So bestimmen Sie mögliche Oxidationsstufen. Wie man die Oxidationsstufe von Elementen anordnet und bestimmt

Ziel: Studieren Sie weiterhin die Valenz. Geben Sie den Begriff der Oxidationsstufe an. Betrachten Sie die Arten von Oxidationsstufen: positiv, negativ, Nullwert. Lernen Sie, den Oxidationszustand eines Atoms in einer Verbindung richtig zu bestimmen. Vermittlung von Techniken zum Vergleich und zur Verallgemeinerung der untersuchten Konzepte; Fähigkeiten zur Bestimmung des Oxidationsgrades anhand chemischer Formeln entwickeln; Fähigkeiten weiter ausbauen unabhängige Arbeit; fördern die Entwicklung des logischen Denkens. Ein Gefühl der Toleranz (Toleranz und Respekt gegenüber der Meinung anderer Menschen) und gegenseitiger Hilfe entwickeln; ästhetische Bildung durchführen (durch die Gestaltung von Tafeln und Notizbüchern, bei der Verwendung von Präsentationen).

Während des Unterrichts

ICH. Zeit organisieren

Überprüfung der Schüler auf den Unterricht.

II. Vorbereitung auf den Unterricht.

Für den Unterricht benötigen Sie: Periodensystem von D. I. Mendeleev, Lehrbuch, Arbeitsbücher, Stifte, Bleistifte.

III. Hausaufgaben überprüfen.

Eine Frontalbefragung, einige werden mit Karten an der Tafel arbeiten, ein Test und der Abschluss dieser Phase wird ein intellektuelles Spiel sein.

1. Arbeiten mit Karten.

1 Karte

Bestimmen Sie die Massenanteile (%) von Kohlenstoff und Sauerstoff in Kohlendioxid (CO 2 ) .

2 Karte

Bestimmen Sie die Art der Bindung im H 2 S-Molekül. Schreiben Sie die Struktur und elektronische Formel Moleküle.

2. Frontale Umfrage

1. Was ist eine chemische Bindung?
2. Welche Arten chemischer Bindungen kennen Sie?
3. Welche Bindung wird als kovalente Bindung bezeichnet?
4. Welche kovalenten Bindungen werden unterschieden?
5. Was ist Valenz?
6. Wie definieren wir Valenz?
7. Welche Elemente (Metalle und Nichtmetalle) haben eine variable Wertigkeit?

3. Testen

1. In welchen Molekülen existiert eine unpolare kovalente Bindung?

2 . Welches Molekül bildet eine Dreifachbindung, wenn eine kovalent unpolare Bindung entsteht?

3 . Wie nennt man positiv geladene Ionen?

A) Kationen

B) Moleküle

B) Anionen

D) Kristalle

4. In welcher Reihe liegen die Stoffe einer ionischen Verbindung?

A) CH 4, NH 3, Mg

B) CI 2, MgO, NaCI

B) MgF 2, NaCI, CaCI 2

D) H 2 S, HCI, H 2 O

5 . Die Wertigkeit wird bestimmt durch:

A) nach Gruppennummer

B) durch die Anzahl der ungepaarten Elektronen

B) nach Art der chemischen Bindung

D) nach Periodennummer.

4. Intellektuelles Spiel„Tic Tac Toe“ »

Finden Sie Substanzen mit kovalent polaren Bindungen.

IV. Neues Material lernen

Der Oxidationszustand ist wichtiges Merkmal Zustände eines Atoms in einem Molekül. Die Valenz wird durch die Anzahl der ungepaarten Elektronen in einem Atom, Orbitale mit einsamen Elektronenpaaren, nur im Prozess der Anregung des Atoms bestimmt. Die höchste Wertigkeit eines Elements entspricht normalerweise der Gruppennummer. Der Oxidationsgrad in Verbindungen mit unterschiedlichen chemischen Bindungen ist unterschiedlich ausgebildet.

Wie entsteht die Oxidationsstufe für Moleküle mit unterschiedlichen chemischen Bindungen?

1) In Verbindungen mit Ionenbindungen sind die Oxidationsstufen der Elemente gleich den Ladungen der Ionen.

2) In Verbindungen mit einer kovalenten unpolaren Bindung (in Molekülen einfacher Stoffe) ist die Oxidationsstufe der Elemente 0.

N 2 0, CICH 2 0 , F 2 0 , S 0 , K.I. 0

3) Bei Molekülen mit einer kovalent polaren Bindung wird der Oxidationszustand ähnlich wie bei Molekülen mit einer ionischen chemischen Bindung bestimmt.

Oxidationszustand des Elements ist die bedingte Ladung seines Atoms in einem Molekül, wenn wir annehmen, dass das Molekül aus Ionen besteht.

Der Oxidationszustand eines Atoms hat im Gegensatz zu seiner Wertigkeit ein Vorzeichen. Es kann positiv, negativ und null sein.

Die Wertigkeit wird durch römische Ziffern über dem Elementsymbol angegeben:

und der Oxidationszustand wird durch arabische Ziffern angegeben, wobei die Ladung über den Elementsymbolen steht ( MG +2 , Ca +2 ,Nein +1,C.I.ˉ¹).

Eine positive Oxidationsstufe entspricht der Anzahl der Elektronen, die diesen Atomen gegeben werden. Ein Atom kann alle Valenzelektronen (bei Hauptgruppen sind dies Elektronen der äußeren Ebene) entsprechend der Nummer der Gruppe, in der sich das Element befindet, abgeben und dabei die höchste Oxidationsstufe aufweisen (mit Ausnahme von ОF 2). Zum Beispiel: Die höchste Oxidationsstufe der Hauptuntergruppe der Gruppe II ist +2 ( Zn +2) Einen positiven Grad weisen sowohl Metalle als auch Nichtmetalle mit Ausnahme von F, He und Ne auf. Zum Beispiel: C+4,N / A+1 , Al+3

Eine negative Oxidationsstufe entspricht der Anzahl der von einem bestimmten Atom aufgenommenen Elektronen; sie wird nur von Nichtmetallen gezeigt. Nichtmetallatome fügen so viele Elektronen hinzu, wie ihnen fehlen, um die äußere Ebene zu vervollständigen, und weisen somit einen negativen Grad auf.

