Keadaan pengoksidaan negatif minimum unsur bukan logam. Valensi unsur kimia

Dalam proses kimia, peranan utama dimainkan oleh atom dan molekul, sifat yang menentukan hasil tindak balas kimia. Salah satu ciri penting atom ialah nombor pengoksidaan, yang memudahkan kaedah mengambil kira pemindahan elektron dalam zarah. Bagaimana untuk menentukan keadaan pengoksidaan atau caj formal zarah dan apakah peraturan yang perlu anda ketahui untuk ini?

Sebarang tindak balas kimia adalah disebabkan oleh interaksi atom pelbagai bahan. Proses tindak balas dan keputusannya bergantung kepada ciri-ciri zarah terkecil.

Istilah pengoksidaan (pengoksidaan) dalam kimia bermaksud tindak balas semasa sekumpulan atom atau salah satu daripadanya kehilangan elektron atau keuntungan, dalam kes pemerolehan, tindak balas dipanggil "pengurangan".

Keadaan pengoksidaan ialah kuantiti yang diukur secara kuantitatif dan mencirikan elektron yang diagihkan semula semasa tindak balas. Itu. dalam proses pengoksidaan, elektron dalam atom berkurangan atau bertambah, diagihkan semula antara zarah lain yang berinteraksi, dan tahap pengoksidaan menunjukkan dengan tepat bagaimana ia disusun semula. Konsep ini berkait rapat dengan keelektronegatifan zarah - keupayaan mereka untuk menarik dan menolak ion bebas daripada diri mereka sendiri.

Penentuan tahap pengoksidaan bergantung pada ciri dan sifat bahan tertentu, jadi prosedur pengiraan tidak boleh dipanggil mudah atau kompleks, tetapi hasilnya membantu merekodkan proses tindak balas redoks secara konvensional. Perlu difahami bahawa hasil pengiraan yang diperolehi adalah hasil daripada mengambil kira pemindahan elektron dan tidak mempunyai makna fizikal, dan bukan caj sebenar nukleus.

Adalah penting untuk mengetahui! Kimia tak organik sering menggunakan istilah valensi dan bukannya keadaan pengoksidaan unsur, ini bukan satu kesilapan, tetapi harus diingat bahawa konsep kedua adalah lebih universal.

Konsep dan peraturan untuk mengira pergerakan elektron adalah asas untuk mengklasifikasikan bahan kimia (nomenklatur), menerangkan sifatnya dan menyusun formula komunikasi. Tetapi selalunya konsep ini digunakan untuk menerangkan dan bekerja dengan tindak balas redoks.

Peraturan untuk menentukan tahap pengoksidaan

Bagaimana untuk mengetahui tahap pengoksidaan? Apabila bekerja dengan tindak balas redoks, adalah penting untuk mengetahui bahawa cas formal zarah akan sentiasa sama dengan magnitud elektron, dinyatakan dalam nilai berangka. Ciri ini dikaitkan dengan andaian bahawa pasangan elektron yang membentuk ikatan sentiasa sepenuhnya beralih ke arah lebih banyak zarah negatif. Perlu difahami bahawa kita bercakap tentang ikatan ionik, dan dalam kes tindak balas pada , elektron akan dibahagikan sama rata antara zarah yang sama.

Nombor pengoksidaan boleh mempunyai nilai positif dan negatif. Masalahnya ialah semasa tindak balas, atom mesti menjadi neutral, dan untuk ini anda perlu sama ada melampirkan bilangan elektron tertentu kepada ion, jika ia positif, atau mengambilnya jika ia negatif. Untuk menetapkan konsep ini, apabila menulis formula, angka Arab dengan tanda yang sepadan biasanya ditulis di atas penunjukan unsur tersebut. Contohnya, atau dsb.

Anda harus tahu bahawa cas formal logam akan sentiasa positif, dan dalam kebanyakan kes, anda boleh menggunakan jadual berkala untuk menentukannya. Terdapat beberapa ciri yang mesti diambil kira untuk menentukan penunjuk dengan betul.

Tahap pengoksidaan:

Setelah mengingati ciri-ciri ini, agak mudah untuk menentukan nombor pengoksidaan unsur, tanpa mengira kerumitan dan bilangan tahap atom.

Video berguna: menentukan tahap pengoksidaan

Jadual berkala Mendeleev mengandungi hampir semua maklumat yang diperlukan untuk bekerja dengan unsur kimia. Sebagai contoh, pelajar sekolah hanya menggunakannya untuk menerangkan tindak balas kimia. Oleh itu, untuk menentukan nilai positif dan negatif maksimum nombor pengoksidaan, adalah perlu untuk menyemak penetapan unsur kimia dalam jadual:

1. Positif maksimum ialah bilangan kumpulan di mana unsur itu berada.
2. Keadaan pengoksidaan negatif maksimum ialah perbezaan antara had positif maksimum dan nombor 8.

