Какво вещество е степента на окисление на водорода 1. Как да се определи степента на окисление на атом на химичен елемент

Способността да се намери степента на окисление на химичните елементи е необходимо условие за успешното решаване на химичните уравнения, описващи окислително-възстановителните реакции. Без него няма да можете да съставите точна формула за вещество, получено в резултат на реакция между различни химични елементи. В резултат на това решаването на химически проблеми въз основа на такива уравнения ще бъде невъзможно или погрешно.

Концепцията за степента на окисление на химичен елемент
Степен на окисление- това е условна стойност, с помощта на която е обичайно да се описват окислително-възстановителните реакции. Числено, то е равно на броя електрони, които един атом придобива положителен заряд, или броят електрони, които един атом придобива отрицателен заряд, прикрепя към себе си.

При окислително-редукционните реакции понятието степен на окисление се използва за определяне на химичните формули на съединения на елементи, получени в резултат на взаимодействието на няколко вещества.

На пръв поглед може да изглежда, че степента на окисление е еквивалентна на концепцията за валентността на химичния елемент, но това не е така. концепция валентностизползвани за количествено определяне на електронното взаимодействие в ковалентни съединения, тоест в съединения, образувани от образуването на споделени електронни двойки. Степента на окисление се използва за описание на реакции, които са придружени от даряване или получаване на електрони.

За разлика от валентността, която е неутрална характеристика, степента на окисление може да има положителна, отрицателна или нулева стойност. Положителната стойност съответства на броя на дарените електрони, а отрицателната стойност съответства на броя на прикрепените. Стойност нула означава, че елементът е или под формата на просто вещество, или е редуциран до 0 след окисление, или окислен до нула след предишна редукция.

Как да определите степента на окисление на определен химичен елемент
Определянето на степента на окисление за определен химичен елемент се подчинява на следните правила:

1. Степента на окисление на простите вещества винаги е нула.
   
2. Алкалните метали, които са в първата група на периодичната таблица, имат степен на окисление +1.
   
3. Алкалоземните метали, които заемат втората група в периодичната таблица, имат степен на окисление +2.
   
4. Водородът в съединения с различни неметали винаги проявява степен на окисление +1, а в съединения с метали +1.
   
5. Степента на окисление на молекулярния кислород във всички съединения, разглеждани в училищния курс по неорганична химия, е -2. Флуор -1.
   
6. При определяне на степента на окисление в продуктите на химичните реакции те изхождат от правилото за електрическа неутралност, според което сумата от степени на окисление на различните елементи, които съставляват веществото, трябва да бъде равна на нула.
   
7. Алуминият във всички съединения показва степен на окисление +3.
   

Освен това, като правило, започват трудностите, тъй като останалите химични елементи показват и проявяват променливо състояние на окисление в зависимост от видовете атоми на други вещества, включени в съединението.

Има по-високи, по-ниски и междинни степени на окисление. Най-високата степен на окисление, подобно на валентността, съответства на номера на групата на химичния елемент в периодичната таблица, но има положителна стойност. Най-ниската степен на окисление е числено равна на разликата между числото 8 на групата на елемента. Междинната степен на окисление ще бъде всяко число в диапазона от най-ниската до най-високата степен на окисление.

За да ви помогнем да се ориентирате в разнообразието от степени на окисление на химичните елементи, предлагаме на вашето внимание следната помощна таблица. Изберете елемента, който ви интересува, и ще получите стойностите на възможните му степени на окисление. Рядко срещаните стойности ще бъдат посочени в скоби.

Химичен елемент в съединение, изчислен от предположението, че всички връзки са йонни.

Степените на окисление могат да имат положителна, отрицателна или нулева стойност, следователно алгебричната сума на степените на окисление на елементите в молекулата, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, а в йона - зарядът на йона.

1. Окислителните степени на металите в съединенията винаги са положителни.

2. Най-високото състояние на окисление съответства на номера на групата на периодичната система, където се намира този елемент (изключение е: Au+3(I група), Cu+2(II), от група VIII степента на окисление +8 може да бъде само в осмий Операционна системаи рутений Ru.

