Masa. Starile de oxidare ale elementelor chimice.

Masa. Starile de oxidare ale elementelor chimice.

Evaluare articol:

La definirea acestui concept, se presupune în mod convențional că electronii de legătură (de valență) se deplasează către mai mulți atomi electronegativi (vezi Electronegativitatea) și, prin urmare, compușii constau din ioni încărcați pozitiv și negativ. Numărul de oxidare poate avea valori zero, negative și pozitive, care sunt de obicei plasate deasupra simbolului elementului din partea de sus.

O stare de oxidare zero este atribuită atomilor elementelor în stare liberă, de exemplu: Cu, H2, N2, P4, S6. Acei atomi spre care se deplasează norul de electroni de legătură (perechea de electroni) au o valoare negativă a stării de oxidare. Pentru fluor în toți compușii săi este egal cu -1. Atomii care donează electroni de valență altor atomi au o stare de oxidare pozitivă. De exemplu, pentru metalele alcaline și alcalino-pământoase este egal cu +1 și, respectiv, +2. În ionii simpli precum Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+, 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. Oxigenul se caracterizează printr-o stare de oxidare de -2, dar, de exemplu, în combinație cu fluor OF2 va fi +2, iar în compușii peroxid (BaO2 etc.) -1. În unele cazuri, această valoare poate fi exprimată ca o fracție: pentru fier în oxid de fier (II, III) Fe 3 O 4 este egală 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 ortofosforic 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, +7, respectiv.

Cea mai mare stare de oxidare este cea mai mare valoare pozitivă. Pentru majoritatea elementelor, este egal cu numărul grupului din tabelul 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 de obicei numită starea de oxidare cea mai scăzută; toate celelalte sunt intermediare. Da, pentru sulf cel mai înalt grad oxidarea este +6, cel mai mic -2, intermediar +4.

Modificările stărilor de oxidare ale elementelor pe grupe din tabelul periodic reflectă frecvența modificărilor acestora proprietăți chimice cu numărul de serie din ce în ce mai mare.

Conceptul de stare de oxidare a elementelor este utilizat în clasificarea substanțelor, descrierea proprietăților lor, compilarea formulelor compușilor și a denumirilor internaționale ale acestora. 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” (vezi

Instrucțiuni

Ca rezultat, se formează un compus complex - tetracloroaurat de hidrogen. Agentul de complexare din acesta este un ion de aur, liganzii sunt ioni de clor, iar sfera exterioară este un ion de hidrogen. Cum se stabilesc grade oxidare elemente din acest complex conexiune?

În primul rând, determinați care dintre elementele care alcătuiesc molecula este cel mai electronegativ, adică care va atrage densitatea totală de electroni către sine. Acesta este clorul, deoarece se află în partea dreaptă sus a tabelului periodic și este al doilea după fluor și oxigen. Prin urmare, a lui grad oxidare va avea semnul minus. Care este magnitudinea gradului oxidare clor?

Clorul, la fel ca toți ceilalți halogeni, este situat în a 7-a grupă a tabelului periodic; nivelul său electronic exterior conține 7 electroni. Tragând un alt electron la acest nivel, acesta se va muta într-o poziție stabilă. Deci este grad oxidare va fi egal cu -1. Și din moment ce în acest complex conexiune patru ioni de clor, atunci sarcina totală va fi -4.

Dar suma mărimilor gradelor oxidare elementele care alcătuiesc molecula trebuie să fie egale cu zero, deoarece orice moleculă este neutră din punct de vedere electric. Astfel, -4 trebuie echilibrat de sarcina pozitivă de +4, datorată hidrogenului și aurului.

Vei avea nevoie

• Manual școlar de chimie clasele 8-9 de orice autor, tabel periodic, tabel de electronegativitate a elementelor (tipărit în manualele școlare de chimie).

Instrucțiuni

Pentru început, este necesar să indicăm că gradul este un concept care necesită conexiuni pentru, adică nu aprofundarea în structură. Dacă elementul este într-o stare liberă, atunci acesta este cel mai simplu caz - se formează o substanță simplă, ceea ce înseamnă gradul oxidare este egal cu zero. De exemplu, hidrogen, oxigen, azot, fluor etc.

