Formalni naboj atoma u spojevima je pomoćna veličina; obično se koristi u opisima svojstava elemenata u kemiji. Ovaj konvencionalni električni naboj je oksidacijsko stanje. Njegova se vrijednost mijenja kao rezultat mnogih kemijskih procesa. Iako je naboj formalan, on jasno karakterizira svojstva i ponašanje atoma u redoks reakcijama (ORR).

Oksidacija i redukcija

U prošlosti su kemičari koristili izraz "oksidacija" za opisivanje interakcije kisika s drugim elementima. Naziv reakcija dolazi od latinskog naziva za kisik - Oxygenium. Kasnije se pokazalo da i drugi elementi oksidiraju. U ovom slučaju, oni se smanjuju - dobivaju elektrone. Svaki atom pri formiranju molekule mijenja strukturu svoje valencije elektronska ljuska. U tom se slučaju pojavljuje formalni naboj, čija veličina ovisi o broju konvencionalno danih ili prihvaćenih elektrona. Za karakterizaciju ove vrijednosti ranije je korišten engleski kemijski izraz "oxidation number", što u prijevodu znači "oksidacijski broj". Kada se koristi, temelji se na pretpostavci da vezni elektroni u molekulama ili ionima pripadaju atomu s višom vrijednošću elektronegativnosti (EO). Sposobnost zadržavanja svojih elektrona i privlačenja od drugih atoma dobro je izražena kod jakih nemetala (halogeni, kisik). Jaki metali (natrij, kalij, litij, kalcij, drugi alkalijski i zemnoalkalijski elementi) imaju suprotna svojstva.

Određivanje oksidacijskog stanja

Oksidacijsko stanje je naboj koji bi atom dobio kada bi elektroni koji sudjeluju u stvaranju veze bili potpuno pomaknuti na elektronegativniji element. Postoje tvari koje nemaju molekularna struktura(halogenidi alkalijskih metala i drugi spojevi). U tim se slučajevima oksidacijsko stanje podudara s nabojem iona. Konvencionalni ili stvarni naboj pokazuje koji se proces dogodio prije nego što su atomi stekli svoje trenutno stanje. Pozitivni oksidacijski broj je ukupan broj elektrona koji su uklonjeni iz atoma. Negativno značenje oksidacijsko stanje jednako je broju stečenih elektrona. Promjenom oksidacijskog stanja kemijski element prosuditi što se događa s njegovim atomima tijekom reakcije (i obrnuto). Boja tvari određuje koje su se promjene dogodile u oksidacijskom stanju. Spojevi kroma, željeza i niza drugih elemenata, u kojima oni pokazuju različite valencije, različito su obojeni.

Negativne, nulte i pozitivne vrijednosti oksidacijskog stanja

Jednostavne tvari tvore kemijski elementi s istom vrijednošću EO. U tom slučaju vezni elektroni pripadaju svim strukturnim česticama jednako. Posljedično, u jednostavnim tvarima elementi nisu karakterizirani oksidacijskim stanjem (H 0 2, O 0 2, C 0). Kada atomi prihvate elektrone ili se opći oblak pomakne u njihovom smjeru, naboji se obično pišu s predznakom minus. Na primjer, F -1, O -2, C -4. Doniranjem elektrona atomi dobivaju stvarni ili formalni pozitivni naboj. U OF2 oksidu, atom kisika predaje po jedan elektron na dva atoma fluora i nalazi se u O +2 oksidacijskom stanju. U molekuli ili višeatomnom ionu, kaže se da elektronegativniji atomi primaju sve elektrone za vezivanje.

Sumpor je element koji pokazuje različita valentna i oksidacijska stanja

Kemijski elementi glavnih podskupina često pokazuju nižu valenciju jednaku VIII. Na primjer, valencija sumpora u vodikovom sulfidu i metalnim sulfidima je II. Element karakterizira srednja i najveća valencija u pobuđenom stanju, kada atom otpušta jedan, dva, četiri ili svih šest elektrona i pokazuje valencije I, II, IV, VI. Iste vrijednosti, samo s predznakom minus ili plus, imaju oksidacijska stanja sumpora:

• u fluor sulfid donira jedan elektron: -1;
• u sumporovodiku najmanja vrijednost: -2;
• u srednjem stanju dioksida: +4;
• u trioksidu, sumpornoj kiselini i sulfatima: +6.

