Ступінь окислювання 4. Правильне складання формул речовин
Ступінь окислення - це умовний заряд атомів хімічного елемента в з'єднанні, обчислений з припущення, що всі зв'язки мають іонний тип. Ступені окислення можуть мати позитивне, негативне або нульове значення, тому алгебраїчна сума ступенів окислення елементів в молекулі з урахуванням числа їх атомів дорівнює 0, а в іоні - заряду іона.
Даний список ступенів окислення показує всі відомі ступеня окислення хімічних елементів періодичної таблиці Менделєєва. Список заснований на таблиці Грінвуда з усіма доповненнями. У рядках, які виділені кольором, вписані інертні гази ступінь окислення яких дорівнює нулю.
| 1 | −1 | H | +1 | ||||||||||
| 2 | He | ||||||||||||
| 3 | Li | +1 | |||||||||||
| 4 | -3 | Be | +1 | +2 | |||||||||
| 5 | −1 | B | +1 | +2 | +3 | ||||||||
| 6 | −4 | −3 | −2 | −1 | C | +1 | +2 | +3 | +4 | ||||
| 7 | −3 | −2 | −1 | N | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | ||||
| 8 | −2 | −1 | O | +1 | +2 | ||||||||
| 9 | −1 | F | +1 | ||||||||||
| 10 | Ne | ||||||||||||
| 11 | −1 | Na | +1 | ||||||||||
| 12 | Mg | +1 | +2 | ||||||||||
| 13 | Al | +3 | |||||||||||
| 14 | −4 | −3 | −2 | −1 | Si | +1 | +2 | +3 | +4 | ||||
| 15 | −3 | −2 | −1 | P | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | ||||
| 16 | −2 | −1 | S | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 17 | −1 | Cl | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | ||||
| 18 | Ar | ||||||||||||
| 19 | K | +1 | |||||||||||
| 20 | Ca | +2 | |||||||||||
| 21 | Sc | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 22 | −1 | Ti | +2 | +3 | +4 | ||||||||
| 23 | −1 | V | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | ||||||
| 24 | −2 | −1 | Cr | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 25 | −3 | −2 | −1 | Mn | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | ||
| 26 | −2 | −1 | Fe | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 27 | −1 | Co | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | ||||||
| 28 | −1 | Ni | +1 | +2 | +3 | +4 | |||||||
| 29 | Cu | +1 | +2 | +3 | +4 | ||||||||
| 30 | Zn | +2 | |||||||||||
| 31 | Ga | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 32 | −4 | Ge | +1 | +2 | +3 | +4 | |||||||
| 33 | −3 | As | +2 | +3 | +5 | ||||||||
| 34 | −2 | Se | +2 | +4 | +6 | ||||||||
| 35 | −1 | Br | +1 | +3 | +4 | +5 | +7 | ||||||
| 36 | Kr | +2 | |||||||||||
| 37 | Rb | +1 | |||||||||||
| 38 | Sr | +2 | |||||||||||
| 39 | Y | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 40 | Zr | +1 | +2 | +3 | +4 | ||||||||
| 41 | −1 | Nb | +2 | +3 | +4 | +5 | |||||||
| 42 | −2 | −1 | Mo | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 43 | −3 | −1 | Tc | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | |||
| 44 | −2 | Ru | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | +8 | |||
| 45 | −1 | Rh | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | |||||
| 46 | Pd | +2 | +4 | ||||||||||
| 47 | Ag | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 48 | Cd | +2 | |||||||||||
| 49 | In | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 50 | −4 | Sn | +2 | +4 | |||||||||
| 51 | −3 | Sb | +3 | +5 | |||||||||
