Степента на окисление е конвенционална стойност, използвана за записване на редокс реакции. За определяне на степента на окисление се използва таблицата на окисление на химичните елементи.
Значение
Степента на окисление на основните химични елементи се основава на тяхната електроотрицателност. Стойността е равна на броя на електроните, изместени в съединенията.
Степента на окисление се счита за положителна, ако електроните са изместени от атома, т.е. елементът отдава електрони в съединението и е редуциращ агент. Тези елементи включват метали; степента им на окисление винаги е положителна.
Когато електрон е изместен към атом, стойността се счита за отрицателна и елементът се счита за окислител. Атомът приема електрони, докато не бъде завършено външното енергийно ниво. Повечето неметали са окислители.
Простите вещества, които не реагират, винаги имат нулева степен на окисление.
Ориз. 1. Таблица на степени на окисление.
В едно съединение неметалният атом с по-ниска електроотрицателност има положително състояние на окисление.
Определение
Можете да определите максималното и минималното състояние на окисление (колко електрони може да даде и приеме един атом), като използвате периодичната таблица.
Максималната степен е равна на номера на групата, в която се намира елементът, или на броя на валентните електрони. Минималната стойност се определя по формулата:
Брой (групи) – 8.
Ориз. 2. Периодична таблица.
Въглеродът е в четвъртата група, следователно най-високата му степен на окисление е +4, а най-ниската е -4. Максималната степен на окисление на сярата е +6, минималната е -2. Повечето неметали винаги имат променливо - положително и отрицателно - степен на окисление. Изключение прави флуоридът. Степента му на окисление винаги е -1.
Трябва да се помни, че това правило не се прилага за алкални и алкалоземни метали от група I и II, съответно. Тези метали имат постоянна положителна степен на окисление - литий Li +1, натрий Na +1, калий K +1, берилий Be +2, магнезий Mg +2, калций Ca +2, стронций Sr +2, барий Ba +2. Други метали могат да проявяват различна степен на окисление. Изключение е алуминият. Въпреки че е в група III, неговата степен на окисление винаги е +3.
Ориз. 3. Алкални и алкалоземни метали.
От група VIII само рутеният и осмият могат да проявят най-висока степен на окисление +8. Златото и медта в група I показват степени на окисление съответно +3 и +2.
Записвайте
За да запишете правилно степента на окисление, трябва да запомните няколко правила:
- инертните газове не реагират, така че тяхната степен на окисление винаги е нула;
- в съединенията променливата степен на окисление зависи от променливата валентност и взаимодействие с други елементи;
- водородът в съединения с метали проявява отрицателна степен на окисление - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
- кислородът винаги има степен на окисление -2, с изключение на кислородния флуорид и пероксида - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.
Какво научихме?
Степента на окисление е условна стойност, показваща колко електрони е приел или отказал атом на елемент в съединение. Стойността зависи от броя на валентните електрони. Металите в съединенията винаги имат положителна степен на окисление, т.е. са редуциращи агенти. За алкалните и алкалоземните метали степента на окисление винаги е една и съща. Неметалите, с изключение на флуора, могат да приемат положителни и отрицателни степени на окисление.
Химическият 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 равна на 0, а в йон - зарядът на йона .
1. Окислителните степени на металите в съединенията винаги са положителни.