3. Степените на окисление на неметалите зависят от това с кой атом е свързан:

• ако е с метален атом, тогава степента на окисление е отрицателна;
• ако е с неметален атом, тогава степента на окисление може да бъде както положителна, така и отрицателна. Зависи от електроотрицателността на атомите на елементите.

4. Най-високата отрицателна степен на окисление на неметалите може да се определи, като от 8 се извади номерът на групата, в която се намира този елемент, т.е. най-високото положително състояние на окисление е равно на броя на електроните на външния слой, който съответства на номера на групата.

5. Степените на окисление на простите вещества са 0, независимо дали е метал или неметал.

Елементи с постоянни степени на окисление.

елемент	Характерно състояние на окисление	Изключения
		Метални хидриди: LIH-1
		степен на окислениесе нарича условен заряд на частицата при предположението, че връзката е напълно прекъсната (има йонен характер). з- кл = з + + кл - , Връзката в солната киселина е ковалентна полярна. Електронната двойка е по-предубедена към атома кл - , защото това е по-електроотрицателен цял елемент. Как да определим степента на окисление? Електроотрицателносте способността на атомите да привличат електрони от други елементи. Степента на окисление е посочена над елемента: бр 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,К + кл - и т.н. Тя може да бъде отрицателна и положителна. Степента на окисление на просто вещество (несвързано, свободно състояние) е нула. Степента на окисление на кислорода в повечето съединения е -2 (изключение правят пероксидите H 2 O 2, където е -1 и съединения с флуор - О +2 Е 2 -1 , О 2 +1 Е 2 -1 ). - Степен на окислениепрост моноатомен йон е равен на неговия заряд: Na + , ок +2 . Водородът в неговите съединения има степен на окисление +1 (изключения са хидридите - Na + з - и типове връзки ° С +4 з 4 -1 ). В метално-неметалните връзки атомът, който има най-висока електроотрицателност, има отрицателно състояние на окисление (данните за електроотрицателността са дадени по скалата на Полинг): з + Е - , Cu + бр - , ок +2 (НЕ 3 ) - и т.н. Правила за определяне на степента на окисление в химичните съединения. Да вземем връзка KMnO 4 , необходимо е да се определи степента на окисление на мангановия атом. Обосновавам се: Калият е алкален метал от група I на периодичната таблица и следователно има само положителна степен на окисление +1. Известно е, че кислородът има степен на окисление -2 в повечето от неговите съединения. Това вещество не е пероксид, което означава, че не е изключение. Прави уравнение: К+MnXO 4 -2 Позволявам х- неизвестна за нас степен на окисление на манган. Броят на атомите на калия е 1, на мангана - 1, на кислорода - 4. Доказано е, че молекулата като цяло е електрически неутрална, така че общият й заряд трябва да бъде равен на нула. 1*(+1) + 1*(х) + 4(-2) = 0, X = +7, Следователно степента на окисление на манган в калиев перманганат = +7. Нека вземем друг пример за оксид Fe2O3. Необходимо е да се определи степента на окисление на железния атом. Обосновавам се: Желязото е метал, кислородът е неметал, което означава, че именно кислородът ще бъде окислител и ще има отрицателен заряд. Знаем, че кислородът има степен на окисление -2. Разглеждаме броя на атомите: желязо - 2 атома, кислород - 3. Правим уравнение, където х- степента на окисление на железния атом: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Заключение: степента на окисление на желязото в този оксид е +3. Примери.Определете степента на окисление на всички атоми в молекулата. 1. K2Cr2O7. Степен на окисление К+1, кислород О -2. Дадени индекси: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). защото алгебричната сума на степените на окисление на елементите в молекулата, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, тогава броят на положителните степени на окисление е равен на броя на отрицателните. Състояния на окисление K+O=(-14)+(+2)=(-12). От това следва, че броят на положителните степени на атома на хрома е 12, но в молекулата има 2 атома, което означава, че има (+12):2=(+6) на атом. Отговор: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. В този случай сумата от степени на окисление вече няма да бъде равна на нула, а на заряда на йона, т.е. - 3. Нека съставим уравнение: x+4×(- 2)= - 3 . Отговор: (Акто +5 O 4 -2) 3-.