Für Elemente der Hauptuntergruppen der Gruppen IV-VII ist die minimale Oxidationsstufe numerisch gleich

Zum Beispiel:

Der Wert der Oxidationsstufe zwischen der höchsten und der niedrigsten Oxidationsstufe wird als Zwischenstufe bezeichnet:

In Verbindungen mit einer kovalenten unpolaren Bindung (in Molekülen einfacher Stoffe) beträgt die Oxidationsstufe der Elemente 0: N 2 0 , MITICH 2 0 , F 2 0 , S 0 , K.I. 0

Um den Oxidationszustand eines Atoms in einer Verbindung zu bestimmen, sollten eine Reihe von Bestimmungen berücksichtigt werden:

1. OxidationszustandFist in allen Verbindungen gleich „-1“.N / A +1 F -1 , H +1 F -1

2. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff ist in den meisten Verbindungen (-2), Ausnahme: OF 2 , wobei die Oxidationsstufe O +2 istF -1

3. Wasserstoff hat in den meisten Verbindungen eine Oxidationsstufe von +1, mit Ausnahme von Verbindungen mit aktiven Metallen, bei denen die Oxidationsstufe (-1) ist: N / A +1 H -1

4. Der Oxidationsgrad von Metallen der HauptuntergruppenICH, II, IIIGruppen in allen Verbindungen ist +1,+2,+3.

Elemente mit konstanten Oxidationsstufen sind:

A) Alkali Metalle(Li, Na, K, Pb, Si, Fr) – Oxidationsstufe +1

B) Elemente der II. Hauptuntergruppe der Gruppe außer (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd – Oxidationsstufe +2

B) Element Gruppe III: Al - Oxidationsstufe +3

Algorithmus zum Verfassen von Formeln in Verbindungen:

1 Weg

1 . An erster Stelle steht das Element mit der geringeren Elektronegativität, an zweiter Stelle das Element mit der höheren Elektronegativität.

2 . Das an erster Stelle geschriebene Element hat eine positive Ladung „+“, und das an zweiter Stelle geschriebene Element hat eine negative Ladung „-“.

3 . Geben Sie für jedes Element den Oxidationszustand an.

4 . Finden Sie das gemeinsame Vielfache der Oxidationsstufen.

5. Teilen Sie das kleinste gemeinsame Vielfache durch den Wert der Oxidationsstufen und weisen Sie die resultierenden Indizes rechts unten nach dem Symbol des entsprechenden Elements zu.

6. Wenn die Oxidationsstufe gerade – ungerade – ist, dann erscheinen sie neben dem Symbol unten rechts – einem Kreuz – kreuz und quer ohne die Zeichen „+“ und „-“:

7. Wenn die Oxidationsstufe einen geraden Wert hat, müssen sie zunächst auf den niedrigsten Wert der Oxidationsstufe reduziert und ohne die Zeichen „+“ und „-“ angekreuzt werden: C +4 O -2

Methode 2

1 . Bezeichnen wir die Oxidationsstufe von N mit X, geben wir die Oxidationsstufe von O an: N 2 XÖ 3 -2

2 . Bestimmen Sie die Summe der negativen Ladungen; multiplizieren Sie dazu die Oxidationsstufe des Sauerstoffs mit dem Sauerstoffindex: 3· (-2) = -6

3 Damit ein Molekül elektrisch neutral ist, müssen Sie die Summe der positiven Ladungen bestimmen: X2 = 2X

4 .Stellen Sie eine algebraische Gleichung auf:

N 2 + 3 Ö 3 –2

V. Konsolidierung

1) Vertiefung des Themas mit einem Spiel namens „Snake“.

Spielregeln: Der Lehrer verteilt Karten. Jede Karte enthält eine Frage und eine Antwort auf eine andere Frage.

Der Lehrer beginnt das Spiel. Beim Vorlesen der Frage hebt der Schüler, der die Antwort auf meine Frage auf der Karte hat, die Hand und sagt die Antwort. Wenn die Antwort richtig ist, liest er seine Frage vor und der Schüler, der die Antwort auf diese Frage hat, hebt die Hand und antwortet usw. Es bildet sich eine Schlange richtiger Antworten.

1. Wie und wo wird der Oxidationszustand eines Atoms eines chemischen Elements angegeben?
   Antwort: Arabische Ziffer über dem Symbol des Elements mit der Ladung „+“ und „-“.
2. Welche Arten von Oxidationsstufen werden in Atomen unterschieden? chemische Elemente?
   Antwort: dazwischenliegend
3. Welchen Grad weist Metall auf?
   Antwort: positiv, negativ, null.
4. Welchen Grad weisen einfache Stoffe oder Moleküle mit unpolaren kovalenten Bindungen auf?
   Antwort: positiv
5. Welche Ladung haben Kationen und Anionen?
   Antwort: Null.
6. Wie heißt die Oxidationsstufe, die zwischen der positiven und der negativen Oxidationsstufe steht?
   Antwort: positiv negativ

2) Schreiben Sie Formeln für Stoffe, die aus den folgenden Elementen bestehen

1. N und H
2. R und O
3. Zn und Cl

3) Suchen und streichen Sie Stoffe, die keine variable Oxidationsstufe haben.

Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C

VI. Zusammenfassung der Lektion.

Bewertung mit Kommentaren

VII. Hausaufgaben

§23, S. 67-72, erledigen Sie die Aufgabe nach §23-Seite 72 Nr. 1-4.

