Publicitate pe portal

Stare de oxidare. Cum se determină starea de oxidare a unui atom al unui element chimic Ce înseamnă starea de oxidare 1

DEFINIȚIE

Stare de oxidare este o evaluare cantitativă a stării unui atom al unui element chimic dintr-un compus, pe baza electronegativității acestuia.

Ia atât valori pozitive, cât și negative. Pentru a indica starea de oxidare a unui element dintr-un compus, trebuie să puneți o cifră arabă deasupra simbolului său cu semnul corespunzător ("+" sau "-").

Trebuie amintit că starea de oxidare este o valoare care nu are sens fizic, deoarece nu reflectă sarcina reală a atomului. Cu toate acestea, acest concept este utilizat pe scară largă în chimie.

Tabelul stărilor de oxidare a elementelor chimice

Starile de oxidare maxim pozitive si minime negative pot fi determinate folosind Tabelul periodic al D.I. Mendeleev. Ele sunt egale cu numărul grupului în care se află elementul și diferența dintre valoarea stării de oxidare „mai înaltă” și, respectiv, numărul 8.

Dacă luăm în considerare compușii chimici mai precis, atunci în substanțele cu legături nepolare, starea de oxidare a elementelor este zero (N 2, H 2, Cl 2).

Starea de oxidare a metalelor în stare elementară este zero, deoarece distribuția densității electronilor în ele este uniformă.

La compușii ionici simpli, starea de oxidare a elementelor lor constitutive este egală cu sarcina electrică, deoarece în timpul formării acestor compuși are loc o tranziție aproape completă a electronilor de la un atom la altul: Na +1 I -1, Mg +2 CI-12, Al +3F-13, Zr +4Br-14.

La determinarea stării de oxidare a elementelor din compușii cu legături covalente polare, se compară valorile electronegativităților acestora. Deoarece în timpul formării unei legături chimice, electronii sunt deplasați în atomi de mai multe elemente electronegative, acestea din urmă au o stare de oxidare negativă în compuși.

Există elemente pentru care este caracteristică o singură valoare a stării de oxidare (fluor, metale din grupele IA și IIA etc.). Fluorul caracterizat cea mai mare valoare electronegativitatea, în compuși are întotdeauna o stare de oxidare negativă constantă (-1).

Elementele alcaline și alcalino-pământoase, care se caracterizează printr-o valoare relativ scăzută a electronegativității, au întotdeauna o stare de oxidare pozitivă egală cu (+1) și respectiv (+2).

Cu toate acestea, există și astfel de elemente chimice, care se caracterizează prin mai multe valori ale stării de oxidare (sulf - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), etc.).

Pentru a facilita amintirea câte și care stări de oxidare sunt caracteristice pentru un anumit element chimic, se folosesc tabele cu stările de oxidare. elemente chimice care arata cam asa:

Număr de serie

Rusă/Engleză titlu

Simbol chimic

Stare de oxidare

Hidrogen / Hidrogen

Heliu / Heliu

Litiu / Litiu

Beriliu / Beriliu

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

Carbon / Carbon

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

Azot / Azot

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

Oxigen / Oxigen

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

Fluor / Fluor

Sodiu / Sodiu

Magneziu / Magneziu

Aluminiu / Aluminiu

Siliciu / Siliciu

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

Fosfor

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

Sulphur / Sulphur

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

Clor / Clor

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), rar (+2) și (+4)

Argon / Argon

Potasiu

Calciu / Calciu

Scandium / Scandium

Titan / Titan

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

Vanadiu / Vanadiu

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

Crom / Crom

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

Mangan / Mangan

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

Fier / Fier

(+2), (+3), rar (+4) și (+6)

Cobalt / Cobalt

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

Nichel / Nichel

(+2), rar (+1), (+3) și (+4)

Cupru / Cupru

+1, +2, rar (+3)

Galiu / Galiu

(+3), rar (+2)

Germanium / Germanium

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

Arsenic / Arsenic

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

Seleniu / Seleniu

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

Brom / Brom

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

Krypton / Krypton

Rubidiu / Rubidiu

Stronțiu / Stronțiu

Ytriu / Ytriu

Zirconiu / Zirconiu

(+4), rar (+2) și (+3)

Niobiu / Niobiu

(+3), (+5), rar (+2) și (+4)

Molibden / Molibden

(+3), (+6), rar (+2), (+3) și (+5)

Tehnețiu

Ruteniu / Ruteniu

(+3), (+4), (+8), rar (+2), (+6) și (+7)

Rodiu / Rodiu

(+4), rar (+2), (+3) și (+6)

