Реклама на портала

Окислително състояние. Как да определим степента на окисление на атом на химичен елемент Какво означава степен на окисление 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Окислително състояниее количествена оценка на състоянието на атом на химичен елемент в съединение, базирана на неговата електроотрицателност.

Приема както положителни, така и отрицателни стойности. За да посочите степента на окисление на елемент в съединение, трябва да поставите арабска цифра над неговия символ със съответния знак ("+" или "-").

Трябва да се помни, че степента на окисление е величина, която няма физическо значение, тъй като не отразява реалния заряд на атома. Тази концепция обаче се използва широко в химията.

Таблица на степента на окисление на химичните елементи

Максималните положителни и минимални отрицателни степени на окисление могат да бъдат определени с помощта на периодичната таблица на D.I. Менделеев. Те са равни на номера на групата, в която се намира елементът, и разликата между стойността на "най-високото" степен на окисление и съответно числото 8.

Ако разгледаме химичните съединения по-конкретно, тогава в вещества с неполярни връзки степента на окисление на елементите е нула (N 2, H 2, Cl 2).

Степента на окисление на металите в елементарно състояние е нула, тъй като разпределението на електронната плътност в тях е равномерно.

В прости йонни съединения степента на окисление на съставните им елементи е равна на електрическия заряд, тъй като по време на образуването на тези съединения настъпва почти пълен преход на електрони от един атом към друг: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3, Zr +4 Br -1 4.

При определяне на степента на окисление на елементите в съединения с полярни ковалентни връзки се сравняват стойностите на техните електроотрицателности. Тъй като по време на образуването на химическа връзка електроните се изместват към атоми на по-електроотрицателни елементи, последните имат отрицателна степен на окисление в съединенията.

Има елементи, за които е характерна само една стойност на степента на окисление (флуор, метали от групи IA и IIA и др.). Флуорът, който има най-висока стойност на електроотрицателност, в съединенията винаги има постоянно отрицателно окислително състояние (-1).

Алкалните и алкалоземните елементи, които се характеризират с относително ниска стойност на електроотрицателност, винаги имат положителна степен на окисление, равна съответно на (+1) и (+2).

Има обаче и такива химични елементи, които се характеризират с няколко стойности на степента на окисление (сяра - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) и др.).

За да се улесни запомнянето колко и кои степени на окисление са характерни за даден химичен елемент, се използват таблици на степените на окисление на химичните елементи, които изглеждат така:

Сериен номер

руски/английски заглавие

Химически символ

Окислително състояние

Водород / Водород

Хелий / Хелий

Литий / литий

Берилий / Берилий

(-1), 0, (+1), (+2), (+3)

Въглерод / Въглерод

(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)

Азот / Азот

(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

Кислород / Кислород

(-2), (-1), 0, (+1), (+2)

Флуор / Флуор

Натрий / Натрий

Магнезий / Магнезий

Алуминий / Алуминий

Силиций / Силиций

(-4), 0, (+2), (+4)

Фосфор

(-3), 0, (+3), (+5)

Сяра / Сяра

(-2), 0, (+4), (+6)

Хлор / Хлор

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), рядко (+2) и (+4)

Аргон / Аргон

калий

Калций / Калций

Скандий / Скандий

Титан / Титан

(+2), (+3), (+4)

Ванадий / Ванадий

(+2), (+3), (+4), (+5)

Хром / Хром

(+2), (+3), (+6)

Манган / Манган

(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)

Желязо / Желязо

(+2), (+3), рядко (+4) и (+6)

Кобалт / Кобалт

(+2), (+3), рядко (+4)

Никел / Никел

(+2), рядко (+1), (+3) и (+4)

Мед / Мед

+1, +2, рядко (+3)

Галий / Галий

(+3), рядко (+2)

Германий / Германий

(-4), (+2), (+4)

Арсен / Арсен

(-3), (+3), (+5), рядко (+2)

Селен / Селен

(-2), (+4), (+6), рядко (+2)

