Oglašavanje na portalu

Oksidacijsko stanje. Kako odrediti oksidaciono stanje atoma hemijskog elementa Šta znači oksidaciono stanje 1

DEFINICIJA

Oksidacijsko stanje je kvantitativna procjena stanja atoma nekog hemijskog elementa u jedinjenju, na osnovu njegove elektronegativnosti.

Uzima i pozitivne i negativne vrijednosti. Da biste označili oksidacijsko stanje elementa u spoju, trebate staviti arapski broj iznad njegovog simbola s odgovarajućim znakom ("+" ili "-").

Treba imati na umu da je oksidacijsko stanje veličina koja nema fizičko značenje, jer ne odražava stvarni naboj atoma. Međutim, ovaj koncept se široko koristi u hemiji.

Tabela oksidacionog stanja hemijskih elemenata

Maksimalna pozitivna i minimalna negativna oksidaciona stanja mogu se odrediti pomoću periodnog sistema D.I. Mendeljejev. Oni su jednaki broju grupe u kojoj se element nalazi, i razlici između vrijednosti "najvišeg" oksidacijskog stanja i broja 8, respektivno.

Ako preciznije razmotrimo kemijske spojeve, onda je u tvarima s nepolarnim vezama oksidacijsko stanje elemenata nula (N 2, H 2, Cl 2).

Oksidacijsko stanje metala u elementarnom stanju je nula, jer je raspodjela elektronske gustine u njima jednolična.

U jednostavnim ionskim jedinjenjima, oksidacijsko stanje njihovih sastavnih elemenata je jednako električnom naboju, jer se tokom formiranja ovih spojeva događa gotovo potpuni prijelaz elektrona s jednog atoma na drugi: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3, Zr +4 Br -1 4.

Prilikom određivanja oksidacijskog stanja elemenata u spojevima s polarnim kovalentnim vezama uspoređuju se vrijednosti njihovih elektronegativnosti. Budući da se tijekom stvaranja kemijske veze elektroni pomiču na atome više elektronegativnih elemenata, potonji imaju negativno oksidacijsko stanje u spojevima.

Postoje elementi za koje je karakteristična samo jedna vrijednost oksidacionog stanja (fluor, metali grupa IA i IIA itd.). Fluor, koji ima najveću vrijednost elektronegativnosti, u jedinjenjima uvijek ima konstantno negativno oksidacijsko stanje (-1).

Alkalni i zemnoalkalni elementi, koje karakteriše relativno niska vrijednost elektronegativnosti, uvijek imaju pozitivno oksidacijsko stanje jednako (+1) i (+2), respektivno.

Međutim, postoje i takvi kemijski elementi, koje karakterizira nekoliko vrijednosti oksidacijskog stanja (sumpor - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), itd.).

Da bismo lakše zapamtili koliko i koja oksidaciona stanja su karakteristična za određeni hemijski element, koriste se tabele oksidacionih stanja hemijskih elemenata koje izgledaju ovako:

Serijski broj

ruski / engleski naslov

Hemijski simbol

Oksidacijsko stanje

Vodonik / Vodonik

Helijum / Helijum

Litijum / Litijum

Berilijum / Berilijum

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

Karbon / Karbon

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

Azot / dušik

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

Kiseonik / Kiseonik

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

Fluor / Fluor

Natrijum / Natrijum

Magnezijum / Magnezijum

Aluminij / Aluminij

Silicij / Silicij

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

Fosfor

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

Sumpor / Sumpor

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

Hlor / Hlor

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), rijetko (+2) i (+4)

Argon / Argon

Kalijum

Kalcijum / Kalcijum

Scandium / Scandium

Titanijum / Titanijum

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

Vanadijum / Vanadijum

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

Chromium / Chromium

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

Mangan / Mangan

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

Iron / Iron

(+2), (+3), rijetko (+4) i (+6)

Kobalt / Kobalt

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

Nikl / Nikl

(+2), rijetko (+1), (+3) i (+4)

Bakar / Bakar

+1, +2, rijetko (+3)

Galij / Galij

(+3), rijetko (+2)

Germanij / Germanij

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

Arsen / Arsen

(-3), (+3), (+5), rijetko (+2)

Selen / Selen

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

Brom / Brom

(-1), (+1), (+5), rijetko (+3), (+4)

Krypton / Krypton

Rubidijum / Rubidijum

Stroncijum / Stroncijum

Itrij / Itrij

Cirkonijum / Cirkonijum

(+4), rijetko (+2) i (+3)

Niobij / Niobij

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

Molibden / Molibden

(+3), (+6), rijetko (+2), (+3) i (+5)

