Hantverk

Oxidationstillstånd. Hur man bestämmer oxidationstillståndet för en atom i ett kemiskt element Vad betyder oxidationstillstånd 1

DEFINITION

Oxidationstillståndär en kvantitativ bedömning av tillståndet för en atom av ett kemiskt element i en förening, baserat på dess elektronegativitet.

Det tar både positiva och negativa värden. För att indikera oxidationstillståndet för ett element i en förening måste du sätta en arabisk siffra ovanför dess symbol med motsvarande tecken ("+" eller "-").

Man bör komma ihåg att oxidationstillståndet är en kvantitet som inte har någon fysisk betydelse, eftersom den inte återspeglar en atoms verkliga laddning. Detta koncept används dock flitigt inom kemi.

Oxidationstabell för kemiska grundämnen

De maximala positiva och minsta negativa oxidationstillstånden kan bestämmas med användning av det periodiska systemet för D.I. Mendelejev. De är lika med numret på gruppen där elementet är beläget, och skillnaden mellan värdet på det "högsta" oxidationstillståndet respektive talet 8.

Om vi betraktar kemiska föreningar mer specifikt, då i ämnen med opolära bindningar är grundämnenas oxidationstillstånd noll (N 2, H 2, Cl 2).

Oxidationstillståndet för metaller i elementärt tillstånd är noll, eftersom fördelningen av elektrondensitet i dem är enhetlig.

I enkla joniska föreningar är oxidationstillståndet för deras beståndsdelar lika med den elektriska laddningen, eftersom under bildningen av dessa föreningar sker en nästan fullständig övergång av elektroner från en atom till en annan: Na +1 I -1, Mg +2 Cl-12, Al+3F-13, Zr+4Br-14.

När man bestämmer oxidationstillståndet för element i föreningar med polära kovalenta bindningar, jämförs värdena på deras elektronegativitet. Eftersom elektroner under bildningen av en kemisk bindning förskjuts till atomer av mer elektronegativa element, har de senare ett negativt oxidationstillstånd i föreningarna.

Det finns grundämnen för vilka endast ett värde av oxidationstillståndet är karakteristiskt (fluor, metaller från grupperna IA och IIA, etc.). Fluor, som har det högsta elektronegativitetsvärdet, har i föreningar alltid ett konstant negativt oxidationstillstånd (-1).

Alkaliska och alkaliska jordartsmetaller, som kännetecknas av ett relativt lågt värde på elektronegativitet, har alltid ett positivt oxidationstillstånd lika med (+1) respektive (+2).

Men det finns också sådana kemiska element, som kännetecknas av flera värden på oxidationstillståndet (svavel - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), etc.).

För att göra det lättare att komma ihåg hur många och vilka oxidationstillstånd som är karakteristiska för ett visst kemiskt element, används tabeller över oxidationstillstånd för kemiska element, som ser ut så här:

Serienummer	ryska / engelska titel	Kemisk symbol	Oxidationstillstånd
	Väte / Väte
	Helium / Helium
	Litium / Litium
	Beryllium / Beryllium
			(-1), 0, (+1), (+2), (+3)
	Kol / Kol		(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)
	Kväve / Kväve		(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)
	Oxygen / Oxygen		(-2), (-1), 0, (+1), (+2)
	Fluor / Fluor

	Natrium / Natrium
	Magnesium / Magnesium
	Aluminium / Aluminium
	Silicon / Silicon		(-4), 0, (+2), (+4)
	Fosfor		(-3), 0, (+3), (+5)
	Svavel / Svavel		(-2), 0, (+4), (+6)
	Klor / Klor		(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), sällan (+2) och (+4)
	Argon / Argon
	Kalium
	Kalcium / Kalcium
	Scandium / Scandium
	Titan / Titan		(+2), (+3), (+4)
	Vanadin / Vanadin		(+2), (+3), (+4), (+5)
	Krom / Krom		(+2), (+3), (+6)
	Mangan / Mangan		(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)
	Järn / Järn		(+2), (+3), sällan (+4) och (+6)
	Kobolt / Kobolt		(+2), (+3), sällan (+4)
	Nickel / Nickel		(+2), sällan (+1), (+3) och (+4)
	Koppar / Koppar		+1, +2, sällan (+3)