Бром / Бром

(-1), (+1), (+5), рядко (+3), (+4)

Криптон / Криптон

Рубидий / Рубидий

Стронций / Стронций

Итрий / Итрий

Цирконий / Цирконий

(+4), рядко (+2) и (+3)

Ниобий / Ниобий

(+3), (+5), рядко (+2) и (+4)

Молибден / Molybdenum

(+3), (+6), рядко (+2), (+3) и (+5)

технеций

Рутений / Рутений

(+3), (+4), (+8), рядко (+2), (+6) и (+7)

Родий / Родий

(+4), рядко (+2), (+3) и (+6)

Паладий / Паладий

(+2), (+4), рядко (+6)

Сребро / Сребро

(+1), рядко (+2) и (+3)

Кадмий / Кадмий

(+2), рядко (+1)

Индий / Индий

(+3), рядко (+1) и (+2)

Калай / Тин

(+2), (+4)

Антимон / Антимон

(-3), (+3), (+5), рядко (+4)

Телур / Telurium

(-2), (+4), (+6), рядко (+2)

(-1), (+1), (+5), (+7), рядко (+3), (+4)

Ксенон / Ксенон

Цезий / Цезий

Барий / Барий

Lanthanum / Lanthanum

Церий / Церий

(+3), (+4)

Празеодим

Неодим / Неодим

(+3), (+4)

Прометий / Прометий

Самарий

(+3), рядко (+2)

Европий / Европий

(+3), рядко (+2)

Гадолиний / Gadolinium

Тербий / Тербий

(+3), (+4)

Диспрозий / Диспрозий

Холмий / Холмий

Ербий / Ербий

Тулий / Тулий

(+3), рядко (+2)

Итербий / Итербий

(+3), рядко (+2)

лутеций

Хафний / Хафний

Тантал / Тантал

(+5), рядко (+3), (+4)

Волфрам / Волфрам

(+6), рядко (+2), (+3), (+4) и (+5)

Рений / Рений

(+2), (+4), (+6), (+7), рядко (-1), (+1), (+3), (+5)

Осмий / Осмий

(+3), (+4), (+6), (+8), рядко (+2)

Иридий / Иридий

(+3), (+4), (+6), рядко (+1) и (+2)

Платина / Платина

(+2), (+4), (+6), рядко (+1) и (+3)

Злато / злато

(+1), (+3), рядко (+2)

Меркурий / Меркурий

(+1), (+2)

Талий / Талий

(+1), (+3), рядко (+2)

Олово / Олово

(+2), (+4)

Бисмут / Бисмут

(+3), рядко (+3), (+2), (+4) и (+5)

Полоний / Полоний

(+2), (+4), рядко (-2) и (+6)

Астат / Астат

Радон / Радон

Francium / Francium

Радий / Радий

Актиний / Актиний

Торий / Торий

Проактиний / Протактиний

Уран / Уран

(+3), (+4), (+6), рядко (+2) и (+5)

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Отговор Ще определим алтернативно степента на окисление на фосфора във всяка от предложените схеми на трансформация и след това ще изберем правилния отговор.
  • Степента на окисление на фосфора във фосфина е (-3), а в ортофосфорната киселина - (+5). Промяна в степента на окисление на фосфора: +3 → +5, т.е. първа опция за отговор.
  • Степента на окисление на химичен елемент в простото вещество е нула. Степента на окисление на фосфора в оксида на състава P 2 O 5 е (+5). Промяна в степента на окисление на фосфора: 0 → +5, т.е. трети вариант на отговор.
  • Степента на окисление на фосфора в киселината от състава HPO 3 е (+5), а H 3 PO 2 - (+1). Промяна в степента на окисление на фосфора: +5 → +1, т.е. пети вариант на отговор.

ПРИМЕР 2

Упражнение Степента на окисление (-3) въглеродът има в съединението: а) CH 3 Cl; b) C2H2; в) HCOH; г) C2H6.
Решение За да дадем правилния отговор на поставения въпрос, ще определим алтернативно степента на окисление на въглерода във всяко от предложените съединения.