2. Най-високата степен на окисление съответства на номера на групата на периодичната таблица, където се намира елементът (изключения са: Au +3(I група), Cu +2(II), от група VIII степента на окисление +8 може да се намери 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 положителна или 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 елементът, т.е. най-високото положително състояние на окисление е равно на броя на електроните във външния слой, което 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 частица при предположението, че връзката е напълно разкъсана (има йонен характер). з- кл = з + + кл - , Връзката в солната киселина е полярна ковалентна. Електронната двойка е по-изместена към атома кл - , защото той е по-електроотрицателен елемент. Как да определите степента на окисление?Електроотрицателносте способността на атомите да привличат електрони от други елементи. Окислителното число е посочено 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 за повечето съединения е -2 (изключение са пероксидите H 2 O 2, където е равно на -1 и съединения с флуор - О +2 Е 2 -1 , О 2 +1 Е 2 -1 ). - Степен на окислениена прост едноатомен 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 отрицателното състояние на окисление е този атом, който има по-голяма електроотрицателност (данните за електроотрицателността са дадени в 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 връзката KMnO 4 , необходимо е да се определи степента на окисление на мангановия атом. Обосновавам се:
К+Mn X O 4 -2 Позволявам х- неизвестна за нас степен на окисление на мангана. 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 е нула. 1*(+1) + 1*(х) + 4(-2) = 0, X = +7, Това означава, че 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:
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 равна на 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 атомът на хрома има 12 положителни степени, но има 2 атома в молекулата, което означава, че има (+12) на атом: 2 = (+6). Отговор: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO4) 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-. |
Такъв предмет от училищната програма като химия създава много трудности за повечето съвременни ученици; малцина могат да определят степента на окисление в съединенията. Най-големи трудности изпитват учениците, които учат, тоест учениците от начален етап (8-9 клас). Неразбирането на предмета води до появата на враждебност сред учениците към този предмет.
Учителите идентифицират редица причини за тази „неприязън“ на учениците от средното и средното училище към химията: нежелание да разбират сложни химични термини, неспособност да използват алгоритми за разглеждане на конкретен процес, проблеми с математическите знания. Министерството на образованието на Руската федерация направи сериозни промени в съдържанието на предмета. В допълнение, броят на часовете за преподаване на химия също беше „нарязан“. Това се отрази негативно върху качеството на знанията по предмета и намали интереса към изучаването на дисциплината.
Кои теми от курса по химия са най-трудни за учениците?
Според новата програма курсът на основната училищна дисциплина „Химия“ включва няколко сериозни теми: периодичната таблица на елементите на Д.И. Менделеев, класове неорганични вещества, йонен обмен. Най-трудно за осмокласниците е определянето на степента на окисление на оксидите.
Правила за подреждане
Преди всичко учениците трябва да знаят, че оксидите са сложни двуелементни съединения, които включват кислород. Предпоставка едно бинарно съединение да принадлежи към класа на оксидите е местоположението на кислорода на второ място в това съединение.
Алгоритъм за киселинни оксиди
Като начало нека отбележим, че градусите са числени изрази на валентността на елементите. Киселинните оксиди се образуват от неметали или метали с валентност от четири до седем, като вторият в такива оксиди винаги е кислород.
В оксидите валентността на кислорода винаги съответства на две; може да се определи от периодичната таблица на елементите на Д.И. Типичен неметал като кислорода, който е в група 6 на основната подгрупа на периодичната таблица, приема два електрона, за да завърши напълно своето външно енергийно ниво. Неметалите в съединения с кислород най-често проявяват по-висока валентност, която съответства на номера на самата група. Важно е да запомните, че степента на окисление на химичните елементи е индикатор, който приема положително (отрицателно) число.
Неметалът в началото на формулата има положителна степен на окисление. Неметалният кислород в оксидите е стабилен, индексът му е -2. За да проверите надеждността на подреждането на стойностите в киселинните оксиди, ще трябва да умножите всички въведени числа по индексите на конкретен елемент. Изчисленията се считат за надеждни, ако общата сума на всички плюсове и минуси на дадените степени е 0.
Съставяне на двуелементни формули
Степента на окисление на атомите на елементите дава възможност за създаване и записване на съединения от два елемента. Когато създавате формула, първо, двата символа се изписват един до друг, а кислородът винаги се поставя втори. Над всеки от записаните знаци се записват стойностите на степента на окисление, след което между намерените числа има число, което ще се дели на двете числа без остатък. Този индикатор трябва да бъде разделен отделно на цифровата стойност на степента на окисление, като се получат индекси за първия и втория компонент на двуелементното вещество. Най-високата степен на окисление е числено равна на стойността на най-високата валентност на типичен неметал и е идентична с номера на групата, в която неметалът се намира в PS.