Електроотрицателността, подобно на други свойства на атомите на химичните елементи, се променя периодично с увеличаване на поредния номер на елемента:

Графиката по-горе показва периодичността на промяната на електроотрицателността на елементите от основните подгрупи в зависимост от поредния номер на елемента.

Когато се движите надолу по подгрупата на периодичната таблица, електроотрицателността на химичните елементи намалява, когато се движите надясно по периода, тя се увеличава.

Електроотрицателността отразява неметалността на елементите: колкото по-висока е стойността на електроотрицателността, толкова повече неметални свойства са изразени в елемента.

Степен на окисление

Как да изчислим степента на окисление на елемент в съединение?

1) Степента на окисление на химичните елементи в простите вещества винаги е нула.

2) Има елементи, които показват постоянно състояние на окисление в сложни вещества:

3) Има химични елементи, които показват постоянно състояние на окисление в по-голямата част от съединенията. Тези елементи включват:

елемент	Степента на окисление в почти всички съединения	Изключения
водород H	+1	Хидриди на алкални и алкалоземни метали, например:
кислород О	-2	Водородни и метални пероксиди: Кислороден флуорид -

4) Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в една молекула винаги е нула. Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в един йон е равна на заряда на йона.

5) Най-високата (максимална) степен на окисление е равна на номера на групата. Изключения, които не попадат в това правило, са елементите от вторичната подгрупа на I група, елементите от вторичната подгрупа на VIII група, както и кислородът и флуорът.

Химични елементи, чийто номер на група не съвпада с най-високата им степен на окисление (задължително за запомняне)

6) Най-ниската степен на окисление на металите винаги е нула, а най-ниската степен на окисление на неметалите се изчислява по формулата:

най-ниската степен на окисление на неметал = номер на група - 8

Въз основа на правилата, представени по-горе, е възможно да се установи степента на окисление на химичен елемент във всяко вещество.

Намиране на степента на окисление на елементите в различни съединения

Пример 1

Определете степента на окисление на всички елементи в сярната киселина.

Решение:

Нека напишем формулата за сярна киселина:

Степента на окисление на водорода във всички сложни вещества е +1 (с изключение на металните хидриди).

Степента на окисление на кислорода във всички сложни вещества е -2 (с изключение на пероксиди и кислороден флуорид OF 2). Нека подредим известните степени на окисление:

Нека обозначим степента на окисление на сярата като х:

Молекулата на сярната киселина, подобно на молекулата на всяко вещество, обикновено е електрически неутрална, т.к. сумата от степени на окисление на всички атоми в една молекула е нула. Схематично това може да се изобрази по следния начин:

Тези. получихме следното уравнение:

Нека го решим:

По този начин степента на окисление на сярата в сярната киселина е +6.

Пример 2

Определете степента на окисление на всички елементи в амониевия дихромат.

Решение:

Нека напишем формулата на амониев дихромат:

Както в предишния случай, можем да подредим степените на окисление на водорода и кислорода:

Виждаме обаче, че степени на окисление на два химични елемента наведнъж, азот и хром, са неизвестни. Следователно не можем да намерим степени на окисление по същия начин, както в предишния пример (едно уравнение с две променливи няма уникално решение).

Нека обърнем внимание на факта, че посоченото вещество принадлежи към класа на соли и съответно има йонна структура. Тогава можем с право да кажем, че съставът на амониевия дихромат включва NH 4 + катиони (зарядът на този катион може да се види в таблицата за разтворимост). Следователно, тъй като във формулната единица на амониевия дихромат има два положителни еднократно заредени катиона NH 4 +, зарядът на дихроматния йон е -2, тъй като веществото като цяло е електрически неутрално. Тези. веществото се образува от NH 4 + катиони и Cr 2 O 7 2- аниони.