а) степента на окисление на водорода е (+1), а на хлора е (-1). Нека вземем степента на окисление на въглерода като "x":

x + 3 × 1 + (-1) = 0;

Отговорът е грешен.

б) степента на окисление на водорода е (+1). Да вземем степента на окисление на въглерода за "y":

2 × y + 2 × 1 = 0;

Отговорът е грешен.

в) степента на окисление на водорода е (+1), а кислорода е (-2). Да вземем степента на окисление на въглерода за "z":

1 + z + (-2) +1 = 0:

Отговорът е грешен.

г) степента на окисление на водорода е (+1). Да вземем степента на окисление на въглерода за "а":

2 × a + 6 × 1 = 0;

Правилен отговор.
Отговор Вариант (г)

За да се характеризира окислително-редукционната способност на частиците, такава концепция като степента на окисление е важна. СТЕПЕНАТА НА ОКИСЛЕНИЕ е зарядът, който би могъл да възникне за атом в молекула или йон, ако всичките му връзки с други атоми бъдат прекъснати и общите електронни двойки останат с повече електроотрицателни елементи.

За разлика от реално съществуващите заряди на йони, степента на окисление показва само условния заряд на атом в молекула. Тя може да бъде отрицателна, положителна и нулева. Например, степента на окисление на атомите в простите вещества е "0" (,
,,). В химичните съединения атомите могат да имат постоянно или променливо състояние на окисление. В металите от основните подгрупи I, II и III от групите на Периодичната таблица в химичните съединения, степента на окисление обикновено е постоянно и е равна на Me +1, Me +2 и Me +3, съответно (Li +, Ca +2 , Al +3). Флуорният атом винаги е -1. Хлорът в съединенията с метали винаги е -1. В преобладаващото мнозинство от съединенията кислородът има степен на окисление от -2 (с изключение на пероксидите, където степента на окисление е -1) и водорода +1 (с изключение на металните хидриди, където степента на окисление е -1).

Алгебричната сума от степените на окисление на всички атоми в неутрална молекула е нула, а в йон зарядът на йон. Тази връзка дава възможност да се изчислят степените на окисление на атомите в комплексните съединения.

В молекулата на сярната киселина H 2 SO 4 водородният атом има степен на окисление +1, а кислородният атом е -2. Тъй като има два водородни атома и четири кислородни атома, имаме два "+" и осем "-". Шест "+" липсва за неутралност. Именно това число е степента на окисление на сярата -
... Молекулата на калиев дихромат K 2 Cr 2 O 7 се състои от два калиеви атома, два атома на хром и седем кислородни атома. За калия степента на окисление винаги е +1, за кислорода -2. Следователно имаме два "+" и четиринадесет "-". Останалите дванадесет "+" са за два атома на хром, всеки от които има степен на окисление +6 (
).

Типични окислители и редуциращи агенти

От определението за редукционни и окислителни процеси следва, че по принцип като окислители могат да действат прости и сложни вещества, съдържащи атоми, които не са в най-ниско окислително състояние и следователно могат да понижат степента на окисление. По същия начин, прости и сложни вещества, съдържащи атоми, които не са в най-високо окислително състояние и следователно могат да повишат степента на окисление, могат да действат като редуциращи агенти.

Най-мощните окислители включват:

1) прости вещества, образувани от атоми с висока електроотрицателност, т.е. типични неметали, разположени в основните подгрупи на шестата и седмата група на периодичната система: F, O, Cl, S (съответно F 2, O 2, Cl 2, S);

2) вещества, съдържащи елементи във висши и средни

положителни окислителни състояния, включително под формата на йони, както прости, елементарни (Fe 3+), така и кислород-съдържащи оксоаниони (перманганатен йон - MnO 4 -);

3) пероксидни съединения.

