Cum se determină posibilele stări de oxidare. Cum se aranjează și cum se determină starea de oxidare a elementelor

Ţintă: Continuați să studiați valența. Dați conceptul de stare de oxidare. Luați în considerare tipurile de stări de oxidare: pozitivă, negativă, valoare zero. Învățați să determinați corect starea de oxidare a unui atom dintr-un compus. Să predea metode de comparare și generalizare a conceptelor studiate; dezvoltarea abilităților și abilităților în determinarea gradului de oxidare prin formule chimice; continua dezvoltarea abilităților muncă independentă; promovează dezvoltarea gândirii logice. Să-și formeze un sentiment de toleranță (toleranță și respect față de opiniile altora) de asistență reciprocă; să efectueze educație estetică (prin proiectarea tablei și a caietelor, la utilizarea prezentărilor).

În timpul orelor

eu. Organizarea timpului

Verificarea elevilor pentru clasă.

II. Pregătirea pentru lecție.

La lecție veți avea nevoie de: Sistem periodic al lui D.I. Mendeleev, manual, caiete de lucru, pixuri, creioane.

III. Verificarea temelor.

Sondaj frontal, unii vor lucra la tablă pe cărți, efectuând un test, iar rezumand această etapă va fi un joc intelectual.

1. Lucrați cu cărți.

1 card

Determinați fracțiile de masă (%) de carbon și oxigen în dioxid de carbon (CO 2 ) .

2 card

Determinați tipul de legătură din molecula de H 2 S. Scrieți structura și formula electronica molecule.

2. Studiu frontal

1. Ce este o legătură chimică?
2. Ce tipuri de legături chimice cunoașteți?
3. Ce legătură se numește legătură covalentă?
4. Ce legături covalente sunt izolate?
5. Ce este valența?
6. Cum definim valența?
7. Ce elemente (metale și nemetale) au valență variabilă?

3. Testare

1. Ce molecule au legături covalente nepolare?

2 . Care moleculă formează o legătură triplă atunci când se formează o legătură covalentă-nepolară?

3 . Cum se numesc ionii încărcați pozitiv?

a) cationi

B) molecule

B) anioni

d) cristale

4. În ce ordine sunt situate substanțele unui compus ionic?

A) CH4, NH3, Mg

B) CI2, MgO, NaCI

B) MgF2, NaCI, CaCI2

D) H2S, HCI, H20

5 . Valenta este determinata de:

A) după numărul grupului

B) prin numărul de electroni nepereche

B) după tipul de legătură chimică

D) după numărul perioadei.

4. Joc intelectual„Tic Tac Toe »

Găsiți substanțe cu o legătură covalentă-polară.

IV. Învățarea de materiale noi

Starea de oxidare este caracteristică importantă stările unui atom dintr-o moleculă. Valența este determinată de numărul de electroni nepereche dintr-un atom, orbitali cu perechi de electroni neîmpărțiți, doar în procesul de excitare a atomului. Cea mai mare valență a unui element este de obicei egală cu numărul grupului. Gradul de oxidare în compușii cu legături chimice diferite se formează inegal.

Cum se formează starea de oxidare în molecule cu legături chimice diferite?

1) La compușii cu legătură ionică, starea de oxidare a elementelor este egală cu sarcinile ionilor.

2) La compușii cu o legătură covalentă nepolară (în moleculele de substanțe simple), starea de oxidare a elementelor este 0.

H 2 0, Ceu 2 0 , F 2 0 , S 0 , AI 0

3) Pentru moleculele cu o legătură covalent-polară, gradul de oxidare este determinat în mod similar cu moleculele cu o legătură chimică ionică.

Starea de oxidare a elementului - aceasta este sarcina condiționată a atomului său, într-o moleculă, dacă presupunem că molecula este formată din ioni.

Starea de oxidare a unui atom, spre deosebire de valență, are un semn. Poate fi pozitiv, negativ sau zero.

Valenta este indicata prin cifre romane deasupra simbolului elementului:

iar starea de oxidare este indicată prin cifre arabe cu o sarcină deasupra simbolurilor elementului ( Mg +2 , Ca +2 ,Nun +1,CIˉ¹).