U svom najvišem oksidacijskom stanju sumpor prihvaća samo elektrone; u nižem stanju pokazuje jaka redukcijska svojstva. S+4 atomi mogu djelovati kao redukcijski agensi ili oksidacijski agensi u spojevima, ovisno o uvjetima.

Prijenos elektrona u kemijskim reakcijama

Kad nastane kristal stolna sol natrij predaje elektrone elektronegativnijem kloru. Oksidacijski stupnjevi elemenata podudaraju se s nabojima iona: Na +1 Cl -1. Za molekule stvorene dijeljenjem i premještanjem elektronskih parova na elektronegativniji atom, primjenjiv je samo koncept formalnog naboja. Ali možemo pretpostaviti da se svi spojevi sastoje od iona. Tada atomi privlačeći elektrone dobivaju uvjetno negativan naboj, a odajući ih pozitivan naboj. U reakcijama pokazuju koliko je elektrona istisnuto. Na primjer, u molekuli ugljičnog dioksida C +4 O - 2 2, indeks naveden u gornjem desnom kutu kemijskog simbola za ugljik odražava broj elektrona uklonjenih iz atoma. Kisik u ovoj tvari karakterizira oksidacijsko stanje -2. Odgovarajući indeks na kemijski znak O je broj dodanih elektrona u atomu.

Kako izračunati oksidacijska stanja

Brojanje broja doniranih elektrona i dobivenih od strane atoma može biti dugotrajan. Sljedeća pravila olakšavaju ovaj zadatak:

1. U jednostavnim tvarima oksidacijska su stanja nula.
2. Zbroj oksidacije svih atoma ili iona u neutralnoj tvari jednak je nuli.
3. U složenom ionu zbroj oksidacijskih stanja svih elemenata mora odgovarati naboju cijele čestice.
4. Elektronegativniji atom dobiva negativno oksidacijsko stanje, koje se piše s predznakom minus.
5. Manje elektronegativni elementi dobivaju pozitivna oksidacijska stanja i pišu se sa znakom plus.
6. Kisik općenito ima oksidacijski stupanj -2.
7. Za vodik je karakteristična vrijednost: +1, u hidridima metala nalazi se: H-1.
8. Fluor je najelektronegativniji od svih elemenata, a njegovo oksidacijsko stanje je uvijek -4.
9. Za većinu metala oksidacijski brojevi i valencije su isti.

Oksidacijsko stanje i valencija

Većina spojeva nastaje kao rezultat redoks procesa. Prijelaz ili premještanje elektrona s jednog elementa na drugi dovodi do promjene njihovog oksidacijskog stanja i valencije. Često se te vrijednosti podudaraju. Izraz "elektrokemijska valencija" može se koristiti kao sinonim za pojam "oksidacijsko stanje". Ali postoje iznimke, na primjer, u amonijevom ionu, dušik je četverovalentan. U isto vrijeme, atom ovog elementa je u -3 oksidacijskom stanju. U organskim tvarima ugljik je uvijek četverovalentan, ali oksidacijska stanja C atoma u metanu CH 4, mravljem alkoholu CH 3 OH i kiselini HCOOH imaju različite vrijednosti: -4, -2 i +2.

Redoks reakcije

Redoks procesi uključuju mnoge najvažnije procese u industriji, tehnologiji, živoj i neživoj prirodi: izgaranje, koroziju, fermentaciju, unutarstanično disanje, fotosintezu i druge pojave.

Prilikom sastavljanja OVR jednadžbi, koeficijenti se odabiru pomoću metode elektronske bilance, koja radi sa sljedećim kategorijama:

• oksidacijska stanja;
• redukcijsko sredstvo odustaje od elektrona i oksidira se;
• oksidacijsko sredstvo prihvaća elektrone i reducira se;
• broj predanih elektrona mora biti jednak broju dodanih elektrona.