	Gallium / Gallium		(+3), sällan (+2)
	Germanium / Germanium		(-4), (+2), (+4)
	Arsenik / Arsenik		(-3), (+3), (+5), sällan (+2)
	Selen / Selen		(-2), (+4), (+6), sällan (+2)
	Brom / Brom		(-1), (+1), (+5), sällan (+3), (+4)
	Krypton / Krypton
	Rubidium / Rubidium
	Strontium / Strontium
	Yttrium / Yttrium
	Zirkonium / Zirkonium		(+4), sällan (+2) och (+3)
	Niob / Niob		(+3), (+5), sällan (+2) och (+4)
	Molybden / Molybden		(+3), (+6), sällan (+2), (+3) och (+5)
	Teknetium
	Ruthenium / Ruthenium		(+3), (+4), (+8), sällan (+2), (+6) och (+7)
	Rhodium / Rhodium		(+4), sällan (+2), (+3) och (+6)
	Palladium / Palladium		(+2), (+4), sällan (+6)
	Silver / Silver		(+1), sällan (+2) och (+3)
	Kadmium / Kadmium		(+2), sällan (+1)
	Indium / Indium		(+3), sällan (+1) och (+2)
	Plåt / Plåt		(+2), (+4)
	Antimon / Antimon		(-3), (+3), (+5), sällan (+4)
	Tellur / Tellur		(-2), (+4), (+6), sällan (+2)
			(-1), (+1), (+5), (+7), sällan (+3), (+4)
	Xenon / Xenon
	Cesium / Cesium
	Barium / Barium
	Lantan / Lantan
	Cerium / Cerium		(+3), (+4)
	Praseodym
	Neodym / Neodym		(+3), (+4)
	Promethium / Promethium
	Samarium		(+3), sällan (+2)
	Europium / Europium		(+3), sällan (+2)
	Gadolinium / Gadolinium
	Terbium / Terbium		(+3), (+4)
	Dysprosium / Dysprosium
	Holmium / Holmium
	Erbium / Erbium
	Thulium / Thulium		(+3), sällan (+2)
	Ytterbium / Ytterbium		(+3), sällan (+2)
	Lutetium
	Hafnium / Hafnium
	Tantal / Tantal		(+5), sällan (+3), (+4)
	Tungsten / Tungsten		(+6), sällan (+2), (+3), (+4) och (+5)
	Rhenium / Rhenium		(+2), (+4), (+6), (+7), sällan (-1), (+1), (+3), (+5)
	Osmium / Osmium		(+3), (+4), (+6), (+8), sällan (+2)
	Iridium / Iridium		(+3), (+4), (+6), sällan (+1) och (+2)
	Platina / Platina		(+2), (+4), (+6), sällan (+1) och (+3)
	Guld / Guld		(+1), (+3), sällan (+2)
	Merkurius / Merkurius		(+1), (+2)
	Thallium / Thallium		(+1), (+3), sällan (+2)
	Bly / Bly		(+2), (+4)
	Vismut / Vismut		(+3), sällan (+3), (+2), (+4) och (+5)
	Polonium / Polonium		(+2), (+4), sällan (-2) och (+6)
	Astatin / Astatin
	Radon / Radon
	Francium / Francium
	Radium / Radium
	Actinium / Actinium
	Thorium / Thorium
	Proactinium / Protactinium
	Uran / Uranium		(+3), (+4), (+6), sällan (+2) och (+5)

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

Svar Vi kommer växelvis att bestämma oxidationstillståndet för fosfor i vart och ett av de föreslagna omvandlingsschemana och sedan välja rätt svar.

Oxidationstillståndet för fosfor i fosfin är (-3) och i ortofosforsyra - (+5). Förändring i oxidationstillståndet för fosfor: +3 → +5, d.v.s. första svarsalternativet.
Oxidationstillståndet för ett kemiskt element i ett enkelt ämne är noll. Oxidationstillståndet för fosfor i oxiden av kompositionen P 2 O 5 är (+5). Förändring i oxidationstillståndet för fosfor: 0 → +5, d.v.s. tredje svarsalternativet.
Oxidationstillståndet för fosfor i syran i kompositionen HPO 3 är (+5), och H 3 PO 2 - (+1). Förändring i oxidationstillståndet för fosfor: +5 → +1, d.v.s. femte svarsalternativet.

EXEMPEL 2

Träning

Oxidationstillståndet (-3) kol har i föreningen: a) CH3Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.