Знаем степените на окисление на водорода и кислорода. Знаейки, че сумата от степени на окисление на атомите на всички елементи в йона е равна на заряда и обозначавайки степените на окисление на азота и хрома като хи гсъответно можем да напишем:

Тези. получаваме две независими уравнения:

Решавайки кое, намираме хи г:

Така в амониевия дихромат степента на окисление на азота е -3, на водорода +1, на хрома +6 и на кислорода -2.

Как да се определи степента на окисление на елементите в органичните вещества може да се прочете.

Валентност

Валентността на атомите се обозначава с римски цифри: I, II, III и т.н.

Възможностите за валентност на атома зависят от количеството:

1) несдвоени електрони

2) несподелени електронни двойки в орбиталите на валентните нива

3) празни електронни орбитали на валентното ниво

Валентни възможности на водородния атом

Нека изобразим електронната графична формула на водородния атом:

Беше казано, че три фактора могат да повлияят на валентните възможности - наличието на несдвоени електрони, наличието на несподелени електронни двойки на външното ниво и наличието на свободни (празни) орбитали на външното ниво. Виждаме един несдвоен електрон във външното (и единствено) енергийно ниво. Въз основа на това, водородът може точно да има валентност, равна на I. Въпреки това, на първото енергийно ниво има само едно подниво - с,тези. водородният атом на външното ниво няма нито неподелени електронни двойки, нито празни орбитали.

По този начин единствената валентност, която водородният атом може да прояви, е I.

Валентни възможности на въглероден атом

Помислете за електронната структура на въглеродния атом. В основно състояние електронната конфигурация на външното му ниво е следната:

Тези. В основното състояние външното енергийно ниво на невъзбуден въглероден атом съдържа 2 несдвоени електрона. В това състояние той може да проявява валентност, равна на II. Въпреки това, въглеродният атом много лесно преминава във възбудено състояние, когато му се придаде енергия, и електронната конфигурация на външния слой в този случай приема формата:

Въпреки че в процеса на възбуждане на въглеродния атом се изразходва известна енергия, разходът е повече от компенсиран от образуването на четири ковалентни връзки. Поради тази причина валентност IV е много по-характерна за въглеродния атом. Така например въглеродът има валентност IV в молекулите на въглеродния диоксид, въглеродната киселина и абсолютно всички органични вещества.

В допълнение към несдвоените електрони и несподелените електронни двойки, наличието на свободни () орбитали на валентното ниво също влияе върху валентните възможности. Наличието на такива орбитали в запълненото ниво води до факта, че атомът може да действа като акцептор на електронна двойка, т.е. образуват допълнителни ковалентни връзки чрез донорно-акцепторния механизъм. Така например, противно на очакванията, в молекулата на въглеродния окис CO връзката не е двойна, а тройна, което е ясно показано на следната илюстрация:

Валентни възможности на азотния атом

Нека запишем електронно-графичната формула на външното енергийно ниво на азотния атом:

Както може да се види от илюстрацията по-горе, азотният атом в нормалното си състояние има 3 несдвоени електрона и следователно е логично да се предположи, че той може да проявява валентност, равна на III. Наистина, валентност от три се наблюдава в молекулите на амоняк (NH 3), азотиста киселина (HNO 2), азотен трихлорид (NCl 3) и др.

По-горе беше казано, че валентността на атома на химичния елемент зависи не само от броя на несдвоените електрони, но и от наличието на несподелени електронни двойки. Това се дължи на факта, че ковалентна химична връзка може да се образува не само когато два атома предоставят един на друг по един електрон, но и когато един атом, който има неподелена двойка електрони - донор (), я предоставя на друг атом с празен () ниво на орбитална валентност (акцептор). Тези. за азотния атом е възможна и валентност IV поради допълнителна ковалентна връзка, образувана от донорно-акцепторния механизъм. Така например при образуването на амониевия катион се наблюдават четири ковалентни връзки, едната от които се образува от донорно-акцепторния механизъм:

Въпреки факта, че една от ковалентните връзки се образува от донорно-акцепторния механизъм, всички N-H връзки в амониевия катион са абсолютно идентични и не се различават една от друга.