Stjecanje elektrona od strane atoma dovodi do smanjenja njegovog oksidacijskog stanja (redukcije). Gubitak jednog ili više elektrona od strane atoma popraćen je povećanjem oksidacijskog broja elementa kao rezultat reakcija. Za ORR koji teče između iona jakih elektrolita u vodene otopine, češće koriste ne elektroničku vagu, već metodu polureakcije.

Pravilno postaviti oksidacijska stanja, trebate imati na umu četiri pravila.

1) B jednostavna stvar stupanj oksidacije bilo kojeg elementa je 0. Primjeri: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Treba zapamtiti elemente koji su karakteristični stalna oksidacijska stanja. Svi su navedeni u tablici.

3) Najviše oksidacijsko stanje elementa u pravilu se podudara s brojem skupine u kojoj se element nalazi (npr. fosfor je u V skupini, najveći s.d. fosfora je +5). Važne iznimke: F, O.

4) Potraga za oksidacijskim stanjima drugih elemenata temelji se na jednostavno pravilo:

U neutralnoj molekuli, zbroj oksidacijskih stanja svih elemenata je nula, au ionu - naboj iona.

Nekoliko jednostavnih primjera za određivanje oksidacijskih stanja

Primjer 1. Potrebno je pronaći oksidacijska stanja elemenata u amonijaku (NH 3).

Riješenje. Već znamo (vidi 2) da čl. U REDU. vodik je +1. Ostaje pronaći ovu karakteristiku za dušik. Neka je x željeno oksidacijsko stanje. Napravimo najjednostavniju jednadžbu: x + 3 (+1) = 0. Rješenje je očito: x = -3. Odgovor: N -3 H 3 +1.

Primjer 2. Navedite oksidacijska stanja svih atoma u molekuli H 2 SO 4 .

Riješenje. Već su poznata oksidacijska stanja vodika i kisika: H(+1) i O(-2). Napravimo jednadžbu za određivanje oksidacijskog stanja sumpora: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Rješavanje dana jednadžba, nalazimo: x = +6. Odgovor: H +1 2 S +6 O -2 4.

Primjer 3. Izračunajte oksidacijska stanja svih elemenata u molekuli Al(NO 3) 3.

Riješenje. Algoritam ostaje nepromijenjen. Sastav “molekule” aluminijevog nitrata uključuje jedan atom Al (+3), 9 atoma kisika (-2) i 3 atoma dušika čije oksidacijsko stanje moramo izračunati. Odgovarajuća jednadžba je: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odgovor: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Primjer 4. Odredite oksidacijska stanja svih atoma u (AsO 4) 3- ionu.

Riješenje. U tom slučaju zbroj oksidacijskih stanja više neće biti jednak nuli, već naboju iona, tj. -3. Jednadžba: x + 4 (-2) = -3. Odgovor: As(+5), O(-2).

Što učiniti ako su oksidacijska stanja dva elementa nepoznata

Je li moguće pomoću slične jednadžbe odrediti oksidacijska stanja nekoliko elemenata odjednom? Ako ovaj problem razmotrimo s matematičkog gledišta, odgovor će biti negativan. Linearna jednadžba s dvije varijable ne može imati jedinstveno rješenje. Ali mi rješavamo više od jedne jednadžbe!

Primjer 5. Odredite oksidacijska stanja svih elemenata u (NH 4) 2 SO 4.

Riješenje. Poznata su oksidacijska stanja vodika i kisika, ali nisu poznata sumpora i dušika. Klasičan primjer problema s dvije nepoznanice! Amonijev sulfat nećemo smatrati jednom "molekulom", već kombinacijom dva iona: NH 4 + i SO 4 2-. Naboji iona su nam poznati, svaki od njih sadrži samo jedan atom s nepoznatim oksidacijskim stanjem. Koristeći iskustvo stečeno u rješavanju prethodnih zadataka, lako možemo pronaći oksidacijska stanja dušika i sumpora. Odgovor: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Zaključak: ako molekula sadrži nekoliko atoma s nepoznatim oksidacijskim stanjima, pokušajte molekulu "razdvojiti" na nekoliko dijelova.