Technecium

Rutenijum / Rutenijum

(+3), (+4), (+8), rijetko (+2), (+6) i (+7)

Rodijum / Rodijum

(+4), rijetko (+2), (+3) i (+6)

Paladij / Paladij

(+2), (+4), rijetko (+6)

Srebro / Srebro

(+1), rijetko (+2) i (+3)

Kadmijum / Kadmijum

(+2), rijetko (+1)

Indijum / Indijum

(+3), rijetko (+1) i (+2)

Tin / Tin

(+2), (+4)

Antimon / Antimon

(-3), (+3), (+5), rijetko (+4)

Telurijum / Telurijum

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

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

Xenon / Xenon

Cezijum / Cezijum

Barijum / Barijum

Lantan / Lantan

Cerijum / Cerijum

(+3), (+4)

Praseodymium

Neodim / Neodimijum

(+3), (+4)

Promethium / Promethium

Samarijum

(+3), rijetko (+2)

Europium / Europium

(+3), rijetko (+2)

Gadolinium / Gadolinium

Terbijum / Terbij

(+3), (+4)

Disprozijum / Disprozijum

Holmijum / Holmijum

Erbij / Erbij

Tulij / Tulij

(+3), rijetko (+2)

Ytterbium / Ytterbium

(+3), rijetko (+2)

Lutecij

Hafnij / Hafnij

Tantal / Tantal

(+5), rijetko (+3), (+4)

Volfram / Volfram

(+6), rijetko (+2), (+3), (+4) i (+5)

Renijum / Renijum

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

Osmijum / Osmijum

(+3), (+4), (+6), (+8), rijetko (+2)

Iridijum / Iridijum

(+3), (+4), (+6), rijetko (+1) i (+2)

Platinum / Platinum

(+2), (+4), (+6), rijetko (+1) i (+3)

Zlato / Zlato

(+1), (+3), rijetko (+2)

Merkur / Merkur

(+1), (+2)

Talij / Talij

(+1), (+3), rijetko (+2)

Olovo / Olovo

(+2), (+4)

Bizmut / Bizmut

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

Polonijum / Polonijum

(+2), (+4), rijetko (-2) i (+6)

Astatin / Astatin

Radon / Radon

Francij / Francij

Radijum / Radijum

Actinium / Actinium

Torijum / Torijum

Proaktinijum / Protaktinijum

Uranijum / Uranijum

(+3), (+4), (+6), rijetko (+2) i (+5)

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Odgovori Naizmjenično ćemo odrediti oksidacijsko stanje fosfora u svakoj od predloženih shema transformacije, a zatim odabrati tačan odgovor.
  • Oksidacijsko stanje fosfora u fosfinu je (-3), au ortofosfornoj kiselini - (+5). Promjena oksidacionog stanja fosfora: +3 → +5, tj. prva opcija odgovora.
  • Oksidacijsko stanje kemijskog elementa u jednostavnoj tvari je nula. Oksidacijsko stanje fosfora u oksidu sastava P 2 O 5 je (+5). Promjena oksidacionog stanja fosfora: 0 → +5, tj. treća opcija odgovora.
  • Oksidacijsko stanje fosfora u kiselini sastava HPO 3 je (+5), a H 3 PO 2 - (+1). Promjena oksidacijskog stanja fosfora: +5 → +1, tj. peta opcija odgovora.

PRIMJER 2

Vježba Oksidacijsko stanje (-3) ugljenika ima u jedinjenju: a) CH 3 Cl; b) C 2 H 2; c) HCOH; d) C 2 H 6.
Rješenje Da bismo dali tačan odgovor na postavljeno pitanje, naizmjenično ćemo odrediti oksidacijsko stanje ugljika u svakom od predloženih spojeva.

a) oksidaciono stanje vodonika je (+1), a hlora (-1). Uzmimo oksidacijsko stanje ugljika kao "x":

x + 3 × 1 + (-1) = 0;

Odgovor je pogrešan.

b) oksidaciono stanje vodonika je (+1). Uzmimo oksidacijsko stanje ugljika za "y":

2 × y + 2 × 1 = 0;

Odgovor je pogrešan.

c) oksidaciono stanje vodonika je (+1), a kiseonika (-2). Uzmimo oksidacijsko stanje ugljika za "z":

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

Odgovor je pogrešan.

d) oksidaciono stanje vodonika je (+1). Uzmimo oksidacijsko stanje ugljika za "a":

2 × a + 6 × 1 = 0;

Tačan odgovor.
Odgovori Opcija (d)

Za karakterizaciju oksidaciono-redukcione sposobnosti čestica važan je koncept kao što je oksidaciono stanje. STEPEN OKSIDACIJE je naboj koji bi mogao nastati za atom u molekulu ili jonu ako su sve njegove veze s drugim atomima prekinute, a uobičajeni elektronski parovi ostali sa više elektronegativnih elemenata.