O stare de oxidare pozitivă este egală cu numărul de electroni donați acestor atomi. Un atom poate dona toți electronii de valență (pentru grupurile principale, aceștia sunt electronii de la nivelul exterior) corespunzători numărului de grup în care se află elementul, prezentând în același timp cea mai mare stare de oxidare (cu excepția OF 2). De exemplu: cea mai mare stare de oxidare a subgrupului principal al grupului II este +2 ( Zn +2) Un grad pozitiv este indicat atât de metale, cât și de nemetale, cu excepția F, He, Ne. De exemplu: C+4,N / A+1 , Al+3

Starea de oxidare negativă este egală cu numărul de electroni acceptați de un atom dat, se arată doar de nemetale. Atomii nemetalelor atașează la fel de mulți electroni cu cât nu sunt suficienți pentru a completa nivelul extern, arătând în același timp un grad negativ.

Pentru elementele principalelor subgrupe ale grupelor IV-VII, starea minimă de oxidare este egală numeric cu

De exemplu:

Valoarea stării de oxidare dintre cele mai înalte și cele mai scăzute stări de oxidare se numește intermediară:

În compușii cu o legătură covalentă nepolară (în molecule de substanțe simple), starea de oxidare a elementelor este 0: H 2 0 , CUeu 2 0 , F 2 0 , S 0 , AI 0

Pentru a determina starea de oxidare a unui atom dintr-un compus, trebuie luate în considerare o serie de prevederi:

1. Stare de oxidareFîn toți compușii este egal cu „-1”.N / A +1 F -1 , H +1 F -1

2. Starea de oxidare a oxigenului în majoritatea compușilor este (-2) excepție: OF 2 , unde starea de oxidare este O +2F -1

3. Hidrogenul în majoritatea compușilor are o stare de oxidare de +1, cu excepția compușilor cu metale active, unde starea de oxidare este (-1): N / A +1 H -1

4. Gradul de oxidare a metalelor principalelor subgrupeeu, II, IIIgrupele din toți compușii este +1,+2,+3.

Elementele cu stare de oxidare constantă sunt:

A) Metale alcaline(Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - stare de oxidare +1

B) elemente din subgrupul II principal al grupului cu excepția (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - stare de oxidare +2

B) element Grupa III: Al - stare de oxidare +3

Algoritm pentru compilarea unei formule în compuși:

1 cale

1 . Elementul cu electronegativitatea cea mai scăzută este listat primul, elementul cu electronegativitatea cea mai mare este listat pe al doilea.

2 . Elementul scris pe primul loc are o sarcină pozitivă „+”, iar în al doilea cu o sarcină negativă „-”.

3 . Specificați starea de oxidare pentru fiecare element.

4 . Aflați multiplu total al stărilor de oxidare.

5. Împărțiți cel mai mic multiplu comun la valoarea stărilor de oxidare și atribuiți indicii rezultați în dreapta jos după simbolul elementului corespunzător.

6. Dacă starea de oxidare este pară - impară, atunci acestea devin lângă simbolul din partea dreaptă jos a crucii - în cruce fără semnul „+” și „-”:

7. Dacă starea de oxidare are o valoare uniformă, atunci trebuie mai întâi reduse la cea mai mică valoare a stării de oxidare și puneți o cruce - în cruce fără semnul „+” și „-”: C +40-2

2 sensuri

1 . Să notăm starea de oxidare a lui N prin X, să indicăm starea de oxidare a lui O: N 2 XO 3 -2

2 . Determinați suma sarcinilor negative, pentru aceasta, starea de oxidare a oxigenului este înmulțită cu indicele de oxigen: 3 (-2) \u003d -6

3 .Pentru ca molecula să fie neutră din punct de vedere electric, trebuie să determinați suma sarcinilor pozitive: X2 \u003d 2X

4 .Faceți o ecuație algebrică:

N 2 + 3 O 3 –2

V. Ancorare

1) Efectuarea remedierii subiectului prin joc, care se numește „Șarpe”.

Regulile jocului: profesorul distribuie cărți. Fiecare card are o întrebare și un răspuns la o altă întrebare.

Profesorul începe jocul. El citește întrebarea, studentul care are răspunsul la întrebarea mea ridică mâna și spune răspunsul. Dacă răspunsul este corect, atunci el își citește întrebarea și elevul care are răspunsul la această întrebare ridică mâna și răspunde etc. Se formează un șarpe de răspunsuri corecte.