Oleh itu, cukup untuk mengetahui sempadan ekstrem cas formal sesuatu unsur. Tindakan sedemikian boleh dilakukan menggunakan pengiraan berdasarkan jadual berkala.

Adalah penting untuk mengetahui! Satu unsur boleh mempunyai beberapa indeks pengoksidaan yang berbeza pada masa yang sama.

Terdapat dua cara utama untuk menentukan tahap pengoksidaan, contoh yang dibentangkan di bawah. Yang pertama adalah kaedah yang memerlukan pengetahuan dan kemahiran untuk mengaplikasikan undang-undang kimia. Bagaimana untuk mengatur keadaan pengoksidaan menggunakan kaedah ini?

Peraturan untuk menentukan keadaan pengoksidaan

Untuk ini anda perlukan:

1. Tentukan sama ada bahan tertentu adalah unsur dan sama ada ia tidak mempunyai ikatan. Jika ya, maka nombor pengoksidaannya akan sama dengan 0, tanpa mengira komposisi bahan (atom individu atau sebatian atom berbilang peringkat).
2. Tentukan sama ada bahan yang dimaksudkan terdiri daripada ion. Jika ya, maka tahap pengoksidaan akan sama dengan casnya.
3. Jika bahan yang dimaksudkan ialah logam, maka lihat penunjuk bahan lain dalam formula dan kirakan bacaan logam dengan aritmetik.
4. Sekiranya keseluruhan sebatian mempunyai satu caj (sebenarnya, ini adalah jumlah semua zarah unsur yang dibentangkan), maka sudah cukup untuk menentukan penunjuk bahan mudah, kemudian tolaknya daripada jumlah keseluruhan dan dapatkan data logam.
5. Jika hubungan itu neutral, maka jumlahnya mestilah sifar.

Sebagai contoh, pertimbangkan untuk menggabungkan dengan ion aluminium yang jumlah casnya ialah sifar. Peraturan kimia mengesahkan fakta bahawa ion Cl mempunyai nombor pengoksidaan -1, dan dalam kes ini terdapat tiga daripadanya dalam sebatian. Jadi ion Al mestilah +3 untuk keseluruhan sebatian menjadi neutral.

Kaedah ini agak baik, kerana ketepatan penyelesaian sentiasa boleh diperiksa dengan menambahkan semua tahap pengoksidaan bersama-sama.

Kaedah kedua boleh digunakan tanpa pengetahuan tentang hukum kimia:

1. Cari data zarah yang tiada peraturan ketat dan bilangan sebenar elektronnya tidak diketahui (mungkin melalui penyingkiran).
2. Ketahui penunjuk semua zarah lain dan kemudian daripada jumlah keseluruhan dengan menolak cari zarah yang dikehendaki.

Mari kita pertimbangkan kaedah kedua menggunakan bahan Na2SO4 sebagai contoh, di mana atom sulfur S tidak ditakrifkan, hanya diketahui bahawa ia adalah bukan sifar.

Untuk mencari semua keadaan pengoksidaan adalah sama dengan:

1. Cari elemen yang diketahui, mengingati peraturan dan pengecualian tradisional.
2. Na ion = +1 dan setiap oksigen = -2.
3. Darabkan bilangan zarah setiap bahan dengan elektronnya dan dapatkan keadaan pengoksidaan semua atom kecuali satu.
4. Na2SO4 terdiri daripada 2 natrium dan 4 oksigen, apabila didarabkan ternyata: 2 X +1 \u003d 2 ialah nombor pengoksidaan semua zarah natrium dan 4 X -2 \u003d -8 - oksigen.
5. Tambahkan keputusan 2+(-8) = -6 - ini ialah jumlah cas sebatian tanpa zarah sulfur.
6. Nyatakan tatatanda kimia sebagai persamaan: jumlah data yang diketahui + nombor tidak diketahui = jumlah cas.
7. Na2SO4 diwakili seperti berikut: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Oleh itu, untuk menggunakan kaedah kedua, sudah cukup untuk mengetahui hukum aritmetik yang mudah.

Jadual pengoksidaan

Untuk kemudahan operasi dan pengiraan penunjuk pengoksidaan untuk setiap bahan kimia, jadual khas digunakan, di mana semua data direkodkan.