Lösning

För att ge det korrekta svaret på den ställda frågan kommer vi växelvis att bestämma oxidationstillståndet för kol i var och en av de föreslagna föreningarna.

a) oxidationstillståndet för väte är (+1), och klor är (-1). Låt oss ta oxidationstillståndet för kol som "x":

x + 3 x 1 + (-1) = 0;

Svaret är fel.

b) oxidationstillståndet för väte är (+1). Låt oss ta kolets oxidationstillstånd för "y":

2 x y + 2 x 1 = 0;

Svaret är fel.

c) oxidationstillståndet för väte är (+1), och syre är (-2). Låt oss ta oxidationstillståndet för kol för "z":

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

Svaret är fel.

d) oxidationstillståndet för väte är (+1). Låt oss ta oxidationstillståndet för kol för "a":

2 x a + 6 x 1 = 0;

Rätt svar.

Svar

Alternativ (d)

För att karakterisera partiklars oxidations-reduktionsförmåga är ett sådant begrepp som oxidationstillståndet viktigt. OXIDATIONSGRADEN är den laddning som skulle kunna uppstå för en atom i en molekyl eller jon om alla dess bindningar med andra atomer bröts, och vanliga elektronpar kvarstår med mer elektronegativa element.

Till skillnad från de faktiskt existerande laddningarna av joner, visar oxidationstillståndet endast den villkorade laddningen av en atom i en molekyl. Det kan vara negativt, positivt och noll. Till exempel är oxidationstillståndet för atomer i enkla ämnen "0" (,
,,). I kemiska föreningar kan atomer ha ett konstant oxidationstillstånd eller ett variabelt. I metaller i huvudundergrupperna I, II och III i grupperna i det periodiska systemet i kemiska föreningar är oxidationstillståndet vanligtvis konstant och lika med Me +1, Me +2 respektive Me +3 (Li +, Ca +2) Al +3). Fluoratomen är alltid -1. Klor i föreningar med metaller är alltid -1. I den överväldigande majoriteten av föreningar har syre ett oxidationstillstånd på -2 (förutom peroxider, där dess oxidationstillstånd är -1), och väte +1 (förutom metallhydrider, där dess oxidationstillstånd är -1).

Den algebraiska summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en neutral molekyl är noll, och i en jon laddningen av en jon. Detta förhållande gör det möjligt att beräkna oxidationstillstånden för atomer i komplexa föreningar.

I svavelsyramolekylen H 2 SO 4 har väteatomen ett oxidationstillstånd på +1, och syreatomen är -2. Eftersom det finns två väteatomer och fyra syreatomer har vi två "+" och åtta "-". Sex "+" saknas för neutralitet. Det är detta tal som är svavelets oxidationstillstånd -
... Kaliumdikromatmolekylen K 2 Cr 2 O 7 består av två kaliumatomer, två kromatomer och sju syreatomer. För kalium är oxidationstillståndet alltid +1, för syre -2. Därför har vi två "+" och fjorton "-". De återstående tolv "+" är för två kromatomer, som var och en har ett oxidationstillstånd på +6 (
).

Typiska oxiderande och reduktionsmedel

Av definitionen av reduktions- och oxidationsprocesser följer att i princip kan enkla och komplexa ämnen som innehåller atomer som inte befinner sig i det lägsta oxidationstillståndet och därför kan sänka sitt oxidationstillstånd fungera som oxidanter. På liknande sätt kan enkla och komplexa ämnen som innehåller atomer som inte är i det högsta oxidationstillståndet och därför kan öka sitt oxidationstillstånd fungera som reduktionsmedel.

De mest kraftfulla oxidationsmedlen inkluderar:

1) enkla ämnen bildade av atomer med hög elektronegativitet, d.v.s. typiska icke-metaller belägna i huvudundergrupperna i den sjätte och sjunde gruppen av det periodiska systemet: F, O, Cl, S (respektive F 2, O 2, Cl 2, S);

2) ämnen som innehåller grundämnen i högre och mellanliggande

positiva oxidationstillstånd, inklusive i form av joner, både enkla, elementära (Fe 3+) och syrehaltiga, oxoanjoner (permanganatjon - MnO 4 -);

3) peroxidföreningar.

Specifika ämnen som i praktiken används som oxidationsmedel är syre och ozon, klor, brom, permanganater, dikromater, klorsyresyror och deras salter (t.ex.
,
,
), Salpetersyra (
), koncentrerad svavelsyra (
), mangandioxid (
), väteperoxid och metallperoxider (
,
).

De mest kraftfulla reduktionsmedlen inkluderar:

1) enkla ämnen, vars atomer har låg elektronegativitet ("aktiva metaller");

2) metallkatjoner i låga oxidationstillstånd (Fe2+);

3) enkla elementära anjoner, till exempel sulfidjon S2-;

4) syrehaltiga anjoner (oxoanjoner) som motsvarar grundämnets lägsta positiva oxidationstillstånd (nitrit)
sulfit
).