Za razliku od stvarno postojećih naboja jona, oksidaciono stanje pokazuje samo uslovni naboj atoma u molekulu. Može biti negativna, pozitivna i nula. Na primjer, oksidacijsko stanje atoma u jednostavnim supstancama je "0" (,
,,). U hemijskim jedinjenjima atomi mogu imati konstantno ili promenljivo oksidaciono stanje. Za metale glavnih podgrupa I, II i III periodnog sistema u hemijskim jedinjenjima, oksidaciono stanje je obično konstantno i jednako Me +1, Me +2 i Me +3, respektivno (Li +, Ca +2, Al +3). Atom fluora je uvijek -1. Hlor u jedinjenjima sa metalima je uvek -1. U ogromnoj većini jedinjenja kiseonik ima oksidaciono stanje -2 (osim peroksida, gde je njegovo oksidaciono stanje -1), i vodonik +1 (osim metalnih hidrida, gde je njegovo oksidaciono stanje -1).

Algebarski zbir oksidacionih stanja svih atoma u neutralnom molekulu je nula, au jonu naboj jona. Ovaj odnos omogućava izračunavanje oksidacionih stanja atoma u kompleksnim jedinjenjima.

U molekulu sumporne kiseline H 2 SO 4 atom vodika ima oksidacijsko stanje +1, a atom kisika -2. Pošto postoje dva atoma vodika i četiri atoma kiseonika, imamo dva "+" i osam "-". Šest "+" nedostaje neutralnosti. Taj broj je stanje oksidacije sumpora -
... Molekul kalijum dihromata K 2 Cr 2 O 7 sastoji se od dva atoma kalija, dva atoma hroma i sedam atoma kiseonika. Za kalij, oksidacijsko stanje je uvijek +1, za kisik -2. Dakle, imamo dva "+" i četrnaest "-". Preostalih dvanaest "+" je za dva atoma hroma, od kojih svaki ima oksidaciono stanje od +6 (
).

Tipični oksidacijski i redukcijski agensi

Iz definicije procesa redukcije i oksidacije proizilazi da u principu kao oksidansi mogu djelovati jednostavne i složene tvari koje sadrže atome koji nisu u najnižem oksidacijskom stanju i stoga mogu sniziti svoje oksidacijsko stanje. Slično, jednostavne i složene tvari koje sadrže atome koji nisu u najvišem oksidacijskom stanju i stoga mogu povećati svoje oksidacijsko stanje mogu djelovati kao redukcijski agensi.

Najmoćniji oksidanti uključuju:

1) jednostavne supstance koje formiraju atomi visoke elektronegativnosti, tj. tipični nemetali koji se nalaze u glavnim podgrupama šeste i sedme grupe periodnog sistema: F, O, Cl, S (odnosno F 2, O 2, Cl 2, S);

2) supstance koje sadrže elemente u višim i srednjim

pozitivna oksidaciona stanja, uključujući u obliku jona, jednostavnih, elementarnih (Fe 3+) i oksoaniona koji sadrže kisik (permanganatni ion - MnO 4 -);

3) jedinjenja peroksida.

Specifične supstance koje se u praksi koriste kao oksidanti su kiseonik i ozon, hlor, brom, permanganati, dihromati, hlor kiseonikove kiseline i njihove soli (npr.
,
,
), azotna kiselina (
), koncentrirana sumporna kiselina (
), mangan dioksid (
), vodikov peroksid i metalni peroksidi (
,
).

Najmoćniji redukcioni agensi uključuju:

1) jednostavne supstance čiji atomi imaju nisku elektronegativnost („aktivni metali“);

2) katjoni metala u niskim oksidacionim stanjima (Fe 2+);

3) prosti elementarni anjoni, na primer, sulfidni jon S 2-;

4) anioni koji sadrže kiseonik (oksoanioni) koji odgovaraju najnižim pozitivnim oksidacionim stanjima elementa (nitrit
, sulfit
).

Specifične supstance koje se u praksi koriste kao redukcioni agensi su, na primer, alkalni i zemnoalkalni metali, sulfidi, sulfiti, halogenidi vodonika (osim HF), organske supstance - alkoholi, aldehidi, formaldehid, glukoza, oksalna kiselina, kao i vodonik, ugljenik. , monoksid ugljik (
) i aluminijum na visokim temperaturama.