Специфични вещества, използвани в практиката като окислители, са кислород и озон, хлор, бром, перманганати, дихромати, хлорни кислородни киселини и техните соли (напр.
,
,
), Азотна киселина (
), концентрирана сярна киселина (
), манганов диоксид (
), водороден прекис и метални пероксиди (
,
).

Най-мощните редуциращи агенти включват:

1) прости вещества, чиито атоми имат ниска електроотрицателност ("активни метали");

2) метални катиони в ниски степени на окисление (Fe 2+);

3) прости елементарни аниони, например сулфиден йон S 2-;

4) кислород-съдържащи аниони (оксоаниони), съответстващи на най-ниските положителни степени на окисление на елемента (нитрит
, сулфит
).

Специфични вещества, използвани в практиката като редуциращи агенти, са например алкални и алкалоземни метали, сулфиди, сулфити, халогеноводороди (с изключение на HF), органични вещества - алкохоли, алдехиди, формалдехид, глюкоза, оксалова киселина, както и водород, въглерод , въглероден окис (
) и алуминий при високи температури.

По принцип, ако дадено вещество съдържа елемент в междинно окислително състояние, тогава тези вещества могат да проявяват както окислителни, така и редуциращи свойства. Всичко зависи от

"Партньор" в реакцията: с достатъчно силен окислител може да реагира като редуциращ агент, а с достатъчно силен редуктор като окислител. Така, например, нитритният йон NO 2 - в кисела среда действа като окислител по отношение на йона I -:

2
+ 2+ 4HCl → + 2
+ 4KCl + 2H2O

и в ролята на редуциращ агент по отношение на перманганатния йон MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K2SO4 + 3H2O

В много училищни учебници и ръководства те учат как да се съставят формули за валентности, дори за съединения с йонни връзки. За да се опрости процедурата за съставяне на формули, според нас това е допустимо. Но трябва да разберете, че това не е напълно правилно поради горната причина.

По-универсална концепция е концепцията за степента на окисление. По стойностите на степените на окисление на атомите, както и по стойностите на валентността, могат да се съставят химични формули и да се напишат формулни единици.

Окислително състояниее условният заряд на атом в частица (молекула, йон, радикал), изчислен в приближението, че всички връзки в частицата са йонни.

Преди да се определят степените на окисление, е необходимо да се сравни електроотрицателността на свързаните атоми. Атом с голяма стойност на електроотрицателност има отрицателна степен на окисление, а положителна с по-ниска.


За да се сравнят обективно стойностите на електроотрицателността на атомите при изчисляване на степените на окисление, през 2013 г. IUPAC направи препоръка да се използва скалата на Алън.

* Така например по скалата на Алън електроотрицателността на азота е 3,066, а на хлора е 2,869.

Нека илюстрираме горното определение с примери. Нека съставим структурната формула на водната молекула.

Ковалентните полярни O-H връзки са маркирани в синьо.

Нека си представим, че и двете връзки не са ковалентни, а йонни. Ако бяха йонни, тогава един електрон щеше да бъде прехвърлен от всеки водороден атом към по-електроотрицателния кислороден атом. Нека маркираме тези преходи със сини стрелки.

*В товаВ примера стрелката служи за илюстриране на пълния преход на електрони, а не за илюстриране на индуктивния ефект.

Лесно е да се види, че броят на стрелките показва броя на прехвърлените електрони, а тяхната посока е посоката на прехвърляне на електрони.

Има две стрелки, насочени към кислородния атом, което означава, че два електрона се прехвърлят към кислородния атом: 0 + (-2) = -2. Върху кислородния атом се образува заряд, равен на -2. Това е степента на окисление на кислорода във водната молекула.

Всеки водороден атом напуска един електрон: 0 - (-1) = +1. Това означава, че водородните атоми имат степен на окисление +1.

Сумата от степените на окисление винаги е равна на общия заряд на частицата.

Например, сумата от степените на окисление във водната молекула е: +1 (2) + (-2) = 0. Молекулата е електрически неутрална частица.