Specifika ämnen som i praktiken används som reduktionsmedel är till exempel alkali- och jordalkalimetaller, sulfider, sulfiter, vätehalogenider (förutom HF), organiska ämnen - alkoholer, aldehyder, formaldehyd, glukos, oxalsyra, samt väte, kol , monoxid kol (
) och aluminium vid höga temperaturer.

I princip, om ett ämne innehåller ett grundämne i ett mellanliggande oxidationstillstånd, kan dessa ämnen uppvisa både oxiderande och reducerande egenskaper. Allt beror på

"Partner" i reaktionen: med ett tillräckligt starkt oxidationsmedel kan det reagera som ett reduktionsmedel och med ett tillräckligt starkt reduktionsmedel som ett oxidationsmedel. Så till exempel fungerar nitritjonen NO 2 - i ett surt medium som ett oxidationsmedel i förhållande till jonen I -:

2
+ 2+ 4HCl → + 2
+ 4KCl + 2H2O

och i rollen som ett reduktionsmedel med avseende på permanganatjonen MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H2SO4 → 2
+ 5
+ K2SO4 + 3H2O

I många skolböcker och manualer lär de ut hur man gör upp formler för valenser, även för föreningar med jonbindningar. För att förenkla förfarandet för att utarbeta formler är detta enligt vår mening tillåtet. Men du måste förstå att detta inte är helt korrekt på grund av ovanstående anledning.

Ett mer universellt begrepp är begreppet oxidationstillstånd. Genom värdena för oxidationstillstånden för atomer, såväl som av valensvärden, kan kemiska formler upprättas och formelenheter kan skrivas.

Oxidationstillståndär den villkorade laddningen av en atom i en partikel (molekyl, jon, radikal), beräknad i approximationen att alla bindningar i partikeln är joniska.

Innan man bestämmer oxidationstillstånden är det nödvändigt att jämföra elektronegativiteterna för de bundna atomerna. En atom med ett stort elektronegativitetsvärde har ett negativt oxidationstillstånd och en positiv med ett lägre.

För att objektivt jämföra atomernas elektronegativitetsvärden vid beräkning av oxidationstillstånd, gjorde IUPAC 2013 en rekommendation att använda Allen-skalan.

* Så, till exempel, på Allen-skalan, är kvävets elektronegativitet 3,066 och klor 2,869.

Låt oss illustrera definitionen ovan med exempel. Låt oss komponera strukturformeln för en vattenmolekyl.

Kovalenta polära O-H-bindningar är markerade i blått.

Låt oss föreställa oss att båda bindningarna inte är kovalenta, utan joniska. Om de var joniska, skulle en elektron överföras från varje väteatom till den mer elektronegativa syreatomen. Låt oss markera dessa övergångar med blå pilar.

*I detI exemplet tjänar pilen till att illustrera den fullständiga övergången av elektroner, och inte för att illustrera den induktiva effekten.

Det är lätt att se att antalet pilar anger antalet överförda elektroner, och deras riktning är riktningen för överföringen av elektroner.

Det finns två pilar riktade mot syreatomen, vilket betyder att två elektroner överförs till syreatomen: 0 + (-2) = -2. En laddning lika med -2 bildas på syreatomen. Detta är oxidationstillståndet för syre i vattenmolekylen.

Varje väteatom lämnar en elektron: 0 - (-1) = +1. Detta betyder att väteatomer har ett oxidationstillstånd på +1.

Summan av oxidationstillstånden är alltid lika med partikelns totala laddning.

Till exempel är summan av oxidationstillstånden i en vattenmolekyl: +1 (2) + (-2) = 0. Molekyl är en elektriskt neutral partikel.

Om vi beräknar oxidationstillstånden i en jon så är summan av respektive oxidationstillstånd lika med dess laddning.

Oxidationstillståndet anges vanligtvis i det övre högra hörnet av elementsymbolen. Dessutom, tecknet skrivs framför numret... Om tecknet står efter siffran är detta jonens laddning.

Till exempel är S -2 en svavelatom i oxidationstillståndet -2, S 2- är en svavelanjon med en laddning av -2.

S +6 O -2 4 2- - värdena för oxidationstillstånden för atomer i sulfatanjonen (jonens laddning är markerad i grönt).

Betrakta nu fallet där föreningen har blandade bindningar: Na 2 SO 4. Bindningen mellan sulfatanjonen och natriumkatjoner är jonisk, bindningarna mellan svavelatomen och syreatomerna i sulfatjonen är kovalenta polära. Låt oss skriva ner den grafiska formeln för natriumsulfat, och pilarna indikerar riktningen för elektronövergången.