Paladiu / Paladiu

(+2), (+4), rar (+6)

Argint / Argint

(+1), rar (+2) și (+3)

Cadmiu / Cadmiu

(+2), rar (+1)

Indiu / Indiu

(+3), rar (+1) și (+2)

Tină / Tină

(+2), (+4)

Antimoniu / Antimoniu

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

Telur / Tellurium

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

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

Xenon / Xenon

Cesiu / Cesiu

Bariu / Bariu

Lanthanum / Lanthanum

Ceriu / Ceriu

(+3), (+4)

Praseodimiu

Neodim / Neodim

(+3), (+4)

Promethium / Promethium

Samariul

(+3), rar (+2)

Europium / Europium

(+3), rar (+2)

Gadoliniu / Gadoliniu

Terbiu / Terbiu

(+3), (+4)

Disprosium / Disprosium

Holmium / Holmium

Erbiu / Erbiu

Tuliu / Tuliu

(+3), rar (+2)

Itterbiu / Itterbiu

(+3), rar (+2)

lutețiu

Hafniu / Hafniu

Tantal / Tantal

(+5), rar (+3), (+4)

Tungsten / Tungsten

(+6), rar (+2), (+3), (+4) și (+5)

Reniu / Reniu

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

Osmiu / Osmiu

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

Iridium / Iridium

(+3), (+4), (+6), rar (+1) și (+2)

Platină / Platină

(+2), (+4), (+6), rar (+1) și (+3)

Aur / Aur

(+1), (+3), rar (+2)

Mercur / Mercur

(+1), (+2)

Taliu / Taliu

(+1), (+3), rar (+2)

Plumb / Plumb

(+2), (+4)

Bismut / Bismut

(+3), rar (+3), (+2), (+4) și (+5)

Poloniu / Poloniu

(+2), (+4), rar (-2) și (+6)

Astatin / Astatin

Radon / Radon

Francium / Francium

Radiu / Radiu

Actiniu / Actiniu

Toriu / Toriu

Proactiniu / Protactiniu

Uraniu / Uraniu

(+3), (+4), (+6), rar (+2) și (+5)

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Răspuns Vom determina alternativ starea de oxidare a fosforului în fiecare dintre schemele de transformare propuse și apoi alegem răspunsul corect.
  • Starea de oxidare a fosforului în fosfină este (-3), iar în acidul ortofosforic - (+5). Modificarea stării de oxidare a fosforului: +3 → +5, adică varianta primul raspuns.
  • Starea de oxidare a unui element chimic într-o substanță simplă este zero. Starea de oxidare a fosforului în oxidul din compoziţia P 2 O 5 este (+5). Modificarea stării de oxidare a fosforului: 0 → +5, adică a treia variantă de răspuns.
  • Starea de oxidare a fosforului în acidul din compoziția HPO3 este (+5) și H3PO2 - (+1). Modificarea stării de oxidare a fosforului: +5 → +1, adică. a cincea variantă de răspuns.

EXEMPLUL 2

Exercițiu Carbonul în starea de oxidare (-3) are în compus: a) CH 3 Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.
Soluţie Pentru a da răspunsul corect la întrebarea pusă, vom determina alternativ starea de oxidare a carbonului în fiecare dintre compușii propuși.

a) starea de oxidare a hidrogenului este (+1), iar clorul este (-1). Să luăm starea de oxidare a carbonului drept „x”:

x + 3 × 1 + (-1) = 0;

Răspunsul este greșit.

b) starea de oxidare a hidrogenului este (+1). Să luăm starea de oxidare a carbonului pentru „y”:

2 × y + 2 × 1 = 0;

Răspunsul este greșit.

c) starea de oxidare a hidrogenului este (+1), iar oxigenul este (-2). Să luăm starea de oxidare a carbonului pentru „z”:

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

Răspunsul este greșit.

d) starea de oxidare a hidrogenului este (+1). Să luăm starea de oxidare a carbonului pentru „a”:

2 × a + 6 × 1 = 0;

Răspuns corect.
Răspuns Opțiunea (d)

Pentru a caracteriza capacitatea de oxidare-reducere a particulelor, este important un concept precum starea de oxidare. GRADUL DE OXIDARE este sarcina care ar putea apărea pentru un atom dintr-o moleculă sau ion dacă toate legăturile sale cu alți atomi ar fi rupte, iar perechile de electroni obișnuite rămân cu mai multe elemente electronegative.