În substanțele complexe, totul este diferit: electronii dintre atomi sunt distribuiți neuniform și este exact gradul oxidare ajută la determinarea numărului de electroni dați sau primiți. grad oxidare pot fi pozitive și negative. Când sunt pozitivi, electronii sunt eliberați; când negativi, electronii sunt primiți. Câteva elemente ale diplomei dvs oxidare conservate în diverși compuși, dar mulți nu diferă în această caracteristică. Trebuie să vă amintiți o regulă importantă - suma gradelor oxidareîntotdeauna egal cu zero. Cel mai simplu exemplu, gaz CO: știind că gradul oxidare oxigenul în marea majoritate a cazurilor este -2 și folosind regula de mai sus, puteți calcula gradul oxidare pentru C. În sumă cu -2, zero dă doar +2, ceea ce înseamnă gradul oxidare carbon +2. Să complicăm problema și să luăm CO2 gaz pentru calcule: grad oxidare oxigenul rămâne încă -2, dar în acest caz există două molecule. Prin urmare, (-2) * 2 = (-4). Un număr care adună până la -4 și dă zero, +4, adică în acest gaz are un grad oxidare+4. Un exemplu mai complicat: H2SO4 - hidrogenul are un grad oxidare+1, oxigen -2. În acest compus există 2 hidrogeni și 4 oxigeni, adică. va fi +2 și respectiv -8. Pentru a obține un total de zero, trebuie să adăugați 6 plusuri. Deci gradul oxidare sulf +6.

Când este dificil să se determine unde este plus și unde este minus într-un compus, este necesară electronegativitatea (este ușor de găsit într-un manual general). Metalele au adesea un grad pozitiv oxidare, iar nemetalele sunt negative. Dar, de exemplu, PI3 - ambele elemente sunt nemetale. Tabelul arată că electronegativitatea iodului este 2,6 și 2,2. În comparație, se dovedește că 2,6 este mai mare decât 2,2, adică electronii sunt atrași spre iod (iodul are un grad negativ oxidare). Urmând exemplele simple date, puteți determina cu ușurință gradul oxidare orice element din conexiuni.

Notă

Nu este nevoie să confundați metalele și nemetalele, atunci starea de oxidare va fi mai ușor de găsit și nu va fi confundată.

grad oxidare se numește sarcina condiționată a unui atom dintr-o moleculă. Se presupune că toate legăturile sunt de natură ionică. Cu alte cuvinte, oxidare caracterizează capacitatea unui element de a forma o legătură ionică.

Vei avea nevoie

• - Masa lui Mendeleev.

Instrucțiuni

Într-un compus, suma puterilor atomilor este egală cu sarcina compusului respectiv. Aceasta înseamnă că într-o substanță simplă, de exemplu, Na sau H2, gradul oxidare elementul este zero.

grad oxidare oxigenul din compuși este de obicei -2. De exemplu, în apă H2O există doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Într-adevăr, -2+1+1 = 0 - în partea stângă a expresiei este suma puterilor oxidare toți atomii incluși în compus. În CaO calciul are un grad oxidare+2 și - -2. Excepție de la aceasta sunt compușii OF2 și H2O2.
grad U oxidareîntotdeauna egal cu -1.

De obicei, gradul maxim pozitiv oxidare elementul coincide cu numărul grupului său din tabelul periodic al elementelor. Gradul maxim oxidare egal cu elementul minus opt. Un exemplu este clorul din a șaptea grupă. 7-8 = -1 - grad oxidare. Excepția de la această regulă este fluorul, oxigenul și fierul - cel mai înalt grad oxidare mai jos este numărul grupului lor. Elementele subgrupului de cupru au cel mai înalt grad oxidare mai mult de 1.

Surse:

• Starea de oxidare a elementelor în 2018

grad oxidare element este sarcina condiționată a atomilor unui element chimic dintr-un compus, calculată din ipoteza că compușii constau numai din ioni. Ele pot avea valori pozitive, negative sau zero. Pentru metale, stările de oxidare sunt întotdeauna pozitive; pentru nemetale, ele pot fi atât pozitive, cât și negative. Depinde de ce atom este conectat atomul nemetalic.