| 52 | −2 | Te | +2 | +4 | +5 | +6 | |||||||
| 53 | −1 | I | +1 | +3 | +5 | +7 | |||||||
| 54 | Xe | +2 | +4 | +6 | +8 | ||||||||
| 55 | Cs | +1 | |||||||||||
| 56 | Ba | +2 | |||||||||||
| 57 | La | +2 | +3 | ||||||||||
| 58 | Ce | +2 | +3 | +4 | |||||||||
| 59 | Pr | +2 | +3 | +4 | |||||||||
| 60 | Nd | +2 | +3 | ||||||||||
| 61 | Pm | +3 | |||||||||||
| 62 | Sm | +2 | +3 | ||||||||||
| 63 | Eu | +2 | +3 | ||||||||||
| 64 | Gd | +1 | +2 | +3 | |||||||||
| 65 | Tb | +1 | +3 | +4 | |||||||||
| 66 | Dy | +2 | +3 | ||||||||||
| 67 | Ho | +3 | |||||||||||
| 68 | Er | +3 | |||||||||||
| 69 | Tm | +2 | +3 | ||||||||||
| 70 | Yb | +2 | +3 | ||||||||||
| 71 | Lu | +3 | |||||||||||
| 72 | Hf | +2 | +3 | +4 | |||||||||
| 73 | −1 | Ta | +2 | +3 | +4 | +5 | |||||||
| 74 | −2 | −1 | W | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 75 | −3 | −1 | Re | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | |||
| 76 | −2 | −1 | Os | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | +8 | ||
| 77 | −3 | −1 | Ir | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||
| 78 | Pt | +2 | +4 | +5 | +6 | ||||||||
| 79 | −1 | Au | +1 | +2 | +3 | +5 | |||||||
| 80 | Hg | +1 | +2 | +4 | |||||||||
| 81 | Tl | +1 | +3 | ||||||||||
| 82 | −4 | Pb | +2 | +4 | |||||||||
| 83 | −3 | Bi | +3 | +5 | |||||||||
| 84 | −2 | Po | +2 | +4 | +6 | ||||||||
| 85 | −1 | At | +1 | +3 | +5 | ||||||||
| 86 | Rn | +2 | +4 | +6 | |||||||||
| 87 | Fr | +1 | |||||||||||
| 88 | Ra | +2 | |||||||||||
| 89 | Ac | +3 | |||||||||||
| 90 | Th | +2 | +3 | +4 | |||||||||
| 91 | Pa | +3 | +4 | +5 | |||||||||
| 92 | U | +3 | +4 | +5 | +6 | ||||||||
| 93 | Np | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | |||||||
| 94 | Pu | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 | |||||||
| 95 | Am | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | |||||||
| 96 | Cm | +3 | +4 | ||||||||||
| 97 | Bk | +3 | +4 | ||||||||||
| 98 | Cf | +2 | +3 | +4 | |||||||||
| 99 | Es | +2 | +3 | ||||||||||
| 100 | Fm | +2 | +3 | ||||||||||
| 101 | Md | +2 | +3 | ||||||||||
| 102 | No | +2 | +3 | ||||||||||
| 103 | Lr | +3 | |||||||||||
| 104 | Rf | +4 | |||||||||||
| 105 | Db | +5 | |||||||||||
| 106 | Sg | +6 | |||||||||||
| 107 | Bh | +7 | |||||||||||
| 108 | Hs | +8 |
Вища ступінь окислення елемента відповідає номеру групи періодичної системи, де знаходиться даний елемент (виняток становлять: Au + 3 (I група), Cu + 2 (II), з VIII групи ступінь окислення +8 може бути тільки у осмію Os і рутенію Ru.
Ступені окислення металів в з'єднаннях
Ступені окислення металів в з'єднаннях завжди позитивні, якщо ж говорити про неметалах, то їх ступінь окислення залежить від того, з яким атомом він з'єднаний елемент:
- якщо з атомом неметалла то ступінь окислення може бути і позитивна, і негативна. Це залежить від електронегативності атомів елементів;
- якщо з атомом металу, то ступінь окислення негативна.
Негативна ступінь окислення неметалів
Вищу негативну ступінь окислення неметалів можна визначити відніманням з 8 номера групи, в якій знаходиться даний хімічний елемент, тобто вища позитивна ступінь окислення дорівнює числу електронів на зовнішньому шарі, яке відповідає номеру групи.