Ia kelihatan seperti ini:

Video berguna: belajar untuk menentukan tahap pengoksidaan dengan formula

Kesimpulan

Mencari keadaan pengoksidaan untuk bahan kimia ialah operasi mudah yang hanya memerlukan penjagaan dan pengetahuan tentang peraturan asas dan pengecualian. Mengetahui pengecualian dan menggunakan jadual khas, tindakan ini tidak akan mengambil banyak masa.

Apabila mentakrifkan konsep ini, diandaikan secara bersyarat bahawa elektron pengikat (valens) berpindah kepada lebih banyak atom elektronegatif (lihat Keelektronegatifan), dan oleh itu sebatian terdiri, seolah-olah, daripada ion bercas positif dan negatif. Keadaan pengoksidaan boleh mempunyai nilai sifar, negatif dan positif, yang biasanya diletakkan di atas simbol unsur di bahagian atas.

Nilai sifar keadaan pengoksidaan diberikan kepada atom unsur dalam keadaan bebas, contohnya: Cu, H 2 , N 2 , P 4 , S 6 . Nilai negatif tahap pengoksidaan mempunyai atom-atom tersebut, ke arah mana awan elektron yang mengikat (pasangan elektron) disesarkan. Untuk fluorin dalam semua sebatiannya, ia adalah -1. Atom yang menderma elektron valens kepada atom lain mempunyai keadaan pengoksidaan positif. Sebagai contoh, untuk logam alkali dan alkali tanah, ia masing-masing +1 dan +2. Dalam ion mudah seperti Cl − , S 2− , K + , Cu 2+ , Al 3+ , ia adalah sama dengan cas ion. Dalam kebanyakan sebatian, keadaan pengoksidaan atom hidrogen ialah +1, tetapi dalam hidrida logam (sebatian mereka dengan hidrogen) - NaH, CaH 2 dan lain-lain - ia adalah -1. Untuk oksigen, keadaan pengoksidaan ialah -2, tetapi, sebagai contoh, dalam kombinasi dengan fluorin OF 2 ia akan menjadi +2, dan dalam sebatian peroksida (BaO 2, dll.) -1. Dalam sesetengah kes, nilai ini juga boleh dinyatakan sebagai nombor pecahan: untuk besi dalam oksida besi (II, III) Fe 3 O 4 ia bersamaan dengan +8/3.

Jumlah algebra bagi keadaan pengoksidaan atom dalam sebatian ialah sifar, dan dalam ion kompleks ia adalah cas ion. Menggunakan peraturan ini, kita mengira, sebagai contoh, keadaan pengoksidaan fosforus dalam asid fosforik H 3 PO 4 . Menandakannya dengan x dan mendarabkan keadaan pengoksidaan untuk hidrogen (+1) dan oksigen (−2) dengan bilangan atom mereka dalam sebatian, kita mendapat persamaan: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , dari mana x=+5 . Begitu juga, kita mengira keadaan pengoksidaan kromium dalam ion Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. Dalam sebatian MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4, keadaan pengoksidaan mangan ialah +2, +3, +4, +8/3, +6, +7, masing-masing.

Keadaan pengoksidaan tertinggi adalah nilai positif tertinggi. Bagi kebanyakan unsur, ia adalah sama dengan nombor kumpulan dalam sistem berkala dan merupakan ciri kuantitatif penting bagi unsur dalam sebatiannya. Nilai terendah bagi keadaan pengoksidaan unsur yang berlaku dalam sebatiannya biasanya dipanggil keadaan pengoksidaan terendah; semua yang lain adalah pertengahan. Jadi, untuk sulfur, keadaan pengoksidaan tertinggi ialah +6, yang paling rendah ialah -2, dan perantaraan ialah +4.

Perubahan dalam keadaan pengoksidaan unsur oleh kumpulan sistem berkala mencerminkan keberkalaan perubahan dalam sifat kimianya dengan peningkatan dalam nombor siri.

Konsep keadaan pengoksidaan unsur digunakan dalam pengelasan bahan, menerangkan sifatnya, merumuskan sebatian dan nama antarabangsanya. Tetapi ia digunakan secara meluas dalam kajian tindak balas redoks. Konsep "keadaan pengoksidaan" sering digunakan dalam kimia tak organik dan bukannya konsep "valensi" (lihat.

Dalam kimia, istilah "pengoksidaan" dan "pengurangan" bermaksud tindak balas di mana atom atau sekumpulan atom kehilangan atau, masing-masing, memperoleh elektron. Keadaan pengoksidaan ialah nilai berangka yang dikaitkan dengan satu atau lebih atom yang mencirikan bilangan elektron yang diagihkan semula dan menunjukkan cara elektron ini diagihkan antara atom semasa tindak balas. Menentukan kuantiti ini boleh menjadi prosedur yang mudah dan agak kompleks, bergantung pada atom dan molekul yang terdiri daripadanya. Selain itu, atom beberapa unsur boleh mempunyai beberapa keadaan pengoksidaan. Nasib baik, terdapat peraturan mudah yang tidak jelas untuk menentukan tahap pengoksidaan, untuk kegunaan yakin yang cukup untuk mengetahui asas-asas kimia dan algebra.