Алгоритъм за задаване на числени стойности в основни оксиди
Оксидите на типичните метали се считат за такива съединения. Във всички съединения те имат индекс на степен на окисление не повече от +1 или +2. За да разберете какво състояние на окисление ще има даден метал, можете да използвате периодичната таблица. За металите от основните подгрупи на първата група този параметър винаги е постоянен, той е подобен на номера на групата, т.е. +1.
Металите от основната подгрупа на втората група също се характеризират със стабилно състояние на окисление, цифрово +2. Общите степени на окисление на оксидите, като се вземат предвид техните индекси (числа), трябва да дават нула, тъй като химическата молекула се счита за неутрална частица, лишена от заряд.
Подреждане на степените на окисление в кислородсъдържащи киселини
Киселините са сложни вещества, състоящи се от един или повече водородни атоми, които са свързани с някакъв вид киселинна част. Като се има предвид, че степени на окисление са числа, изчисляването им ще изисква някои математически умения. Този показател за водород (протон) в киселините винаги е стабилен и е +1. След това можете да посочите степента на окисление за отрицателния кислороден йон; той също е стабилен, -2.
Само след тези стъпки може да се изчисли степента на окисление на централния компонент на формулата. Като конкретен пример, разгледайте определянето на степента на окисление на елементите в сярна киселина H2SO4. Като се има предвид, че молекулата на това сложно вещество съдържа два водородни протона и 4 кислородни атома, получаваме израз под формата +2+X-8=0. За да образува сумата нула, сярата ще има степен на окисление +6
Подреждане на степените на окисление в солите
Солите са сложни съединения, състоящи се от метални йони и един или повече киселинни остатъци. Методът за определяне степента на окисление на всяка от съставните части в комплексната сол е същият като при кислородсъдържащите киселини. Като се има предвид, че степента на окисление на елементите е цифров индикатор, важно е правилно да се посочи степента на окисление на метала.
Ако металът, образуващ солта, се намира в основната подгрупа, степента му на окисление ще бъде стабилна, съответства на номера на групата и е положителна стойност. Ако солта съдържа метал от подобна PS подгрупа, различните метали могат да бъдат разкрити от киселинния остатък. След установяване на степента на окисление на метала, задайте (-2), след което изчислете степента на окисление на централния елемент, като използвате химическо уравнение.
Като пример, разгледайте определянето на степента на окисление на елементите в (средна сол). NaNO3. Солта се образува от метал от основната подгрупа на група 1, следователно степента на окисление на натрия ще бъде +1. Кислородът в нитратите има степен на окисление -2. За да се определи числената стойност на степента на окисление, уравнението е +1+X-6=0. Решавайки това уравнение, намираме, че X трябва да бъде +5, това е
Основни термини в ОВР
Има специални термини за процесите на окисление и редукция, които учениците трябва да научат.
Степента на окисление на атома е неговата директна способност да прикрепя към себе си (дарява на други) електрони от някои йони или атоми.
Окислителят се счита за неутрални атоми или заредени йони, които получават електрони по време на химическа реакция.
Редуциращият агент ще бъдат незаредени атоми или заредени йони, които губят собствените си електрони в процеса на химично взаимодействие.
Окисляването се разглежда като процедура на даряване на електрони.
Редукцията включва приемането на допълнителни електрони от незареден атом или йон.
Редокс процесът се характеризира с реакция, по време на която степента на окисление на атома задължително се променя. Това определение дава представа за това как може да се определи дали дадена реакция е странна.
Правила за разбор на OVR
Използвайки този алгоритъм, можете да подредите коефициентите във всяка химична реакция.