Wertigkeit ist ein komplexes Konzept. Dieser Begriff erfuhr gleichzeitig mit der Entwicklung der Theorie der chemischen Bindung einen bedeutenden Wandel. Ursprünglich war Valenz die Fähigkeit eines Atoms, eine bestimmte Anzahl anderer Atome oder Atomgruppen anzuhängen oder zu ersetzen, um eine chemische Bindung einzugehen.

Ein quantitatives Maß für die Wertigkeit eines Elementatoms war die Anzahl der Wasserstoff- oder Sauerstoffatome (diese Elemente wurden als ein- bzw. zweiwertig betrachtet), an die sich das Element anlagert, um ein Hydrid der Formel EH x oder ein Oxid der Formel E zu bilden n O m.

Somit ist die Wertigkeit des Stickstoffatoms im Ammoniakmolekül NH 3 gleich drei und das Schwefelatom im H 2 S-Molekül ist gleich zwei, da die Wertigkeit des Wasserstoffatoms gleich eins ist.

In den Verbindungen Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2 betragen die Wertigkeiten von Natrium, Barium und Silizium 1, 2, 3 bzw. 4.

Der Begriff der Wertigkeit wurde in die Chemie eingeführt, bevor der Aufbau des Atoms bekannt wurde, und zwar im Jahr 1853 durch den englischen Chemiker Frankland. Mittlerweile wurde festgestellt, dass die Wertigkeit eines Elements eng mit der Anzahl der Außenelektronen der Atome zusammenhängt, da die Elektronen der Innenhüllen der Atome nicht an der Bildung chemischer Bindungen beteiligt sind.

In der elektronischen Theorie kovalenter Bindungen wird angenommen, dass Wertigkeit eines Atoms wird durch die Anzahl seiner ungepaarten Elektronen im Grund- oder angeregten Zustand bestimmt, die an der Bildung gemeinsamer Elektronenpaare mit Elektronen anderer Atome beteiligt sind.

Für einige Elemente ist die Wertigkeit ein konstanter Wert. So ist Natrium oder Kalium in allen Verbindungen einwertig, Calcium, Magnesium und Zink zweiwertig, Aluminium dreiwertig usw. Die meisten chemischen Elemente weisen jedoch eine variable Wertigkeit auf, die von der Art des Partnerelements und den Prozessbedingungen abhängt. Somit kann Eisen mit Chlor zwei Verbindungen bilden – FeCl 2 und FeCl 3, in denen die Wertigkeit von Eisen 2 bzw. 3 beträgt.

Oxidationszustand- ein Konzept, das den Zustand eines Elements in einer chemischen Verbindung und sein Verhalten bei Redoxreaktionen charakterisiert; Numerisch entspricht die Oxidationsstufe der formalen Ladung, die einem Element zugeordnet werden kann, basierend auf der Annahme, dass alle Elektronen in jeder seiner Bindungen auf ein elektronegativeres Atom übertragen wurden.

Elektronegativität- ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, bei der Bildung einer chemischen Bindung eine negative Ladung anzunehmen, oder für die Fähigkeit eines Atoms in einem Molekül, Valenzelektronen anzuziehen, die an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt sind. Elektronegativität ist es nicht Absolutwert und berechnet verschiedene Methoden. Daher können die in verschiedenen Lehrbüchern und Nachschlagewerken angegebenen Elektronegativitätswerte unterschiedlich sein.

Tabelle 2 zeigt die Elektronegativität einiger chemischer Elemente auf der Sanderson-Skala und Tabelle 3 zeigt die Elektronegativität von Elementen auf der Pauling-Skala.

Der Wert der Elektronegativität ist unter dem Symbol des entsprechenden Elements angegeben. Je höher der Zahlenwert der Elektronegativität eines Atoms ist, desto elektronegativer ist das Element. Am elektronegativsten ist das Fluoratom, am wenigsten elektronegativ ist das Rubidiumatom. In einem Molekül, das aus Atomen zweier verschiedener chemischer Elemente besteht, befindet sich die formale negative Ladung auf dem Atom, dessen numerischer Wert der Elektronegativität höher ist. Somit beträgt in einem Molekül Schwefeldioxid SO2 die Elektronegativität des Schwefelatoms 2,5 und die Elektronegativität des Sauerstoffatoms ist größer – 3,5. Daher befindet sich die negative Ladung auf dem Sauerstoffatom und die positive Ladung auf dem Schwefelatom.

Im Ammoniakmolekül NH 3 beträgt der Elektronegativitätswert des Stickstoffatoms 3,0 und der des Wasserstoffatoms 2,1. Daher hat das Stickstoffatom eine negative Ladung und das Wasserstoffatom eine positive Ladung.

Sie sollten die allgemeinen Trends bei Elektronegativitätsänderungen genau kennen. Da ein Atom eines beliebigen chemischen Elements dazu neigt, eine stabile Konfiguration der äußeren elektronischen Schicht – einer Oktetthülle eines Inertgases – anzunehmen, nimmt die Elektronegativität von Elementen in einer Periode zu, und in einer Gruppe nimmt die Elektronegativität im Allgemeinen mit zunehmender Ordnungszahl ab Element. Daher ist beispielsweise Schwefel im Vergleich zu Phosphor und Silizium elektronegativer und Kohlenstoff im Vergleich zu Silizium elektronegativer.

Beim Erstellen von Formeln für Verbindungen, die aus zwei Nichtmetallen bestehen, wird das elektronegativere von ihnen immer rechts platziert: PCl 3, NO 2. Es gibt einige historische Ausnahmen von dieser Regel, zum Beispiel NH 3, PH 3 usw.