Валентност, равна на V, азотният атом не може да покаже. Това се дължи на факта, че преходът към възбудено състояние е невъзможен за азотния атом, при който сдвояването на два електрона става с прехода на един от тях към свободна орбитала, която е най-близката по енергийно ниво. Азотният атом няма д-подниво, а преходът към 3s-орбитала е енергийно толкова скъп, че енергийните разходи не се покриват от образуването на нови връзки. Мнозина може да се чудят каква е тогава валентността на азота, например, в молекулите на азотната киселина HNO 3 или азотния оксид N 2 O 5? Колкото и да е странно, валентността там също е IV, както се вижда от следните структурни формули:

Пунктираната линия на илюстрацията показва т.нар делокализиран π -Връзка. Поради тази причина NO терминалните облигации могат да се нарекат „един и половина“. Подобни връзки една и половина се намират и в молекулата на озона O 3, бензена C 6 H 6 и др.

Валентни възможности на фосфора

Нека изобразим електронно-графичната формула на външното енергийно ниво на фосфорния атом:

Както виждаме, структурата на външния слой на фосфорния атом в основното състояние и на азотния атом е една и съща и следователно е логично да очакваме за фосфорния атом, както и за азотния атом, възможни валентности, равни до I, II, III и IV, което се спазва в практиката.

Въпреки това, за разлика от азота, фосфорният атом също има д-подниво с 5 свободни орбитали.

В това отношение той е в състояние да премине във възбудено състояние, запарвайки електрони 3 с-орбитали:

По този начин е възможна валентността V за фосфорния атом, който е недостъпен за азота. Така например фосфорният атом има валентност пет в молекулите на такива съединения като фосфорна киселина, фосфорни (V) халогениди, фосфорен (V) оксид и др.

Валентни възможности на кислородния атом

Електронно-графичната формула на външното енергийно ниво на кислородния атом има формата:

Виждаме два несдвоени електрона на 2-ро ниво и следователно валентност II е възможна за кислорода. Трябва да се отбележи, че тази валентност на кислородния атом се наблюдава в почти всички съединения. По-горе, когато разглеждахме валентните възможности на въглеродния атом, обсъдихме образуването на молекулата на въглеродния окис. Връзката в молекулата на CO е тройна, следователно кислородът е тривалентен там (кислородът е донор на електронна двойка).

Поради факта, че кислородният атом няма външно ниво д-поднива, разпаряване на електрони си п-орбитали е невъзможно, поради което валентните възможности на кислородния атом са ограничени в сравнение с други елементи от неговата подгрупа, например сяра.

Валентни възможности на серния атом

Външното енергийно ниво на серния атом в невъзбудено състояние:

Серният атом, подобно на кислородния атом, има два несдвоени електрона в нормалното си състояние, така че можем да заключим, че е възможна валентност от две за сярата. Наистина, сярата има валентност II, например в молекулата на сероводорода H 2 S.

Както виждаме, серният атом на външното ниво има дподниво със свободни орбитали. Поради тази причина атомът на сярата може да разшири валентните си възможности, за разлика от кислорода, поради прехода към възбудени състояния. И така, при раздвояване на несподелена електронна двойка 3 стр- подниво, серният атом придобива електронната конфигурация на външното ниво със следната форма:

В това състояние серният атом има 4 несдвоени електрона, което ни говори за възможността серните атоми да показват валентност, равна на IV. Наистина, сярата има валентност IV в молекулите SO 2, SF 4, SOCl 2 и т.н.

При раздвояване на втората несподелена електронна двойка, разположена на 3 с- подниво, външното енергийно ниво придобива следната конфигурация:

В такова състояние проявата на валентност VI вече става възможна. Пример за съединения с VI-валентна сяра са SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 и др.

По подобен начин можем да разгледаме валентните възможности на други химични елементи.

В химичните процеси основна роля играят атомите и молекулите, чиито свойства определят резултата от химичните реакции. Една от важните характеристики на атома е окислителното число, което опростява метода за отчитане на преноса на електрони в частица. Как да определите степента на окисление или формалния заряд на една частица и какви правила трябва да знаете за това?