Степен на окисление. Определяне на степента на окисление на атома на елемента с помощта на химичната формула на съединението. Съставяне на формула на съединение въз основа на известните степени на окисление на елементарните атоми
Степента на окисление на даден елемент е условният заряд на атом в дадено вещество, изчислен при предположението, че то се състои от йони. За да определите степента на окисление на елементите, трябва да запомните някои правила:
1. Степента на окисление може да бъде положителна, отрицателна или нула. Обозначава се с арабска цифра със знак плюс или минус над символа на елемента.
2. При определяне на степени на окисление ние изхождаме от електроотрицателността на веществото: сумата от степени на окисление на всички атоми в съединението е нула.
3. Ако едно съединение е образувано от атоми на един елемент (в просто вещество), тогава степента на окисление на тези атоми е нула.
4. На атомите на някои химични елементи обикновено се приписват степени на окисление на стоманата. Например степента на окисление на флуора в съединенията винаги е -1; литий, натрий, калий, рубидий и цезий +1; магнезий, калций, стронций, барий и цинк +2, алуминий +3.
5. Степента на окисление на водорода в повечето съединения е +1, а само в съединенията с някои метали е равна на -1 (KH, BaH2).
6. Степента на окисление на кислорода в повечето съединения е -2 и само в някои съединения му се приписва степен на окисление -1 (H2O2, Na2O2 или +2 (OF2).
7. Атомите на много химични елементи имат различни степени на окисление.
8. Степента на окисление на металния атом в съединенията е положителна и е числено равна на неговата валентност.
9. Максималната положителна степен на окисление на даден елемент обикновено е равна на номера на групата в периодичната таблица, в която се намира елементът.
10. Минималната степен на окисление на металите е нула. За неметалите в повечето случаи под отрицателното окислително състояние е равно на разликата между номера на групата и числото осем.
11. Степента на окисление на атома образува прост йон (състои се от един атом) и е равна на заряда на този йон.
Използвайки горните правила, ще определим степени на окисление на химичните елементи в състава на H2SO4. Това е сложно вещество, състоящо се от три химични елемента - водород Н, сяра S и кислород О. Нека отбележим степени на окисление на тези елементи, за които те са постоянни. В нашия случай това са водород Н и кислород О.
Нека определим неизвестното състояние на окисление на сярата. Нека степента на окисление на сярата в това съединение е x.
Нека създадем уравнения, като умножим за всеки елемент неговия индекс по степента на окисление и приравним извлеченото количество на нула: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0
2 + X – 8 = 0
x = +8 – 2 = +6
Следователно степента на окисление на сярата е плюс шест.
В следващия пример ще разберем как да създадем формула за съединение с известни степени на окисление на елементарни атоми. Нека създадем формулата за железен (III) оксид. Думата "оксид" означава, че вдясно от символа на желязото трябва да напишете символа на кислорода: FeO.
Нека отбележим степента на окисление на химичните елементи над техните символи. Степента на окисление на желязото е посочена в името в скоби (III), следователно равно на +3, степента на окисление на кислорода в оксидите е -2.
Нека намерим най-малкото общо кратно на числата 3 и 2, това е 6. Разделим числото 6 на 3, получаваме числото 2 - това е индексът за желязо. Разделяме числото 6 на 2, получаваме числото 3 - това е индексът за кислород.
В следващия пример ще разберем как да създадем формула за съединение с известни степени на окисление на атомите на елемента и йонните заряди. Нека създадем формулата за калциев ортофосфат. Думата „ортофосфат“ означава, че вдясно от символа за калций трябва да напишете киселинния остатък на ортофосфатната киселина: CaPO4.
Нека отбележим степента на окисление на калция (правило номер четири) и заряда на киселинния остатък (според таблицата за разтворимост).
Нека намерим най-малкото общо кратно на числата 2 и 3, това е 6. Разделяме числото 6 на 2, получаваме числото 3 – това е индексът за калций. Разделяме числото 6 на 3, получаваме числото 2 - това е индексът за киселинния остатък.
Степени на окисление на елементите. Как да намерим степени на окисление?
1) В просто вещество степента на окисление на всеки елемент е 0. Примери: Na 0, H 0 2, P 0 4.