Spre deosebire de încărcăturile ionilor existente, starea de oxidare arată doar sarcina condiționată a unui atom dintr-o moleculă. Poate fi negativ, pozitiv și zero. De exemplu, starea de oxidare a atomilor din substanțele simple este „0” (,
,,). În compușii chimici, atomii pot avea o stare de oxidare constantă sau una variabilă. Pentru metalele principalelor subgrupe I, II și III Tabelul periodicîn compușii chimici, starea de oxidare este de obicei constantă și egală cu Me +1, Me +2 și, respectiv, Me +3 (Li +, Ca +2, Al +3). Atomul de fluor este întotdeauna -1. Clorul din compușii cu metale este întotdeauna -1. În majoritatea covârșitoare a compușilor, oxigenul are o stare de oxidare de -2 (cu excepția peroxizilor, unde starea sa de oxidare este -1) și hidrogenul +1 (cu excepția hidrurilor metalice, unde starea sa de oxidare este -1).

Suma algebrică a stărilor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-o moleculă neutră este zero, iar într-un ion, sarcina unui ion. Această relație face posibilă calcularea stărilor de oxidare ale atomilor din compuși complecși.

În molecula de acid sulfuric H 2 SO 4, atomul de hidrogen are o stare de oxidare de +1, iar atomul de oxigen este -2. Deoarece există doi atomi de hidrogen și patru atomi de oxigen, avem doi „+” și opt „-”. Șase „+” lipsesc pentru neutralitate. Acest număr este starea de oxidare a sulfului -
... Molecula de dicromat de potasiu K 2 Cr 2 O 7 este formată din doi atomi de potasiu, doi atomi de crom și șapte atomi de oxigen. Pentru potasiu, starea de oxidare este întotdeauna +1, pentru oxigen -2. Prin urmare, avem doi „+” și paisprezece „-”. Restul de doisprezece „+” sunt pentru doi atomi de crom, fiecare dintre care are o stare de oxidare de +6 (
).

Agenți de oxidare și reducție tipici

Din definirea proceselor de reducere și oxidare rezultă că, în principiu, substanțele simple și complexe care conțin atomi care nu se află în cea mai scăzută stare de oxidare și, prin urmare, își pot reduce starea de oxidare pot acționa ca oxidanți. În mod similar, substanțele simple și complexe care conțin atomi care nu sunt în cea mai mare stare de oxidare și, prin urmare, pot crește starea lor de oxidare pot acționa ca agenți reducători.

Cei mai puternici agenți oxidanți includ:

1) substanțe simple formate din atomi cu electronegativitate mare, adică. nemetale tipice situate în principalele subgrupe ale grupelor a șasea și a șaptea ale sistemului periodic: F, O, Cl, S (respectiv F 2, O 2, Cl 2, S);

2) substanțe care conțin elemente în superioare și intermediare

stări pozitive de oxidare, inclusiv sub formă de ioni, atât simpli, elementari (Fe 3+) cât și oxigenați, oxoanioni (ion permanganat - MnO 4 -);

3) compuși peroxidici.

Substanțele specifice utilizate în practică ca agenți oxidanți sunt oxigenul și ozonul, clorul, bromul, permanganații, dicromații, acizii clor oxigenați și sărurile acestora (de exemplu,
,
,
), Acid azotic (
), acid sulfuric concentrat (
), dioxid de mangan (
), peroxid de hidrogen și peroxizi de metal (
,
).

Cei mai puternici agenți reducători includ:

1) substanțe simple, ale căror atomi au electronegativitate scăzută („metale active”);

2) cationi metalici în stări de oxidare scăzută (Fe 2+);

3) anioni elementari simpli, de exemplu, ion sulfură S2-;

4) anioni care conțin oxigen (oxoanioni) care corespund celor mai scăzute stări pozitive de oxidare ale elementului (nitrit)
, sulfit
).

Substanțele specifice utilizate în practică ca agenți reducători sunt, de exemplu, metalele alcaline și alcalino-pământoase, sulfurile, sulfiții, halogenurile de hidrogen (cu excepția HF), substanțele organice - alcooli, aldehide, formaldehida, glucoză, acid oxalic, precum și hidrogen, carbon , monoxid de carbon (
) și aluminiu la temperaturi ridicate.

