiejętność korzystania z układu okresowego Mendelejewa i wiedza, gdzie znajdują się w nim pierwiastki metaliczne i niemetaliczne.
   5. Stopień utlenienia atomów w postaci elementarnej jest zawsze zerowy. Stopień utlenienia pojedynczego jonu jest równy jego ładunkowi. Pierwiastki grupy 1A układu okresowego, takie jak wodór, lit, sód, w postaci pierwiastkowej mają stopień utlenienia +1; stopień utlenienia metali grupy 2A, takich jak magnez i wapń, w ich postaci pierwiastkowej wynosi +2. Tlen i wodór, w zależności od rodzaju wiązania chemicznego, mogą mieć 2 różne stopnie utlenienia.

Aby umieścić prawidłowo stany utlenienia Należy pamiętać o czterech zasadach.

1) W prostej substancji stopień utlenienia dowolnego pierwiastka wynosi 0. Przykłady: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Należy pamiętać o elementach, dla których są charakterystyczne stałe stany utlenienia. Wszystkie są wymienione w tabeli.

3) Najwyższy stopień utlenienia pierwiastka z reguły pokrywa się z numerem grupy, w której znajduje się ten pierwiastek (na przykład fosfor znajduje się w grupie V, najwyższe SD fosforu wynosi +5). Ważne wyjątki: F, O.

4) Poszukiwanie stopni utlenienia pozostałych pierwiastków opiera się na prostej zasadzie:

W cząsteczce obojętnej suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków jest równa zeru, a w jonie - ładunek jonu.

Kilka prostych przykładów określania stopni utlenienia

Przykład 1. Konieczne jest znalezienie stopni utlenienia pierwiastków w amoniaku (NH 3).

Rozwiązanie. Wiemy już (patrz 2), że art. OK. wodór wynosi +1. Pozostaje znaleźć tę cechę dla azotu. Niech x będzie pożądanym stopniem utlenienia. Tworzymy najprostsze równanie: x + 3 (+1) \u003d 0. Rozwiązanie jest oczywiste: x \u003d -3. Odpowiedź: N -3 H 3 +1.

Przykład 2. Podaj stopnie utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce H 2 SO 4.

Rozwiązanie. Znane są już stopnie utlenienia wodoru i tlenu: H(+1) i O(-2). Tworzymy równanie do określenia stopnia utlenienia siarki: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Rozwiązując to równanie, znajdujemy: x \u003d +6. Odpowiedź: H +1 2 S +6 O -2 4 .

Przykład 3. Oblicz stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w cząsteczce Al(NO 3) 3.

Rozwiązanie. Algorytm pozostaje niezmieniony. Skład „cząsteczki” azotanu glinu obejmuje jeden atom Al (+3), 9 atomów tlenu (-2) i 3 atomy azotu, którego stopień utlenienia musimy obliczyć. Odpowiednie równanie: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpowiedź: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Przykład 4. Określ stopień utlenienia wszystkich atomów jonu (AsO 4) 3-.

Rozwiązanie. W tym przypadku suma stopni utlenienia nie będzie już równa zeru, ale ładunkowi jonu, tj. -3. Równanie: x + 4 (-2) = -3. Odpowiedź: As(+5), O(-2).

Co zrobić, jeśli nieznane są stopnie utlenienia dwóch pierwiastków

Czy za pomocą podobnego równania można określić stopnie utlenienia kilku pierwiastków jednocześnie? Jeśli rozważymy ten problem z punktu widzenia matematyki, odpowiedź będzie negatywna. Równanie liniowe z dwiema zmiennymi nie może mieć jednoznacznego rozwiązania. Ale nie tylko rozwiązujemy równanie!

Przykład 5. Określ stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w (NH 4) 2 SO 4.

Rozwiązanie. Znane są stopnie utlenienia wodoru i tlenu, ale siarki i azotu nie. Klasyczny przykład problemu z dwiema niewiadomymi! Rozważymy siarczan amonu nie jako pojedynczą „cząsteczkę”, ale jako połączenie dwóch jonów: NH 4 + i SO 4 2-. Znamy ładunki jonów, każdy z nich zawiera tylko jeden atom o nieznanym stopniu utlenienia. Korzystając z doświadczeń zdobytych przy rozwiązywaniu poprzednich problemów, możemy łatwo znaleźć stopnie utlenienia azotu i siarki. Odpowiedź: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Wniosek: jeśli cząsteczka zawiera kilka atomów o nieznanym stopniu utlenienia, spróbuj „podzielić” cząsteczkę na kilka części.