Определение

Всяка химическа реакция се дължи на взаимодействието на атомите на различни вещества. Реакционният процес и неговият резултат зависят от характеристиките на най-малките частици.

Терминът окисление (оксидация) в химията означава реакция, по време на която група атоми или един от тях губят електрони или печелят, в случай на придобиване, реакцията се нарича "редукция".

Степента на окисление е величина, която се измерва количествено и характеризира преразпределените електрони по време на реакцията. Тези. в процеса на окисляване електроните в атома намаляват или се увеличават, като се преразпределят между другите взаимодействащи частици, а степента на окисление показва как точно се реорганизират. Тази концепция е тясно свързана с електроотрицателността на частиците - тяхната способност да привличат и отблъскват свободни йони от себе си.

Определянето на нивото на окисление зависи от характеристиките и свойствата на конкретно вещество, така че процедурата за изчисление не може да се нарече недвусмислено лесна или сложна, но нейните резултати помагат за конвенционално записване на процесите на редокс реакции. Трябва да се разбере, че полученият резултат от изчисленията е резултат от отчитане на преноса на електрони и няма физическо значение и не е истинският заряд на ядрото.

Важно е да знаете! Неорганичната химия често използва термина валентност вместо степента на окисление на елементите, това не е грешка, но трябва да се има предвид, че второто понятие е по-универсално.

Концепциите и правилата за изчисляване на движението на електроните са в основата на класифицирането на химикалите (номенклатура), описанието на техните свойства и съставянето на комуникационни формули. Но най-често тази концепция се използва за описание и работа с редокс реакции.

Правила за определяне на степента на окисление

Как да разберете степента на окисление? Когато работите с окислително-редукционни реакции, е важно да знаете, че формалният заряд на една частица винаги ще бъде равен на величината на електрона, изразена в числена стойност. Тази особеност е свързана с предположението, че електронните двойки, които образуват връзка, винаги са напълно изместени към по-отрицателни частици. Трябва да се разбере, че говорим за йонни връзки и в случай на реакция при , електроните ще бъдат разделени по равно между идентични частици.

Окислителното число може да има както положителни, така и отрицателни стойности. Работата е там, че по време на реакцията атомът трябва да стане неутрален и за това трябва или да прикрепите определен брой електрони към йона, ако е положителен, или да ги отнемете, ако е отрицателен. За обозначаване на тази концепция, когато пишете формули, над обозначението на елемента обикновено се изписва арабска цифра със съответния знак. Например или т.н.

Трябва да знаете, че формалният заряд на металите винаги ще бъде положителен и в повечето случаи можете да използвате периодичната таблица, за да го определите. Има редица характеристики, които трябва да се вземат предвид, за да се определят правилно показателите.

Степен на окисление:

След като си спомним тези характеристики, ще бъде доста лесно да се определи степента на окисление на елементите, независимо от сложността и броя на атомните нива.

Полезно видео: определяне на степента на окисление

Периодичната таблица на Менделеев съдържа почти цялата необходима информация за работа с химични елементи. Например, учениците използват само него, за да опишат химични реакции. Така че, за да се определят максималните положителни и отрицателни стойности на окислителното число, е необходимо да се провери обозначението на химичния елемент в таблицата:

1. Максималният положителен е номерът на групата, в която се намира елементът.
2. Максималната отрицателна степен на окисление е разликата между максималната положителна граница и числото 8.

По този начин е достатъчно просто да откриете крайните граници на формалния заряд на даден елемент. Такова действие може да се извърши с помощта на изчисления, базирани на периодичната таблица.

Важно е да знаете! Един елемент може да има няколко различни индекса на окисление едновременно.

Има два основни начина за определяне на нивото на окисление, примери за които са представени по-долу. Първият от тях е метод, който изисква знания и умения за прилагане на законите на химията. Как да подредите степени на окисление с помощта на този метод?