Зверніть увагу, що ступеня окислення простих речовин дорівнюють 0, незалежно від того метал це чи неметалл.
джерела:
- Greenwood, Norman N .; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements - 2-е вид. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997.
- Green Stable Magnesium (I) Compounds with Mg-Mg Bonds / Jones C .; Stasch A .. - Журнал Science, 2007. - Грудень (вип. 318 (№ 5857)
- Журнал Science, 1970. - Вип. 3929. - № 168. - С. 362.
- Журнал Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - С. 760b-761.
- Irving Langmuir The arrangement of electrons in atoms and molecules. - Журнал J. Am. Chem. Soc., 1919. - Вип. 41.
Завдання 54.
Яку нижчу ступінь окислення виявляють водень, фтор, сірка та азот? Чому? Складіть формули сполук кальцію з даними елементами в цій мірі окислення. Як називаються відповідні з'єднання?
Рішення:
Нижча ступінь окислення визначається тим умовним зарядом,який набуває атом при приєднанні того числа електронів, яке необхідно для утворення стійкої електронної оболонки інертного газу ns2np6 (у випадку з воднем ns 2). Водень, фтор, сірка і азот знаходяться відповідно в IА-, VIIА-, VIА- і VА- групах періодичної системи хімічних елементів і мають структуру зовнішнього енергетичного рівня s 1, s 2 p 5, s 2 p 4 і s 2 p 3.
Таким чином, для завершення зовнішнього енергетичного рівня, атому водню і атома фтору необхідно приєднати по одному електрону, атому сірки - два, атому азоту - три. Звідси низька ступінь окислення для водню, фтору, сірки і азоту дорівнює відповідно -1, -1, -2 і -3. Формули сполук кальцію з даними елементами в цій мірі окислення:
CaH 2 - гідрид кальцію;
CaF 2 - фторид кальцію;
CaS - сульфід кальцію;
Ca 3 N 2 - нітрид кальцію.
Завдання 55.
Яку нижчу і вищу ступеня окислення виявляють кремній, миш'як, селен і хлор? Чому? Складіть формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення.
Рішення:
Вищу ступінь окислення елемента визначає, як правило, номер групи періодичної системи
Д. І. Менделєєва, в якій він знаходиться. Нижча ступінь окислення визначається тим умовним зарядом, який набуває атом при приєднанні того числа електронів, яке необхідно для утворення стійкої восьміелектронной оболонки інертного газу ns 2 np 6 (у випадку з воднем ns 2). Кремній, миш'як, селен і хлор знаходяться відповідно в IVА-, VА-, VIа- і VIIА- групах і мають структуру зовнішнього енергетичного рівня відповідно s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 і s 2 p5. Таким чином, вищий ступінь окислення кремнію миш'яку, селену і хлору дорівнює відповідно 4, 5, +6 і +7. Формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення: H 2 SiO 3 - кремнієва кислота; Н 3 AsO 4 - ортоарсенатна кислота; H 2 SeO 4 - селеновая кислота; HClO 4 - хлорне кислота.
Нижча ступінь окислення кремнію миш'яку, селену і хлору дорівнює відповідно -4, -5, -6 і -7. Формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення: H 4 Si, H 3 As, H 2 Se, HCl.
Завдання 56.
Хром утворює сполуки, в яких він проявляє ступені окислення +2, +3, +6. Складіть формули його оксидів і гідроксидів, що відповідають цим ступеням окислення. Напишіть рівняння реакцій, що доводять амфотерность гідроксиду хрому (III).
Рішення:
Хром утворює сполуки, в яких проявляє ступені окислення +2, +3, +6. Формули його оксидів і гідроксидів, що відповідають цим ступеням окислення:
а) оксиди хрому:
CrO - оксид хрому (II);
Cr 2 O 3 - оксид хрому (III);
CrO 3 - оксид хрому (VI).