În principiu, dacă o substanță conține un element într-o stare intermediară de oxidare, atunci aceste substanțe pot prezenta atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare. Totul depinde de

„Partener” în reacție: cu un agent de oxidare suficient de puternic poate reacționa ca agent reducător și cu un agent de reducere suficient de puternic ca agent de oxidare. Deci, de exemplu, ionul nitrit NO 2 - într-un mediu acid acționează ca un agent oxidant în raport cu ionul I -:

2
+ 2+ 4HCI → + 2
+ 4KCI + 2H20

și în rol de agent reducător față de ionul permanganat MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H2SO4 → 2
+ 5
+ K2S04 + 3H20

În multe manuale școlare și manuale, ele învață cum să se elaboreze formule pentru valențe, chiar și pentru compușii cu legături ionice. Pentru a simplifica procedura de elaborare a formulelor, acest lucru, în opinia noastră, este permis. Dar trebuie să înțelegeți că acest lucru nu este în întregime corect din cauza motivului de mai sus.

Un concept mai universal este conceptul de stare de oxidare. Prin valorile stărilor de oxidare ale atomilor, precum și prin valorile valenței, se pot întocmi formule chimice și se pot scrie unități de formule.

Stare de oxidare este sarcina condiționată a unui atom dintr-o particulă (moleculă, ion, radical), calculată prin aproximarea că toate legăturile din particule sunt ionice.

Înainte de a determina stările de oxidare, este necesar să se compare electronegativitățile atomilor legați. Un atom cu o valoare mare de electronegativitate are o stare de oxidare negativă, iar unul pozitiv cu una mai mică.


Pentru a compara în mod obiectiv valorile electronegativității atomilor la calcularea stărilor de oxidare, în 2013 IUPAC a făcut o recomandare de utilizare a scalei Allen.

* Deci, de exemplu, pe scara Allen, electronegativitatea azotului este 3,066, iar clorul este 2,869.

Să ilustrăm definiția de mai sus cu exemple. Să compunem formula structurală a unei molecule de apă.

Legăturile polare covalente O-H sunt marcate cu albastru.

Să ne imaginăm că ambele legături nu sunt covalente, ci ionice. Dacă ar fi ionici, atunci un electron ar fi transferat de la fiecare atom de hidrogen la atomul de oxigen mai electronegativ. Să marchem aceste tranziții cu săgeți albastre.

*In aceeaÎn exemplu, săgeata servește pentru a ilustra tranziția completă a electronilor și nu pentru a ilustra efectul inductiv.

Este ușor de observat că numărul de săgeți indică numărul de electroni transferați, iar direcția lor este direcția transferului de electroni.

Există două săgeți îndreptate către atomul de oxigen, ceea ce înseamnă că doi electroni sunt transferați către atomul de oxigen: 0 + (-2) = -2. Pe atomul de oxigen se formează o sarcină egală cu -2. Aceasta este starea de oxidare a oxigenului din molecula de apă.

Fiecare atom de hidrogen lasă un electron: 0 - (-1) = +1. Aceasta înseamnă că atomii de hidrogen au o stare de oxidare de +1.

Suma stărilor de oxidare este întotdeauna egală cu sarcina totală a particulei.

De exemplu, suma stărilor de oxidare dintr-o moleculă de apă este: +1 (2) + (-2) = 0. Molecula este o particulă neutră din punct de vedere electric.

Dacă calculăm stările de oxidare într-un ion, atunci suma stărilor de oxidare, respectiv, este egală cu sarcina acestuia.

Starea de oxidare este de obicei indicată în colțul din dreapta sus al simbolului elementului. În plus, semnul este scris în fața numărului... Dacă semnul este după număr, atunci aceasta este sarcina ionului.


De exemplu, S -2 este un atom de sulf în starea de oxidare -2, S2- este un anion de sulf cu o sarcină de -2.

S +6 O -2 4 2- - valorile stărilor de oxidare ale atomilor din anionul sulfat (sarcina ionului este evidențiată cu verde).

Acum luați în considerare cazul în care compusul are legături mixte: Na2SO4. Legătura dintre anionul sulfat și cationii de sodiu este ionică, legăturile dintre atomul de sulf și atomii de oxigen din ionul sulfat sunt polare covalente. Să notăm formula grafică a sulfatului de sodiu, iar săgețile indică direcția tranziției electronilor.

* Formula structurală afișează ordinea legăturilor covalente dintr-o particulă (moleculă, ion, radical). Formulele structurale se aplică numai particulelor cu legături covalente. Pentru particulele cu legături ionice, conceptul de formulă structurală este lipsit de sens. Dacă există legături ionice în particulă, atunci se utilizează formula grafică.

Vedem că șase electroni părăsesc atomul de sulf central, ceea ce înseamnă că starea de oxidare a sulfului este 0 - (-6) = +6.