U principu, ako tvar sadrži element u srednjem oksidacionom stanju, tada te tvari mogu pokazati i oksidirajuća i redukcijska svojstva. Sve zavisi od toga

"Partner" u reakciji: sa dovoljno jakim oksidantom može reagovati kao redukciono sredstvo, a sa dovoljno jakim redukcionim agensom kao oksidaciono sredstvo. Tako, na primjer, nitrit ion NO 2 - u kiselom mediju djeluje kao oksidant u odnosu na ion I -:

2
+ 2+ 4HCl → + 2
+ 4KCl + 2H 2 O

i u ulozi redukcionog agensa u odnosu na permanganat ion MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K 2 SO 4 + 3H 2 O

U mnogim školskim udžbenicima i priručnicima uče se kako se sastavlja formule za valencije, čak i za jedinjenja s jonskim vezama. Da bi se pojednostavio postupak sastavljanja formula, to je, po našem mišljenju, dopušteno. Ali morate shvatiti da to nije sasvim točno zbog gore navedenog razloga.

Univerzalniji koncept je koncept oksidacionog stanja. Po vrijednostima oksidacijskih stanja atoma, kao i po vrijednostima valencije, mogu se sastaviti kemijske formule i napisati jedinice formule.

Oksidacijsko stanje je uslovni naboj atoma u čestici (molekula, jon, radikal), izračunat u aproksimaciji da su sve veze u čestici jonske.

Prije određivanja oksidacijskih stanja potrebno je uporediti elektronegativnosti vezanih atoma. Atom s velikom vrijednošću elektronegativnosti ima negativno oksidacijsko stanje, a pozitivno s nižim.


Kako bi se objektivno uporedile vrijednosti elektronegativnosti atoma pri izračunavanju oksidacijskih stanja, IUPAC je 2013. godine dao preporuku za korištenje Allenove skale.

* Tako, na primjer, na Alenovoj skali, elektronegativnost dušika je 3,066, a hlora 2,869.

Ilustrirajmo gornju definiciju primjerima. Hajde da sastavimo strukturnu formulu molekula vode.

Kovalentne polarne O-H veze su označene plavom bojom.

Zamislimo da obje veze nisu kovalentne, već jonske. Da su ionski, tada bi jedan elektron bio prebačen sa svakog atoma vodika na elektronegativniji atom kisika. Označimo ove prijelaze plavim strelicama.

*U tomeU primjeru, strelica služi za ilustraciju kompletnog prijelaza elektrona, a ne za ilustraciju induktivnog efekta.

Lako je vidjeti da broj strelica označava broj prenesenih elektrona, a njihov smjer je smjer prijenosa elektrona.

Dvije su strelice usmjerene prema atomu kisika, što znači da se dva elektrona prenose na atom kisika: 0 + (-2) = -2. Na atomu kiseonika formira se naboj jednako -2. Ovo je stanje oksidacije kisika u molekuli vode.

Svaki atom vodonika napušta jedan elektron: 0 - (-1) = +1. To znači da atomi vodika imaju oksidacijsko stanje od +1.

Zbir oksidacijskih stanja uvijek je jednak ukupnom naboju čestice.

Na primjer, zbir oksidacijskih stanja u molekuli vode je: +1 (2) + (-2) = 0. Molekul je električki neutralna čestica.

Ako izračunamo oksidaciona stanja u jonu, tada je zbroj oksidacionih stanja, respektivno, jednak njegovom naboju.

Oksidacijsko stanje je obično naznačeno u gornjem desnom uglu simbola elementa. Štaviše, znak je ispisan ispred broja... Ako je znak iza broja, onda je to naboj jona.


Na primjer, S -2 je atom sumpora u oksidacionom stanju -2, S 2- je anjon sumpora sa nabojem od -2.

S +6 O -2 4 2- - vrijednosti oksidacijskih stanja atoma u sulfatnom anionu (naboj jona je označen zelenom bojom).

Sada razmotrite slučaj kada jedinjenje ima mješovite veze: Na 2 SO 4. Veza između sulfatnog anjona i kationa natrijuma je jonska, veze između atoma sumpora i atoma kiseonika u sulfatnom jonu su kovalentno polarne. Zapišimo grafičku formulu natrijum sulfata, a strelice pokazuju smjer prijelaza elektrona.

* Strukturna formula prikazuje red kovalentnih veza u čestici (molekula, jon, radikal). Strukturne formule važe samo za čestice sa kovalentnim vezama. Za čestice s ionskim vezama koncept strukturne formule je besmislen. Ako u čestici postoje ionske veze, tada se koristi grafička formula.

Vidimo da šest elektrona napušta centralni atom sumpora, što znači da je oksidaciono stanje sumpora 0 - (-6) = +6.