б) гідроксиди хрому:
Cr (OH) 2 - гідроксид хрому (II);
Cr (OH) 3 - гідроксид хрому (III);
H 2 CrO 4 - хромова кислота.
Cr (OH) 3 - гідроксид хрому (III) - амфоліт, т. Е. Речовини, що реагує як з кислотами, так і з основами. Рівняння реакцій, які доводять амфотерность гідроксиду хрому (III):
а) Cr (OH) 3 + 3HCl \u003d CrCl 3 + 3H 2 O;
б) Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d NaCrO 3 + 3H 2 O.
Завдання 57.
Атомні маси елементів у періодичній системі неперервної збільшуються, тоді, як властивості простих тіл змінюються періодично. Чим це можна пояснити? Дайте мотивовану відповідь.
Рішення:
У більшості випадків зі зростанням заряду ядра атомів елементів закономірно збільшуються їх відносні атомні маси, тому що відбувається закономірне збільшення вмісту протонів і нейтронів в ядрах атомів. Властивості простих тіл змінюються періодично, тому що на зовнішньому енергетичному рівні у атомів періодично змінюється кількість електронів. У атомів елементів періодично зі зростанням заряду ядра зростає число електронів на зовнішньому енергетичному рівні, який необхідний для утворення стійкої восьміелектронной оболонки (оболонки інертного газу). Наприклад, періодична повторюваність властивостей у атомів Li, Na і K пояснюється тим, що на зовнішньому енергетичному рівні їх атомів є по одному валентному електрону. Також періодично повторюються властивості у атомів Не, Ne, Ar, Kr, Xe і Rn - у атомів цих елементів на зовнішньому енергетичному рівні міститься по вісім електронів (у гелію - два електрона) - всі вони є хімічно інертними, так як їх атоми не можуть ні приєднувати, ні віддавати електрони атомам інших елементів.
Завдання 58.
Яка сучасна формулювання періодичного закону? Поясніть, як і чому в періодичній системі елементів аргон, кобальт, телур і торій поміщені відповідно перед калієм, нікелем, йодом і протактиний, хоча і мають велику атомну масу?
Рішення:
Сучасна формулювання періодичного закону: «Властивості хімічних елементів і утворених ними простих або складних речовин знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядра атомів елементів ».
Так як у атомів К, Ni, I, Pa - володіють меншою відносною масою, ніж відповідно у Ar, Co, Te, Th - заряди атомних ядер на одиницю більше
то калію, нікелю, йоду і протактиний присвоюється порядкові номери відповідно 19, 28, 53 і 91.Такім чином елементу в періодичній системі присвоюється порядковий номер не по зростанню його атомної маси, а за кількістю протонів, що містяться в ядрі даного атома, т. е . по заряду ядра атома. Номер елемента вказує заряд ядра (кількість протонів, що містяться в ядрі атома), загальне число електронів, що містяться в даному атомі.
Завдання 59.
Яку нижчу і вищу ступеня окислення виявляють вуглець, фосфор, сірка і йод? Чому? Складіть формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення.
Рішення:
Вищу ступінь окислення елемента визначає, як правило, номер групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, в якій він знаходиться. Нижча ступінь окислення визначається тим умовним зарядом, який набуває атом при приєднанні того числа електронів, яке необхідно для утворення стійкої восьміелектронной оболонки інертного газу ns2np6 (у випадку з воднем ns2). Вуглець, фосфор, сірка і йод знаходяться відповідно в IVА-, VА-, VIа- і VIIА- групах і мають структуру зовнішнього енергетичного рівня відповідно s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 і s 2 p 5. Таким чином, найвищий рівень окислення вуглецю, фосфору, сірки і йоду дорівнює відповідно 4, 5, +6 і +7. Формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення: СО 2 - оксид вуглецю (II); Н 3 РO 4 - ортофосфорна кислота; H 2 SO 4 - сірчана кислота; HIO 4 - йодна кислота.
Нижча ступінь окислення вуглецю, фосфору, сірки і йоду дорівнює відповідно -4, -5, -6 і -7. Формули сполук цих елементів, що відповідають цим ступеням окислення: СH 4, H 3 Р, H 2 S, HI.