Langkah-langkah

Bahagian 1

Penentuan tahap pengoksidaan mengikut undang-undang kimia

Tentukan sama ada bahan yang dimaksudkan adalah unsur. Keadaan pengoksidaan atom di luar sebatian kimia ialah sifar. Peraturan ini adalah benar untuk bahan yang terbentuk daripada atom bebas individu, dan bagi mereka yang terdiri daripada dua atau molekul poliatomik satu unsur.

• Sebagai contoh, Al(s) dan Cl 2 mempunyai keadaan pengoksidaan 0 kerana kedua-duanya berada dalam keadaan unsur kimia tidak bergabung.
• Sila ambil perhatian bahawa bentuk alotropik sulfur S 8, atau oktasulfur, walaupun struktur atipikalnya, juga dicirikan oleh keadaan pengoksidaan sifar.

1. Tentukan sama ada bahan yang dimaksudkan terdiri daripada ion. Keadaan pengoksidaan ion adalah sama dengan casnya. Ini benar untuk ion bebas dan bagi mereka yang merupakan sebahagian daripada sebatian kimia.

   • Sebagai contoh, keadaan pengoksidaan ion Cl ialah -1.
   • Keadaan pengoksidaan ion Cl dalam sebatian kimia NaCl juga adalah -1. Oleh kerana ion Na, mengikut definisi, mempunyai caj +1, kami membuat kesimpulan bahawa cas ion Cl ialah -1, dan dengan itu keadaan pengoksidaannya ialah -1.

2. Perhatikan bahawa ion logam boleh mempunyai beberapa keadaan pengoksidaan. Atom daripada banyak unsur logam boleh diionkan pada takat yang berbeza. Contohnya, cas bagi ion logam seperti besi (Fe) ialah +2 atau +3. Caj ion logam (dan tahap pengoksidaannya) boleh ditentukan oleh caj ion unsur lain yang logam ini merupakan sebahagian daripada sebatian kimia; dalam teks, caj ini ditunjukkan dengan angka Rom: sebagai contoh, besi (III) mempunyai keadaan pengoksidaan +3.

   • Sebagai contoh, pertimbangkan sebatian yang mengandungi ion aluminium. Jumlah cas bagi sebatian AlCl 3 ialah sifar. Oleh kerana kita tahu bahawa ion Cl - mempunyai cas -1, dan sebatian mengandungi 3 ion tersebut, untuk jumlah neutraliti bahan yang dimaksudkan, ion Al mesti mempunyai cas +3. Oleh itu, dalam kes ini, keadaan pengoksidaan aluminium ialah +3.

3. Keadaan pengoksidaan oksigen ialah -2 (dengan beberapa pengecualian). Dalam hampir semua kes, atom oksigen mempunyai keadaan pengoksidaan -2. Terdapat beberapa pengecualian kepada peraturan ini:

   • Jika oksigen berada dalam keadaan unsur (O 2 ), keadaan pengoksidaannya ialah 0, seperti halnya bagi bahan unsur lain.
   • Jika oksigen dimasukkan peroksida, keadaan pengoksidaannya ialah -1. Peroksida ialah sekumpulan sebatian yang mengandungi ikatan oksigen-oksigen tunggal (iaitu anion peroksida O 2 -2). Sebagai contoh, dalam komposisi molekul H 2 O 2 (hidrogen peroksida), oksigen mempunyai cas dan keadaan pengoksidaan -1.
   • Dalam kombinasi dengan fluorin, oksigen mempunyai keadaan pengoksidaan +2, lihat peraturan untuk fluorin di bawah.

4. Hidrogen mempunyai keadaan pengoksidaan +1, dengan beberapa pengecualian. Seperti oksigen, terdapat juga pengecualian. Sebagai peraturan, keadaan pengoksidaan hidrogen ialah +1 (melainkan ia berada dalam keadaan unsur H 2). Walau bagaimanapun, dalam sebatian yang dipanggil hidrida, keadaan pengoksidaan hidrogen ialah -1.