Terminalni atomi kiseonika uzimaju po dva elektrona, što znači da su njihova oksidaciona stanja 0 + (-2) = -2

Premosni atomi kiseonika uzimaju po dva elektrona, njihovo oksidaciono stanje je -2.

Oksidacijsko stanje je moguće odrediti i strukturno-grafičkom formulom, gdje su kovalentne veze označene crticama, a naboj jona.

U ovoj formuli, premosni atomi kiseonika već imaju jedinične negativne naboje i dodatno ih prima elektron od atoma sumpora -1 + (-1) = -2, što znači da su njihova oksidaciona stanja -2.


Oksidacijsko stanje natrijevih jona je jednako njihovom naboju, tj. +1.

Odredimo oksidaciona stanja elemenata u kalijevom superoksidu (superoksidu). Da bismo to učinili, nacrtat ćemo grafičku formulu za kalijev superoksid, pokazati preraspodjelu elektrona strelicom. O-O veza je nepolarna kovalentna, stoga u njoj nije naznačena preraspodjela elektrona.

* Superoksidni anion je radikalni jon. Formalni naboj jednog atoma kiseonika je -1, a drugog, sa nesparenim elektronom, je 0.

Vidimo da je oksidaciono stanje kalijuma +1. Oksidacijsko stanje atoma kiseonika napisano u formuli suprotnoj od kalijuma je -1. Oksidacijsko stanje drugog atoma kisika je 0.

Slično, možete odrediti oksidacijsko stanje i strukturno-grafičkom formulom.

Krugovi označavaju formalne naboje jona kalija i jednog od atoma kiseonika. U ovom slučaju, vrijednosti formalnih naboja poklapaju se s vrijednostima oksidacijskih stanja.

Pošto oba atoma kiseonika u superoksid anionu imaju različite vrednosti oksidacionog stanja, moguće je izračunati aritmetička sredina oksidacionog stanja kiseonik.


Bit će jednako / 2 = - 1/2 = -0,5.

Vrijednosti aritmetičke sredine oksidacijskih stanja obično su naznačene u bruto formulama ili jedinicama formule kako bi se pokazalo da je zbir oksidacijskih stanja jednak ukupnom naboju sistema.

Za slučaj sa superoksidom: +1 + 2 (-0,5) = 0

Lako je odrediti oksidaciona stanja pomoću formula elektronskih tačaka, u kojima su usamljeni parovi i elektroni kovalentnih veza označeni tačkama.

Kiseonik je element VIA grupe, stoga u njegovom atomu ima 6 valentnih elektrona. Zamislite da su u molekuli vode veze jonske, u ovom slučaju bi atom kisika primio oktet elektrona.

Oksidacijsko stanje kiseonika je, respektivno, jednako: 6 - 8 = -2.

I atomi vodonika: 1 - 0 = +1

Sposobnost određivanja oksidacionih stanja pomoću grafičkih formula je od neprocjenjive važnosti za razumijevanje suštine ovog koncepta, a ova vještina će biti potrebna iu toku organske hemije. Ako se radi o neorganskim supstancama, onda je potrebno znati odrediti stupanj oksidacije po molekularnim formulama i formulama.

Da biste to učinili, prije svega, morate razumjeti da su oksidacijska stanja konstantna i promjenjiva. Elementi koji pokazuju konstantno stanje oksidacije moraju se zapamtiti.

Svaki kemijski element karakteriziraju najviša i najniža oksidacijska stanja.

Najniže oksidaciono stanje- Ovo je naboj koji atom dobija kao rezultat prijema maksimalnog broja elektrona na spoljašnjem sloju elektrona.


S obzirom na ovo, najniže oksidaciono stanje je negativno, sa izuzetkom metala, čiji atomi nikada ne prihvataju elektrone zbog niskih vrednosti elektronegativnosti. Metali imaju najniže stanje oksidacije od 0.


Većina nemetala glavnih podgrupa pokušava ispuniti svoj vanjski elektronski sloj sa do osam elektrona, nakon čega atom poprima stabilnu konfiguraciju ( pravilo okteta). Stoga, da bi se odredilo najniže stanje oksidacije, potrebno je razumjeti koliko valentnih elektrona nedostaje atomu u oktetu.

Na primjer, dušik je element VA grupe, što znači da postoji pet valentnih elektrona u atomu dušika. Do okteta, atomu dušika nedostaju tri elektrona. Dakle, najniže stanje oksidacije dušika je: 0 + (-3) = -3

Proučavajući jonske i kovalentne polarne hemijske veze, upoznali ste se sa složenim supstancama koje se sastoje od dva hemijska elementa. Takve supstance se nazivaju binarne (od latinskog bi - dva) ili dvoelementne.