1. Cum și unde este indicată starea de oxidare a unui atom al unui element chimic?
   Răspuns: o cifră arabă deasupra simbolului elementului cu sarcina „+” și „-”.
2. Ce tipuri de stări de oxidare sunt izolate din atomi elemente chimice?
   Răspuns: intermediar
3. Ce grad prezintă metalele?
   Răspuns: pozitiv, negativ, zero.
4. Ce grad arată substanțe simple sau molecule cu o legătură covalentă nepolară.
   Răspuns: pozitiv
5. Ce încărcătură au cationii și anionii?
   Răspuns: nul.
6. Cum se numește starea de oxidare care se află între stările de oxidare pozitive și negative.
   Răspuns: pozitiv negativ

2) Scrieți formule ale substanțelor formate din următoarele elemente

1. N și H
2. R&O
3. Zn şi Cl

3) Găsiți și tăiați substanțele care nu au o stare de oxidare variabilă.

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

VI. Rezumatul lecției.

Evaluare cu comentarii

VII. Teme pentru acasă

§23, p.67-72, sarcina după §23-p. 72 Nr. 1-4 de finalizat.

Valenţă este un concept complex. Acest termen a suferit o transformare semnificativă concomitent cu dezvoltarea teoriei legăturii chimice. Inițial, valența a fost capacitatea unui atom de a atașa sau înlocui un anumit număr de alți atomi sau grupări atomice pentru a forma o legătură chimică.

Măsura cantitativă a valenței unui atom de element a fost numărul de atomi de hidrogen sau de oxigen (aceste elemente au fost considerate mono- și, respectiv, bivalente), pe care elementul îi adaugă pentru a forma o hidrură cu formula EH x sau un oxid cu formula E n O m .

Deci, valența atomului de azot din molecula de amoniac NH 3 este de trei, iar atomul de sulf din molecula de H 2 S este de doi, deoarece valența atomului de hidrogen este una.

În compușii Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2, valențele de sodiu, bariu și siliciu sunt 1, 2, 3 și, respectiv, 4.

Conceptul de valență a fost introdus în chimie înainte ca structura atomului să fie cunoscută, și anume în 1853 de către chimistul englez Frankland. S-a stabilit acum că valența unui element este strâns legată de numărul de electroni exteriori ai atomilor, deoarece electronii învelișurilor interioare ale atomilor nu participă la formarea legăturilor chimice.

În teoria electronică a legăturii covalente, se crede că valența atomică este determinat de numărul de electroni neperechi în starea fundamentală sau excitată, participând la formarea perechilor de electroni comuni cu electronii altor atomi.

Pentru unele elemente, valența este o valoare constantă. Deci, sodiul sau potasiul din toți compușii este monovalent, calciul, magneziul și zincul sunt divalente, aluminiul este trivalent etc. Dar majoritatea elementelor chimice prezintă valență variabilă, care depinde de natura elementului partener și de condițiile procesului. Deci, fierul poate forma doi compuși cu clor - FeCl 2 și FeCl 3, în care valența fierului este 2 și, respectiv, 3.

Stare de oxidare- un concept care caracterizează starea unui element dintr-un compus chimic și comportamentul acestuia în reacțiile redox; numeric, starea de oxidare este egală cu sarcina formală care poate fi atribuită elementului, pe baza presupunerii că toți electronii fiecăreia dintre legăturile sale au trecut la atomul mai electronegativ.

Electronegativitatea- o măsură a capacității unui atom de a dobândi o sarcină negativă în timpul formării unei legături chimice sau a capacității unui atom dintr-o moleculă de a atrage electronii de valență implicați în formarea unei legături chimice. Electronegativitatea nu este valoare absolută si calculat diverse metode. Prin urmare, valorile electronegativității date în diferite manuale și cărți de referință pot diferi.

Tabelul 2 prezintă electronegativitatea unor elemente chimice pe scara Sanderson, iar Tabelul 3 arată electronegativitatea elementelor pe scara Pauling.

Valoarea electronegativității este dată sub simbolul elementului corespunzător. Cu cât valoarea numerică a electronegativității unui atom este mai mare, cu atât elementul este mai electronegativ. Cel mai electronegativ este atomul de fluor, cel mai puțin electronegativ este atomul de rubidiu. Într-o moleculă formată din atomi a două elemente chimice diferite, sarcina negativă formală va fi asupra atomului a cărui valoare numerică a electronegativității va fi mai mare. Deci, într-o moleculă de dioxid de sulf SO 2, electronegativitatea atomului de sulf este 2,5, iar valoarea electronegativității atomului de oxigen este mai mare - 3,5. Prin urmare, sarcina negativă va fi pe atomul de oxigen, iar sarcina pozitivă pe atomul de sulf.