Правилото за определяне на степени на окисление

За целта са ви необходими:

1. Определете дали дадено вещество е елементарно и дали не е свързано. Ако отговорът е да, тогава неговото окислително число ще бъде равно на 0, независимо от състава на веществото (отделни атоми или многостепенни атомни съединения).
2. Определете дали въпросното вещество се състои от йони. Ако да, тогава степента на окисление ще бъде равна на техния заряд.
3. Ако въпросното вещество е метал, тогава погледнете показателите на други вещества във формулата и изчислете показанията на метала чрез аритметика.
4. Ако цялото съединение има един заряд (всъщност това е сумата от всички частици на представените елементи), тогава е достатъчно да се определят показателите на простите вещества, след което да се извадят от общото количество и да се получат данните за метала.
5. Ако връзката е неутрална, тогава общата сума трябва да е нула.

Например, помислете за комбиниране с алуминиев йон, чийто общ заряд е нула. Правилата на химията потвърждават факта, че йонът Cl има степен на окисление -1 и в този случай в съединението има три от тях. Така че Al йонът трябва да е +3, за да бъде цялото съединение неутрално.

Този метод е доста добър, тъй като правилността на решението винаги може да бъде проверена чрез добавяне на всички нива на окисление заедно.

Вторият метод може да се приложи без познаване на химичните закони:

1. Намерете данни за частици, за които няма строги правила и точният брой на техните електрони е неизвестен (възможно чрез елиминиране).
2. Намерете показателите на всички останали частици и след това от общото количество чрез изваждане намерете желаната частица.

Нека разгледаме втория метод, използвайки веществото Na2SO4 като пример, в който серният атом S не е дефиниран, известно е само, че той е различен от нула.

За да намерите на какво са равни всички степени на окисление:

1. Намерете известни елементи, като имате предвид традиционните правила и изключения.
2. Na йон = +1 и всеки кислород = -2.
3. Умножете броя на частиците на всяко вещество по техните електрони и получете степента на окисление на всички атоми с изключение на един.
4. Na2SO4 се състои от 2 натрия и 4 кислорода, когато се умножи, се оказва: 2 X +1 \u003d 2 е окислителното число на всички натриеви частици и 4 X -2 \u003d -8 - кислород.
5. Добавете резултатите 2+(-8) = -6 - това е общият заряд на съединението без сярна частица.
6. Изразете химическата нотация като уравнение: сума от известни данни + неизвестно число = общ заряд.
7. Na2SO4 се представя по следния начин: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

По този начин, за да използвате втория метод, е достатъчно да знаете простите закони на аритметиката.

При определяне на степента на окисление на даден елемент трябва да се ръководи от следните разпоредби:

1. Степента на окисление на елементарните метални атоми е нула (Na, Ca, Al и др.).

2. Степента на окисление на неметалните атоми в молекулите на прости вещества е нула (N 2, Cl 2, O 2, H 2 и др.).

3. Във всички съединения алкалните метали имат степен на окисление (+1), алкалоземни (+2).

4. Водородът в съединения с неметали има степен на окисление (+1), а в солеподобни хидриди (NaH, CaH 2 и др.) (-1).

5. Флуорът е най-електроотрицателният елемент, в съединения с други елементи има степен на окисление (–1).

6. Кислородът в съединенията проявява степен на окисление (–2). Изключенията са OF 2, в който степента на окисление на кислорода е (+2), и пероксидите, например H 2 O 2, Na 2 O 2, в които степента на окисление на кислорода е (–1).

7. Степента на окисление може да бъде не само цяло, но и дробно число. По този начин, в KO 2 и KO 3 за кислород, той е равен съответно на (–1/2) и (–1/3).

8. В неутралните молекули алгебричната сума на всички степени на окисление е нула.

9. Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в йона е равна на заряда на йона.

Пример 1.

Намерете степента на окисление на хрома в молекулата K 2 Cr 2 O 7.

Нека напишем уравнение за тази молекула:

(+1)×2 + х×2 + (–2) ×7 = 0,

където (+1) е степента на окисление на калия; 2 - брой калиеви атоми; х- степен на окисление на хрома; 2 - брой хромни атоми; (–2) - степен на окисление на кислорода; 7 е броят на кислородните атоми.

Решавайки уравнението, получаваме х = +6.

Пример 2.

Определете степента на окисление на хлора в ClO 4 - йона.