Prisjetimo se tipičnih binarnih spojeva, koje smo dali kao primjer za razmatranje mehanizama stvaranja ionskih i kovalentnih polarnih kemijskih veza: NaCl - natrijum hlorid i HCl - klorovodik.

U prvom slučaju, veza je jonska: atom natrija je prenio svoj vanjski elektron na atom klora i pretvorio se u ion s nabojem od +1, a atom klora je uzeo elektron i pretvorio se u ion s nabojem od - 1. Šematski se proces transformacije atoma u ione može prikazati na sljedeći način:

U molekuli klorovodika HC1 hemijska veza nastaje zbog uparivanja nesparenih vanjskih elektrona i stvaranja zajedničkog elektronskog para atoma vodika i klora:

Ispravnije je formiranje kovalentne veze u molekuli klorovodika predstaviti kao preklapanje jednoelektronskog s-oblaka atoma vodika sa jednoelektronskim p-oblakom atoma klora:

Tokom hemijske interakcije, ukupan elektronski par se pomera prema elektronegativnijem atomu hlora: tj., elektron neće u potpunosti preći od atoma vodonika do atoma hlora, i delimično, uzrokujući delimično naelektrisanje atoma 5 (videti § 12 ):. Ako zamislimo da u molekuli klorovodika HCl, kao u natrijevom kloridu NaCl, elektron u potpunosti prelazi od atoma vodika do atoma klora, tada bi dobili naboje od +1 i -1:. Takvi uvjetni naboji nazivaju se stanjem oksidacije. Prilikom definiranja ovog koncepta, konvencionalno se pretpostavlja da su u kovalentnim polarnim spojevima vezni elektroni u potpunosti prešli na elektronegativniji atom, te se stoga spojevi sastoje samo od pozitivno i negativno nabijenih jona.

Oksidacijsko stanje može biti negativno, pozitivno ili nula, koje se obično postavljaju iznad simbola elementa na vrhu, na primjer:

Negativna vrijednost oksidacijskog stanja su oni atomi koji su preuzeli elektrone od drugih atoma ili na koje su premješteni zajednički elektronski parovi, odnosno atomi više elektronegativnih elemenata. Fluor uvijek ima oksidacijsko stanje -1 u svim jedinjenjima. Kiseonik, drugi element nakon fluora u smislu elektronegativnosti, gotovo uvijek ima oksidacijsko stanje od -2, osim jedinjenja sa fluorom, na primjer:

Pozitivnu vrijednost oksidacijskog stanja imaju oni atomi koji daruju svoje elektrone drugim atomima ili iz kojih se izvlače zajednički elektronski parovi, odnosno atomi manje elektronegativnih elemenata. Metali u jedinjenjima uvijek imaju pozitivno oksidacijsko stanje. Za metale glavnih podgrupa: grupa I (grupa IA) u svim jedinjenjima, oksidaciono stanje je +1, grupa II (grupa IIA) je +2, grupa III (grupa IIIA) - +3, na primer:

ali u jedinjenjima s metalima, vodonik ima oksidacijsko stanje od -1:

Atomi u molekulama jednostavnih tvari i atomi u slobodnom stanju imaju nultu vrijednost oksidacijskog stanja, na primjer:

Blizak konceptu "oksidacijskog stanja" je koncept "valencije", s kojim ste se upoznali kada ste razmatrali kovalentnu hemijsku vezu. Međutim, oni nisu ista stvar.

Koncept "valencije" primjenjiv je na tvari s molekularnom strukturom. Ogromna većina organskih tvari s kojima ćete se upoznati u 10. razredu ima upravo takvu strukturu. U osnovnom školskom kursu proučavate neorgansku hemiju, čiji je predmet i molekularna i nemolekularna, na primjer jonska struktura. Stoga je poželjno koristiti izraz "oksidacijsko stanje".

Koja je razlika između valentnog i oksidacionog stanja?

Često su valencija i oksidaciono stanje numerički isti, ali valencija nema predznak naboja, ali oksidaciono stanje ima. Na primjer, monovalentni vodik ima sljedeća oksidaciona stanja u različitim supstancama:

Čini se da bi monovalentni fluor - najelektronegativniji element - trebao imati potpunu podudarnost vrijednosti oksidacijskog stanja i valencije. Na kraju krajeva, njegov atom je sposoban da formira samo jednu jedinu kovalentnu vezu, jer mu nedostaje jedan elektron do završetka spoljašnjeg elektronskog sloja. Međutim, i ovdje postoji razlika:

Valentno i oksidaciono stanje se još više razlikuju jedno od drugog ako se brojčano ne podudaraju. Na primjer:

U jedinjenjima, ukupno stanje oksidacije je uvijek nula. Znajući ovo i oksidacijsko stanje jednog od elemenata, možete pronaći oksidacijsko stanje drugog elementa po formuli, na primjer, binarno jedinjenje. Dakle, nalazimo oksidaciono stanje hlora u spoju C1 2 O 7.