Ако изчислим степените на окисление в йон, тогава сумата от степени на окисление, съответно, е равна на неговия заряд.

Степента на окисление обикновено се посочва в горния десен ъгъл на символа на елемента. Освен това, знакът се изписва пред числото... Ако знакът е след числото, тогава това е зарядът на йона.


Например, S -2 е серен атом в степен на окисление -2, S 2- е серен анион със заряд -2.

S +6 O -2 4 2- - стойностите на степените на окисление на атомите в сулфатния анион (зарядът на йона е подчертан в зелено).

Сега разгледайте случая, когато съединението има смесени връзки: Na2SO4. Връзката между сулфатния анион и натриевите катиони е йонна, връзките между серния атом и кислородните атоми в сулфатния йон са ковалентно полярни. Нека запишем графичната формула на натриевия сулфат, а стрелките показват посоката на прехода на електрона.

* Структурната формула показва реда на ковалентните връзки в частица (молекула, йон, радикал). Структурните формули се прилагат само за частици с ковалентни връзки. За частици с йонни връзки концепцията за структурна формула е безсмислена. Ако в частицата има йонни връзки, тогава се използва графичната формула.

Виждаме, че шест електрона напускат централния серен атом, което означава, че степента на окисление на сярата е 0 - (-6) = +6.

Терминалните кислородни атоми поемат по два електрона, което означава, че техните степени на окисление са 0 + (-2) = -2

Свързващите кислородни атоми поемат по два електрона всеки, степента им на окисление е -2.

Възможно е също така да се определи степента на окисление по структурно-графичната формула, където ковалентните връзки са обозначени с тирета, а зарядът на йони е обозначен.

В тази формула мостовите кислородни атоми вече имат единични отрицателни заряди и се получават допълнително от електрон от серния атом -1 + (-1) = -2, което означава, че техните степени на окисление са -2.


Степента на окисление на натриевите йони е равна на техния заряд, т.е. +1.

Нека определим степените на окисление на елементите в калиев супероксид (супероксид). За да направим това, ще съставим графична формула за калиев супероксид, ще покажем преразпределението на електроните със стрелка. О-О връзката е неполярна ковалентна, следователно преразпределението на електроните не е посочено в нея.

* Супероксидният анион е радикален йон. Формалният заряд на един кислороден атом е -1, а другият, с несдвоен електрон, е 0.

Виждаме, че степента на окисление на калия е +1. Степента на окисление на кислородния атом, написана във формулата, противоположна на калия, е -1. Степента на окисление на втория кислороден атом е 0.

По същия начин можете да определите степента на окисление и по структурно-графичната формула.

Кръговете показват формалните заряди на калиевия йон и един от кислородните атоми. В този случай стойностите на формалните заряди съвпадат със стойностите на степените на окисление.

Тъй като и двата кислородни атома в супероксидния анион имат различни стойности на степента на окисление, е възможно да се изчисли средноаритметично окислително състояниекислород.


Ще бъде равно на / 2 = - 1/2 = -0,5.

Стойностите на средноаритметичната стойност на степените на окисление обикновено се посочват в брутни формули или формулни единици, за да покажат, че сумата от степени на окисление е равна на общия заряд на системата.

За случая със супероксид: +1 + 2 (-0,5) = 0

Лесно е да се определят степените на окисление с помощта на формули за електронни точки, в които самотните двойки и електроните на ковалентните връзки са обозначени с точки.

Кислородът е елемент от VIA групата, следователно в неговия атом има 6 валентни електрона. Представете си, че в молекула на водата връзките са йонни, в този случай кислородният атом ще получи октет от електрони.

Степента на окисление на кислорода е съответно равна на: 6 - 8 = -2.

И водородни атоми: 1 - 0 = +1

Способността да се определят степените на окисление чрез графични формули е безценна за разбирането на същността на тази концепция и това умение ще се изисква и в курса на органичната химия. Ако имаме работа с неорганични вещества, тогава е необходимо да можем да определим степента на окисление чрез молекулни формули и формулни единици.