Instrucțiuni

Notă

Gradul de oxidare poate avea valori fracționate, de exemplu, în minereul de fier magnetic Fe2O3 este +8/3.

Surse:

• „Manual de chimie”, G.P. Homcenko, 2005.

Starea de oxidare este o caracteristică a elementelor des întâlnite în manualele de chimie. Există un numar mare de sarcini care vizează determinarea acestui grad, iar multe dintre ele provoacă dificultăți pentru școlari și elevi. Dar urmând un anumit algoritm, aceste dificultăți pot fi evitate.

Vei avea nevoie

• - tabelul periodic elemente chimice (tabel de D.I. Mendeleev).

Instrucțiuni

Amintește-ți un lucru regula generala: orice element dintr-o substanță simplă este egal cu zero (substanțe simple: Na, Mg, Al, - adică substanțe formate dintr-un element). Pentru a identifica o substanță, mai întâi scrieți-o fără a pierde indici - numerele situate în partea dreaptă jos, lângă simbolul elementului. Un exemplu ar fi sulful - H2SO4.

Apoi, deschideți masa D.I. Mendeleev și găsiți gradul elementului cel mai din stânga din substanța dvs. - în caz acest exemplu. Conform regulii existente, starea sa de oxidare va fi întotdeauna pozitivă și este scrisă cu semnul „+”, deoarece ocupă poziția cea mai din stânga în formula substanței. Pentru a determina valoarea numerică a stării de oxidare, acordați atenție poziției elementului față de grupuri. Hidrogenul este în primul grup, prin urmare, starea sa de oxidare este +1, dar deoarece există doi atomi de hidrogen în sulf (indicele ne arată acest lucru), scrieți +2 deasupra simbolului său.

După aceasta, determinați starea de oxidare a elementului cel mai din dreapta din intrare - oxigenul în acest caz. Condiționalul său (sau numărul de oxidare) va fi întotdeauna negativ, deoarece ocupă poziția corectă în înregistrarea substanței. Această regulă este valabilă în toate cazurile. Valoarea numerică a elementului drept se găsește scăzând din numărul său de grup numărul 8. În acest caz, starea de oxidare a oxigenului este -2 (6-8=-2), ținând cont de indicele - -8.

Pentru a găsi sarcina condiționată a unui atom al celui de-al treilea element, utilizați regula - suma stărilor de oxidare ale tuturor elementelor trebuie să fie egală cu zero. Aceasta înseamnă că sarcina condiționată a atomului de oxigen din substanță va fi egală cu +6: (+2)+(+6)+(-8)=0. După aceasta, scrieți +6 deasupra simbolului de sulf.

Surse:

• ca stări de oxidare ale elementelor chimice

Fosforul este un element chimic cu al 15-lea număr de serieîn Tabelul Periodic. Este situat în grupul său V. Un non-metal clasic descoperit de alchimistul Brand în 1669. Există trei modificări principale ale fosforului: roșu (parte a amestecului pentru chibrituri de iluminat), alb și negru. La foarte presiuni mari(aproximativ 8,3 * 10^10 Pa) fosforul negru se transformă într-o altă stare alotropă („fosfor metalic”) și începe să conducă curentul. fosfor în diverse substanțe?

Instrucțiuni

Ține minte, grad. Aceasta este o valoare care corespunde sarcinii unui ion dintr-o moleculă, cu condiția ca perechile de electroni care realizează legătura să fie deplasate către un element mai electronegativ (situat în dreapta și mai sus în Tabelul Periodic).

De asemenea, trebuie să cunoașteți condiția principală: suma sarcinilor electrice ale tuturor ionilor care alcătuiesc molecula, ținând cont de coeficienți, trebuie să fie întotdeauna egală cu zero.

Starea de oxidare nu coincide întotdeauna cantitativ cu valența. Cel mai bun exemplu– carbon, care în organice are întotdeauna valoarea 4, iar starea de oxidare poate fi egală cu -4, și 0, și +2, și +4.

Care este starea de oxidare în molecula de fosfină PH3, de exemplu? Toate lucrurile luate în considerare, la această întrebare este foarte ușor de răspuns. Deoarece hidrogenul este primul element din Tabelul Periodic, prin definiție nu poate fi situat acolo „în dreapta și mai sus” decât . Prin urmare, fosforul este cel care va atrage electronii de hidrogen.