* Strukturformeln visar ordningen för kovalenta bindningar i en partikel (molekyl, jon, radikal). Strukturformler gäller endast partiklar med kovalenta bindningar. För partiklar med jonbindningar är konceptet med en strukturformel meningslöst. Om det finns jonbindningar i partikeln används den grafiska formeln.

Vi ser att sex elektroner lämnar den centrala svavelatomen, vilket betyder att svavlets oxidationstillstånd är 0 - (-6) = +6.

Terminala syreatomer tar två elektroner vardera, vilket betyder att deras oxidationstillstånd är 0 + (-2) = -2

De överbryggande syreatomerna tar två elektroner vardera, deras oxidationstillstånd är -2.

Det är också möjligt att bestämma oxidationstillståndet genom den strukturella grafiska formeln, där kovalenta bindningar indikeras med streck och jonladdningen indikeras.

I den här formeln har de överbryggande syreatomerna redan negativa enheter och de tas dessutom emot av en elektron från svavelatomen -1 + (-1) = -2, vilket betyder att deras oxidationstillstånd är -2.

Oxidationstillståndet för natriumjoner är lika med deras laddning, dvs. +1.

Låt oss bestämma oxidationstillstånden för grundämnen i kaliumsuperoxid (superoxid). För att göra detta kommer vi att skapa en grafisk formel för kaliumsuperoxid, visa omfördelningen av elektroner med en pil. O-O-bindningen är opolär kovalent, därför indikeras inte elektronomfördelningen i den.

* Superoxidanjon är en radikaljon. Den formella laddningen för en syreatom är -1, och den andra, med en oparad elektron, är 0.

Vi ser att oxidationstillståndet för kalium är +1. Oxidationstillståndet för syreatomen skrivet i formeln motsatt kalium är -1. Oxidationstillståndet för den andra syreatomen är 0.

På samma sätt kan du bestämma oxidationstillståndet och genom den strukturella grafiska formeln.

Cirklarna indikerar de formella laddningarna av kaliumjonen och en av syreatomerna. I det här fallet sammanfaller värdena för de formella laddningarna med värdena för oxidationstillstånden.

Eftersom båda syreatomerna i superoxidanjonen har olika värden på oxidationstillståndet är det möjligt att beräkna aritmetiskt medel oxidationstillstånd syre.

Det kommer att vara lika med / 2 = - 1/2 = -0,5.

Värdena för det aritmetiska medelvärdet av oxidationstillstånd anges vanligtvis i bruttoformler eller formelenheter för att visa att summan av oxidationstillstånden är lika med systemets totala laddning.

För fallet med superoxid: +1 + 2 (-0,5) = 0

Det är lätt att bestämma oxidationstillstånden med hjälp av elektronprickformler, där de ensamma paren och elektronerna för kovalenta bindningar indikeras med prickar.

Syre är ett element i VIA-gruppen, därför finns det 6 valenselektroner i dess atom. Föreställ dig att i en vattenmolekyl är bindningarna joniska, i det här fallet skulle syreatomen ta emot en oktett elektroner.

Oxidationstillståndet för syre är respektive lika med: 6 - 8 = -2.

Och väteatomer: 1 - 0 = +1

Förmågan att bestämma oxidationstillstånd med grafiska formler är ovärderlig för att förstå essensen av detta koncept, och denna färdighet kommer också att krävas under loppet av organisk kemi. Om vi har att göra med oorganiska ämnen så är det nödvändigt att kunna bestämma graden av oxidation med molekylformler och formelenheter.

För att göra detta måste du först och främst förstå att oxidationstillstånden är konstanta och varierande. Element som uppvisar ett konstant oxidationstillstånd måste komma ihåg.

Varje kemiskt element kännetecknas av de högsta och lägsta oxidationstillstånden.

Lägsta oxidationstillstånd– Det här är laddningen som en atom får som ett resultat av mottagandet av det maximala antalet elektroner på det yttre elektronlagret.

Med tanke på detta, det lägsta oxidationstillståndet är negativt, med undantag för metaller, vars atomer aldrig accepterar elektroner på grund av låga värden för elektronegativitet. Metaller har ett lägsta oxidationstillstånd på 0.

De flesta icke-metaller i huvudundergrupperna försöker fylla sitt yttre elektroniska lager med upp till åtta elektroner, varefter atomen får en stabil konfiguration ( oktettregel). Därför, för att bestämma det lägsta oxidationstillståndet, är det nödvändigt att förstå hur många valenselektroner som saknas för en atom till en oktett.