Kako rasporediti oksidacijska stanja u organskim spojevima

Primjer 6. Navedite oksidacijska stanja svih elemenata u CH 3 CH 2 OH.

Riješenje. Pronalaženje oksidacijskih stanja u organski spojevi ima svoje specifičnosti. Konkretno, potrebno je zasebno pronaći oksidacijska stanja za svaki atom ugljika. Možete zaključiti na sljedeći način. Razmotrimo, na primjer, ugljikov atom u metilnoj skupini. Ovaj C atom povezan je s 3 atoma vodika i susjednim atomom ugljika. Po S-N veze gustoća elektrona se pomiče prema atomu ugljika (budući da elektronegativnost C premašuje EO vodika). Kad bi ovaj pomak bio potpun, ugljikov atom bi dobio naboj od -3.

C atom u skupini -CH 2 OH vezan je na dva atoma vodika (pomak u gustoći elektrona prema C), jedan atom kisika (pomak u gustoći elektrona prema O) i jedan atom ugljika (može se pretpostaviti da je pomak u gustoći elektrona u ovom slučaju ne događa). Oksidacijsko stanje ugljika je -2 +1 +0 = -1.

Odgovor: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Nemojte brkati pojmove "valencija" i "oksidacijsko stanje"!

Oksidacijski broj često se brka s valencijom. Nemojte napraviti ovu grešku. Navest ću glavne razlike:

• oksidacijsko stanje ima predznak (+ ili -), valencija nema;
• stupanj oksidacije može biti nula čak iu složena tvar, valencija jednaka nuli znači, u pravilu, da atom danog elementa nije povezan s drugim atomima (ovdje nećemo raspravljati o bilo kakvim inkluzijskim spojevima i drugim "egzotikama");
• oksidacijsko stanje je formalni pojam koji pravo značenje dobiva tek u vezi s ionske veze, koncept "valencije", naprotiv, najprikladnije se primjenjuje u odnosu na kovalentne spojeve.

Oksidacijsko stanje (točnije, njegov modul) često je brojčano jednako valenciji, ali još češće se te vrijednosti NE podudaraju. Na primjer, oksidacijsko stanje ugljika u CO 2 je +4; valencija C je također jednaka IV. Ali u metanolu (CH3OH), valencija ugljika ostaje ista, a oksidacijsko stanje C jednako je -1.

Kratki test na temu "Stanje oksidacije"

Odvojite nekoliko minuta da provjerite svoje razumijevanje ove teme. Morate odgovoriti na pet jednostavnih pitanja. Sretno!

Kemijski element u spoju, izračunat pod pretpostavkom da su sve veze ionske.

Oksidacijska stanja mogu imati pozitivnu, negativnu ili nultu vrijednost, tj algebarski zbroj oksidacijska stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, jednaka su 0, au ionu - naboj iona.

1. Oksidacijska stanja metala u spojevima uvijek su pozitivna.

2. Najviše oksidacijsko stanje odgovara broju skupine periodnog sustava u kojoj se element nalazi (iznimke su: Au +3(I grupa), Cu +2(II), iz skupine VIII oksidacijsko stanje +8 može se naći samo u osmiju os i rutenij Ru.

3. Oksidacijska stanja nemetala ovise o tome na koji je atom vezan:

• ako je s atomom metala, tada je oksidacijsko stanje negativno;
• ako je s atomom nemetala, tada oksidacijsko stanje može biti pozitivno ili negativno. Ovisi o elektronegativnosti atoma elemenata.

4. Najviše negativno oksidacijsko stanje nemetala može se odrediti tako da se od 8 oduzme broj skupine u kojoj se element nalazi, t.j. najviše pozitivno oksidacijsko stanje jednako je broju elektrona po vanjski sloj, što odgovara broju grupe.

5. Oksidacijska stanja jednostavnih tvari su 0, bez obzira je li riječ o metalu ili nemetalu.

Elementi s konstantnim oksidacijskim stupnjem.