Fiecare atom de hidrogen, după ce a pierdut un electron, se va transforma într-un ion de oxidare încărcat pozitiv +1. Prin urmare, sarcina pozitivă totală este +3. Aceasta înseamnă, ținând cont de regula conform căreia sarcina totală a moleculei este zero, starea de oxidare a fosforului din molecula de fosfină este -3.

Ei bine, care este starea de oxidare a fosforului în oxidul P2O5? Luați tabelul periodic. Oxigenul este situat în grupa VI, în dreapta fosforului și, de asemenea, mai sus, prin urmare, este cu siguranță mai electronegativ. Adică, starea de oxidare a oxigenului din acest compus va avea semnul minus, iar fosforul va avea un semn plus. Care sunt aceste grade pentru ca molecula ca întreg să fie neutră? Puteți observa cu ușurință că cel mai mic multiplu comun al numerelor 2 și 5 este 10. Prin urmare, starea de oxidare a oxigenului este -2, iar fosforul este +5.

Pentru a caracteriza starea elementelor din compuși, a fost introdus conceptul de stare de oxidare. Starea de oxidare se referă la sarcina condiționată a unui atom dintr-un compus, calculată pe baza presupunerii că compusul este format din ioni. Starea de oxidare este indicată printr-o cifră arabă, care este plasată în fața simbolului elementului, cu semnul „+” sau „−” corespunzător pierderii sau achiziționării de electroni. Starea de oxidare este doar o formă convenabilă pentru a contabiliza transferul de electroni și nu ar trebui considerată nici ca sarcină efectivă a unui atom din moleculă (de exemplu, în molecula LiF, sarcinile efective ale Li și F sunt +0,89 și -). 0,89, respectiv, în timp ce gradele de oxidare +1 și -1), nici ca valența elementului (de exemplu, în compușii CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2, valența carbonului este 4, iar stările de oxidare sunt respectiv −4, −2, +2, +4).

Valorile numerice ale valenței și ale stării de oxidare pot coincide în funcție de valoare absolută numai la formarea compuşilor cu legături ionice. La determinarea gradului de oxidare se folosesc următoarele reguli:

1. Atomii elementelor care se află în stare liberă sau sub formă de molecule de substanțe simple au o stare de oxidare egală cu zero, de exemplu Fe, Cu, H 2, N 2 etc.

2. Starea de oxidare a unui element sub forma unui ion monoatomic într-un compus cu structură ionică este egală cu sarcina acestui ion, de exemplu,

3. Hidrogenul în majoritatea compușilor are o stare de oxidare de +1, cu excepția hidrurilor metalice (NaH, LiH), în care starea de oxidare a hidrogenului este -1.

Cea mai comună stare de oxidare a oxigenului în compuși este –2, cu excepția peroxizilor (Na 2 O 2, H 2 O 2 - starea de oxidare a oxigenului este -1) și F 2 O (starea de oxidare a oxigenului este + 2).

Pentru elementele cu stare de oxidare variabilă, valoarea acesteia poate fi calculată cunoscând formula compusului și ținând cont de faptul că suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor din moleculă este zero. Într-un ion complex, această sumă este egală cu sarcina ionului. De exemplu, starea de oxidare a atomului de clor din molecula de HClO 4, calculată pe baza încărcăturii totale a moleculei = 0, x este starea de oxidare a atomului de clor) este +7. Starea de oxidare a atomului de sulf din ionul SO este +6.

Proprietățile redox ale unui element depind de gradul de oxidare al acestuia. Se disting atomii aceluiași element cel mai jos , superior Și stări intermediare de oxidare.

Cunoscând starea de oxidare a unui element dintr-un compus, este posibil să se prezică dacă acest compus prezintă proprietăți oxidante sau reducătoare.

Ca exemplu, luați în considerare sulful S și compușii săi H2S, SO2 și SO3. Relația dintre structura electronică a atomului de sulf și proprietățile sale redox în acești compuși este prezentată clar în Tabelul 7.1.

Cum se determină starea de oxidare? Tabelul periodic vă permite să înregistrați această valoare cantitativă pentru orice element chimic.