   • Sebagai contoh, dalam H 2 O, keadaan pengoksidaan hidrogen ialah +1, kerana atom oksigen mempunyai cas -2, dan dua cas +1 diperlukan untuk neutraliti keseluruhan. Walau bagaimanapun, dalam komposisi natrium hidrida, keadaan pengoksidaan hidrogen sudah -1, kerana ion Na membawa cas +1, dan untuk jumlah keelektroneruan, cas atom hidrogen (dan dengan itu keadaan pengoksidaannya) mestilah -1.

5. Fluorin Sentiasa mempunyai keadaan pengoksidaan -1. Seperti yang telah dinyatakan, tahap pengoksidaan beberapa unsur (ion logam, atom oksigen dalam peroksida, dan sebagainya) boleh berbeza-beza bergantung kepada beberapa faktor. Keadaan pengoksidaan fluorin, bagaimanapun, adalah sentiasa -1. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa unsur ini mempunyai keelektronegatifan tertinggi - dengan kata lain, atom fluorin paling tidak bersedia untuk berpisah dengan elektron mereka sendiri dan paling aktif menarik elektron orang lain. Oleh itu, pertuduhan mereka kekal tidak berubah.

6. Jumlah keadaan pengoksidaan dalam sebatian adalah sama dengan casnya. Keadaan pengoksidaan semua atom yang membentuk sebatian kimia, secara keseluruhan, harus memberikan cas bagi sebatian ini. Sebagai contoh, jika sebatian adalah neutral, jumlah keadaan pengoksidaan semua atomnya mestilah sifar; jika sebatian itu ialah ion poliatomik dengan cas -1, jumlah keadaan pengoksidaan ialah -1, dan seterusnya.

   • Ini adalah kaedah pemeriksaan yang baik - jika jumlah keadaan pengoksidaan tidak sama dengan jumlah caj sebatian, maka anda salah di suatu tempat.

   Bahagian 2

   Menentukan keadaan pengoksidaan tanpa menggunakan hukum kimia

   1. Cari atom yang tidak mempunyai peraturan ketat mengenai keadaan pengoksidaan. Berhubung dengan beberapa unsur, tidak ada peraturan yang kukuh untuk mencari tahap pengoksidaan. Jika atom tidak berada di bawah mana-mana peraturan yang disenaraikan di atas, dan anda tidak mengetahui casnya (contohnya, atom adalah sebahagian daripada kompleks, dan casnya tidak ditunjukkan), anda boleh menentukan keadaan pengoksidaan atom melalui penyingkiran. Mula-mula, tentukan cas semua atom lain bagi sebatian, dan kemudian daripada jumlah cas sebatian yang diketahui, kirakan keadaan pengoksidaan atom ini.

      • Sebagai contoh, dalam sebatian Na 2 SO 4, cas atom sulfur (S) tidak diketahui - kita hanya tahu bahawa ia bukan sifar, kerana sulfur tidak berada dalam keadaan asas. Kompaun ini berfungsi sebagai contoh yang baik untuk menggambarkan kaedah algebra untuk menentukan keadaan pengoksidaan.

   2. Cari keadaan pengoksidaan bagi unsur-unsur lain dalam sebatian itu. Dengan menggunakan peraturan yang diterangkan di atas, tentukan keadaan pengoksidaan bagi baki atom sebatian. Jangan lupa tentang pengecualian kepada peraturan dalam kes O, H, dan seterusnya.

      • Untuk Na 2 SO 4 , menggunakan peraturan kami, kami mendapati bahawa cas (dan dengan itu keadaan pengoksidaan) ion Na ialah +1, dan bagi setiap atom oksigen ia adalah -2.

   3. Cari keadaan pengoksidaan yang tidak diketahui daripada cas sebatian itu. Kini anda mempunyai semua data untuk pengiraan mudah keadaan pengoksidaan yang diingini. Tuliskan persamaan, di sebelah kirinya terdapat jumlah bilangan yang diperolehi dalam langkah pengiraan sebelumnya dan keadaan pengoksidaan yang tidak diketahui, dan di sebelah kanan - jumlah caj sebatian. Dalam kata lain, (Jumlah keadaan pengoksidaan yang diketahui) + (keadaan pengoksidaan yang dikehendaki) = (cas kompaun).