Element	Karakteristično oksidacijsko stanje	Iznimke
		Metalni hidridi: LIH -1
		Oksidacijsko stanje naziva uvjetni naboj čestice pod pretpostavkom da je veza potpuno prekinuta (ima ionski karakter). H- Cl = H + + Cl - , Kontaktirajte u klorovodična kiselina kovalentni polarni. Elektronski par je više pomaknut prema atomu Cl - , jer to je elektronegativniji element. Kako odrediti oksidacijsko stanje? Elektronegativnost je sposobnost atoma da privuku elektrone od drugih elemenata. Oksidacijski broj naveden je iznad elementa: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - itd. Može biti negativan i pozitivan. Oksidacijsko stanje jednostavne tvari (nevezano, slobodno stanje) je nula. Oksidacijsko stanje kisika za većinu spojeva je -2 (izuzetak su peroksidi H2O2, gdje je jednak -1 i spojevi s fluorom - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oksidacijsko stanje jednostavnog monoatomskog iona jednak je njegovom naboju: Na + , ca +2 . Vodik u svojim spojevima ima oksidacijsko stanje +1 (iznimke su hidridi - Na + H - i tipske veze C +4 H 4 -1 ). U vezama metal-nemetal negativno oksidacijsko stanje je onaj atom koji ima veću elektronegativnost (podaci o elektronegativnosti dani su u Paulingovoj ljestvici): H + F - , Cu + Br - , ca +2 (NE 3 ) - itd. Pravila za određivanje stupnja oksidacije u kemijskim spojevima. Uzmimo vezu KMnO 4 , potrebno je odrediti oksidacijsko stanje atoma mangana. Rasuđivanje: kalij - alkalni metal, koji se nalazi u I. skupini periodnog sustava i stoga ima samo pozitivno oksidacijsko stanje +1. Kisik, kao što je poznato, u većini svojih spojeva ima oksidacijsko stanje -2. Ova tvar nije peroksid, što znači da nije iznimka. Sastavlja jednadžbu: K+Mn X O 4 -2 Neka x- nama nepoznato oksidacijsko stanje mangana. Broj atoma kalija je 1, mangana - 1, kisika - 4. Dokazano je da je molekula kao cjelina električki neutralna, pa njezin ukupni naboj mora biti jednak nuli. 1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0, X = +7, To znači da je oksidacijsko stanje mangana u kalijevom permanganatu = +7. Uzmimo još jedan primjer oksida Fe2O3. Potrebno je odrediti oksidacijsko stanje atoma željeza. Rasuđivanje: Željezo je metal, kisik je nemetal, što znači da će kisik biti oksidacijsko sredstvo i imati negativan naboj. Znamo da kisik ima oksidacijski stupanj -2. Brojimo atome: željezo - 2 atoma, kisik - 3. Napravimo jednadžbu gdje x- oksidacijsko stanje atoma željeza: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Zaključak: stupanj oksidacije željeza u ovom oksidu je +3. Primjeri. Odredite oksidacijska stanja svih atoma u molekuli. 1. K2Cr2O7. Oksidacijsko stanje K +1, kisik O -2. Zadani indeksi: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Jer algebarski zbroj oksidacijskih stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, jednak je 0, tada je broj pozitivnih oksidacijskih stanja jednak broju negativnih. Oksidacijska stanja K+O=(-14)+(+2)=(-12). Iz ovoga slijedi da atom kroma ima 12 pozitivnih potencija, ali u molekuli postoje 2 atoma, što znači da ih ima (+12) po atomu: 2 = (+6). Odgovor: K 2 + Cr 2 + 6 O 7 -2. 2.(AsO4) 3-. U tom slučaju zbroj oksidacijskih stanja više neće biti jednak nuli, već naboju iona, tj. - 3. Napravimo jednadžbu: x+4×(- 2)= - 3 . Odgovor: (Kao +5 O 4 -2) 3- .