Die Oxidationszahl wird normalerweise durch eine arabische Ziffer (mit einem Vorzeichen vor der Zahl) angegeben, die sich über dem Elementsymbol befindet, zum Beispiel:

Um den Oxidationsgrad von Atomen in chemischen Verbindungen zu bestimmen, werden folgende Regeln befolgt:

1. Die Oxidationsstufe der Elemente in einfachen Stoffen ist Null.
2. Die algebraische Summe der Oxidationsstufen der Atome in einem Molekül ist Null.
3. Sauerstoff in Verbindungen weist hauptsächlich eine Oxidationsstufe von –2 auf (in Sauerstofffluorid OF 2 + 2, in Metallperoxiden wie M 2 O 2 –1).
4. Wasserstoff in Verbindungen weist eine Oxidationsstufe von + 1 auf, mit Ausnahme von Hydriden aktiver Metalle, beispielsweise Alkali- oder Erdalkalimetalle, bei denen die Oxidationsstufe von Wasserstoff – 1 beträgt.
5. Bei einatomigen Ionen entspricht die Oxidationsstufe der Ladung des Ions, zum Beispiel: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br – - –1, S 2– - –2 usw.
6. In Verbindungen mit einer kovalenten polaren Bindung hat die Oxidationsstufe des elektronegativeren Atoms ein Minuszeichen und die des weniger elektronegativen Atoms ein Pluszeichen.
7. IN organische Verbindungen Die Oxidationsstufe von Wasserstoff beträgt +1.

Lassen Sie uns die oben genannten Regeln anhand einiger Beispiele veranschaulichen.

Beispiel 1. Bestimmen Sie den Oxidationsgrad der Elemente in den Oxiden Kalium K 2 O, Selen SeO 3 und Eisen Fe 3 O 4.

Kaliumoxid K 2 O. Die algebraische Summe der Oxidationsstufen der Atome in einem Molekül ist Null. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff in Oxiden beträgt –2. Bezeichnen wir die Oxidationsstufe von Kalium in seinem Oxid als n, dann ist 2n + (–2) = 0 oder 2n = 2, also n = +1, d. h. die Oxidationsstufe von Kalium ist +1.

Selenoxid SeO 3. Das SeO 3 -Molekül ist elektrisch neutral. Die gesamte negative Ladung der drei Sauerstoffatome beträgt –2 × 3 = –6. Um diese negative Ladung auf Null zu reduzieren, muss die Oxidationsstufe von Selen daher +6 sein.

Fe3O4-Molekül elektrisch neutral. Die gesamte negative Ladung der vier Sauerstoffatome beträgt –2 × 4 = –8. Um diese negative Ladung auszugleichen, muss die gesamte positive Ladung der drei Eisenatome +8 betragen. Daher muss ein Eisenatom eine Ladung von 8/3 = +8/3 haben.

Es sollte betont werden, dass der Oxidationszustand eines Elements in einer Verbindung eine Bruchzahl sein kann. Solche fraktionierten Oxidationsstufen sind für die Erklärung der Bindung in einer chemischen Verbindung nicht aussagekräftig, können aber zur Konstruktion von Gleichungen für Redoxreaktionen verwendet werden.

Beispiel 2. Bestimmen Sie den Oxidationsgrad der Elemente in den Verbindungen NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7.

Das NaClO 3 -Molekül ist elektrisch neutral. Die Oxidationsstufe von Natrium ist +1, die Oxidationsstufe von Sauerstoff ist –2. Bezeichnen wir die Oxidationsstufe von Chlor als n, dann ist +1 + n + 3 × (–2) = 0, oder +1 + n – 6 = 0, oder n – 5 = 0, also n = +5. Somit beträgt die Oxidationsstufe von Chlor +5.

Das K 2 Cr 2 O 7-Molekül ist elektrisch neutral. Die Oxidationsstufe von Kalium beträgt +1, die Oxidationsstufe von Sauerstoff beträgt –2. Bezeichnen wir den Oxidationszustand von Chrom als n, dann ist 2 × 1 + 2n + 7 × (–2) = 0, oder +2 + 2n – 14 = 0, oder 2n – 12 = 0, 2n = 12, also n = +6. Somit beträgt die Oxidationsstufe von Chrom +6.

Beispiel 3. Bestimmen wir den Oxidationsgrad von Schwefel im Sulfation SO 4 2–. Das SO 4 2–-Ion hat eine Ladung von –2. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff beträgt –2. Bezeichnen wir die Oxidationsstufe von Schwefel als n, dann ist n + 4 × (–2) = –2, oder n – 8 = –2, oder n = –2 – (–8), also n = +6. Somit beträgt die Oxidationsstufe von Schwefel +6.

Es ist zu beachten, dass die Oxidationsstufe manchmal nicht der Wertigkeit eines bestimmten Elements entspricht.

Beispielsweise sind die Oxidationsstufen des Stickstoffatoms im Ammoniakmolekül NH 3 oder im Hydrazinmolekül N 2 H 4 –3 bzw. –2, während die Wertigkeit des Stickstoffs in diesen Verbindungen drei beträgt.

Die maximale positive Oxidationsstufe für Elemente der Hauptuntergruppen entspricht in der Regel der Gruppennummer (Ausnahmen: Sauerstoff, Fluor und einige andere Elemente).

Die maximale negative Oxidationsstufe ist 8 – die Gruppennummer.

Trainingsaufgaben

1. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Phosphor +5?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 P
4) Alp

2. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Phosphor –3?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 PO 4
4) Alp

3. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Stickstoff +4?

1) HNO2
2) N 2 O 4
3) N 2 O
4) HNO3

4. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Stickstoff –2?

1) NH 3
2) N 2 H 4
3) N 2 O 5
4) HNO2

5. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Schwefel +2?