      • Dalam kes kami Na 2 SO 4 penyelesaiannya kelihatan seperti ini:
        • (Jumlah keadaan pengoksidaan yang diketahui) + (keadaan pengoksidaan yang dikehendaki) = (cas kompaun)
        • -6+S=0
        • S=0+6
        • S = 6. Dalam Na 2 SO 4, sulfur mempunyai keadaan pengoksidaan 6 .
   • Dalam sebatian, jumlah semua keadaan pengoksidaan mestilah sama dengan cas. Sebagai contoh, jika sebatian itu ialah ion diatomik, jumlah keadaan pengoksidaan atom mestilah sama dengan jumlah cas ionik.
   • Ia sangat berguna untuk dapat menggunakan jadual berkala Mendeleev dan mengetahui di mana unsur logam dan bukan logam terletak di dalamnya.
   • Keadaan pengoksidaan atom dalam bentuk asas sentiasa sifar. Keadaan pengoksidaan ion tunggal adalah sama dengan casnya. Unsur kumpulan 1A jadual berkala, seperti hidrogen, litium, natrium, dalam bentuk unsur mempunyai keadaan pengoksidaan +1; keadaan pengoksidaan logam kumpulan 2A, seperti magnesium dan kalsium, dalam bentuk unsurnya ialah +2. Oksigen dan hidrogen, bergantung kepada jenis ikatan kimia, boleh mempunyai 2 keadaan pengoksidaan yang berbeza.

Dalam banyak buku teks dan manual sekolah, mereka mengajar cara menulis formula untuk valency, walaupun untuk sebatian dengan ikatan ionik. Untuk memudahkan prosedur untuk menyusun formula, ini, pada pendapat kami, boleh diterima. Tetapi anda perlu memahami bahawa ini tidak sepenuhnya betul kerana sebab-sebab di atas.

Konsep yang lebih universal ialah konsep tahap pengoksidaan. Dengan nilai keadaan pengoksidaan atom, serta dengan nilai valens, formula kimia boleh disusun dan unit formula boleh ditulis.

Keadaan pengoksidaan ialah cas bersyarat bagi atom dalam zarah (molekul, ion, radikal), dikira dalam anggaran bahawa semua ikatan dalam zarah adalah ionik.

Sebelum menentukan keadaan pengoksidaan, adalah perlu untuk membandingkan keelektronegatifan atom ikatan. Atom dengan elektronegativiti yang lebih tinggi mempunyai keadaan pengoksidaan negatif, manakala atom dengan elektronegativiti yang lebih rendah mempunyai keadaan positif.

Untuk membandingkan nilai elektronegativiti atom secara objektif apabila mengira keadaan pengoksidaan, pada tahun 2013 IUPAC mengesyorkan menggunakan skala Allen.

* Jadi, sebagai contoh, pada skala Allen, keelektronegatifan nitrogen ialah 3.066, dan klorin ialah 2.869.

Mari kita jelaskan definisi di atas dengan contoh. Mari kita buat formula struktur molekul air.

Ikatan O-H polar kovalen ditunjukkan dalam warna biru.

Bayangkan kedua-dua ikatan bukan kovalen, tetapi ionik. Jika ia adalah ionik, maka satu elektron akan berpindah dari setiap atom hidrogen ke atom oksigen yang lebih elektronegatif. Kami menandakan peralihan ini dengan anak panah biru.

*Dalam itucontoh, anak panah berfungsi untuk menggambarkan pemindahan lengkap elektron, dan bukan untuk menggambarkan kesan induktif.

Adalah mudah untuk melihat bahawa bilangan anak panah menunjukkan bilangan elektron yang dipindahkan, dan arahnya - arah pemindahan elektron.

Dua anak panah diarahkan ke atom oksigen, yang bermaksud bahawa dua elektron berpindah ke atom oksigen: 0 + (-2) = -2. Atom oksigen mempunyai cas -2. Ini ialah tahap pengoksidaan oksigen dalam molekul air.

Satu elektron meninggalkan setiap atom hidrogen: 0 - (-1) = +1. Ini bermakna atom hidrogen mempunyai keadaan pengoksidaan +1.

Jumlah keadaan pengoksidaan sentiasa sama dengan jumlah cas zarah.

Sebagai contoh, jumlah keadaan pengoksidaan dalam molekul air ialah: +1(2) + (-2) = 0. Molekul ialah zarah neutral elektrik.

Jika kita mengira keadaan pengoksidaan dalam ion, maka jumlah keadaan pengoksidaan, masing-masing, adalah sama dengan casnya.

Nilai keadaan pengoksidaan biasanya ditunjukkan di sudut kanan atas simbol unsur. Lebih-lebih lagi, tanda itu ditulis di hadapan nombor. Jika tanda adalah selepas nombor, maka ini adalah caj ion.

Contohnya, S -2 ialah atom sulfur dalam keadaan pengoksidaan -2, S 2- ialah anion sulfur dengan cas -2.

S +6 O -2 4 2- - nilai keadaan pengoksidaan atom dalam anion sulfat (cas ion diserlahkan dalam warna hijau).