Atomii terminali de oxigen iau câte doi electroni fiecare, ceea ce înseamnă că stările lor de oxidare sunt 0 + (-2) = -2

Atomii de oxigen de legătură iau câte doi electroni fiecare, starea lor de oxidare este -2.

De asemenea, este posibil să se determine starea de oxidare prin formula structural-grafică, unde legăturile covalente sunt indicate prin liniuțe și este indicată încărcarea ionilor.

În această formulă, atomii de oxigen de legătură au deja sarcini negative unice și sunt primiți suplimentar de un electron de la atomul de sulf -1 + (-1) = -2, ceea ce înseamnă că stările lor de oxidare sunt -2.


Starea de oxidare a ionilor de sodiu este egală cu sarcina lor, adică. +1.

Să determinăm stările de oxidare ale elementelor din superoxidul de potasiu (superoxid). Pentru a face acest lucru, vom întocmi o formulă grafică pentru superoxidul de potasiu, vom arăta redistribuirea electronilor cu o săgeată. Comunicare O-O este covalent nepolar, prin urmare, redistribuirea electronilor nu este indicată în ea.

* Anionul superoxid este un ion radical. Sarcina formală a unui atom de oxigen este -1, iar celălalt, cu un electron nepereche, este 0.

Vedem că starea de oxidare a potasiului este +1. Starea de oxidare a atomului de oxigen scris în formula opusă potasiului este -1. Starea de oxidare a celui de-al doilea atom de oxigen este 0.

În mod similar, puteți determina starea de oxidare și prin formula structural-grafică.

Cercurile indică sarcinile formale ale ionului de potasiu și ale unuia dintre atomii de oxigen. În acest caz, valorile sarcinilor formale coincid cu valorile stărilor de oxidare.

Deoarece ambii atomi de oxigen din anionul superoxid au valori diferite ale stării de oxidare, este posibil să se calculeze starea medie aritmetică de oxidare oxigen.


Acesta va fi egal cu / 2 = - 1/2 = -0,5.

Valorile mediei aritmetice a stărilor de oxidare sunt de obicei indicate în formule brute sau unități de formulă pentru a arăta că suma stărilor de oxidare este egală cu sarcina totală a sistemului.

Pentru cazul superoxidului: +1 + 2 (-0,5) = 0

Este ușor să se determine stările de oxidare folosind formule electron-punct, în care perechile singure și electronii legăturilor covalente sunt indicați prin puncte.

Oxigenul este un element al grupului VIA, prin urmare există 6 electroni de valență în atomul său. Imaginați-vă că într-o moleculă de apă legăturile sunt ionice, în acest caz atomul de oxigen ar primi un octet de electroni.

Starea de oxidare a oxigenului este, respectiv, egală cu: 6 - 8 = -2.

Și atomi de hidrogen: 1 - 0 = +1

Capacitatea de a determina stările de oxidare prin formule grafice este neprețuită pentru înțelegerea esenței acestui concept, iar această abilitate va fi necesară și în cursul chimiei organice. Dacă avem de-a face cu substanțe anorganice, atunci este necesar să putem determina gradul de oxidare prin formule moleculare și unități de formulă.

Pentru a face acest lucru, în primul rând, trebuie să înțelegeți că stările de oxidare sunt constante și variabile. Elementele care prezintă o stare de oxidare constantă trebuie reținute.

Orice element chimic este caracterizat de cele mai înalte și mai scăzute stări de oxidare.

Cea mai scăzută stare de oxidare- Aceasta este sarcina pe care o dobândește un atom ca urmare a recepționării numărului maxim de electroni pe stratul exterior de electroni.


Având în vedere această, cea mai scăzută stare de oxidare este negativă, cu excepția metalelor, ai căror atomi nu acceptă niciodată electroni din cauza valorilor scăzute ale electronegativității. Metalele au cea mai scăzută stare de oxidare de 0.


Majoritatea nemetalelor din principalele subgrupuri încearcă să-și umple stratul electronic exterior cu până la opt electroni, după care atomul capătă o configurație stabilă ( regula octetului). Prin urmare, pentru a determina cea mai scăzută stare de oxidare, este necesar să înțelegem câți electroni de valență lipsesc pentru un atom la un octet.

De exemplu, azotul este un element al grupului VA, ceea ce înseamnă că există cinci electroni de valență în atomul de azot. Până la un octet, atomului de azot îi lipsesc trei electroni. Deci cea mai scăzută stare de oxidare a azotului este: 0 + (-3) = -3

În timp ce studiai legăturile chimice polare ionice și covalente, te-ai familiarizat cu substanțe complexe, formate din două elemente chimice. Astfel de substanțe sunt numite binare (din latină bi - două) sau cu două elemente.