Označimo oksidacijsko stanje kisika:. Prema tome, sedam atoma kiseonika će imati ukupni negativni naboj od (-2) x 7 = -14. Tada će ukupni naboj dva atoma hlora biti +14, a jednog atoma hlora: (+14): 2 = +7. Dakle, oksidaciono stanje hlora je.

Slično tome, znajući oksidaciona stanja elemenata, možete formulirati spoj, na primjer, aluminij karbid (spoj aluminija i ugljika).

Lako je vidjeti da ste na sličan način radili s konceptom "valencije" kada ste izveli formulu kovalentnog spoja ili odredili valenciju elementa prema formuli njegovog spoja.

Nazivi binarnih jedinjenja formirani su od dvije riječi - imena njihovih sastavnih kemijskih elemenata. Prva riječ označava elektronegativni dio spoja - nemetal, njegovo latinsko ime sa sufiksom -id uvijek je u nominativu. Druga riječ označava elektropozitivni dio - metal ili manje elektronegativni element, njegovo ime je uvijek u genitivu:

Na primjer: NaCl - natrijum hlorid, MgS - magnezijum sulfid, KH - kalijum hidrid, CaO - kalcijum oksid. Ako elektropozitivni element pokazuje različita oksidaciona stanja, to se odražava u nazivu, označavajući oksidacijsko stanje rimskim brojem, koji se stavlja na kraj naziva, na primjer: - željezo (II) oksid (čitaj "željezo oksid dva"), - željezni oksid (III) (čitaj "gvozdeni oksid tri").

Ako se složenica sastoji od dva nemetalna elementa, nazivu elektronegativnijeg od njih dodaje se sufiks -id, a zatim se druga komponenta stavlja u genitiv. Na primjer: - kisik (II) fluorid, - sumpor (IV) oksid i - sumpor (VI) oksid.

U nekim slučajevima, broj atoma elemenata se označava korištenjem naziva brojeva na grčkom - mono, di, tri, tetra, penta, hexa, itd. Na primjer: - ugljični monoksid, ili ugljični monoksid (II), - ugljik dioksid, ili oksid ugljik (IV), - olovo tetrahlorid, ili olovo (IV) hlorid.

Da bi se hemičari iz različitih zemalja razumjeli, bilo je potrebno stvoriti jedinstvenu terminologiju i nomenklaturu supstanci. Principe hemijske nomenklature prvi su razvili francuski hemičari A. Lavoisier, A. Furcroix, L. Guiton de Mervaux i C. Berthollet 1785. godine. Trenutno, Međunarodna unija teorijske i primenjene hemije (IUPAC) koordinira aktivnosti naučnika iz različitih zemalja i izdaje preporuke o nomenklaturi supstanci i terminologiji koja se koristi u hemiji.

Ključne riječi i fraze

  1. Binarne ili dvoelementne veze.
  2. Oksidacijsko stanje.
  3. Hemijska nomenklatura.
  4. Određivanje oksidacionog stanja elemenata po formuli.
  5. Izrada formula binarnih jedinjenja prema oksidacionim stanjima elemenata.

Rad sa računarom

  1. Molimo pogledajte elektronski prilog. Proučite materijal u lekciji i ispunite predložene zadatke.
  2. Potražite na Internetu adrese e-pošte koje mogu poslužiti kao dodatni izvori za otkrivanje sadržaja ključnih riječi i fraza u odlomku. Ponudite da pomognete nastavniku da pripremi novu lekciju izvještavanjem o ključnim riječima i frazama u sljedećem pasusu.

Pitanja i zadaci

  1. Zapišite formule dušikovih oksida (II), (V), (I), (III), (IV).
  2. Navedite nazive binarnih jedinjenja čije su formule: a) C1 2 0 7, C1 2 O, C1O 2; b) FeCl 2, FeCl 3; c) MnS, MnO 2, MnF 4, MnO, MnCl 4; r) Cu 2 O, Mg 2 Si, SiCl 4, Na 3 N, FeS.
  3. Pronađite u priručniku i rječnicima sve vrste naziva supstanci sa formulama: a) CO 2 i CO; b) SO 2 i SO 3. Objasnite njihovu etimologiju. Navedite dva naziva ovih supstanci u međunarodnoj nomenklaturi u skladu sa pravilima navedenim u st.
  4. Koje drugo ime možete dati amonijaku H 3 N?
  5. Pronađite volumen koji je na n. at. 17 g vodonik sulfida.
  6. Koliko molekula ima u ovoj zapremini?
  7. Izračunajte masu 33,6 m3 metana CH 2 na n. at. i odredite broj njegovih molekula sadržanih u ovoj zapremini.
  8. Odredite oksidaciono stanje ugljenika i zapišite strukturne formule sledećih supstanci, znajući da je ugljenik u organskim jedinjenjima uvek četvorovalentan: metan CH 4, ugljen-tetrahlorid CC1 4, etan C 2 H 4, acetilen C 2 H 2.