Sekarang pertimbangkan kes di mana sebatian mempunyai ikatan bercampur: Na 2 SO 4 . Ikatan antara anion sulfat dan kation natrium adalah ion, ikatan antara atom sulfur dan atom oksigen dalam ion sulfat adalah polar kovalen. Kami menulis formula grafik untuk natrium sulfat, dan anak panah menunjukkan arah peralihan elektron.

*Formula struktur mencerminkan susunan ikatan kovalen dalam zarah (molekul, ion, radikal). Formula struktur digunakan hanya untuk zarah dengan ikatan kovalen. Bagi zarah dengan ikatan ionik, konsep formula struktur tidak bermakna. Jika terdapat ikatan ion dalam zarah, maka formula grafik digunakan.

Kita melihat bahawa enam elektron meninggalkan atom sulfur pusat, yang bermaksud bahawa keadaan pengoksidaan sulfur ialah 0 - (-6) = +6.

Atom oksigen terminal masing-masing mengambil dua elektron, yang bermaksud keadaan pengoksidaannya ialah 0 + (-2) = -2

Atom oksigen jambatan menerima dua elektron setiap satu, keadaan pengoksidaannya ialah -2.

Ia juga mungkin untuk menentukan tahap pengoksidaan oleh formula grafik struktur, di mana sempang menunjukkan ikatan kovalen, dan ion menunjukkan cas.

Dalam formula ini, atom oksigen penyambung sudah mempunyai cas negatif unit dan elektron tambahan datang kepada mereka daripada atom sulfur -1 + (-1) = -2, yang bermaksud keadaan pengoksidaan mereka ialah -2.

Keadaan pengoksidaan ion natrium adalah sama dengan casnya, i.e. +1.

Mari kita tentukan keadaan pengoksidaan unsur-unsur dalam kalium superoksida (superoksida). Untuk melakukan ini, kami akan membuat formula grafik untuk kalium superoksida, kami akan menunjukkan pengagihan semula elektron dengan anak panah. Ikatan O-O adalah kovalen bukan kutub, jadi pengagihan semula elektron tidak ditunjukkan di dalamnya.

* Anion superoksida ialah ion radikal. Caj formal satu atom oksigen ialah -1, dan satu lagi, dengan elektron tidak berpasangan, ialah 0.

Kami melihat bahawa keadaan pengoksidaan kalium ialah +1. Keadaan pengoksidaan atom oksigen yang ditulis dalam formula bertentangan dengan kalium ialah -1. Keadaan pengoksidaan atom oksigen kedua ialah 0.

Dengan cara yang sama, adalah mungkin untuk menentukan tahap pengoksidaan oleh formula struktur-grafik.

Bulatan menunjukkan caj formal ion kalium dan salah satu atom oksigen. Dalam kes ini, nilai cas formal bertepatan dengan nilai keadaan pengoksidaan.

Oleh kerana kedua-dua atom oksigen dalam anion superoksida mempunyai keadaan pengoksidaan yang berbeza, kita boleh mengira aritmetik min keadaan pengoksidaan oksigen.

Ia akan sama dengan / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0.5.

Nilai keadaan pengoksidaan purata aritmetik biasanya ditunjukkan dalam formula kasar atau unit formula untuk menunjukkan bahawa jumlah keadaan pengoksidaan adalah sama dengan jumlah caj sistem.

Untuk kes dengan superoksida: +1 + 2(-0.5) = 0

Adalah mudah untuk menentukan keadaan pengoksidaan menggunakan formula titik elektron, di mana pasangan elektron tunggal dan elektron ikatan kovalen ditunjukkan oleh titik.

Oksigen adalah unsur kumpulan VIA, oleh itu terdapat 6 elektron valens dalam atomnya. Bayangkan bahawa ikatan dalam molekul air adalah ionik, di mana atom oksigen akan menerima oktet elektron.

Keadaan pengoksidaan oksigen masing-masing sama dengan: 6 - 8 \u003d -2.

Dan atom hidrogen: 1 - 0 = +1

Keupayaan untuk menentukan tahap pengoksidaan menggunakan formula grafik adalah tidak ternilai untuk memahami intipati konsep ini, kerana kemahiran ini akan diperlukan dalam kursus kimia organik. Jika kita berurusan dengan bahan bukan organik, maka adalah perlu untuk menentukan tahap pengoksidaan oleh formula molekul dan unit formula.

Untuk melakukan ini, pertama sekali, anda perlu memahami bahawa keadaan pengoksidaan adalah malar dan berubah-ubah. Unsur-unsur yang mempamerkan keadaan pengoksidaan malar mesti dihafal.

Mana-mana unsur kimia dicirikan oleh keadaan pengoksidaan yang lebih tinggi dan lebih rendah.