Să ne amintim compușii binari tipici, pe care i-am dat ca exemplu pentru a lua în considerare mecanismele de formare a legăturilor chimice polare ionice și covalente: NaCl - clorură de sodiu și HCl - clorură de hidrogen.

În primul caz, legătura este ionică: atomul de sodiu și-a transferat electronul exterior atomului de clor și s-a transformat într-un ion cu o sarcină de +1, iar atomul de clor a luat un electron și s-a transformat într-un ion cu o sarcină de - 1. Schematic, procesul de transformare a atomilor în ioni poate fi descris după cum urmează:

Într-o moleculă de clorură de hidrogen HC1, se formează o legătură chimică datorită împerecherii electronilor externi neperechi și formării unei perechi de electroni comune de atomi de hidrogen și clor:

Este mai corect să se reprezinte formarea unei legături covalente într-o moleculă de clorură de hidrogen ca suprapunerea norului s cu un electron al atomului de hidrogen cu norul p cu un electron al atomului de clor:

În timpul interacțiunii chimice, perechea totală de electroni este deplasată către atomul de clor mai electronegativ: adică, electronul nu va trece complet de la atomul de hidrogen la atomul de clor și parțial, provocând astfel o sarcină parțială a atomilor 5 (vezi § 12). ):. Dacă ne imaginăm că în molecula de clorură de hidrogen HCl, ca și în clorura de sodiu NaCl, electronul a trecut complet de la atomul de hidrogen la atomul de clor, atunci ar primi sarcini de +1 și -1:. Astfel de sarcini condiționate se numesc stare de oxidare. La definirea acestui concept, se presupune în mod convențional că în compușii polari covalenti, electronii de legătură au trecut complet la un atom mai electronegativ și, prin urmare, compușii constau numai din ioni încărcați pozitiv și negativ.

Starea de oxidare poate fi negativă, pozitivă sau zero, care sunt de obicei plasate deasupra simbolului elementului din partea de sus, de exemplu:

Valoarea negativă a stării de oxidare sunt acei atomi care au preluat electroni de la alți atomi sau către care sunt deplasate perechile de electroni comuni, adică atomii mai multor elemente electronegative. Fluorul are întotdeauna o stare de oxidare de -1 în toți compușii. Oxigenul, al doilea element după fluor în ceea ce privește electronegativitatea, are aproape întotdeauna o stare de oxidare de -2, cu excepția compușilor cu fluor, de exemplu:

O valoare pozitivă a stării de oxidare o au acei atomi care își donează electronii altor atomi sau din care se extrag perechi de electroni comuni, adică atomi de elemente mai puțin electronegative. Metalele din compuși au întotdeauna o stare de oxidare pozitivă. Pentru metalele principalelor subgrupe: grupa I (grupa IA) în toți compușii, starea de oxidare este +1, grupa II (grupa IIA) este +2, grupa III (grupa IIIA) - +3, de exemplu:

dar în compușii cu metale, hidrogenul are o stare de oxidare de -1:

Atomii din moleculele de substanțe simple și atomii în stare liberă au o valoare zero a stării de oxidare, de exemplu:

Conceptul de „stare de oxidare” este apropiat de conceptul de „valență”, pe care l-ați familiarizat atunci când luați în considerare covalentul legătură chimică... Cu toate acestea, ele nu sunt același lucru.

Conceptul de „valență” este aplicabil substanțelor cu structură moleculară. Majoritate covârșitoare materie organică, cu care te vei întâlni în clasa a 10-a, are tocmai o astfel de structură. Într-un curs școlar de bază, studiezi chimia anorganică, a cărei materie este atât structura moleculară, cât și nemoleculară, de exemplu ionică. Prin urmare, este de preferat să se utilizeze termenul „stare de oxidare”.

Care este diferența dintre valența și starea de oxidare?

Adesea valența și starea de oxidare sunt numeric aceleași, dar valența nu are semn de sarcină, dar starea de oxidare are. De exemplu, hidrogenul monovalent are următoarele stări de oxidare în diferite substanțe:

S-ar părea că fluorul monovalent - elementul cel mai electronegativ - ar trebui să aibă o coincidență completă a valorilor stării de oxidare și ale valenței. La urma urmei, atomul său este capabil să formeze doar o singură legătură covalentă, deoarece îi lipsește un electron până la finalizarea stratului de electroni exterior. Totuși, există și aici o diferență:

Valența și starea de oxidare diferă și mai mult una de cealaltă dacă nu coincid numeric. De exemplu:

În compuși, starea totală de oxidare este întotdeauna zero. Cunoscând aceasta și starea de oxidare a unuia dintre elemente, puteți găsi starea de oxidare a altui element prin formula, de exemplu, un compus binar. Deci, găsim starea de oxidare a clorului în compusul C1 2 O 7.