Definiție

În primul rând, să încercăm să înțelegem ce reprezintă acest termen. Starea de oxidare conform tabelului periodic reprezintă numărul de electroni care sunt acceptați sau cedați de un element în procesul de interacțiune chimică. Ea poate accepta negativitatea și valoare pozitivă.

Conectarea la un tabel

Cum se determină starea de oxidare? Tabelul periodic este format din opt grupe dispuse vertical. Fiecare dintre ele are două subgrupe: principală și secundară. Pentru a seta valori pentru elemente, trebuie să utilizați anumite reguli.

Instrucțiuni

Cum se calculează stările de oxidare ale elementelor? Tabelul vă permite să faceți față pe deplin acestei probleme. Metalele alcaline, care sunt situate în primul grup (subgrup principal), prezintă o stare de oxidare în compuși, aceasta corespunde cu +, egală cu valența lor cea mai mare. Metalele din a doua grupă (subgrupa A) au o stare de oxidare +2.

Tabelul vă permite să determinați această valoare nu numai pentru elementele care prezintă proprietăți metalice, ci și pentru nemetale. Valoarea lor maximă va corespunde celei mai mari valențe. De exemplu, pentru sulf va fi +6, pentru azot +5. Cum se calculează cifra lor minimă (cea mai mică)? Tabelul răspunde și la această întrebare. Trebuie să scazi numărul grupului din opt. De exemplu, pentru oxigen va fi -2, pentru azot -3.

Pentru substanțele simple care nu au intrat în interacțiune chimică cu alte substanțe, indicatorul determinat este considerat egal cu zero.

Să încercăm să identificăm principalele acțiuni legate de aranjarea în compuși binari. Cum să setați starea de oxidare în ele? Tabelul periodic ajută la rezolvarea problemei.

De exemplu, să luăm oxidul de calciu CaO. Pentru calciu, situat în subgrupul principal al celui de-al doilea grup, valoarea va fi constantă, egală cu +2. Pentru oxigenul, care are proprietăți nemetalice, acest indicator va fi o valoare negativă și corespunde cu -2. Pentru a verifica corectitudinea definiției, rezumăm cifrele obținute. Ca rezultat, obținem zero, prin urmare, calculele sunt corecte.

Să determinăm indicatori similari într-un alt compus binar CuO. Deoarece cuprul este situat într-un subgrup secundar (primul grup), prin urmare, indicatorul studiat poate prezenta sensuri diferite. Prin urmare, pentru a-l determina, trebuie mai întâi să identificați indicatorul pentru oxigen.

Pentru un nemetal situat la sfârșitul formulei binare, numărul de oxidare este sens negativ. Deoarece acest element se află în grupa a șasea, la scăderea șase din opt, obținem că starea de oxidare a oxigenului corespunde cu -2. Deoarece nu există indici în compus, prin urmare, indicele stării de oxidare a cuprului va fi pozitiv, egal cu +2.

Cum altfel se folosește un tabel de chimie? Stările de oxidare ale elementelor în formule formate din trei elemente sunt de asemenea calculate folosind un algoritm specific. În primul rând, acești indicatori sunt plasați la primul și ultimul element. Pentru primul, acest indicator va avea o valoare pozitivă, corespunzătoare valenței. Pentru elementul exterior, care este un nemetal, acest indicator are o valoare negativă; este determinat ca o diferență (numărul grupului este scăzut din opt). Când se calculează starea de oxidare a unui element central, se folosește o ecuație matematică. La calcul se iau în considerare indicii disponibili pentru fiecare element. Suma tuturor stărilor de oxidare trebuie să fie zero.

Exemplu de determinare în acid sulfuric

Formula acestui compus este H2SO4. Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, iar oxigenul are o stare de oxidare de -2. Pentru a determina starea de oxidare a sulfului, creăm o ecuație matematică: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Constatăm că starea de oxidare a sulfului corespunde cu +6.

Concluzie

Folosind regulile, puteți atribui coeficienți în reacțiile redox. Această problemă este discutată în cursul de chimie de clasa a IX-a din programa școlară. În plus, informațiile despre stările de oxidare vă permit să finalizați sarcinile OGE și USE.