În molecula de amoniac NH3, valoarea electronegativității atomului de azot este 3,0, iar cea a hidrogenului este 2,1. Prin urmare, atomul de azot va avea o sarcină negativă, iar atomul de hidrogen va avea o sarcină pozitivă.

Ar trebui să cunoașteți clar tendințele generale în electronegativitate. Deoarece un atom al oricărui element chimic tinde să dobândească o configurație stabilă a stratului de electroni exterior - un înveliș octet al unui gaz inert, electronegativitatea elementelor într-o perioadă crește, iar într-un grup, electronegativitatea scade în general odată cu creșterea numărului atomic al elementului. Prin urmare, de exemplu, sulful este mai electronegativ decât fosforul și siliciul, iar carbonul este mai electronegativ decât siliciul.

Atunci când se compilează formule pentru compuși formați din două nemetale, cel mai electronegativ dintre ei este întotdeauna plasat la dreapta: PCl 3, NO 2. Există câteva excepții istorice de la această regulă, cum ar fi NH 3 , PH 3 etc.

Starea de oxidare este de obicei indicată printr-o cifră arabă (cu un semn în fața cifrei) situat deasupra simbolului elementului, de exemplu:

Pentru a determina starea de oxidare a atomilor din compușii chimici, se respectă următoarele reguli:

1. Starea de oxidare a elementelor din substanțele simple este zero.
2. Suma algebrică a stărilor de oxidare ale atomilor dintr-o moleculă este zero.
3. Oxigenul din compuși prezintă în principal o stare de oxidare de –2 (în fluorura de oxigen OF 2 + 2, în peroxizii metalici precum M 2 O 2 –1).
4. Hidrogenul din compuși prezintă o stare de oxidare de + 1, cu excepția hidrurilor de metal active, de exemplu, alcaline sau alcalino-pământoase, în care starea de oxidare a hidrogenului este - 1.
5. Pentru ionii monoatomici, starea de oxidare este egală cu sarcina ionului, de exemplu: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br - - -1, S 2- - -2 etc.
6. În compușii cu o legătură polară covalentă, starea de oxidare a unui atom mai electronegativ are semnul minus, iar un atom mai puțin electronegativ are un semn plus.
7. ÎN compusi organici starea de oxidare a hidrogenului este +1.

Să ilustrăm regulile de mai sus cu mai multe exemple.

Exemplul 1 Determinați gradul de oxidare al elementelor în oxizi de potasiu K 2 O , seleniu SeO 3 și fier Fe 3 O 4.

Oxid de potasiu K 2 O. Suma algebrică a stărilor de oxidare ale atomilor dintr-o moleculă este zero. Starea de oxidare a oxigenului în oxizi este –2. Să notăm starea de oxidare a potasiului în oxidul său ca n, apoi 2n + (–2) = 0 sau 2n = 2, deci n = +1, adică starea de oxidare a potasiului este +1.

Oxid de seleniu SeO3. Molecula de SeO 3 este neutră din punct de vedere electric. Sarcina negativă totală a celor trei atomi de oxigen este –2 × 3 = –6. Prin urmare, pentru a egaliza această sarcină negativă la zero, starea de oxidare a seleniului trebuie să fie +6.

Moleculă de Fe3O4 neutru din punct de vedere electric. Sarcina negativă totală a celor patru atomi de oxigen este –2 × 4 = –8. Pentru a egaliza această sarcină negativă, sarcina pozitivă totală pe cei trei atomi de fier trebuie să fie +8. Prin urmare, un atom de fier ar trebui să aibă o sarcină de 8/3 = +8/3.

Trebuie subliniat faptul că starea de oxidare a unui element dintr-un compus poate fi un număr fracționar. Astfel de stări de oxidare fracționată nu au sens în explicarea legăturii dintr-un compus chimic, dar pot fi folosite pentru a formula ecuații pentru reacțiile redox.

Exemplul 2 Determinați gradul de oxidare al elementelor din compușii NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7.

Molecula de NaClO 3 este neutră din punct de vedere electric. Starea de oxidare a sodiului este +1, starea de oxidare a oxigenului este -2. Să notăm starea de oxidare a clorului ca n, apoi +1 + n + 3 × (–2) = 0, sau +1 + n – 6 = 0, sau n – 5 = 0, deci n = +5. Astfel, starea de oxidare a clorului este +5.