Kemijska priprema za rak i DPA
Sveobuhvatno izdanje

DIO I

OPĆA KEMIJA

KEMIJSKA VEZA I STRUKTURA TVARI

Oksidacijsko stanje

Oksidacijsko stanje je uvjetni naboj na atomu u molekuli ili kristalu koji bi se pojavio na njemu kada bi sve polarne veze koje je on stvorio bile ionske prirode.

Za razliku od valencije, oksidacijska stanja mogu biti pozitivna, negativna ili nula. U jednostavnim ionskim spojevima, oksidacijsko stanje podudara se s nabojima iona. Na primjer, u natrijevom kloridu NaCl (Na + Cl - ) Natrij ima oksidacijsko stanje +1, a klor -1, u kalcijevom oksidu CaO (Ca +2 O -2).Kalcij ima oksidacijsko stanje +2, a oksisen - -2. Ovo pravilo vrijedi za sve osnovne okside: oksidacijsko stanje metalnog elementa jednako je naboju metalnog iona (natrij +1, barij +2, aluminij +3), a oksidacijsko stanje kisika je -2. Oksidacijsko stanje označava se arapskim brojevima koji se poput valencije stavljaju iznad simbola elementa, a prvo se označava predznak naboja, a zatim njegova brojčana vrijednost:

Ako je modul oksidacijskog stanja jednak jedan, tada se broj "1" može izostaviti i napisati samo znak: Na + Cl -.

Oksidacijski broj i valencija povezani su pojmovi. U mnogim spojevima apsolutna vrijednost oksidacijskog stanja elemenata podudara se s njihovom valencijom. Međutim, postoje mnogi slučajevi gdje se valencija razlikuje od oksidacijskog stanja.

U jednostavnim tvarima - nemetalima postoji kovalentna nepolarna veza; zajednički elektronski par je pomaknut na jedan od atoma, stoga je oksidacijsko stanje elemenata u jednostavnim tvarima uvijek nula. Ali atomi su međusobno povezani, odnosno pokazuju određenu valenciju, kao što je npr. u kisiku valencija kisika II, a u dušiku valencija dušika III:

U molekuli vodikovog peroksida valencija kisika je također II, a vodika I:

Definicija mogućih stupnjeva oksidacija elemenata

Oksidacijska stanja koja elementi mogu pokazivati ​​u raznim spojevima u većini slučajeva mogu se odrediti strukturom vanjske elektronske razine ili mjestom elementa u Periodni sustav elemenata.

Atomi metalnih elemenata mogu samo donirati elektrone, tako da pokazuju pozitivna oksidacijska stanja u spojevima. Njegova apsolutna vrijednost u mnogim slučajevima (osim d -elementi) jednak je broju elektrona u vanjskoj razini, odnosno broju skupine u periodnom sustavu. Atomi d -elementi također mogu donirati elektrone s više razine, naime s neispunjenih d -orbitale. Stoga za d -elemenata, određivanje svih mogućih oksidacijskih stanja puno je teže nego za s- i p-elementi. Slobodno se može reći da većina d -elementi pokazuju oksidacijsko stanje +2 zbog elektrona vanjske elektronske razine, i maksimalni stupanj oksidacija je u većini slučajeva jednaka broju skupine.

Atomi nemetalnih elemenata mogu pokazivati ​​i pozitivna i negativna oksidacijska stanja, ovisno o tome s kojim atomom elementa tvore vezu. Ako je element više elektronegativan, tada ima negativno oksidacijsko stanje, a ako je manje elektronegativan, pokazuje pozitivno oksidacijsko stanje.

Apsolutna vrijednost oksidacijskog stanja nemetalnih elemenata može se odrediti prema strukturi vanjskog elektronskog sloja. Atom je sposoban prihvatiti toliko elektrona da se osam elektrona nalazi na njegovoj vanjskoj razini: nemetalni elementi VII skupine prihvaćaju jedan elektron i pokazuju oksidacijsko stanje -1, VI skupine - dva elektrona i pokazuju oksidacijsko stanje - 2, itd.