Să desemnăm starea de oxidare a oxigenului:. Prin urmare, șapte atomi de oxigen vor avea o sarcină negativă totală de (-2) x 7 = -14. Atunci sarcina totală a doi atomi de clor va fi +14, iar un atom de clor: (+14): 2 = +7. Prin urmare, starea de oxidare a clorului este.

În mod similar, cunoscând stările de oxidare ale elementelor, puteți formula un compus, de exemplu, carbură de aluminiu (un compus de aluminiu și carbon).

Este ușor de observat că, în mod similar, ați lucrat cu conceptul de „valență” atunci când ați derivat formula unui compus covalent sau ați determinat valența unui element prin formula compusului său.

Numele compușilor binari sunt formate din două cuvinte - numele elementelor chimice constitutive ale acestora. Primul cuvânt denotă partea electronegativă a compusului - nemetal, numele său latin cu sufixul -id este întotdeauna în cazul nominativ. Al doilea cuvânt denotă partea electropozitivă - un metal sau un element mai puțin electronegativ, numele său este întotdeauna în genitiv:

De exemplu: NaCl - clorură de sodiu, MgS - sulfură de magneziu, KH - hidrură de potasiu, CaO - oxid de calciu. Dacă elementul electropozitiv prezintă stări de oxidare diferite, atunci acest lucru se reflectă în nume, indicând starea de oxidare cu o cifră romană, care este plasată la sfârșitul numelui, de exemplu: - oxid de fier (II) (a se citi „oxid de fier doi"), - oxid de fier (III) (a se citi "oxid de fier trei").

Dacă compusul este format din două elemente nemetalice, atunci sufixul -id este adăugat la numele celui mai electronegativ dintre ele, a doua componentă este apoi pusă în cazul genitiv. De exemplu: - fluorură de oxigen (II), - oxid de sulf (IV) și - oxid de sulf (VI).

În unele cazuri, numărul de atomi de elemente este notat folosind numele numerelor de pe greacă- mono, di, trei, tetra, penta, hexa, etc. De exemplu: - monoxid de carbon sau monoxid de carbon (II), - dioxid de carbon sau monoxid de carbon (IV), - tetraclorură de plumb sau clorură de plumb (IV ) .

Pentru ca chimiștii din diferite țări să se înțeleagă între ei, a fost necesar să se creeze o terminologie și o nomenclatură unificate a substanțelor. Principiile nomenclaturii chimice au fost dezvoltate pentru prima dată de chimiștii francezi A. Lavoisier, A. Furcroix, L. Guiton de Mervaux și C. Berthollet în 1785. În prezent, Uniunea Internațională de Chimie Teoretică și Aplicată (IUPAC) coordonează activitățile oamenilor de știință. din diferite țări și emite recomandări privind nomenclatura substanțelor și terminologia utilizată în chimie.

Cuvinte și expresii cheie

  1. Conexiuni binare sau cu două elemente.
  2. Stare de oxidare.
  3. Nomenclatura chimică.
  4. Determinarea stărilor de oxidare ale elementelor prin formula.
  5. Întocmirea formulelor compuşilor binari în funcţie de stările de oxidare ale elementelor.

Lucrați cu computerul

  1. Vă rugăm să consultați atașamentul electronic. Studiați materialul din lecție și finalizați sarcinile propuse.
  2. Căutați pe Internet adrese de e-mail care pot servi ca surse suplimentare pentru dezvăluirea conținutului cuvintelor cheie și expresiilor din paragraf. Oferiți-vă să îl ajutați pe profesor să pregătească o nouă lecție raportând cuvintele cheie și expresiile din următorul paragraf.