Till exempel är kväve ett element i VA-gruppen, vilket betyder att det finns fem valenselektroner i kväveatomen. Upp till en oktett saknar kväveatomen tre elektroner. Så det lägsta oxidationstillståndet för kväve är: 0 + (-3) = -3

När du studerade joniska och kovalenta polära kemiska bindningar fick du bekanta dig med komplexa ämnen, bestående av två kemiska grundämnen. Sådana ämnen kallas binära (från latin bi - två) eller tvåelement.

Låt oss komma ihåg de typiska binära föreningarna, som vi gav som ett exempel för att överväga mekanismerna för bildandet av joniska och kovalenta polära kemiska bindningar: NaCl - natriumklorid och HCl - väteklorid.

I det första fallet är bindningen jonisk: natriumatomen överförde sin yttre elektron till kloratomen och förvandlades till en jon med en laddning på +1, och kloratomen tog en elektron och förvandlades till en jon med en laddning av - 1. Schematiskt kan processen för omvandling av atomer till joner avbildas enligt följande:

I en molekyl av väteklorid HC1 bildas en kemisk bindning på grund av parningen av oparade externa elektroner och bildandet av ett gemensamt elektronpar av väte- och kloratomer:

Det är mer korrekt att representera bildandet av en kovalent bindning i en vätekloridmolekyl som överlappningen av en-elektronens s-moln av väteatomen med en-elektronens p-moln av kloratomen:

Under kemisk interaktion förskjuts det totala elektronparet mot den mer elektronegativa kloratomen: det vill säga elektronen kommer inte helt att passera från väteatomen till kloratomen, och delvis orsaka en partiell laddning av atomerna 5 (se § 12). ):. Om vi föreställer oss att i väteklorid-HCl-molekylen, som i natriumklorid-NaCl, passerade elektronen fullständigt från väteatomen till kloratomen, då skulle de få laddningar på +1 och -1:. Sådana villkorade laddningar kallas oxidationstillståndet. När man definierar detta begrepp antar man konventionellt att i kovalenta polära föreningar har bindningselektronerna helt gått över till en mer elektronegativ atom, och därför består föreningarna endast av positivt och negativt laddade joner.

Oxidationstillståndet kan vara negativt, positivt eller noll, som vanligtvis placeras ovanför elementsymbolen överst, till exempel:

Det negativa värdet av oxidationstillståndet är de atomer som har tagit elektroner från andra atomer eller till vilka de vanliga elektronparen är förskjutna, d.v.s. atomerna av mer elektronegativa element. Fluor har alltid ett oxidationstillstånd på -1 i alla föreningar. Syre, det andra elementet efter fluor när det gäller elektronegativitet, har nästan alltid ett oxidationstillstånd på -2, förutom föreningar med fluor, till exempel:

Ett positivt värde på oxidationstillståndet har de atomer som donerar sina elektroner till andra atomer eller från vilka vanliga elektronpar dras, det vill säga atomer av mindre elektronegativa element. Metallerna i föreningarna har alltid ett positivt oxidationstillstånd. För metaller i huvudundergrupperna: grupp I (grupp IA) i alla föreningar är oxidationstillståndet +1, grupp II (grupp IIA) är +2, grupp III (grupp IIIA) - +3, till exempel:

men i föreningar med metaller har väte ett oxidationstillstånd på -1:

Atomer i molekyler av enkla ämnen och atomer i fritt tillstånd har ett nollvärde för oxidationstillståndet, till exempel:

Nära begreppet "oxidationstillstånd" ligger begreppet "valens", som man bekantade sig med när man funderade på en kovalent kemisk bindning. De är dock inte samma sak.

Begreppet "valens" är tillämpligt på ämnen med en molekylär struktur. Den överväldigande majoriteten av organiska ämnen som du kommer att bekanta dig med i årskurs 10 har just en sådan struktur. På en grundskolekurs läser du oorganisk kemi, vars ämne är både molekylär och icke-molekylär, till exempel jonisk, struktur. Därför är det föredraget att använda termen "oxidationstillstånd".

Vad är skillnaden mellan valens och oxidationstillstånd?

