Способността да се намери степента на окисление на химичните елементи е необходимо условиеза успешно решение химични уравнения, описващ редокс реакции. Без него няма да можете да композирате точна формулавещество, получено в резултат на реакция между различни химични елементи. В резултат на това решението химически проблеми, изградени върху такива уравнения, ще бъдат или невъзможни, или погрешни.
Концепцията за степента на окисление на химичен елементСтепен на окислениее конвенционална стойност, с която е обичайно да се описват окислително-възстановителните реакции. Числено, той е равен на броя на електроните, които даден атом, придобил положителен заряд, предава, или на броя електрони, които атом, придобил отрицателен заряд, прикрепя към себе си.
При окислително-редукционните реакции концепцията за степента на окисление се използва за определяне химични формулисъединения на елементи, получени от взаимодействието на няколко вещества.
На пръв поглед може да изглежда, че степента на окисление е еквивалентна на понятието валентност на химичен елемент, но това не е така. Концепция валентностизползвани за количествено определяне на електронни взаимодействия в ковалентни съединения, тоест съединения, образувани от образуването на споделени електронни двойки. Окислителното число се използва за описание на реакции, при които се губят или получават 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 и отрицателно числоприложен. Стойност нула означава, че елементът е или в елементарната си форма, редуциран е до 0 след окисляване или е окислен до нула след предишна редукция.
Как да се определи степента на окисление на определен химичен елемент
Определянето на степента на окисление за конкретен химичен елемент се подчинява на следните правила:
- Степента на окисление на простите вещества винаги е нула.
- Алкални метали, които са в първата група периодичната таблица, имат степен на окисление +1.
- Алкалоземните метали, които заемат втората група в периодичната таблица, имат степен на окисление +2.
- Водородът в съединения с различни неметали винаги проявява степен на окисление +1, а в съединения с метали +1.
- Степента на окисление на молекулния кислород във всички съединения, разгледани в училищен курс неорганична химия, е равно на -2. Флуор -1.
- 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.
- Алуминият във всички съединения показва степен на окисление +3.
Има по-високи, по-ниски и междинни степени на окисление. Най-високата степен на окисление, подобно на валентността, съответства на номера на групата на химичен елемент в периодичната таблица, но в същото време има положителна стойност. Най-ниската степен на окисление е числено равна на разликата между номер 8 група на елемента. Междинно ниво на окисление ще бъде всяко число, вариращо от най-ниското ниво на окисление до най-високото.
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.
За да определите условния заряд на атомите в окислително-редукционните реакции, използвайте таблицата за окисление на химичните елементи. В зависимост от свойствата на атома, даден елемент може да проявява положително или отрицателно състояние на окисление.
Какво е окислително число
Условен заряд на атомите на елементите в сложни вещества ax се нарича окислително число. Стойността на заряда на атомите се записва в редокс реакции, за да се разбере кой елемент е редуциращ агент и кой е окислител.
Степента на окисление е свързана с електроотрицателността, която показва способността на атомите да приемат или отдават електрони. Колкото по-висока е стойността на електроотрицателността, толкова по-голяма е способността на атома да губи електрони в реакции.
Ориз. 1. Серия за електроотрицателност.
Степента на окисление може да има три стойности:
- нула- атомът е в покой (всички прости веществаимат степен на окисление 0);
- положителен- атомът отдава електрони и е редуктор (всички метали, някои неметали);
- отрицателен- атомът приема електрони и е окислител (повечето неметали).
Например, степента на окисление при реакцията на натрий с хлор е както следва:
2Na 0 + Cl 2 0 → 2Na +1 Cl -1
При реакцията на метали с неметали металът винаги е редуциращият агент, а неметалът е окислителят.
Как да определим
Има таблица, която показва всички възможни степени на окисление на елементите.
|
Име |
Символ |
Степен на окисление |
|
Берилий |
||
|
1, 0, +1, +2, +3 |
||
|
4, -3, -2, -1, 0, +2, +4 |
||
|
3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 |
||
|
Кислород |
2, -1, 0, +1, +2 |
|
|
Алуминий |
||
|
1, 0, +1, +3, +5, +7, рядко +2 и +4 |
||
|
Манган |
2, +3, +4, +6, +7 |
|
|
2, +3, рядко +4 и +6 |
||
|
2, +3, рядко +4 |
||
|
2, рядко +1, +3, +4 |
||
|
1, +2, рядко +3 |
||
|
3, рядко +2 |
||
|
Германий |
||
|
3, +3, +5, рядко +2 |
||
|
2, +4, +6, рядко +2 |
||
|
1, +1, +5, рядко +3, +4 |
||
|
Стронций |
||
|
Цирконий |
4, рядко +2, +3 |
|
|
3, +5, рядко +2, +4 |
||
|
Молибден |
3, +6, рядко +2, +3, +5 |
|
|
Технеций |
||
|
3, +4, +8, рядко +2, +6, +7 |
||
|
4, рядко +2, +3, +6 |
||
|
Паладий |
2, +4, рядко +6 |
|
|
1, рядко +2, +3 |
||
|
2, рядко +1 |
||
|
3, рядко +1, +2 |
||
|
3, +3, +5, рядко +4 |
||
|
2, +4, +6, рядко |
||
|
1, +1, +5, +7, рядко +3, +4 |
||
|
Празеодим |
||
|
Прометий |
||
|
3, рядко +2 |
||
|
3, рядко +2 |
||
|
Гадолиний |
||
|
Диспрозий |
||
|
3, рядко +2 |
||
|
Итербий |
3, рядко +2 |
|
|
5, рядко +3, +4 |
||
|
Волфрам |
6, рядко +2, +3, +4, +5 |
|
|
2, +4, +6, +7, рядко -1, +1, +3, +5 |
||
|
3, +4, +6, +8, рядко +2 |
||
|
3, +4, +6, рядко +1, +2 |
||
|
2, +4, +6, рядко +1, +3 |
||
|
1, +3, рядко +2 |
||
|
1, +3, рядко +2 |
||
|
3, рядко +3, +2, +4, +5 |
||
|
2, +4, рядко -2, +6 |
||
Или използвайте тази версия на таблицата в уроците си.