За да направите това, първо трябва да разберете, че степените на окисление са постоянни и променливи. Трябва да се запомнят елементите, показващи постоянно състояние на окисление.

Всеки химичен елемент се характеризира с най-висока и най-ниска степен на окисление.

Най-ниска степен на окисление- Това е зарядът, който един атом придобива в резултат на приемането на максимален брой електрони върху външния електронен слой.


С оглед на това, най-ниската степен на окисление е отрицателна,с изключение на метали, чиито атоми никога не приемат електрони поради ниските стойности на електроотрицателност. Металите имат най-ниска степен на окисление от 0.


Повечето неметали от основните подгрупи се опитват да запълнят външния си електронен слой с до осем електрона, след което атомът придобива стабилна конфигурация ( правило на октета). Следователно, за да се определи най-ниската степен на окисление, е необходимо да се разбере колко валентни електрона липсват за един атом към октет.

Например, азотът е елемент от групата VA, което означава, че има пет валентни електрона в азотния атом. До един октет на азотния атом липсват три електрона. Така че най-ниската степен на окисление на азота е: 0 + (-3) = -3

Докато изучавахте йонни и ковалентни полярни химични връзки, вие се запознахте със сложни вещества, състоящи се от два химични елемента. Такива вещества се наричат ​​бинарни (от латински би - два) или двуелементни.

Нека си припомним типичните бинарни съединения, които дадохме като пример, за да разгледаме механизмите на образуване на йонни и ковалентни полярни химични връзки: NaCl - натриев хлорид и HCl - хлороводород.

В първия случай връзката е йонна: натриевият атом прехвърли външния си електрон към хлорния атом и се превърна в йон със заряд +1, а хлорният атом взе електрон и се превърна в йон със заряд от - 1. Процесът на трансформация на атомите в йони може да бъде схематично изобразен по следния начин:

В молекула на хлороводород HC1 се образува химическа връзка поради сдвояването на несдвоени външни електрони и образуването на обща електронна двойка от водородни и хлорни атоми:

По-правилно е да се представи образуването на ковалентна връзка в молекула на хлороводород като припокриване на едноелектронния s-облак на водородния атом с едноелектронния p-облак на хлорния атом:

По време на химичното взаимодействие цялата електронна двойка се измества към по-електроотрицателния хлорен атом: т.е., електронът няма да премине напълно от водородния атом към хлорния атом и частично, като по този начин причинява частичен заряд на атомите 5 (виж § 12 ):. Ако си представим, че в молекулата на хлороводородната HCl, както в натриевия хлорид NaCl, електронът напълно преминава от водородния атом към хлорния атом, тогава те ще получат заряди от +1 и -1:. Такива условни заряди се наричат ​​степен на окисление. Когато се дефинира тази концепция, условно се приема, че в ковалентните полярни съединения свързващите електрони са напълно преминали към по-електроотрицателен атом и следователно съединенията се състоят само от положително и отрицателно заредени йони.

Степента на окисление може да бъде отрицателна, положителна или нулева, които обикновено се поставят над символа на елемента в горната част, например:

Отрицателната стойност на степента на окисление са тези атоми, които са получили електрони от други атоми или към които са изместени общи електронни двойки, т.е. атоми на по-електроотрицателни елементи. Флуорът винаги има степен на окисление -1 във всички съединения. Кислородът, вторият елемент след флуора по отношение на електроотрицателност, почти винаги има степен на окисление от -2, с изключение на съединения с флуор, например:

Положителна стойност на степента на окисление имат тези атоми, които даряват своите електрони на други атоми или от които се изтеглят общи електронни двойки, тоест атоми на по-малко електроотрицателни елементи. Металите в съединенията винаги имат положителна степен на окисление. За метали от основните подгрупи: група I (група IA) във всички съединения, степента на окисление е +1, група II (група IIA) е +2, група III (група IIIA) - +3, например:

но в съединения с метали водородът има степен на окисление от -1:

Атомите в молекулите на прости вещества и атомите в свободно състояние имат нулева стойност на степента на окисление, например:

Понятието "степен на окисление" е близко до понятието "валентност", с което се запознахте, когато разглеждате ковалентна химична връзка. Те обаче не са едно и също нещо.