1) Na 2 SO 3
2)SO2
3) SCl 2
4) H2SO4

6. In welcher Verbindung beträgt die Oxidationsstufe von Schwefel +6?

1) Na 2 SO 3
2) SO 3
3) SCl 2
4) H 2 SO 3

7. In Stoffen mit den Formeln CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4 ist die Oxidationsstufe von Chrom jeweils gleich

1) +2, +3, +6
2) +3, +6, +6
3) +2, +6, +5
4) +2, +6, +6

8. Die minimale negative Oxidationsstufe eines chemischen Elements ist normalerweise gleich

1) Periodennummer
3) die Anzahl der Elektronen, die zur Vervollständigung der äußeren Elektronenschicht fehlen

9. Die maximale positive Oxidationsstufe chemischer Elemente in den Hauptuntergruppen ist in der Regel gleich

1) Periodennummer
2) Seriennummer Chemisches Element
3) Gruppennummer
4) die Gesamtzahl der Elektronen im Element

10. Phosphor weist in der Verbindung die maximale positive Oxidationsstufe auf

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na3P
4) Ca 3 P 2

11. Phosphor weist in der Verbindung eine minimale Oxidationsstufe auf

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na 3 PO 4
4) Ca 3 P 2

12. Die Stickstoffatome in Ammoniumnitrit, die sich im Kation und Anion befinden, weisen jeweils Oxidationsstufen auf

1) –3, +3
2) –3, +5
3) +3, –3
4) +3, +5

13. Die Wertigkeit und Oxidationsstufe von Sauerstoff in Wasserstoffperoxid sind jeweils gleich

1) II, –2
2) II, –1
3) Ich, +4
4) III, –2

14. Die Wertigkeit und der Oxidationsgrad von Schwefel im Pyrit FeS2 sind jeweils gleich

1) IV, +5
2) II, –1
3) II, +6
4) III, +4

15. Die Wertigkeit und Oxidationsstufe des Stickstoffatoms in Ammoniumbromid sind jeweils gleich

1) IV, –3
2) III, +3
3) IV, –2
4) III, +4

16. Das Kohlenstoffatom weist in Kombination mit eine negative Oxidationsstufe auf

1) Sauerstoff
2) Natrium
3) Fluor
4) Chlor

17. weist in seinen Verbindungen einen konstanten Oxidationszustand auf

1) Strontium
2) Eisen
3) Schwefel
4) Chlor

18. Sie können in ihren Verbindungen die Oxidationsstufe +3 aufweisen

1) Chlor und Fluor
2) Phosphor und Chlor
3) Kohlenstoff und Schwefel
4) Sauerstoff und Wasserstoff

19. Sie können in ihren Verbindungen die Oxidationsstufe +4 aufweisen

1) Kohlenstoff und Wasserstoff
2) Kohlenstoff und Phosphor
3) Kohlenstoff und Kalzium
4) Stickstoff und Schwefel

20. Oxidationszustand gleich der Zahl Gruppen manifestiert sich in seinen Verbindungen

1) Chlor
2) Eisen
3) Sauerstoff
4) Fluor

In vielen Schulbüchern und Handbüchern wird gelehrt, wie man auf Valenzen basierende Formeln erstellt, auch für Verbindungen mit Ionenbindungen. Um das Verfahren zur Formelerstellung zu vereinfachen, ist dies unserer Meinung nach akzeptabel. Sie müssen jedoch verstehen, dass dies aus den oben genannten Gründen nicht ganz richtig ist.

Ein universelleres Konzept ist das Konzept der Oxidationsstufe. Basierend auf den Werten der Oxidationsstufen von Atomen sowie auf den Werten der Valenz kann man kompilieren chemische Formeln und Formeleinheiten schreiben.

Oxidationszustand- Dies ist die bedingte Ladung eines Atoms in einem Teilchen (Molekül, Ion, Radikal), berechnet in der Näherung, dass alle Bindungen im Teilchen ionisch sind.

Vor der Bestimmung der Oxidationsstufen ist es notwendig, die Elektronegativität der gebundenen Atome zu vergleichen. Atom c großer Wert Die Elektronegativität hat eine negative Oxidationsstufe und bei einer niedrigeren eine positive Oxidationsstufe.

Um die Elektronegativitätswerte von Atomen bei der Berechnung von Oxidationsstufen objektiv vergleichen zu können, empfahl die IUPAC 2013 die Verwendung der Allen-Skala.

* So beträgt beispielsweise nach der Allen-Skala die Elektronegativität von Stickstoff 3,066 und die von Chlor 2,869.

Lassen Sie uns die obige Definition anhand von Beispielen veranschaulichen. Lassen Sie uns die Strukturformel eines Wassermoleküls zusammenstellen.

Kovalent polar O-H-Verbindungen blau markiert.

Stellen wir uns vor, dass beide Bindungen nicht kovalent, sondern ionisch sind. Wenn sie ionisch wären, würde ein Elektron von jedem Wasserstoffatom auf das elektronegativere Sauerstoffatom übertragen. Markieren wir diese Übergänge mit blauen Pfeilen.

*DarinBeispielsweise dient der Pfeil der visuellen Veranschaulichung der vollständigen Elektronenübertragung und nicht der Veranschaulichung des induktiven Effekts.

Es ist leicht zu erkennen, dass die Anzahl der Pfeile die Anzahl der übertragenen Elektronen anzeigt und ihre Richtung die Richtung der Elektronenübertragung angibt.

Es gibt zwei Pfeile, die auf das Sauerstoffatom gerichtet sind, was bedeutet, dass zwei Elektronen auf das Sauerstoffatom übertragen werden: 0 + (-2) = -2. Am Sauerstoffatom entsteht eine Ladung von -2. Dies ist die Oxidationsstufe von Sauerstoff in einem Wassermolekül.

Jedes Wasserstoffatom verliert ein Elektron: 0 - (-1) = +1. Das bedeutet, dass Wasserstoffatome eine Oxidationsstufe von +1 haben.

Die Summe der Oxidationsstufen entspricht immer der Gesamtladung des Teilchens.

Beispielsweise ist die Summe der Oxidationsstufen in einem Wassermolekül gleich: +1(2) + (-2) = 0. Das Molekül ist ein elektrisch neutrales Teilchen.

Wenn wir die Oxidationsstufen in einem Ion berechnen, dann ist die Summe der Oxidationsstufen dementsprechend gleich seiner Ladung.