Завдання 60.
Атоми яких елементів четвертого періоду періодичної системи утворюють оксид, який відповідає їх вищого рівня окислення Е 2 О 5? Який з них дає газоподібна сполука з воднем? Складіть формули кислот, які відповідають цим оксидам і покажіть їх графічно?
Рішення:
Оксид Е 2 О 5, де елемент знаходиться у своїй найвищій мірі окислення +5, характерний для елементів V групи. Такий оксид можуть утворювати два елементи четвертого періоду і V- групи - це елемент №23 (ванадій) і №33 (миш'як). Ванадій і миш'як, як елементи п'ятої групи, утворюють водневі сполуки складу ЕН 3, тому що вони можуть проявляти нижчу ступінь окислення -3. Так як миш'як - неметалл, то він утворює з воднем газоподібна сполука - H 3 As - арсин.
Формули кислот, що відповідають оксидам вкрай окислення ванадію і миш'яку:
H 3 VO 4 - ортованадіевая кислота;
HVO 3 - метаванадіевая кислота;
HAsO 3 - метамишьяковая кислота;
H 3 AsO 4 - арсенові (ортомишьяковая) кислота.
Графічні формули кислот:
У хімії терміни «окислення» і «відновлення» означає реакції, при яких атом або група атомів втрачають або, відповідно, набувають електрони. Ступінь окислення - це приписувана одному або декільком атомам чисельна величина, що характеризує кількість перерозподілених електронів і показує, яким чином ці електрони розподіляються між атомами при реакції. Визначення цієї величини може бути як простий, так і досить складною процедурою, в залежності від атомів і з них молекул. Більш того, атоми деяких елементів можуть володіти декількома ступенями окислення. На щастя, для визначення ступеня окислення існують нескладні однозначні правила, для впевненого користування якими досить знання основ хімії і алгебри.
кроки
Частина 1
Визначення ступеня окислення за законами хімії- Наприклад, Al (s) і Cl 2 мають ступінь окислення 0, оскільки обидва перебувають у хімічно незв'язаному елементарному стані.
- Зверніть увагу, що аллотропная форма сірки S 8, або октасера, незважаючи на своє нетипове будова, також характеризується нульовим ступенем окислення.
-
Визначте, чи перебуває розглядається речовина з іонів. Ступінь окислювання іонів дорівнює їх заряду. Це справедливо як для вільних іонів, так і для тих, які входять до складу хімічних сполук.
- Наприклад, ступінь окислення іона Cl - дорівнює -1.
- Ступінь окислювання іона Cl в складі хімічної сполуки NaCl також дорівнює -1. Оскільки іон Na, за визначенням, має заряд +1, ми робимо висновок, що заряд іона Cl -1, і таким чином ступінь його окислення дорівнює -1.
-
Врахуйте, що іони металів можуть мати кілька ступенів окислення. Атоми багатьох металевих елементів можуть іонізуватися на різні величини. Наприклад, заряд іонів такого металу як залізо (Fe) дорівнює 2, або +3. Заряд іонів металу (і їх ступінь окислення) можна визначити по зарядів іонів інших елементів, з якими даний метал входить до складу хімічної сполуки; в тексті цей заряд позначається римськими цифрами: так, залізо (III) має ступінь окислення +3.
- Як приклад розглянемо з'єднання, що містить іон алюмінію. Загальний заряд з'єднання AlCl 3 дорівнює нулю. Оскільки нам відомо, що іони Cl - мають заряд -1, і в поєднанні міститься 3 таких іона, для загальної нейтральності даної речовини іон Al повинен мати заряд +3. Таким чином, в даному випадку ступінь окислення алюмінію дорівнює +3.
-
Ступінь окислювання кисню дорівнює -2 (за деякими винятками). Майже у всіх випадках атоми кисню мають ступінь окислення -2. Є кілька винятків з цього правила:
- Якщо кисень знаходиться в елементарному стані (O 2), його ступінь окислення дорівнює 0, як і в випадку інших елементарних речовин.