Molecula K 2 Cr 2 O 7 este neutră din punct de vedere electric. Starea de oxidare a potasiului este +1, starea de oxidare a oxigenului este -2. Să notăm starea de oxidare a cromului ca n, apoi 2 × 1 + 2n + 7 × (–2) = 0, sau +2 + 2n – 14 = 0, sau 2n – 12 = 0, 2n = 12, deci n = +6. Astfel, starea de oxidare a cromului este +6.

Exemplul 3 Să determinăm stările de oxidare ale sulfului în ionul sulfat SO 4 2– . Ionul SO 4 2– are o sarcină de –2. Starea de oxidare a oxigenului este –2. Să notăm starea de oxidare a sulfului ca n, apoi n + 4 × (–2) = –2, sau n – 8 = –2, sau n = –2 – (–8), deci n = +6. Astfel, starea de oxidare a sulfului este +6.

Trebuie amintit că starea de oxidare nu este uneori egală cu valența unui element dat.

De exemplu, stările de oxidare ale atomului de azot din molecula de amoniac NH3 sau din molecula de hidrazină N2H4 sunt -3 și respectiv -2, în timp ce valența azotului în acești compuși este de trei.

Starea de oxidare pozitivă maximă pentru elementele principalelor subgrupe, de regulă, este egală cu numărul grupului (excepții: oxigen, fluor și alte elemente).

Starea maximă de oxidare negativă este 8 - numărul grupului.

Sarcini de instruire

1. În ce compus este starea de oxidare a fosforului +5?

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

2. Care compus are starea de oxidare a fosforului -3?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li3PO4
4) AlP

3. În ce compus este starea de oxidare a azotului egală cu +4?

1) HNO2
2) N2O4
3) N2O
4) HNO3

4. În ce compus numărul de oxidare al azotului este egal cu -2?

1) NH3
2) N2H4
3) N2O5
4) HNO2

5. În ce compus este starea de oxidare a sulfului egală cu +2?

1) Na2S03
2) SO2
3) SCl2
4) H2SO4

6. În ce compus este starea de oxidare a sulfului egală cu +6?

1) Na2S03
2) SO3
3) SCl2
4) H2SO3

7. În substanțele ale căror formule sunt CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4, respectiv starea de oxidare a cromului este

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

8. Starea minimă de oxidare negativă a unui element chimic este de obicei egală cu

1) numărul perioadei
3) numărul de electroni care lipsesc înainte de finalizarea stratului de electroni exterior

9. Starea de oxidare pozitivă maximă a elementelor chimice situate în principalele subgrupe este de obicei egală cu

1) numărul perioadei
2) număr de serie element chimic
3) numărul grupului
4) numărul total de electroni din element

10. Fosforul prezintă starea de oxidare pozitivă maximă în compus

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

11. Fosforul prezintă cea mai scăzută stare de oxidare din compus

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na3PO4
4) Ca 3 P 2

12. Atomii de azot din nitritul de amoniu, care fac parte din cation și, respectiv, anion, prezintă stări de oxidare

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

13. Valența și, respectiv, starea de oxidare a oxigenului în peroxidul de hidrogen sunt

1) II, -2
2) II, -1
3) I, +4
4) III, -2

14. Valența și starea de oxidare a sulfului în pirita FeS2 sunt, respectiv,

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

15. Valența și, respectiv, starea de oxidare a atomului de azot din bromura de amoniu sunt

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

16. Atomul de carbon prezintă o stare de oxidare negativă atunci când este combinat cu

1) oxigen
2) sodiu
3) fluor
4) clor

17. Un grad constant de oxidare în compușii săi prezintă

1) stronțiu
2) fierul de călcat
3) sulf
4) clor

18. Starea de oxidare +3 în compușii lor poate prezenta

1) clor și fluor
2) fosfor și clor
3) carbon și sulf
4) oxigen și hidrogen

19. Starea de oxidare +4 în compușii lor poate prezenta

1) carbon și hidrogen
2) carbon și fosfor
3) carbon și calciu
4) azot și sulf

20. gradul de oxidare, egală cu numărul grupuri, în compușii săi prezintă

1) clor
2) fierul de călcat
3) oxigen
4) fluor

În multe manuale școlare și manuale, ele învață cum să scrieți formule pentru valențe, chiar și pentru compuși cu legături ionice. Pentru a simplifica procedura de compilare a formulelor, acest lucru, în opinia noastră, este acceptabil. Dar trebuie să înțelegeți că acest lucru nu este în întregime corect din cauza motivelor de mai sus.