Jak uporządkować stopnie utlenienia w związkach organicznych

Przykład 6. Wskaż stopnie utlenienia wszystkich pierwiastków w CH 3 CH 2 OH.

Rozwiązanie. Znalezienie stopni utlenienia w związkach organicznych ma swoją specyfikę. W szczególności konieczne jest osobne znalezienie stopni utlenienia dla każdego atomu węgla. Możesz rozumować w następujący sposób. Rozważmy na przykład atom węgla w grupie metylowej. Ten atom C jest połączony z 3 atomami wodoru i sąsiednim atomem węgla. W przypadku wiązania CH gęstość elektronów przesuwa się w stronę atomu węgla (ponieważ elektroujemność C przekracza EO wodoru). Gdyby to przemieszczenie było całkowite, atom węgla uzyskałby ładunek -3.

Atom C w grupie -CH 2OH jest związany z dwoma atomami wodoru (przesunięcie gęstości elektronów w stronę C), jednym atomem tlenu (przesunięcie gęstości elektronów w stronę O) i jednym atomem węgla (można założyć, że przesunięcia gęstości elektronów w tym sprawa nie zachodzi). Stopień utlenienia węgla wynosi -2 +1 +0 = -1.

Odpowiedź: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Nie należy mylić pojęć „wartościowość” i „stan utlenienia”!

Stan utlenienia jest często mylony z wartościowością. Nie popełniaj tego błędu. Wymienię główne różnice:

• stopień utlenienia ma znak (+ lub -), wartościowość - nie;
• stopień utlenienia może być równy zeru nawet w substancji złożonej, równość wartościowości do zera oznacza z reguły, że atom tego pierwiastka nie jest połączony z innymi atomami (nie będziemy omawiać żadnego rodzaju związków inkluzyjnych i inne „egzotyki” tutaj);
• stopień utlenienia jest pojęciem formalnym, które nabiera prawdziwego znaczenia dopiero w związkach z wiązaniami jonowymi, wręcz przeciwnie, pojęcie „wartościowości” jest najwygodniej stosowane w odniesieniu do związków kowalencyjnych.

Stopień utlenienia (dokładniej jego moduł) jest często liczbowo równy wartościowości, ale jeszcze częściej wartości te NIE pokrywają się. Na przykład stopień utlenienia węgla w CO2 wynosi +4; wartościowość C jest również równa IV. Ale w metanolu (CH3OH) wartościowość węgla pozostaje taka sama, a stopień utlenienia C wynosi -1.

Mały test na temat „Stopień utlenienia”

Poświęć kilka minut, aby sprawdzić, jak zrozumiałeś ten temat. Musisz odpowiedzieć na pięć prostych pytań. Powodzenia!

Pierwiastek chemiczny w związku, obliczony przy założeniu, że wszystkie wiązania są jonowe.

Stopnie utlenienia mogą mieć wartość dodatnią, ujemną lub zerową, dlatego suma algebraiczna stopni utlenienia pierwiastków w cząsteczce, biorąc pod uwagę liczbę ich atomów, wynosi 0, a w jonie - ładunek jonu.

1. Stopnie utlenienia metali w związkach są zawsze dodatnie.

2. Najwyższy stopień utlenienia odpowiada numerowi grupy układu okresowego, w którym znajduje się ten pierwiastek (wyjątek stanowią: Au+3(grupuję), Cu+2(II), z grupy VIII, stopień utlenienia +8 może występować tylko w osmie Os i ruten Ru.

3. Stopnie utlenienia niemetali zależą od atomu, z którym są one połączone:

• jeśli z atomem metalu, wówczas stopień utlenienia jest ujemny;
• jeśli z atomem niemetalu, stopień utlenienia może być zarówno dodatni, jak i ujemny. Zależy to od elektroujemności atomów pierwiastków.

4. Najwyższy ujemny stopień utlenienia niemetali można wyznaczyć odejmując od 8 numer grupy, w której znajduje się ten pierwiastek, tj. najwyższy dodatni stopień utlenienia jest równy liczbie elektronów na warstwie zewnętrznej, co odpowiada numerowi grupy.