Концепцията за "валентност" е приложима за вещества с молекулярна структура. По-голямата част от органичните вещества, с които ще се запознаете в 10 клас, имат точно такава структура. В основния учебен курс изучавате неорганична химия, чийто предмет е както молекулярна, така и немолекулярна, например йонна структура. Поради това е за предпочитане да се използва терминът "степен на окисление".

Каква е разликата между валентност и окислително състояние?

Често валентността и степента на окисление са числено еднакви, но валентността няма знак за заряд, но степента на окисление има. Например, едновалентният водород има следните степени на окисление в различни вещества:

Изглежда, че едновалентният флуор - най-електроотрицателният елемент - трябва да има пълно съвпадение на стойностите на степента на окисление и валентността. В крайна сметка неговият атом е способен да образува само една единствена ковалентна връзка, тъй като му липсва един електрон до завършването на външния електронен слой. И тук обаче има разлика:

Валентността и степента на окисление се различават още повече една от друга, ако не съвпадат числено. Например:

В съединенията общото окислително състояние винаги е нула. Знаейки това и степента на окисление на един от елементите, можете да намерите степента на окисление на друг елемент по формулата, например, бинарно съединение. И така, намираме степента на окисление на хлора в съединението C1 2 O 7.

Нека обозначим степента на окисление на кислорода:. Следователно, седем кислородни атома ще имат общ отрицателен заряд (-2) x 7 = -14. Тогава общият заряд на два хлорни атома ще бъде +14, а един хлорен атом: (+14): 2 = +7. Следователно степента на окисление на хлора е.

По същия начин, като знаете степените на окисление на елементите, можете да формулирате съединение, например алуминиев карбид (съединение на алуминий и въглерод).

Лесно е да се види, че по подобен начин сте работили с концепцията за "валентност", когато сте извели формулата на ковалентно съединение или сте определили валентността на елемент по формулата на неговото съединение.

Имената на бинарните съединения са образувани от две думи - имената на съставните им химични елементи. Първата дума обозначава електроотрицателната част на съединението - неметал, латинското му име с наставка -id винаги е в именителен падеж. Втората дума обозначава електроположителната част - метал или по-малко електроотрицателен елемент, името му винаги е в генитив:

Например: NaCl - натриев хлорид, MgS - магнезиев сулфид, KH - калиев хидрид, CaO - калциев оксид. Ако електроположителният елемент показва различни степени на окисление, това е отразено в името, което обозначава степента на окисление с римска цифра, която се поставя в края на името, например: - железен (II) оксид (четете "железен оксид две"), - железен оксид (III) (четете "железен оксид три").

Ако съединението се състои от два неметални елемента, тогава наставката -id се добавя към името на по-електроотрицателния от тях, след това вторият компонент се поставя в генитив. Например: - кислород (II) флуорид, - серен (IV) оксид и - серен (VI) оксид.

В някои случаи броят на атомите на елементите се обозначава с помощта на имената на цифрите на гръцки - моно, ди, три, тетра, пента, хекса и др. Например: - въглероден окис или въглероден оксид (II), - въглерод диоксид, или въглероден оксид (IV), - оловен тетрахлорид или оловен (IV) хлорид.

За да могат химиците от различни страни да се разбират помежду си, беше необходимо да се създаде единна терминология и номенклатура на веществата. Принципите на химическата номенклатура са разработени за първи път от френските химици A. Lavoisier, A. Furcroix, L. Guiton de Mervaux и C. Berthollet през 1785 г. В момента Международният съюз по теоретична и приложна химия (IUPAC) координира дейността на учените от различни страни и издава препоръки относно номенклатурата на веществата и терминологията, използвана в химията.