2) Необходимо е да запомните елементите, които се характеризират с постоянни степени на окисление. Всички те са изброени в таблицата.
3) Търсенето на степени на окисление на други елементи се основава на просто правило:
В неутрална молекула сумата от степени на окисление на всички елементи е нула, а в йон - зарядът на йона.
Нека да разгледаме приложението на това правило, използвайки прости примери.
Пример 1. Необходимо е да се намерят степени на окисление на елементите в амоняка (NH 3).
Решение. Вече знаем (виж 2), че чл. ДОБРЕ. водородът е +1. Остава да се намери тази характеристика за азота. Нека x е желаното състояние на окисление. Създаваме най-простото уравнение: x + 3*(+1) = 0. Решението е очевидно: x = -3. Отговор: N -3 H 3 +1.
Пример 2. Посочете степени на окисление на всички атоми в молекулата на H 2 SO 4.
Решение. Степените на окисление на водорода и кислорода вече са известни: H(+1) и O(-2). Създаваме уравнение за определяне степента на окисление на сярата: 2*(+1) + x + 4*(-2) = 0. Решавайки това уравнение, намираме: x = +6. Отговор: H +1 2 S +6 O -2 4.
Пример 3. Изчислете степени на окисление на всички елементи в молекулата Al(NO 3) 3.
Решение. Алгоритъмът остава непроменен. Съставът на „молекулата” на алуминиевия нитрат включва един атом Al (+3), 9 кислородни атома (-2) и 3 азотни атома, степента на окисление на които трябва да изчислим. Съответното уравнение е: 1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0. Отговор: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.
Пример 4. Определете степента на окисление на всички атоми в (AsO 4) 3- йона.
Решение. В този случай сумата от степени на окисление вече няма да бъде равна на нула, а на заряда на йона, т.е. -3. Уравнение: x + 4*(-2) = -3. Отговор: As(+5), O(-2).
Възможно ли е да се определят степени на окисление на няколко елемента наведнъж, като се използва подобно уравнение? Ако разгледаме този проблем от математическа гледна точка, отговорът ще бъде отрицателен. Линейно уравнение с две променливи не може да има еднозначно решение. Но ние решаваме повече от просто уравнение!
Пример 5. Определете степента на окисление на всички елементи в (NH 4) 2 SO 4.
Решение. Известни са степените на окисление на водорода и кислорода, но не и на сярата и азота. Класически пример за задача с две неизвестни! Ще разглеждаме амониевия сулфат не като една „молекула“, а като комбинация от два йона: NH 4 + и SO 4 2-. Зарядите на йоните са ни известни; всеки от тях съдържа само един атом с неизвестна степен на окисление. Използвайки опита, натрупан при решаването на предишни задачи, можем лесно да намерим степени на окисление на азота и сярата. Отговор: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.
Заключение: ако една молекула съдържа няколко атома с неизвестни степени на окисление, опитайте се да „разделите“ молекулата на няколко части.
Пример 6. Посочете степени на окисление на всички елементи в CH 3 CH 2 OH.
Решение. Намирането на степени на окисление в органичните съединения има своите специфики. По-специално, необходимо е отделно да се намерят степени на окисление за всеки въглероден атом. Можете да разсъждавате по следния начин. Помислете например за въглеродния атом в метиловата група. Този С атом е свързан с 3 водородни атома и съседен въглероден атом. По дължината на C-H връзката електронната плътност се измества към въглеродния атом (тъй като електроотрицателността на C надвишава EO на водорода). Ако това изместване беше пълно, въглеродният атом би придобил заряд от -3.
С атомът в групата -СН2ОН е свързан с два водородни атома (изместване на електронната плътност към С), един кислороден атом (изместване на електронната плътност към О) и един въглероден атом (може да се приеме, че изместването в електронната плътност в този случай не се случва). Степента на окисление на въглерода е -2 +1 +0 = -1.
Отговор: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.
Авторско право Repetitor2000.ru, 2000-2015