Der Wert der Oxidationsstufe wird normalerweise in der oberen rechten Ecke des Elementsymbols angezeigt. Darüber hinaus, das Zeichen steht vor der Nummer. Steht das Vorzeichen hinter der Zahl, ist dies die Ladung des Ions.

Beispielsweise ist S -2 ein Schwefelatom in der Oxidationsstufe -2, S 2- ist ein Schwefelanion mit der Ladung -2.

S +6 O -2 4 2- - Werte der Oxidationsstufen von Atomen im Sulfatanion (die Ladung des Ions ist grün hervorgehoben).

Betrachten Sie nun den Fall, dass die Verbindung gemischte Bindungen aufweist: Na 2 SO 4. Die Bindung zwischen dem Sulfatanion und den Natriumkationen ist ionisch, die Bindungen zwischen dem Schwefelatom und den Sauerstoffatomen im Sulfation sind kovalent polar. Schreiben wir die grafische Formel von Natriumsulfat auf und verwenden Pfeile, um die Richtung des Elektronenübergangs anzuzeigen.

*Strukturformel zeigt die Reihenfolge kovalenter Bindungen in einem Partikel (Molekül, Ion, Radikal). Strukturformeln werden nur für Partikel mit kovalenten Bindungen verwendet. Für Teilchen mit Ionenbindungen hat der Begriff einer Strukturformel keine Bedeutung. Wenn das Partikel ionische Bindungen enthält, wird eine grafische Formel verwendet.

Wir sehen, dass sechs Elektronen das zentrale Schwefelatom verlassen, was bedeutet, dass die Oxidationsstufe von Schwefel 0 - (-6) = +6 ist.

Die endständigen Sauerstoffatome nehmen jeweils zwei Elektronen auf, was bedeutet, dass ihre Oxidationsstufen 0 + (-2) = -2 sind

Die verbrückenden Sauerstoffatome nehmen jeweils zwei Elektronen auf und haben die Oxidationsstufe -2.

Es ist auch möglich, den Oxidationsgrad mithilfe einer strukturgrafischen Formel zu bestimmen, wobei kovalente Bindungen durch Striche und die Ladung von Ionen angegeben sind.

In dieser Formel haben die verbrückenden Sauerstoffatome bereits einzelne negative Ladungen und ein zusätzliches Elektron kommt vom Schwefelatom zu ihnen -1 + (-1) = -2, was bedeutet, dass ihre Oxidationsstufen gleich -2 sind.

Lassen Sie uns die Oxidationsstufen der Elemente in Kaliumsuperoxid (Superoxid) bestimmen. Dazu erstellen wir eine grafische Formel für Kaliumsuperoxid und zeigen die Umverteilung der Elektronen mit einem Pfeil an. O-O-Kommunikation ist kovalent unpolar, daher ist die Umverteilung der Elektronen darin nicht angegeben.

* Superoxidanion ist ein Radikalion. Die formale Ladung eines Sauerstoffatoms beträgt -1 und das andere mit einem ungepaarten Elektron beträgt 0.

Wir sehen, dass die Oxidationsstufe von Kalium +1 ist. Die Oxidationsstufe des Sauerstoffatoms gegenüber Kalium in der Formel ist -1. Die Oxidationsstufe des zweiten Sauerstoffatoms ist 0.

Auf die gleiche Weise können Sie den Oxidationsgrad mithilfe der strukturgrafischen Formel bestimmen.

Die Kreise geben die formalen Ladungen des Kaliumions und eines der Sauerstoffatome an. In diesem Fall stimmen die Werte der formalen Ladungen mit den Werten der Oxidationsstufen überein.

Da beide Sauerstoffatome im Superoxidanion vorhanden sind unterschiedliche Bedeutungen Oxidationsstufen können wir berechnen arithmetisches Mittel der Oxidationsstufe Sauerstoff.

Es ist gleich / 2 = - 1/2 = -0,5.

Werte für arithmetische mittlere Oxidationsstufen werden üblicherweise in Bruttoformeln oder Formeleinheiten angegeben, um zu zeigen, dass die Summe der Oxidationsstufen gleich der Gesamtladung des Systems ist.

Für den Fall mit Superoxid: +1 + 2(-0,5) = 0

Es ist einfach, Oxidationsstufen mithilfe von Elektronenpunktformeln zu bestimmen, in denen freie Elektronenpaare und Elektronen kovalenter Bindungen durch Punkte angezeigt werden.

Sauerstoff ist ein Element der Gruppe VIA, daher hat sein Atom 6 Valenzelektronen. Stellen wir uns vor, dass die Bindungen in einem Wassermolekül ionisch sind. In diesem Fall würde das Sauerstoffatom ein Oktett an Elektronen erhalten.

Die Oxidationsstufe von Sauerstoff beträgt entsprechend: 6 - 8 = -2.

A-Wasserstoffatome: 1 - 0 = +1

Die Fähigkeit, Oxidationsstufen mithilfe grafischer Formeln zu bestimmen, ist für das Verständnis des Wesens dieses Konzepts von unschätzbarem Wert; diese Fähigkeit wird auch im Kurs erforderlich sein organische Chemie. Wenn es sich um anorganische Stoffe handelt, ist es notwendig, den Oxidationsgrad bestimmen zu können Molekülformeln und Formeleinheiten.

Dazu müssen Sie zunächst verstehen, dass Oxidationsstufen konstant und variabel sein können. Elemente mit konstanten Oxidationsstufen müssen beachtet werden.

Jedes chemische Element zeichnet sich durch höhere und niedrigere Oxidationsstufen aus.

Niedrigster Oxidationszustand- Dies ist die Ladung, die ein Atom erhält, wenn es die maximale Anzahl an Elektronen auf der äußeren Elektronenschicht aufnimmt.

Angesichts dessen, die niedrigste Oxidationsstufe hat einen negativen Wert, mit Ausnahme von Metallen, deren Atome aufgrund niedriger Elektronegativitätswerte niemals Elektronen aufnehmen. Metalle haben die niedrigste Oxidationsstufe 0.