Întrebări și sarcini

  1. Scrieți formulele oxizilor de azot (II), (V), (I), (III), (IV).
  2. Dați denumirile compușilor binari, ale căror formule: a) C1 2 0 7, C1 2 O, C1O 2; b) FeCI2, FeCI3; c) MnS, Mn02, MnF4, MnO, MnCI4; r) Cu20, Mg2Si, SiCI4, Na3N, FeS.
  3. Găsiți în cărți de referință și dicționare tot felul de denumiri de substanțe cu formulele: a) CO 2 și CO; b) SO2 și SO3. Explicați etimologia lor. Indicați două denumiri ale acestor substanțe în nomenclatura internațională în conformitate cu regulile prevăzute la alin.
  4. Ce alt nume poți da amoniacului H 3 N?
  5. Aflați volumul care este la n. la. 17 g de hidrogen sulfurat.
  6. Câte molecule sunt în acest volum?
  7. Calculați masa a 33,6 m3 de metan CH 2 la n. la. și determinați numărul moleculelor sale conținute în acest volum.
  8. Determinați starea de oxidare a carbonului și scrieți formulele structurale ale următoarelor substanțe, știind că carbonul din compusi organiciîntotdeauna tetravalent: metan CH 4, tetraclorură de carbon CC1 4, etan C 2 H 4, acetilenă C 2 H 2.

Capacitatea de a găsi starea de oxidare a elementelor chimice este conditie necesara pentru a rezolva cu succes ecuații chimice care descriu reacțiile redox. Fără el, nu veți putea întocmi formula exactă a unei substanțe rezultată dintr-o reacție între diferite elemente chimice. Ca rezultat, rezolvarea problemelor chimice pe baza unor astfel de ecuații va fi fie imposibilă, fie eronată.

Conceptul de stare de oxidare a unui element chimic
Stare de oxidare- Aceasta este o valoare condiționată cu care se obișnuiește să se descrie reacțiile redox. Din punct de vedere numeric, este egal cu numărul de electroni pe care un atom dobândește o sarcină pozitivă sau numărul de electroni pe care atomul dobândește o sarcină negativă îi atașează.

În reacțiile redox, conceptul de stare de oxidare este utilizat pentru a determina formulele chimice ale compușilor elementelor rezultate din interacțiunea mai multor substanțe.

La prima vedere, poate părea că starea de oxidare este echivalentă cu conceptul de valență a unui element chimic, dar nu este așa. Concept valenţă folosit pentru cuantificarea interacțiunii electronice în compuși covalenți, adică în compuși formați ca urmare a formării perechilor de electroni comuni. Starea de oxidare este folosită pentru a descrie reacțiile care sunt însoțite de donarea sau atașarea electronilor.

Spre deosebire de valență, care este o caracteristică neutră, starea de oxidare poate fi pozitivă, negativă sau zero. O valoare pozitivă corespunde numărului de electroni donați, iar o valoare negativă numărului de electroni atașați. O valoare zero înseamnă că elementul este fie sub forma unei substanțe simple, fie a fost redus la 0 după oxidare, fie oxidat la zero după o reducere anterioară.

Cum se determină starea de oxidare a unui anumit element chimic
Determinarea stării de oxidare pentru un anumit element chimic este supusă următoarelor reguli:

  1. Starea de oxidare a substanțelor simple este întotdeauna zero.
  2. Metalele alcaline, care se află în prima grupă a tabelului periodic, au o stare de oxidare de +1.
  3. Metalele alcalino-pământoase, care ocupă a doua grupă din tabelul periodic, au o stare de oxidare de +2.
  4. Hidrogenul din compușii cu diferite nemetale prezintă întotdeauna o stare de oxidare de +1, iar în compușii cu metale, +1.
  5. Starea de oxidare a oxigenului molecular în toți compușii luați în considerare la cursul școlar de chimie anorganică este -2. Fluor -1.
  6. La determinarea stării de oxidare în produșii reacțiilor chimice, se pornește de la regula electroneutrității, conform căreia suma stărilor de oxidare ale diferitelor elemente care alcătuiesc o substanță ar trebui să fie zero.
  7. Aluminiul din toți compușii prezintă o stare de oxidare egală cu +3.
În plus, de regulă, încep dificultăți, deoarece restul elementelor chimice demonstrează și prezintă o stare de oxidare variabilă, în funcție de tipurile de atomi ale altor substanțe implicate în combinație.

Distingeți între stările de oxidare superioare, inferioare și intermediare. Cea mai mare stare de oxidare, ca și valența, corespunde numărului de grup al unui element chimic din tabelul periodic, dar are în același timp o valoare pozitivă. Cea mai scăzută stare de oxidare este numeric egală cu diferența dintre numărul 8 al grupului de elemente. Starea de oxidare intermediară va fi orice număr din intervalul de la cea mai scăzută stare de oxidare la cea mai mare.

Pentru a vă ajuta să navigați în varietatea stărilor de oxidare ale elementelor chimice, vă prezentăm atenției următorul tabel auxiliar. Selectați elementul care vă interesează și veți obține valorile posibilelor sale stări de oxidare. Valorile rare vor fi indicate în paranteze.