5. Stopnie utlenienia prostych substancji wynoszą 0, niezależnie od tego, czy jest to metal, czy niemetal.

Pierwiastki o stałych stopniach utlenienia.

Element	Charakterystyczny stopień utlenienia	Wyjątki
		Wodorki metali: LIH-1
		stan utlenienia nazywany warunkowym ładunkiem cząstki przy założeniu, że wiązanie jest całkowicie zerwane (ma charakter jonowy). H- kl = H + + kl - , Wiązanie w kwasie solnym jest kowalencyjne polarne. Para elektronów jest bardziej przesunięta w stronę atomu kl - , ponieważ jest to bardziej elektroujemny cały pierwiastek. Jak określić stopień utlenienia? Elektroujemność to zdolność atomów do przyciągania elektronów z innych pierwiastków. Stopień utlenienia jest wskazany nad pierwiastkiem: br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + kl - itp. Może być negatywny i pozytywny. Stopień utlenienia substancji prostej (stan niezwiązany, wolny) wynosi zero. Stopień utlenienia tlenu w większości związków wynosi -2 (wyjątkiem są nadtlenki H2O2, gdzie wynosi -1 i związki z fluorem - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Stan utlenienia prosty jon jednoatomowy jest równy jego ładunkowi: Nie + , Ok +2 . Wodór w swoich związkach ma stopień utlenienia +1 (wyjątkami są wodorki - Nie + H - i wpisz połączenia C +4 H 4 -1 ). W wiązaniach metal-niemetal atom o najwyższej elektroujemności ma ujemny stopień utlenienia (dane elektroujemności podano w skali Paulinga): H + F - , Cu + br - , Ok +2 (NIE 3 ) - itp. Zasady określania stopnia utlenienia związków chemicznych. Weźmy połączenie KMnO 4 , konieczne jest określenie stopnia utlenienia atomu manganu. Rozumowanie: Potas jest metalem alkalicznym z I grupy układu okresowego, dlatego ma tylko dodatni stopień utlenienia +1. Wiadomo, że tlen ma stopień utlenienia -2 w większości swoich związków. Substancja ta nie jest nadtlenkiem, co oznacza, że ​​nie jest wyjątkiem. Tworzy równanie: K+MnXO 4 -2 Pozwalać X- nieznany nam stopień utlenienia manganu. Liczba atomów potasu wynosi 1, manganu - 1, tlenu - 4. Udowodniono, że cząsteczka jako całość jest elektrycznie obojętna, więc jej całkowity ładunek musi być równy zeru. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Stąd stopień utlenienia manganu w nadmanganianie potasu = +7. Weźmy inny przykład tlenku Fe2O3. Konieczne jest określenie stopnia utlenienia atomu żelaza. Rozumowanie: Żelazo jest metalem, tlen jest niemetalem, co oznacza, że ​​to tlen będzie utleniaczem i będzie miał ładunek ujemny. Wiemy, że tlen ma stopień utlenienia -2. Rozważamy liczbę atomów: żelazo - 2 atomy, tlen - 3. Tworzymy równanie gdzie X- stopień utlenienia atomu żelaza: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Wniosek: stopień utlenienia żelaza w tym tlenku wynosi +3. Przykłady. Określ stopień utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce. 1. K2Cr2O7. Stan utlenienia K+1, tlen O-2. Dane indeksy: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Ponieważ suma algebraiczna stopni utlenienia pierwiastków w cząsteczce, biorąc pod uwagę liczbę ich atomów, wynosi 0, wówczas liczba dodatnich stopni utlenienia jest równa liczbie ujemnych. Stany utlenienia K+O=(-14)+(+2)=(-12). Wynika z tego, że liczba dodatnich potęg atomu chromu wynosi 12, ale w cząsteczce są 2 atomy, co oznacza, że ​​na atom przypada (+12):2=(+6). Odpowiedź: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO4) 3-. W tym przypadku suma stopni utlenienia nie będzie już równa zeru, ale ładunkowi jonu, tj. - 3. Zróbmy równanie: x+4×(- 2)= - 3 . Odpowiedź: (Jako +5 O 4 -2) 3-.