Sposobnost pronalaženja oksidacionog stanja hemijskih elemenata je preduslov za uspešno rešavanje hemijskih jednačina koje opisuju redoks reakcije. Bez toga nećete moći sastaviti tačnu formulu supstance koja je rezultat reakcije između različitih hemijskih elemenata. Kao rezultat toga, rješenje kemijskih problema zasnovano na takvim jednačinama će biti ili nemoguće ili pogrešno.

Koncept oksidacionog stanja hemijskog elementa
Oksidacijsko stanje- Ovo je uslovna vrijednost kojom se uobičajeno opisuju redoks reakcije. Numerički, ona je jednaka broju elektrona koje atom dobije pozitivno naelektrisanje daje, ili broju elektrona koje atom stekne negativno naelektrisanje pridaje sebi.

U redoks reakcijama, koncept oksidacionog stanja koristi se za određivanje hemijskih formula spojeva elemenata koji nastaju interakcijom nekoliko supstanci.

Na prvi pogled može izgledati da je oksidacijsko stanje ekvivalentno konceptu valencije kemijskog elementa, ali to nije tako. Koncept valence koristi se za kvantifikaciju elektronske interakcije u kovalentnim jedinjenjima, odnosno u jedinjenjima nastalim usled formiranja zajedničkih elektronskih parova. Oksidacijsko stanje se koristi za opisivanje reakcija koje su praćene doniranjem ili vezivanjem elektrona.

Za razliku od valencije, koja je neutralna karakteristika, oksidacijsko stanje može biti pozitivno, negativno ili nula. Pozitivna vrijednost odgovara broju doniranih elektrona, a negativna broju vezanih. Nulta vrijednost znači da je element ili u obliku jednostavne tvari, ili je reduciran na 0 nakon oksidacije, ili oksidiran na nulu nakon prethodne redukcije.

Kako odrediti oksidacijsko stanje određenog kemijskog elementa
Određivanje oksidacionog stanja za određeni hemijski element podliježe sljedećim pravilima:

  1. Oksidacijsko stanje jednostavnih supstanci je uvijek nula.
  2. Alkalni metali, koji se nalaze u prvoj grupi periodnog sistema, imaju oksidaciono stanje +1.
  3. Zemnoalkalni metali, koji zauzimaju drugu grupu u periodnom sistemu, imaju oksidaciono stanje +2.
  4. Vodonik u jedinjenjima sa različitim nemetalima uvek pokazuje oksidaciono stanje +1, a u jedinjenjima sa metalima +1.
  5. Stanje oksidacije molekularnog kiseonika u svim jedinjenjima koja se razmatraju u školskom kursu neorganske hemije je -2. Fluor -1.
  6. Prilikom određivanja oksidacijskog stanja u produktima kemijskih reakcija polazi se od pravila elektroneutralnosti, prema kojem bi zbroj oksidacijskih stanja različitih elemenata koji čine tvar trebao biti nula.
  7. Aluminij u svim jedinjenjima pokazuje oksidacijsko stanje jednako +3.
Dalje, u pravilu, počinju poteškoće, budući da ostali kemijski elementi pokazuju i pokazuju promjenjivo stanje oksidacije, ovisno o vrsti atoma drugih tvari uključenih u kombinaciju.

Razlikovati više, niže i srednje oksidaciono stanje. Najveće oksidaciono stanje, poput valencije, odgovara broju grupe hemijskog elementa u periodnom sistemu, ali istovremeno ima pozitivnu vrednost. Najniže oksidaciono stanje je numerički jednako razlici između broja 8 grupe elemenata. Srednje oksidaciono stanje bit će bilo koji broj u rasponu od najnižeg do najvišeg oksidacijskog stanja.

Da bismo vam pomogli da se snađete u različitim oksidacionim stanjima hemijskih elemenata, predstavljamo vam sledeću pomoćnu tabelu. Odaberite element koji vas zanima i dobit ćete vrijednosti njegovih mogućih oksidacijskih stanja. Rijetke vrijednosti će biti navedene u zagradama.