Un concept mai universal este conceptul de grad de oxidare. După valorile stărilor de oxidare ale atomilor, precum și după valorile valenței, se poate compune formule chimiceși scrieți unitățile de formulă.

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

Înainte de a determina stările de oxidare, este necesar să se compare electronegativitatea atomilor de legătură. Atom cu de mare valoare electronegativitatea are o stare de oxidare negativă, iar cu un pozitiv mai mic.

Pentru a compara în mod obiectiv valorile electronegativității atomilor la calcularea stărilor de oxidare, în 2013 IUPAC a recomandat utilizarea scalei Allen.

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

Să ilustrăm definiția de mai sus cu exemple. Să facem o formulă structurală a unei molecule de apă.

polar covalent Legături O-H marcat cu albastru.

Imaginează-ți că ambele legături nu sunt covalente, ci ionice. Dacă ar fi ionici, atunci un electron ar trece de la fiecare atom de hidrogen la atomul de oxigen mai electronegativ. Să notăm aceste tranziții cu săgeți albastre.

*In aceeade exemplu, săgeata servește pentru a ilustra transferul complet de electroni și nu pentru a ilustra efectul inductiv.

Este ușor de observat că numărul de săgeți arată numărul de electroni transferați, iar direcția lor - direcția transferului de electroni.

Două săgeți sunt direcționate către atomul de oxigen, ceea ce înseamnă că doi electroni trec către atomul de oxigen: 0 + (-2) = -2. Un atom de oxigen are o sarcină de -2. Acesta este gradul de oxidare a oxigenului într-o moleculă de apă.

Un electron părăsește fiecare atom de hidrogen: 0 - (-1) = +1. Aceasta înseamnă că atomii de hidrogen au o stare de oxidare de +1.

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

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

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

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

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

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

Acum luați în considerare cazul în care compusul are legături mixte: Na 2 SO 4 . Legătura dintre anionul sulfat și cationii de sodiu este ionică, legăturile dintre atomul de sulf și atomii de oxigen din ionul sulfat sunt polare covalente. Scriem formula grafică pentru sulfatul de sodiu, iar săgețile indică direcția tranziției electronilor.

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

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

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

Atomii de oxigen din punte acceptă câte doi electroni, starea lor de oxidare este -2.

De asemenea, este posibil să se determine gradul de oxidare prin formula structural-grafică, unde liniuțele indică legături covalente, iar ionii indică sarcina.

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

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

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

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

În același mod, se poate determina gradul de oxidare prin formula structural-grafică.

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

Deoarece ambii atomi de oxigen din anionul superoxid au sensuri diferite stări de oxidare, putem calcula starea medie aritmetică de oxidare oxigen.

Va fi egal cu / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0,5.

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

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

Este ușor să determinați stările de oxidare folosind formulele punctului de electroni, în care perechile de electroni singuri și electronii legăturilor covalente sunt indicați prin puncte.

Oxigenul este un element al grupului VIA, prin urmare există 6 electroni de valență în atomul său. Imaginează-ți că legăturile din molecula de apă sunt ionice, caz în care atomul de oxigen ar primi un octet de electroni.

Starea de oxidare a oxigenului este, respectiv, egală cu: 6 - 8 \u003d -2.

Și atomi de hidrogen: 1 - 0 = +1

Capacitatea de a determina gradul de oxidare folosind formule grafice este de neprețuit pentru înțelegerea esenței acestui concept, iar această abilitate va fi, de asemenea, necesară în curs Chimie organica. Dacă avem de-a face cu substanțe anorganice, atunci este necesar să putem determina gradul de oxidare prin formule moleculareși unități de formulă.

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

Orice element chimic se caracterizează prin stări de oxidare superioare și inferioare.

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

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

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

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

La definirea acestui concept, se presupune în mod condiționat că electronii de legare (de valență) trec la mai mulți atomi electronegativi (vezi Electronegativitatea) și, prin urmare, compușii constau, parcă, din ioni încărcați pozitiv și negativ. Starea de oxidare poate fi zero, negativă și valoare pozitivă, care sunt de obicei plasate deasupra simbolului elementului din partea de sus.