Ориз. 2. Таблица на степените на окисление.
В допълнение, степента на окисление на химичните елементи може да се определи от периодичната таблица на Менделеев:
- най-висока степен(максимален положителен) съвпада с номера на групата;
- за да се определи минималната стойност на степента на окисление, осем се изважда от номера на групата.
Ориз. 3. Периодична таблица.
Повечето неметали имат положителни и отрицателни степени на окисление. Например, силицийът е в група IV, което означава, че максималното му окислително състояние е +4 и минималното -4. В съединения на неметали (SO 3 , CO 2 , SiC) окислителят е неметал с отрицателна степен на окисление или с висока стойност на електроотрицателност. Например в съединението PCl 3 фосфорът има степен на окисление +3, хлорът -1. Електроотрицателността на фосфора е 2,19, хлора е 3,16.
Второто правило не работи за алкални и алкалоземни метали, които винаги имат едно положително състояние на окисление, равно на номера на групата. Изключение правят магнезият и берилият (+1, +2). Също така имат постоянно състояние на окисление:
- алуминий (+3);
- цинк (+2);
- кадмий (+2).
Останалите метали имат променлива степен на окисление. В повечето реакции те действат като редуциращ агент. В редки случаи те могат да бъдат окислители с отрицателна степен на окисление.
Флуорът е най-мощният окислител. Степента му на окисление винаги е -1.
Какво научихме?
От урока в 8 клас научихме за степента на окисление. Това е конвенционална стойност, показваща колко електрони един атом може да отдаде или да вземе по време на химическа реакция. Стойността е свързана с електроотрицателността. Окислителите приемат електрони и имат отрицателно състояние на окисление, докато редуциращите агенти даряват електрони и показват положително състояние на окисление. Повечето метали са редуциращи агенти с постоянно или променливо състояние на окисление. Неметалите могат да проявяват окислителни и редуциращи свойства в зависимост от веществото, с което реагират.
Тест по темата
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.7. Общо получени оценки: 146.
Таблица. Степени на окисление на химичните елементи.
Таблица. Степени на окисление на химичните елементи.
Степен на окислениее условният заряд на атомите на химичен елемент в съединение, изчислен при предположението, че всички връзки са от йонен тип. 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 .
|
Таблица: Елементи с постоянни степени на окисление. |
|
Таблица. Степени на окисление на химичните елементи по азбучен ред.
|
Таблица. Степени на окисление на химичните елементи по брой.
|
Рейтинг на статията:
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 - , Контакт в солна киселинаковалентен полярен. 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-. IN в такъв случайсумата 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-. |
В химията описанието на различни редокс процеси не е пълно без степени на окисление - специален конвенционални стойности, с помощта на които можете да определите заряда на атом на всеки химичен елемент.
Ако си представим степента на окисление (не го бъркайте с валентността, тъй като в много случаи те не съвпадат) като запис в тетрадка, тогава ще видим просто числа с нулеви знаци (0 - в просто вещество), плюс ( +) или минус (-) над веществото, което ни интересува. Както и да е, играят огромна роляпо химия, а способността за определяне на CO (степен на окисление) е необходима основа при изучаването на този предмет, без която по-нататъшните действия нямат смисъл.
Ние използваме CO за описание Химични свойствавещество (или отделен елемент), правилното изписване на международното му наименование (разбираемо за всяка страна и нация, независимо от използвания език) и формула, както и за класификация по признаци.
Степента може да бъде три вида: най-висока (за да я определите, трябва да знаете в коя група се намира елементът), междинна и най-ниска (необходимо е да извадите от числото 8 номера на групата, в която е елементът разположени; естествено се взема числото 8, защото има само Д. Менделеев 8 групи). Определянето на степента на окисление и правилното му поставяне ще бъдат разгледани подробно по-долу.