Die meisten Nichtmetalle der Hauptuntergruppen versuchen, ihre äußere Elektronenschicht mit bis zu acht Elektronen zu füllen, woraufhin das Atom eine stabile Konfiguration annimmt ( Oktettregel). Um den niedrigsten Oxidationszustand zu bestimmen, ist es daher notwendig zu verstehen, wie viele Valenzelektronen einem Atom fehlen, um das Oktett zu erreichen.

Stickstoff ist beispielsweise ein Element der Gruppe VA, was bedeutet, dass das Stickstoffatom fünf Valenzelektronen hat. Dem Stickstoffatom fehlen drei Elektronen zum Oktett. Dies bedeutet, dass die niedrigste Oxidationsstufe von Stickstoff 0 + (-3) = -3 ist

Bei der Definition dieses Konzepts wird üblicherweise davon ausgegangen, dass sich die Bindungselektronen (Valenzelektronen) zu elektronegativeren Atomen bewegen (siehe Elektronegativität) und dass Verbindungen daher aus positiv und negativ geladenen Ionen bestehen. Der Oxidationszustand kann Null, negativ oder sein positive Werte, die normalerweise oben über dem Elementsymbol platziert werden.

Atomen von Elementen im freien Zustand wird die Oxidationsstufe Null zugeordnet, zum Beispiel: Cu, H2, N2, P4, S6. Negative Bedeutung Diese Atome haben Oxidationsstufen, zu denen sich die verbindende Elektronenwolke (Elektronenpaar) verschiebt. Für Fluor in allen seinen Verbindungen beträgt er −1. Atome, die Valenzelektronen an andere Atome abgeben, haben eine positive Oxidationsstufe. Für Alkali- und Erdalkalimetalle beträgt er beispielsweise +1 bzw. +2. Bei einfachen Ionen wie Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+ entspricht sie der Ladung des Ions. In den meisten Verbindungen beträgt die Oxidationsstufe von Wasserstoffatomen +1, in Metallhydriden (ihren Verbindungen mit Wasserstoff) – NaH, CaH 2 und anderen – beträgt sie jedoch −1. Sauerstoff zeichnet sich durch eine Oxidationsstufe von −2 aus, beträgt aber beispielsweise in Kombination mit Fluor OF2 +2 und in Peroxidverbindungen (BaO2 usw.) −1. In einigen Fällen kann dieser Wert als Bruch ausgedrückt werden: Für Eisen in Eisenoxid (II, III) Fe 3 O 4 beträgt er +8/3.

Die algebraische Summe der Oxidationsstufen der Atome in einer Verbindung ist Null und in einem komplexen Ion ist sie die Ladung des Ions. Mit dieser Regel berechnen wir beispielsweise die Oxidationsstufe von Phosphor in Orthophosphorsäure H 3 PO 4. Wenn wir es mit x bezeichnen und den Oxidationszustand von Wasserstoff (+1) und Sauerstoff (−2) mit der Anzahl ihrer Atome in der Verbindung multiplizieren, erhalten wir die Gleichung: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , daher x=+5 . Auf ähnliche Weise berechnen wir den Oxidationszustand von Chrom im Cr 2 O 7 2−-Ion: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. In den Verbindungen MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 beträgt die Oxidationsstufe von Mangan +2, +3, +4, +8/3, +6, +7 bzw.

Höchster Abschluss Oxidation ist ihr größter positiver Wert. Bei den meisten Elementen entspricht sie der Gruppennummer im Periodensystem und ist ein wichtiges quantitatives Merkmal des Elements in seinen Verbindungen. Niedrigster Wert Die Oxidationsstufe eines Elements, die in seinen Verbindungen auftritt, wird üblicherweise als niedrigste Oxidationsstufe bezeichnet; alle anderen sind mittelschwer. Für Schwefel ist die höchste Oxidationsstufe also +6, die niedrigste −2 und die Zwischenstufe +4.

Änderungen der Oxidationsstufen von Elementen nach Gruppe Periodensystem spiegelt die Häufigkeit ihrer Änderungen wider chemische Eigenschaften mit steigender Seriennummer.

Das Konzept der Oxidationsstufe von Elementen wird bei der Klassifizierung von Stoffen, der Beschreibung ihrer Eigenschaften, der Zusammenstellung von Verbindungsformeln und ihren internationalen Namen verwendet. Besonders häufig wird es jedoch bei der Untersuchung von Redoxreaktionen eingesetzt. Der Begriff „Oxidationszustand“ wird häufig verwendet Anorganische Chemie anstelle des Konzepts der „Valenz“ (vgl

Richtig platzieren Oxidationsstufen, müssen Sie vier Regeln beachten.

1) In einer einfachen Substanz ist die Oxidationsstufe eines beliebigen Elements 0. Beispiele: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Sie sollten sich die charakteristischen Elemente merken konstante Oxidationsstufen. Alle sind in der Tabelle aufgeführt.

3) Die höchste Oxidationsstufe eines Elements stimmt in der Regel mit der Nummer der Gruppe überein, in der sich das Element befindet (z. B. befindet sich Phosphor in Gruppe V, der höchste Standardstandard von Phosphor beträgt +5). Wichtige Ausnahmen: F, O.

4) Die Suche nach Oxidationsstufen anderer Elemente basiert auf einfache Regel:

In einem neutralen Molekül ist die Summe der Oxidationsstufen aller Elemente Null und in einem Ion die Ladung des Ions.

Ein paar einfache Beispiele zur Bestimmung von Oxidationsstufen

Beispiel 1. Es ist notwendig, die Oxidationsstufen der Elemente in Ammoniak (NH 3) zu ermitteln.

Lösung. Wir wissen bereits (siehe 2), dass Art. OK. Wasserstoff ist +1. Es bleibt noch, diese Eigenschaft für Stickstoff zu finden. Sei x die gewünschte Oxidationsstufe. Wir erstellen die einfachste Gleichung: x + 3 (+1) = 0. Die Lösung ist offensichtlich: x = -3. Antwort: N -3 H 3 +1.