Ofta är valensen och oxidationstillståndet numeriskt desamma, men valensen har inget laddningstecken, men det har oxidationstillståndet. Till exempel har envärt väte följande oxidationstillstånd i olika ämnen:

Det verkar som att monovalent fluor - det mest elektronegativa elementet - borde ha en fullständig sammanträffande av värdena för oxidationstillståndet och valensen. När allt kommer omkring kan dess atom bara bilda en enda kovalent bindning, eftersom den saknar en elektron tills det yttre elektronskiktet är färdigt. Det finns dock en skillnad även här:

Valensen och oxidationstillståndet skiljer sig ännu mer från varandra om de inte sammanfaller numeriskt. Till exempel:

I föreningar är det totala oxidationstillståndet alltid noll. Genom att känna till detta och oxidationstillståndet för ett av elementen, kan du hitta oxidationstillståndet för ett annat element genom formeln, till exempel en binär förening. Så vi hittar oxidationstillståndet för klor i föreningen C1 2 O 7.

Låt oss beteckna oxidationstillståndet för syre:. Därför kommer sju syreatomer att ha en total negativ laddning på (-2) x 7 = -14. Då blir den totala laddningen av två kloratomer +14, och en kloratom: (+14): 2 = +7. Därför är oxidationstillståndet för klor.

På liknande sätt kan du, genom att känna till grundämnenas oxidationstillstånd, formulera en förening, till exempel aluminiumkarbid (en förening av aluminium och kol).

Det är lätt att se att du på samma sätt arbetade med begreppet "valens" när du härledde formeln för en kovalent förening eller bestämde valensen för ett element genom formeln för dess förening.

Namnen på binära föreningar bildas av två ord - namnen på deras ingående kemiska element. Det första ordet betecknar den elektronegativa delen av föreningen - icke-metall, dess latinska namn med suffixet -id är alltid i nominativfallet. Det andra ordet betecknar den elektropositiva delen - metall eller mindre elektronegativt element, dess namn är alltid i genitivfallet:

Till exempel: NaCl - natriumklorid, MgS - magnesiumsulfid, KH - kaliumhydrid, CaO - kalciumoxid. Om det elektropositiva elementet uppvisar olika oxidationstillstånd, återspeglas detta i namnet, vilket betecknar oxidationstillståndet med en romersk siffra, som placeras i slutet av namnet, till exempel: - järn(II)oxid (läs "järnoxid två"), - järnoxid (III) (läs "järnoxid tre").

Om föreningen består av två icke-metalliska element, läggs suffixet -id till namnet på den mer elektronegativa av dem, den andra komponenten sätts sedan i genitivfallet. Till exempel: - syre(II)fluorid, - svavel(IV)oxid och - svavel(VI)oxid.

I vissa fall anges antalet atomer av element med hjälp av namnen på siffror på grekiska - mono, di, tre, tetra, penta, hexa, etc. Till exempel: - kolmonoxid eller kolmonoxid (II), - kol dioxid, eller oxid kol (IV), - blytetraklorid, eller bly (IV) klorid.

För att kemister från olika länder skulle förstå varandra var det nödvändigt att skapa en enhetlig terminologi och nomenklatur av ämnen. Principerna för kemisk nomenklatur utvecklades först av de franska kemisterna A. Lavoisier, A. Furcroix, L. Guiton de Mervaux och C. Berthollet 1785. För närvarande samordnar International Union of Theoretical and Applied Chemistry (IUPAC) forskarnas aktiviteter från olika länder och utfärdar rekommendationer om nomenklatur för ämnen och terminologi som används inom kemi.

Nyckelord och fraser

Binära, eller två-element, anslutningar.
Oxidationstillstånd.
Kemisk nomenklatur.
Bestämning av grundämnenas oxidationstillstånd med formeln.
Utarbeta formler för binära föreningar enligt grundämnenas oxidationstillstånd.

Arbeta med dator

Se den elektroniska bilagan. Studera materialet i lektionen och slutför de föreslagna uppgifterna.
Sök på Internet efter e-postadresser som kan fungera som ytterligare källor för att avslöja innehållet i nyckelorden och fraserna i stycket. Erbjud dig att hjälpa läraren att förbereda en ny lektion genom att rapportera om nyckelorden och fraserna i nästa stycke.