Nemetalni elementi mogu se odavati drugačiji broj elektrona: maksimalno onoliko koliko se nalazi na vanjskoj razina energije. Drugim riječima, maksimalno oksidacijsko stanje nemetalnih elemenata jednako je broju skupine. Zbog kruženja elektrona na vanjskoj razini atoma, broj nesparenih elektrona koje atom može donirati kemijske reakcije, mogu biti različiti, tako da nemetalni elementi mogu otkriti različite srednje vrijednosti stupanj oksidacije.

Moguća oksidacijska stanja s- i p-elementi

PS grupa
Najviše oksidacijsko stanje
Srednji stupanj oksidacija
Niže oksidacijsko stanje

Određivanje oksidacijskih stanja u spojevima

Svaka električki neutralna molekula, stoga zbroj oksidacijskih stanja atoma svih elemenata mora biti jednak nuli. Odredimo stupanj oksidacije sumpora(I) V) oksid SO 2 taufosfor (V) sulfid P 2 S 5.

Sumpor(IV) oksid SO 2 koju čine atomi dvaju elemenata. Od njih kisik ima najveću elektronegativnost, pa će atomi kisika imati negativno oksidacijsko stanje. Za kisik je jednak -2. U ovom slučaju sumpor ima pozitivno oksidacijsko stanje. Sumpor može pokazivati ​​različita oksidacijska stanja u različitim spojevima, pa se u ovom slučaju mora izračunati. U molekuli SO 2 dva atoma kisika sa stupnjem oksidacije -2, pa je ukupni naboj atoma kisika -4. Da bi molekula bila električki neutralna, atom sumpora mora potpuno neutralizirati naboj oba atoma kisika, stoga je oksidacijsko stanje sumpora +4:

U molekuli se nalazi fosfor ( V) sulfid P 2 S 5 Elektronegativniji element je sumpor, odnosno pokazuje negativno oksidacijsko stanje, a fosfor ima pozitivno oksidacijsko stanje. Za sumpor, negativno oksidacijsko stanje je samo 2. Zajedno, pet atoma sumpora nosi negativan naboj od -10. Stoga dva atoma fosfora moraju neutralizirati ovaj naboj s ukupnim nabojem od +10. Budući da u molekuli postoje dva atoma fosfora, svaki mora imati oksidacijsko stanje +5:

Teže je izračunati oksidacijsko stanje u nebinarnim spojevima - solima, bazama i kiselinama. Ali za to biste također trebali koristiti načelo električne neutralnosti, a također zapamtite da je u većini spojeva oksidacijsko stanje kisika -2, vodika +1.

Pogledajmo ovo na primjeru kalijevog sulfata. K2SO4. Oksidacijsko stanje kalija u spojevima može biti samo +1, a kisika -2:

Koristeći načelo električne neutralnosti izračunavamo oksidacijsko stanje sumpora:

2(+1) + 1 (x) + 4 (-2) = 0, odakle je x = +6.

Pri određivanju oksidacijskih stanja elemenata u spojevima treba se pridržavati sljedećih pravila:

1. Oksidacijsko stanje elementa u jednostavnoj tvari je nula.

2. Fluor je najelektronegativniji kemijski element, stoga je oksidacijsko stanje fluora u svim spojevima jednako -1.

3. Kisik je najelektronegativniji element nakon fluora, stoga je oksidacijsko stanje kisika u svim spojevima osim u fluoridima negativno: u većini slučajeva je -2, au peroksidima - -1.

4. Oksidacijsko stanje vodika u većini spojeva je +1, a u spojevima s metalnim elementima (hidridi) - -1.

5. Oksidacijsko stanje metala u spojevima uvijek je pozitivno.

6. Elektronegativniji element uvijek ima negativno oksidacijsko stanje.

7. Zbroj oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli je nula.

Za karakterizaciju stanja elemenata u spojevima uveden je pojam oksidacijskog stanja.

DEFINICIJA

Broj elektrona premještenih s atoma danog elementa ili na atom danog elementa u spoju naziva se oksidacijsko stanje.

Pozitivno oksidacijsko stanje označava broj elektrona koji su istisnuti iz danog atoma, a negativno oksidacijsko stanje označava broj elektrona koji su istisnuti prema danom atomu.