Нека съставим уравнение за този йон:

х×1 + (–2)×4 = –1,

където х- степен на окисление на хлора; (–2) - степен на окисление на кислорода; 4 - брой кислородни атоми; (–1) е зарядът на целия йон.

Решавайки уравнението, получаваме х = +7.

1.4. Най-важните редуциращи агенти и окислители

Стойността на степента на окисление на атома на елемента в съединениетодава информация за процеса, в който този атом може да участва.

Атоми, имащи във връзка най-ниска степенокисляване, може да действа само като редуциращ агент. Те са способни само да даряват електрони и да се окисляват, проявявайки редуциращи свойства, например:

N -3, P -3, Cl -1, O -2, S -2, I -1, F -1 и др.

Атоми в съединения, имащи най-високата степенокисляване, са само окислители. Те могат да приемат само електрони и да бъдат редуцирани, като същевременно проявяват окислителни свойства, например:

N +5, Cr +6, Zn +2, Cl +7, P +5 и др.

Атоми, проявяващи се в съединения междинна степенокисление, може да проявява както окислителни, така и редуциращи свойства. Зависи дали реагират с по-силни окислители или с по-силни редуциращи агенти, например:

Mn +6, Fe +2, Sn +2, S +4, N +3 и др.

Например четиривалентната сяра може да се използва като редуциращ агент:

S +4 - 2 ē → S +6 (окисление),

и окислител:

S+4+4 ē → S 0 (възстановяване).

Такова свойство се нарича редокс дуалност.

Ако говорим за редокс свойствата на елементите във формата прости вещества, то те са в съответствие със стойността на електроотрицателността на дадения елемент. Реставраторите обикновено саелементарни вещества, характеризиращи се с най-ниски стойности на йонизационна енергия. Те включват метали, водород. Обикновено се използват окислителиелементарни вещества, характеризиращи се с най-висок електронен афинитет: F 2, O 2 . Атомите на елементарни вещества, характеризиращи се със средни стойности на електроотрицателност, имат както окислителни, така и редуциращи свойства, например:

Br2, Se, C, P, N2, S и др.

1.5. Промяна в редокс свойствата
прости вещества по периоди и групи

Съотношението на окислителните и редукционните свойства на просто (елементарно) вещество се определя от броя на електроните на последното енергийно ниво на атома. В Периодичната система от елементи в рамките на период с нарастване на поредния номер на елемента, т.е. при движение отляво надясно редукционните свойства на простите вещества намаляват, а окислителните се увеличават и стават максимални за халогените. Така например в третия период Na е най-активният редуциращ агент в периода, а хлорът е най-активният окислител в периода. Това се дължи на увеличаване на броя на електроните на последното ниво, придружено от намаляване на атомния радиус и приближаване на структурата на последното ниво към стабилно осемелектронно състояние. Металите имат малък брой електрони на последното ниво, така че те никога не приемат "чужди" електрони и могат да дарят само своите собствени. Напротив, неметалите (с изключение на флуора) могат не само да приемат, но и да даряват електрони, проявявайки както редуциращи, така и окислителни свойства. Флуорът проявява само окислителни свойства, тъй като има най-високата относителна електроотрицателност от всички елементи. По този начин най-добрите редуциращи агенти са алкалните метали, а най-добрите окислители са елементите от основните подгрупи на седмата (халогени) и шестата група.

В рамките на групата промяната в редокс свойствата се дължи на увеличаване на радиуса на атома, което води до по-малко задържане на електрони от последното енергийно ниво. За елементи както от основната, така и от вторичната подгрупа, с увеличаване на серийния номер (т.е. при движение отгоре надолу), редукционните свойства се увеличават, а окислителните отслабват. Следователно от алкалните метали най-активните редуциращи агенти са Cs и Fr, а най-активният окислител на халогените е флуорът.

Елементите на второстепенните подгрупи (те са поставени в четни редове с големи периоди) са д-елементи и имат 1-2 електрона на външно енергийно ниво на атомите. Следователно тези елементи са метали и в състояние на просто вещество могат да бъдат само редуциращи агенти.