- Якщо кисень входить до складу перекису, Його ступінь окислення дорівнює -1. Перекису - це група сполук, що містять просту кисень-кисневу зв'язок (тобто аніон перекису O 2 -2). Наприклад, в складі молекули H 2 O 2 (перекис водню) кисень має заряд і ступінь окислення -1.
- У поєднанні з фтором кисень має ступінь окислення +2, читайте правило для фтору нижче.
-
Водень характеризується ступенем окислення +1, за деякими винятками. Як і для кисню, тут також існують винятки. Як правило, ступінь окислення водню дорівнює +1 (якщо він не знаходиться в елементарному стані H 2). Однак в з'єднаннях, званих гідридами, ступінь окислення водню становить -1.
- Наприклад, в H 2 O ступінь окислення водню дорівнює +1, оскільки атом кисню має заряд -2, і для загальної нейтральності необхідні два заряду +1. Проте, в складі гідриду натрію ступінь окислення водню вже -1, так як іон Na несе заряд +1, і для загальної електронейтральності заряд атома водню (а тим самим і його ступінь окислення) повинен дорівнювати -1.
-
фтор завжди має ступінь окислення -1. Як вже було зазначено, ступінь окислення деяких елементів (іони металів, атоми кисню в перекису і так далі) може змінюватися в залежності від ряду факторів. Ступінь окислювання фтору, однак, незмінно становить -1. Це пояснюється тим, що даний елемент має найбільшу електронегативність - інакше кажучи, атоми фтору найменш охоче розлучаються з власними електронами і найбільш активно притягують чужі електрони. Таким чином, їх заряд залишається незмінним.
-
Сума ступенів окислення в з'єднанні дорівнює його заряду. Ступені окислення всіх атомів, що входять в хімічну сполуку, в сумі повинні давати заряд цього з'єднання. Наприклад, якщо з'єднання нейтрально, сума ступенів окислення всіх його атомів повинна дорівнювати нулю; якщо з'єднання є багатоатомним іоном з зарядом -1, сума ступенів окислювання дорівнює -1, і так далі.
- Це хороший метод перевірки - якщо сума ступенів окислення не дорівнює загальному заряду з'єднання, значить ви десь помилилися.
Частина 2
Визначення ступеня окислення без використання законів хімії-
Знайдіть атоми, які не мають строгих правил щодо ступеня окислення. По відношенню до деяких елементів немає твердо встановлених правил перебування ступеня окислення. Якщо атом не підпадає ні під одне правило з перерахованих вище, і ви не знаєте його заряду (наприклад, атом входить до складу комплексу, і його заряд не вказано), ви можете встановити ступінь окислення такого атома методом виключення. Спочатку визначте заряд всіх інших атомів сполуки, а потім з відомого загального заряду з'єднання обчисліть ступінь окислення даного атома.
- Наприклад, в поєднанні Na 2 SO 4 невідомий заряд атома сірки (S) - ми лише знаємо, що він не нульовий, оскільки сірка знаходиться не в елементарному стані. Це з'єднання є гарним прикладом для ілюстрації алгебраїчного методу визначення ступеня окислення.
-
Знайдіть ступеня окислення інших елементів, що входять в з'єднання. За допомогою описаних вище правил визначте ступеня окислення інших атомів сполуки. Не забувайте про винятки з правил в разі атомів O, H і так далі.
- Для Na 2 SO 4, користуючись нашими правилами, ми знаходимо, що заряд (а значить і ступінь окислення) іона Na дорівнює +1, а для кожного з атомів кисню він становить -2.
- У з'єднаннях сума всіх ступенів окислення повинна дорівнювати заряду. Наприклад, якщо з'єднання являє собою двоатомний іон, сума ступенів окислення атомів повинна дорівнювати загальному іонного заряду.
- Дуже корисно вміти користуватися періодичної таблиці Менделєєва і знати, де в ній розташовуються металеві та неметалеві елементи.