Valoarea zero a stării de oxidare este atribuită atomilor elementelor în stare liberă, de exemplu: Cu, H 2 , N 2 , P 4 , S 6 . Sensul negativ stările de oxidare sunt acei atomi către care norul de electroni de legare (perechea de electroni) este deplasat. Pentru fluor în toți compușii săi, acesta este -1. Atomii care donează electroni de valență altor atomi au o stare de oxidare pozitivă. De exemplu, pentru metalele alcaline și alcalino-pământoase, este +1 și respectiv +2. În ionii simpli precum Cl − , S 2− , K + , Cu 2+ , Al 3+ , este egal cu sarcina ionului. În majoritatea compușilor, starea de oxidare a atomilor de hidrogen este +1, dar în hidrurile metalice (compușii lor cu hidrogen) - NaH, CaH 2 și altele - este -1. Pentru oxigen, starea de oxidare este -2, dar, de exemplu, în combinație cu fluor OF 2 va fi +2, iar în compușii peroxid (BaO 2 etc.) -1. În unele cazuri, această valoare poate fi exprimată și ca număr fracționar: pentru fierul în oxid de fier (II, III) Fe 3 O 4 este egal cu +8/3.

Suma algebrică a stărilor de oxidare ale atomilor dintr-un compus este zero, iar într-un ion complex este sarcina ionului. Folosind această regulă, calculăm, de exemplu, starea de oxidare a fosforului în acidul fosforic H 3 PO 4 . Notând-o cu x și înmulțind starea de oxidare pentru hidrogen (+1) și oxigen (−2) cu numărul atomilor lor din compus, obținem ecuația: (+1) 3+x+(−2) 4=0, de unde x=+5. În mod similar, calculăm starea de oxidare a cromului în ionul Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. În compușii MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4, starea de oxidare a manganului va fi +2, +3, +4, +8/3, +6, respectiv +7.

Cel mai înalt grad oxidarea este cea mai mare valoare pozitivă a acesteia. Pentru majoritatea elementelor, este egal cu numărul grupului din sistemul periodic și este o caracteristică cantitativă importantă a elementului din compușii săi. Cea mai mică valoare starea de oxidare a unui element care apare în compușii săi este denumită în mod obișnuit starea de oxidare cea mai scăzută; toate celelalte sunt intermediare. Deci, pentru sulf, cea mai mare stare de oxidare este +6, cea mai scăzută este -2 și intermediarul este +4.

Modificarea stărilor de oxidare ale elementelor pe grupe sistem periodic reflectă frecvența schimbării lor proprietăți chimice cu numărul de serie din ce în ce mai mare.

Conceptul de stare de oxidare a elementelor este utilizat în clasificarea substanțelor, descriind proprietățile acestora, formulând compuși și denumirile lor internaționale. Dar este utilizat pe scară largă în studiul reacțiilor redox. Conceptul de „stare de oxidare” este adesea folosit în Chimie anorganicăîn locul conceptului de „valență” (cf.

Pentru a plasa corect stări de oxidare Există patru reguli de reținut.

1) Într-o substanță simplă, starea de oxidare a oricărui element este 0. Exemple: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Ar trebui să vă amintiți elementele pentru care sunt caracteristice stări constante de oxidare. Toate sunt enumerate în tabel.

3) Cea mai mare stare de oxidare a unui element, de regulă, coincide cu numărul grupului în care se află acest element (de exemplu, fosforul este în grupul V, cel mai mare SD al fosforului este +5). Excepții importante: F, O.

4) Căutarea stărilor de oxidare ale elementelor rămase se bazează pe regula simpla:

Într-o moleculă neutră, suma stărilor de oxidare ale tuturor elementelor este egală cu zero, iar într-un ion - sarcina ionului.

Câteva exemple simple pentru determinarea stărilor de oxidare

Exemplul 1. Este necesar să se găsească stările de oxidare ale elementelor din amoniac (NH 3).

Soluţie. Știm deja (vezi 2) că art. BINE. hidrogenul este +1. Rămâne de găsit această caracteristică pentru azot. Fie x starea de oxidare dorită. Compunem cea mai simplă ecuație: x + 3 (+1) \u003d 0. Soluția este evidentă: x \u003d -3. Răspuns: N-3H3+1.

Exemplul 2. Precizați stările de oxidare ale tuturor atomilor din molecula de H 2 SO 4.

Soluţie. Sunt deja cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului: H(+1) și O(-2). Facem o ecuație pentru determinarea gradului de oxidare a sulfului: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Rezolvarea ecuația dată, găsim: x \u003d +6. Răspuns: H+12S+6O-24.

Exemplul 3. Calculați stările de oxidare ale tuturor elementelor din molecula de Al(NO 3) 3.