Iz ove definicije proizlazi da je u spojevima s nepolarnim vezama oksidacijsko stanje elemenata jednako nuli. Primjeri takvih spojeva su molekule koje se sastoje od identičnih atoma (N 2, H 2, Cl 2).

Oksidacijsko stanje metala u elementarnom stanju je nula, jer je raspodjela gustoće elektrona u njima jednolika.

U jednostavnim ionskim spojevima oksidacijsko stanje njihovih sastavnih elemenata jednako je električno punjenje, budući da tijekom stvaranja ovih spojeva postoji gotovo potpuni prijenos 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.

Pri određivanju stupnja oksidacije elemenata u spojevima s polarnim kovalentne veze usporedite vrijednosti njihove elektronegativnosti. Od tijekom obrazovanja kemijska veza elektroni su premješteni na atome više elektronegativnih elemenata, tada potonji imaju negativno oksidacijsko stanje u spojevima.

Najviše oksidacijsko stanje

Za elemente koji u svojim spojevima pokazuju različita oksidacijska stanja, postoje koncepti najvišeg (maksimalno pozitivno) i najnižeg (minimalno negativno) oksidacijskog stanja. Najviše oksidacijsko stanje kemijskog elementa obično se numerički podudara s brojem skupine u periodnom sustavu D. I. Mendeljejeva. Iznimke su fluor (oksidacijski stupanj je -1, a element se nalazi u skupini VIIA), kisik (oksidacijski stupanj je +2, a element se nalazi u skupini VIA), helij, neon, argon (oksidacijski stupanj je 0 i elementi se nalaze u VIII skupini), kao i elementi podskupine kobalta i nikla (oksidacijsko stanje je +2, a elementi se nalaze u VIII skupini), za koje najviši stupanj oksidacija se izražava brojem čija je vrijednost manja od broja skupine kojoj pripadaju. Elementi podskupine bakra, naprotiv, imaju najviše oksidacijsko stanje više od jednog, iako pripadaju skupini I (maksimalno pozitivno oksidacijsko stanje bakra i srebra je +2, zlata +3).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Odgovor Naizmjenično ćemo odrediti stupanj oksidacije sumpora u svakoj od predloženih shema transformacije, a zatim odabrati točan odgovor.

• U vodikovom sulfidu, oksidacijsko stanje sumpora je (-2), au jednostavnoj tvari - sumpor - 0:

Promjena oksidacijskog stupnja sumpora: -2 → 0, t.j. šesti odgovor.

• U jednostavnoj tvari - sumporu - oksidacijsko stanje sumpora je 0, au SO 3 - (+6):

Promjena oksidacijskog stupnja sumpora: 0 → +6, t.j. četvrta opcija odgovora.

• U sumpornoj kiselini, oksidacijsko stanje sumpora je (+4), au jednostavnoj tvari - sumpor - 0:

1×2 +x+ 3×(-2) =0;

Promjena oksidacijskog stanja sumpora: +4 → 0, t.j. treća opcija odgovora.

PRIMJER 2

Vježbajte	Dušik pokazuje valenciju III i oksidacijsko stanje (-3) u spoju: a) N 2 H 4 ; b) NH3; c) NH4C1; d) N 2 O 5
Riješenje	Kako bismo dali točan odgovor na postavljeno pitanje, naizmjenično ćemo odrediti valenciju i oksidacijsko stanje dušika u predloženim spojevima. a) valencija vodika uvijek je jednaka I. Ukupni broj jedinica valencije vodika jednaka je 4 (1×4 = 4). Dobivenu vrijednost podijelimo s brojem atoma dušika u molekuli: 4/2 = 2, dakle, valencija dušika je II. Ova opcija odgovora nije točna. b) valencija vodika uvijek je jednaka I. Ukupan broj jedinica valencije vodika jednak je 3 (1 × 3 = 3). Dobivenu vrijednost podijelimo s brojem atoma dušika u molekuli: 3/1 = 2, dakle, valencija dušika je III. Stupanj oksidacije dušika u amonijaku je (-3): Ovo je točan odgovor.
Odgovor	Opcija (b)