Как се определя степента на окисление: константа CO
Първо, CO може да бъде променлив или постоянен
Определянето на постоянното състояние на окисление не е много трудно, така че е по-добре да започнете урока с него: за това се нуждаете само от способността да използвате PS (периодичната таблица). И така, има няколко определени правила:
- Нулева степен. По-горе беше споменато, че го имат само прости вещества: S, O2, Al, K и т.н.
- Ако молекулите са неутрални (с други думи, те нямат електрически заряд), тогава сборът от техните степени на окисление е равен на нула. В случай на йони обаче сумата трябва да е равна на заряда на самия йон.
- B I, II, III групиПериодичната таблица съдържа предимно метали. Елементите от тези групи имат положителен заряд, чийто брой съответства на номера на групата (+1, +2 или +3). Може би голямото изключение е желязото (Fe) - неговият CO може да бъде както +2, така и +3.
- Водородът CO (H) най-често е +1 (при взаимодействие с неметали: HCl, H2S), но в някои случаи го задаваме на -1 (при образуване на хидриди в съединения с метали: KH, MgH2).
- CO кислород (O) +2. Съединенията с този елемент образуват оксиди (MgO, Na2O, H20 - вода). Има обаче и случаи, когато кислородът има степен на окисление -1 (при образуването на пероксиди) или дори действа като редуциращ агент (в комбинация с флуор F, тъй като окислителните свойства на кислорода са по-слаби).
Въз основа на тази информация се приписват степени на окисление на различни сложни вещества, описват се редокс реакции и т.н., но повече за това по-късно.
Променлива CO
Някои химични елементи се различават по това, че имат повече от едно състояние на окисление и го променят в зависимост от формулата, в която се намират. Според правилата сборът от всички степени също трябва да е равен на нула, но за да го намерите, трябва да направите някои изчисления. В писмена форма изглежда толкова просто, колкото алгебрично уравнение, но с времето ставаме по-добри в това и не е трудно да компилираме и бързо да изпълним целия алгоритъм от действия психически.
Няма да е толкова лесно да се разбере с думи и е по-добре веднага да преминете към практика:
HNO3 - в тази формула определете степента на окисление на азота (N). В химията четем имената на елементите и също подхождаме към подреждането на степени на окисление от края. И така, известно е, че кислородът CO е -2. Трябва да умножим степента на окисление по коефициента отдясно (ако има такъв): -2*3=-6. След това преминаваме към водород (H): неговият CO в уравнението ще бъде +1. Това означава, че за да бъде общият CO нула, трябва да добавите 6. Проверка: +1+6-7=-0.
Още упражнения ще бъдат намерени в края, но първо трябва да определим кои елементи имат променлива степен на окисление. По принцип всички елементи, без да се броят първите три групи, променят своите степени. Най-ярките примери са халогени (елементи от група VII, без да се брои флуор F), група IV и благородни газове. По-долу ще видите списък на някои метали и неметали с различни степени:
- Н (+1, -1);
- Be (-3, +1, +2);
- B (-1, +1, +2, +3);
- C (-4, -2, +2, +4);
- N (-3, -1, +1, +3, +5);
- O(-2, -1);
- Mg (+1, +2);
- Si (-4, -3, -2, -1, +2, +4);
- P (-3, -2, -1, +1, +3, +5);
- S (-2, +2, +4, +6);
- Cl (-1, +1, +3, +5, +7).
Това е само малък брой елементи. Да се научите да идентифицирате CO изисква изучаване и практика, но това не означава, че трябва да запомните всички постоянни и променливи CO наизуст: просто не забравяйте, че последните са много по-често срещани. Често съществена роля играе коефициентът и кое вещество е представено - например в сулфидите сярата (S) има отрицателна степен, в оксидите - кислород (O), в хлоридите - хлор (Cl). Следователно в тези соли друг елемент приема положителна степен (и се нарича редуциращ агент в тази ситуация).
Решаване на задачи за определяне степента на окисление
Сега стигаме до най-важното – практика. Опитайте се да изпълните следните задачи сами, а след това вижте разбивката на решението и проверете отговорите:
- K2Cr2O7 - намерете степента на хром.
CO за кислорода е -2, за калия +1, а за хрома го обозначаваме засега като неизвестна променлива x. Общата стойност е 0. Следователно създаваме уравнението: +1*2+2*x-2*7=0. След като го решим, получаваме отговор 6. Да проверим - всичко съвпада, което означава, че задачата е решена. - H2SO4 - намерете степента на сяра.
Използвайки същата концепция, създаваме уравнение: +2*1+x-2*4=0. Следва: 2+x-8=0.x=8-2; х=6.
Кратко заключение
За да научите как сами да определяте степента на окисление, трябва не само да можете да пишете уравнения, но и да изучавате задълбочено свойствата на елементи от различни групи, да помните уроците по алгебра, да съставяте и решавате уравнения с неизвестна променлива.
Не забравяйте, че правилата имат своите изключения и не трябва да се забравят: говорим за елементи с променлива CO. Освен това, за да решите много проблеми и уравнения, вие се нуждаете от способността да задавате коефициенти (и да знаете целта, за която се прави това).
Редакционен "сайт"