Soluţie. Algoritmul rămâne neschimbat. Compoziția „moleculei” de azotat de aluminiu include un atom de Al (+3), 9 atomi de oxigen (-2) și 3 atomi de azot, a căror stare de oxidare trebuie să o calculăm. Ecuația corespunzătoare: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Răspuns: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Exemplul 4. Determinați stările de oxidare ale tuturor atomilor din ionul (AsO 4) 3-.

Soluţie. În acest caz, suma stărilor de oxidare nu va mai fi egală cu zero, ci cu sarcina ionului, adică -3. Ecuația: x + 4 (-2) = -3. Răspuns: As(+5), O(-2).

Ce trebuie făcut dacă stările de oxidare a două elemente sunt necunoscute

Este posibil să se determine stările de oxidare ale mai multor elemente deodată folosind o ecuație similară? Dacă luăm în considerare această problemă din punct de vedere al matematicii, răspunsul va fi negativ. Ecuație liniară cu două variabile nu poate avea o soluție unică. Dar nu rezolvăm doar o ecuație!

Exemplul 5. Determinați stările de oxidare ale tuturor elementelor din (NH 4 ) 2 SO 4.

Soluţie. Sunt cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului, dar sulful și azotul nu sunt. Un exemplu clasic de problemă cu două necunoscute! Vom considera sulfatul de amoniu nu ca o singură „moleculă”, ci ca o combinație de doi ioni: NH 4 + și SO 4 2-. Cunoaștem încărcăturile ionilor, fiecare dintre ei conține doar un atom cu un grad necunoscut de oxidare. Folosind experiența acumulată în rezolvarea problemelor anterioare, putem găsi cu ușurință stările de oxidare ale azotului și sulfului. Răspuns: (N-3H4+1)2S+6O4-2.

Concluzie: dacă molecula conține mai mulți atomi cu stări de oxidare necunoscute, încercați să „împarți” molecula în mai multe părți.

Cum să aranjezi stările de oxidare în compușii organici

Exemplul 6. Indicați stările de oxidare ale tuturor elementelor din CH 3 CH 2 OH.

Soluţie. Găsirea stărilor de oxidare în compușii organici are propriile sale specificități. În special, este necesar să se găsească separat stările de oxidare pentru fiecare atom de carbon. Poți să raționezi în felul următor. Luați în considerare, de exemplu, atomul de carbon din grupa metil. Acest atom de C este conectat la 3 atomi de hidrogen și un atom de carbon adiacent. Pe legătura C-H, densitatea electronilor se deplasează către atomul de carbon (deoarece electronegativitatea lui C depășește EO a hidrogenului). Dacă această deplasare ar fi completă, atomul de carbon ar dobândi o sarcină de -3.

Atomul de C din grupa -CH 2 OH este legat de doi atomi de hidrogen (deplasarea densității electronilor către C), un atom de oxigen (deplasarea densității electronilor către O) și un atom de carbon (putem presupune că nu există nicio schimbare a densității electronilor în acest caz). Starea de oxidare a carbonului este -2 +1 +0 = -1.

Răspuns: C-3H+13C-1H+12O-2H+1.

Nu confundați conceptele de „valență” și „stare de oxidare”!

Starea de oxidare este adesea confundată cu valența. Nu face această greșeală. Voi enumera principalele diferențe:

• starea de oxidare are semn (+ sau -), valență - nu;
• gradul de oxidare poate fi egal cu zero chiar și într-o substanță complexă, egalitatea valenței la zero înseamnă, de regulă, că atomul acestui element nu este conectat la alți atomi (nu vom discuta aici despre niciun fel de compuși de incluziune și alte „exotice”);
• gradul de oxidare este un concept formal care capătă sens real doar în compușii cu legături ionice, conceptul de „valență”, dimpotrivă, este cel mai convenabil aplicat în raport cu compușii covalenti.

Starea de oxidare (mai precis, modulul său) este adesea egală numeric cu valența, dar și mai des aceste valori NU coincid. De exemplu, starea de oxidare a carbonului din CO2 este +4; valența C este de asemenea egală cu IV. Dar în metanol (CH 3 OH), valența carbonului rămâne aceeași, iar starea de oxidare a lui C este -1.

Un mic test pe tema „Gradul de oxidare”

Acordați câteva minute pentru a verifica cum ați înțeles acest subiect. Trebuie să răspunzi la cinci întrebări simple. Noroc!