Frågor och uppgifter

Skriv ner formlerna för kväveoxider (II), (V), (I), (III), (IV).
Ange namnen på de binära föreningarna, vars formler: a) C1 2 0 7, C1 2 O, C1O 2; b) FeCl2, FeCl3; c) MnS, Mn02, MnF4, MnO, MnCl4; r) Cu2O, Mg2Si, SiCl4, Na3N, FeS.
Hitta i uppslagsböcker och ordböcker alla typer av namn på ämnen med formlerna: a) CO 2 och CO; b) SO 2 och SO 3. Förklara deras etymologi. Ange två namn på dessa ämnen i den internationella nomenklaturen i enlighet med reglerna i punkt.
Vilket annat namn kan man ge ammoniak H 3 N?
Hitta volymen som är vid n. på. 17 g svavelväte.
Hur många molekyler finns det i denna volym?
Beräkna massan av 33,6 m3 metan CH 2 vid n. på. och bestäm antalet av dess molekyler som finns i denna volym.
Bestäm oxidationstillståndet för kol och skriv ner strukturformlerna för följande ämnen, med vetskap om att kol i organiska föreningar alltid är fyrvärt: metan CH 4, koltetraklorid CC1 4, etan C 2 H 4, acetylen C 2 H 2.

Förmågan att hitta oxidationstillståndet för kemiska grundämnen är en förutsättning för en framgångsrik lösning av kemiska ekvationer som beskriver redoxreaktioner. Utan det kommer du inte att kunna dra upp den exakta formeln för ett ämne som är ett resultat av en reaktion mellan olika kemiska element. Som ett resultat kommer lösningen av kemiska problem baserad på sådana ekvationer att vara antingen omöjlig eller felaktig.

Begreppet oxidationstillstånd för ett kemiskt element
Oxidationstillstånd– Det här är ett villkorligt värde som det är brukligt att beskriva redoxreaktioner med. Numeriskt är det lika med antalet elektroner som en atom får en positiv laddning ger, eller antalet elektroner som en atom får en negativ laddning fäster vid sig själv.

I redoxreaktioner används begreppet oxidationstillstånd för att bestämma de kemiska formlerna för föreningar av element som är resultatet av interaktionen mellan flera ämnen.

Vid första anblicken kan det tyckas att oxidationstillståndet är likvärdigt med begreppet valens av ett kemiskt element, men så är det inte. Begrepp valens används för att kvantifiera den elektroniska interaktionen i kovalenta föreningar, det vill säga i föreningar som bildas på grund av bildandet av vanliga elektronpar. Oxidationstillståndet används för att beskriva reaktioner som åtföljs av donation eller vidhäftning av elektroner.

Till skillnad från valens, som är en neutral egenskap, kan oxidationstillståndet vara positivt, negativt eller noll. Ett positivt värde motsvarar antalet donerade elektroner och ett negativt värde motsvarar antalet bifogade. Ett nollvärde betyder att grundämnet antingen är i form av ett enkelt ämne, eller så har det reducerats till 0 efter oxidation, eller oxiderats till noll efter en tidigare reduktion.

Hur man bestämmer oxidationstillståndet för ett visst kemiskt element
Bestämning av oxidationstillståndet för ett specifikt kemiskt element är föremål för följande regler:

Oxidationstillståndet för enkla ämnen är alltid noll.
Alkalimetaller, som är i den första gruppen i det periodiska systemet, har ett oxidationstillstånd på +1.
Alkaliska jordartsmetaller, som upptar den andra gruppen i det periodiska systemet, har ett oxidationstillstånd på +2.
Väte i föreningar med olika icke-metaller uppvisar alltid ett oxidationstillstånd på +1, och i föreningar med metaller, +1.
Oxidationstillståndet för molekylärt syre i alla föreningar som beaktas i skolkursen i oorganisk kemi är -2. Fluor -1.
När man bestämmer oxidationstillståndet i produkterna av kemiska reaktioner utgår man från elektroneutralitetsregeln, enligt vilken summan av oxidationstillstånden för olika grundämnen som utgör ett ämne ska vara noll.
Aluminium i alla föreningar uppvisar ett oxidationstillstånd lika med +3.

Vidare börjar som regel svårigheter, eftersom resten av de kemiska elementen uppvisar och uppvisar ett varierande oxidationstillstånd, beroende på vilka typer av atomer av andra ämnen som är involverade i kombinationen.

Skilj mellan högre, lägre och mellanliggande oxidationstillstånd. Det högsta oxidationstillståndet, liksom valensen, motsvarar gruppnumret för ett kemiskt grundämne i det periodiska systemet, men har samtidigt ett positivt värde. Det lägsta oxidationstillståndet är numeriskt lika med skillnaden mellan talet 8 i elementgruppen. Det mellanliggande oxidationstillståndet kommer att vara valfritt tal i intervallet från det lägsta oxidationstillståndet till det högsta.

För att hjälpa dig att navigera i olika oxidationstillstånd för kemiska grundämnen presenterar vi följande hjälptabell. Välj det element du är intresserad av så får du värdena för dess möjliga oxidationstillstånd. Sällsynta värden kommer att anges inom parentes.