Beispiel 2. Geben Sie die Oxidationsstufen aller Atome im H 2 SO 4-Molekül an.

Lösung. Die Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff sind bereits bekannt: H(+1) und O(-2). Wir erstellen eine Gleichung zur Bestimmung der Oxidationsstufe von Schwefel: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Lösung gegebene Gleichung, finden wir: x = +6. Antwort: H +1 2 S +6 O -2 4.

Beispiel 3. Berechnen Sie die Oxidationsstufen aller Elemente im Al(NO 3) 3-Molekül.

Lösung. Der Algorithmus bleibt unverändert. Die Zusammensetzung des „Moleküls“ Aluminiumnitrat umfasst ein Al-Atom (+3), 9 Sauerstoffatome (-2) und 3 Stickstoffatome, deren Oxidationsstufe wir berechnen müssen. Die entsprechende Gleichung lautet: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Antwort: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Beispiel 4. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller Atome im (AsO 4) 3-Ion.

Lösung. In diesem Fall entspricht die Summe der Oxidationsstufen nicht mehr Null, sondern der Ladung des Ions, also -3. Gleichung: x + 4 (-2) = -3. Antwort: As(+5), O(-2).

Was tun, wenn die Oxidationsstufen zweier Elemente unbekannt sind?

Ist es möglich, mit einer ähnlichen Gleichung die Oxidationsstufen mehrerer Elemente gleichzeitig zu bestimmen? Wenn wir dieses Problem aus mathematischer Sicht betrachten, wird die Antwort negativ sein. Lineare Gleichung mit zwei Variablen kann keine eindeutige Lösung haben. Aber wir lösen mehr als nur eine Gleichung!

Beispiel 5. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller Elemente in (NH 4) 2 SO 4.

Lösung. Die Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff sind bekannt, Schwefel und Stickstoff jedoch nicht. Ein klassisches Beispiel für ein Problem mit zwei Unbekannten! Wir betrachten Ammoniumsulfat nicht als ein einzelnes „Molekül“, sondern als eine Kombination aus zwei Ionen: NH 4 + und SO 4 2-. Die Ladungen der Ionen sind uns bekannt; jedes von ihnen enthält nur ein Atom mit unbekannter Oxidationsstufe. Mithilfe der bei der Lösung früherer Probleme gewonnenen Erfahrungen können wir leicht die Oxidationsstufen von Stickstoff und Schwefel ermitteln. Antwort: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Fazit: Wenn ein Molekül mehrere Atome mit unbekannten Oxidationsstufen enthält, versuchen Sie, das Molekül in mehrere Teile zu „spalten“.

So ordnen Sie Oxidationsstufen in organischen Verbindungen an

Beispiel 6. Geben Sie die Oxidationsstufen aller Elemente in CH 3 CH 2 OH an.

Lösung. Das Auffinden von Oxidationsstufen in organischen Verbindungen hat seine eigenen Besonderheiten. Insbesondere ist es notwendig, die Oxidationsstufen für jedes Kohlenstoffatom separat zu ermitteln. Man kann argumentieren auf die folgende Weise. Betrachten Sie zum Beispiel das Kohlenstoffatom in der Methylgruppe. Dieses C-Atom ist mit 3 Wasserstoffatomen und einem benachbarten Kohlenstoffatom verbunden. Entlang der C-H-Bindung verschiebt sich die Elektronendichte in Richtung des Kohlenstoffatoms (da die Elektronegativität von C die EO von Wasserstoff übersteigt). Wäre diese Verschiebung vollständig, würde das Kohlenstoffatom eine Ladung von -3 erhalten.

Das C-Atom in der -CH 2 OH-Gruppe ist an zwei Wasserstoffatome (Verschiebung der Elektronendichte in Richtung C), ein Sauerstoffatom (Verschiebung der Elektronendichte in Richtung O) und ein Kohlenstoffatom (man kann davon ausgehen, dass die Verschiebung erfolgt) gebunden in der Elektronendichte tritt in diesem Fall nicht auf). Der Oxidationszustand von Kohlenstoff beträgt -2 +1 +0 = -1.

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

Verwechseln Sie nicht die Begriffe „Wertigkeit“ und „Oxidationszustand“!

Die Oxidationszahl wird oft mit der Wertigkeit verwechselt. Machen Sie diesen Fehler nicht. Ich werde die Hauptunterschiede auflisten:

• die Oxidationsstufe hat ein Vorzeichen (+ oder -), die Wertigkeit nicht;
• Die Oxidationsstufe kann auch in einer komplexen Substanz Null sein; eine Wertigkeit von Null bedeutet in der Regel, dass ein Atom eines bestimmten Elements nicht mit anderen Atomen verbunden ist (wir werden nicht auf Einschlussverbindungen und andere „Exoten“ eingehen). Hier);
• Der Oxidationszustand ist ein formaler Begriff, der nur bei Verbindungen mit Ionenbindungen eine wirkliche Bedeutung erhält; der Begriff „Valenz“ hingegen lässt sich am bequemsten in Bezug auf kovalente Verbindungen anwenden.

Der Oxidationszustand (genauer gesagt sein Modul) ist oft numerisch gleich der Wertigkeit, aber noch häufiger stimmen diese Werte NICHT überein. Beispielsweise beträgt die Oxidationsstufe von Kohlenstoff in CO 2 +4; die Wertigkeit von C ist ebenfalls gleich IV. In Methanol (CH 3 OH) bleibt die Wertigkeit des Kohlenstoffs jedoch gleich und die Oxidationsstufe von C beträgt -1.

Ein kurzer Test zum Thema „Oxidationszustand“

Nehmen Sie sich ein paar Minuten Zeit, um zu überprüfen, ob Sie dieses Thema verstanden haben. Sie müssen fünf einfache Fragen beantworten. Viel Glück!