Ключови думи и фрази

  1. Двоични или двуелементни връзки.
  2. Окислително състояние.
  3. Химическа номенклатура.
  4. Определяне на степените на окисление на елементите по формулата.
  5. Съставяне на формули на бинарни съединения според степените на окисление на елементите.

Работа с компютър

  1. Моля, вижте електронния прикачен файл. Проучете материала в урока и изпълнете предложените задачи.
  2. Потърсете в Интернет имейл адреси, които могат да послужат като допълнителни източници за разкриване на съдържанието на ключовите думи и фрази в параграфа. Предложете да помогнете на учителя да подготви нов урок, като докладвате за ключовите думи и фрази в следващия параграф.

Въпроси и задачи

  1. Запишете формулите на азотните оксиди (II), (V), (I), (III), (IV).
  2. Дайте имената на бинарните съединения, чиито формули: а) C1 2 0 7, C1 2 O, C1O 2; б) FeCl 2, FeCl 3; в) MnS, MnO2, MnF4, MnO, MnCl4; r) Cu2O, Mg2Si, SiCl4, Na3N, FeS.
  3. Намерете в справочниците и речниците всякакви наименования на вещества с формулите: а) CO 2 и CO; б) SO 2 и SO 3. Обяснете тяхната етимология. Посочете две имена на тези вещества в международната номенклатура в съответствие с правилата, посочени в параграф.
  4. Какво друго име можете да дадете на амоняка H 3 N?
  5. Намерете обема, който е в n. в. 17 g сероводород.
  6. Колко молекули има в този обем?
  7. Изчислете масата на 33,6 m3 метан CH 2 при n. в. и определете броя на неговите молекули, съдържащи се в този обем.
  8. Определете степента на окисление на въглерода и запишете структурните формули на следните вещества, като знаете, че въглеродът в органичните съединения винаги е четиривалентен: метан CH 4, въглероден тетрахлорид CC1 4, етан C 2 H 4, ацетилен C 2 H 2.

Способността да се намери степента на окисление на химичните елементи е предпоставка за успешното решаване на химични уравнения, описващи редокс реакции. Без него няма да можете да съставите точната формула на вещество, получено в резултат на реакция между различни химични елементи. В резултат на това решаването на химически проблеми, базирани на такива уравнения, ще бъде или невъзможно, или погрешно.

Концепцията за степента на окисление на химичен елемент
Окислително състояние- Това е условна стойност, с която е обичайно да се описват редокс реакции. Числено, той е равен на броя на електроните, които даден атом получава положителен заряд, или броя на електроните, които атомът придобива с отрицателен заряд, прикрепя към себе си.

В редокс реакциите концепцията за степента на окисление се използва за определяне на химичните формули на съединенията на елементите, 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 химичен елемент, но това не е така. Концепция валентностизползва се за количествено определяне на електронното взаимодействие в ковалентни съединения, тоест в съединения, образувани поради образуването на общи електронни двойки. Степента на окисление се използва за описание на реакции, които са придружени от даряване или прикрепване на електрони.

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

Как да определим степента на окисление на конкретен химичен елемент
Определянето на степента на окисление за конкретен 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 молекулния 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 се изхожда от правилото за електронеутралност, според което сумата от степените на окисление на различни елементи, които съставляват веществото, трябва да бъде равна на нула.
  7. Алуминият във всички съединения показва степен на окисление равно на +3.
По-нататък, като правило, започват трудности, тъй като останалите химични елементи демонстрират и проявяват променливо състояние на окисление, в зависимост от видовете атоми на други вещества, участващи в комбинацията.

Разграничаване на по-високи, по-ниски и междинни степени на окисление. Най-високата степен на окисление, подобно на валентността, съответства на груповия номер на химичен елемент в периодичната таблица, но в същото време има положителна стойност. Най-ниската степен на окисление е числено равна на разликата между числото 8 на групата елементи. Междинната степен на окисление ще бъде произволно число в диапазона от най-ниското състояние на окисление до най-високото.

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