- Ступінь окислювання атомів в елементарному вигляді завжди дорівнює нулю. Ступінь окислювання одиничного іона дорівнює його заряду. Елементи групи 1A таблиці Менделєєва, такі як водень, літій, натрій, в елементарному вигляді мають ступінь окислення +1; ступінь окислення металів групи 2A, таких як магній і кальцій, в елементарному вигляді дорівнює +2. Кисень і водень, в залежності від виду хімічного зв'язку, Можуть мати 2 різних значення ступеня окислення.
Визначте, чи є дане речовина елементарним. Ступінь окислювання атомів поза хімічної сполуки дорівнює нулю. Це правило справедливо як для речовин, утворених з окремих вільних атомів, так і для таких, які складаються з двох, або багатоатомних молекул одного елементу.
При визначенні цього поняття умовно вважають, що сполучні (валентні) електрони переходять до більш електронегативний атомів (див. Електронегативність), а тому з'єднання складаються як би з позитивно і негативно заряджених іонів. Ступінь окислювання може мати нульове, негативне і позитивне значення, які зазвичай ставляться над символом елемента зверху.
Нульове значення ступеня окислення приписується атомам елементів, що знаходяться у вільному стані, наприклад: Cu, H 2, N 2, P 4, S 6. Негативне значення ступеня окислення мають ті атоми, в сторону яких зміщується сполучна електронну хмару (електронна пара). У фтору у всіх його з'єднаннях вона дорівнює -1. Позитивну ступінь окислення мають атоми, що віддають валентні електрони інших атомів. Наприклад, у лужних і лужноземельних металів вона відповідно дорівнює +1 і +2. У простих іони, подібних Cl -, S 2, K +, Cu 2+, Al 3+, вона дорівнює заряду іона. У більшості з'єднань ступінь окислення атомів водню дорівнює +1, але в гидридах металів (з'єднаннях їх з воднем) - NaH, CaH 2 і інших - вона дорівнює -1. Для кисню характерна ступінь окислення -2, але, наприклад, в поєднанні з фтором OF 2 вона буде +2, а в перекисних з'єднаннях (BaO 2 і ін.) -1. У деяких випадках ця величина може бути виражена і дробовим числом: для заліза в оксиді заліза (II, III) Fe 3 O 4 вона дорівнює +8/3.
Алгебраїчна сума ступенів окислення атомів у сполуці дорівнює нулю, а в складному йоні - заряду іона. За допомогою цього правила обчислимо, наприклад, ступінь окислення фосфору в ортофосфорної кислоти H 3 PO 4. Позначивши її через x і помноживши ступінь окислення для водню (+1) і кисню (-2) на число їх атомів в з'єднанні, отримаємо рівняння: (+1) 3 + x + (- 2) 4 \u003d 0, звідки x \u003d + 5 . Аналогічно обчислюємо ступінь окислення хрому в іоні Cr 2 O 7 2-: 2x + (- 2) 7 \u003d -2; x \u003d + 6. У з'єднаннях MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 ступінь окислення марганцю буде відповідно +2, +3, +4, +8/3, +6, +7.
Вища ступінь окислення - це найбільший позитивний її значення. Для більшості елементів вона дорівнює номеру групи в періодичній системі і є важливою кількісною характеристикою елемента в його з'єднаннях. Найменше значення ступеня окислення елемента, яке зустрічається в його з'єднаннях, прийнято називати нижчої ступенем окислення; всі інші - проміжними. Так, для сірки найвищий рівень окислення дорівнює +6, нижча -2, проміжна +4.
Зміна ступенів окислення елементів по групах періодичної системи відображає періодичність зміни їх хімічних властивостей з ростом порядкового номера.
Поняття ступеня окислення елементів використовується при класифікації речовин, описі їх властивостей, складанні формул сполук і їх міжнародних назв. Але особливо широко воно застосовується при вивченні окислювально-відновних реакцій. Поняття «ступінь окислення» часто використовують в неорганічної хімії замість поняття «валентність» (див.