Keadaan pengoksidaan terendah ialah cas yang diperolehi oleh atom hasil daripada menerima bilangan maksimum elektron pada lapisan elektron luar.

Memandangkan perkara ini, keadaan pengoksidaan terendah adalah negatif, dengan pengecualian logam, yang atomnya tidak pernah mengambil elektron kerana nilai elektronegativiti yang rendah. Logam mempunyai keadaan pengoksidaan terendah 0.

Kebanyakan bukan logam subkumpulan utama cuba mengisi lapisan elektron luarnya dengan sehingga lapan elektron, selepas itu atom memperoleh konfigurasi yang stabil ( peraturan oktet). Oleh itu, untuk menentukan keadaan pengoksidaan yang paling rendah, adalah perlu untuk memahami berapa banyak elektron valens yang kekurangan atom kepada oktet.

Sebagai contoh, nitrogen ialah unsur kumpulan VA, yang bermaksud terdapat lima elektron valens dalam atom nitrogen. Atom nitrogen adalah kurang tiga elektron daripada oktet. Jadi keadaan pengoksidaan nitrogen terendah ialah: 0 + (-3) = -3

Untuk mencirikan keadaan unsur dalam sebatian, konsep tahap pengoksidaan telah diperkenalkan. Keadaan pengoksidaan difahami sebagai caj bersyarat bagi atom dalam sebatian, dikira dengan andaian bahawa sebatian itu terdiri daripada ion. Tahap pengoksidaan ditunjukkan oleh angka Arab, yang diletakkan di hadapan simbol unsur, dengan tanda "+" atau "-", sepadan dengan derma atau pemerolehan elektron. Keadaan pengoksidaan hanyalah satu bentuk yang mudah untuk mengambil kira pemindahan elektron, ia tidak boleh dianggap sebagai cas berkesan atom dalam molekul (contohnya, dalam molekul LiF, cas efektif Li dan F ialah + 0.89 dan −0.89, manakala darjah pengoksidaan +1 dan -1), atau sebagai valens unsur (contohnya, dalam sebatian CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2, valensi karbon ialah 4 , dan keadaan pengoksidaan masing-masing ialah -4, -2, +2, +4).

Nilai berangka valens dan tahap pengoksidaan boleh bertepatan dengan nilai mutlak hanya apabila sebatian dengan ikatan ionik terbentuk. Apabila menentukan tahap pengoksidaan, peraturan berikut digunakan:

1. Atom unsur yang berada dalam keadaan bebas atau dalam bentuk molekul bahan ringkas mempunyai keadaan pengoksidaan sama dengan sifar, contohnya, Fe, Cu, H 2, N 2, dll.

2. Keadaan pengoksidaan unsur dalam bentuk ion monatomik dalam sebatian yang mempunyai struktur ionik adalah sama dengan cas ion ini, contohnya,

3. Hidrogen dalam kebanyakan sebatian mempunyai keadaan pengoksidaan +1, kecuali hidrida logam (NaH, LiH), di mana keadaan pengoksidaan hidrogen ialah -1.

Keadaan pengoksidaan oksigen yang paling biasa dalam sebatian ialah –2, dengan pengecualian peroksida (Na 2 O 2, H 2 O 2 - keadaan pengoksidaan oksigen ialah −1) dan F 2 O (keadaan pengoksidaan oksigen ialah + 2).

Bagi unsur-unsur dengan keadaan pengoksidaan berubah-ubah, nilainya boleh dikira dengan mengetahui formula sebatian dan mengambil kira bahawa jumlah keadaan pengoksidaan semua atom dalam molekul adalah sifar. Dalam ion kompleks, jumlah ini sama dengan cas ion. Sebagai contoh, keadaan pengoksidaan atom klorin dalam molekul HClO 4, dikira daripada jumlah cas molekul = 0, x ialah keadaan pengoksidaan atom klorin), ialah +7. Keadaan pengoksidaan atom sulfur dalam ion SO ialah +6.

Sifat redoks sesuatu unsur bergantung pada tahap pengoksidaannya. Atom unsur yang sama mempunyai lebih rendah , lebih tinggi Dan keadaan pengoksidaan pertengahan.

Mengetahui keadaan pengoksidaan unsur dalam sebatian, adalah mungkin untuk meramalkan sama ada sebatian ini mempamerkan sifat pengoksidaan atau pengurangan.

Sebagai contoh, pertimbangkan sulfur S dan sebatiannya H 2 S, SO 2 dan SO 3. Hubungan antara struktur elektronik atom sulfur dan sifat redoksnya dalam sebatian ini ditunjukkan dengan jelas dalam Jadual 7.1.