Atomi pokazuju oksidaciona stanja. Kako odrediti oksidacijsko stanje atoma kemijskog elementa

elektronegativnost (EO) je sposobnost atoma da privuče elektrone kada se vežu za druge atome .

Elektronegativnost zavisi od udaljenosti između jezgra i valentnih elektrona i od toga koliko je valentna ljuska blizu završetka. Što je manji radijus atoma i više valentnih elektrona, to je veći njegov EC.

Fluor je najelektronegativniji element. Prvo, ima 7 elektrona u valentnoj ljusci (samo 1 elektron nedostaje prije okteta) i, drugo, ova valentna ljuska (…2s 2 2p 5) se nalazi blizu jezgra.

Najmanje elektronegativni atomi su alkalni i zemnoalkalni metali. Imaju velike radijuse i njihove vanjske elektronske ljuske su daleko od potpune. Mnogo im je lakše dati svoje valentne elektrone drugom atomu (tada će predvanjska ljuska postati potpuna) nego da „dobiju“ elektrone.

Elektronegativnost se može izraziti kvantitativno i poredati elemente u rastućem redoslijedu. Najčešće korištena je skala elektronegativnosti koju je predložio američki hemičar L. Pauling.

Razlika u elektronegativnosti elemenata u spoju ( ΔX) će nam omogućiti da procenimo vrstu hemijske veze. Ako vrijednost ∆ X= 0 - veza kovalentne nepolarne.

S razlikom elektronegativnosti do 2,0, veza se naziva kovalentna polarna, na primjer: H-F veza u molekuli fluorovodonika HF: Δ X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Razmatrane su veze s razlikom elektronegativnosti većom od 2,0 jonski. Na primjer: Na-Cl veza u spoju NaCl: Δ X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Oksidacijsko stanje

Oksidacijsko stanje (CO) je uvjetni naboj atoma u molekuli, izračunat pod pretpostavkom da se molekula sastoji od jona i općenito je električno neutralna.

Kada se formira ionska veza, elektron prelazi s manje elektronegativnog atoma na elektronegativniji, atomi gube električnu neutralnost i pretvaraju se u ione. postoje cjelobrojni naboji. Kada se formira kovalentna polarna veza, elektron se ne prenosi u potpunosti, već djelimično, pa nastaju parcijalni naboji (na slici ispod HCl). Zamislimo da je elektron u potpunosti prešao sa atoma vodika na hlor, a na vodiku se pojavio cijeli pozitivni naboj +1, a na hloru -1. takvi uslovni naboji se nazivaju oksidaciono stanje.

Ova slika prikazuje oksidaciona stanja karakteristična za prvih 20 elemenata.
Bilješka. Najveći SD je obično jednak broju grupe u periodnom sistemu. Metali glavnih podgrupa imaju jednu karakteristiku CO, nemetali, po pravilu, imaju širenje CO. Stoga nastaju nemetali veliki broj spojeva i imaju "raznovrsnija" svojstva u odnosu na metale.

Primjeri određivanja stepena oksidacije

Odredimo oksidaciona stanja hlora u jedinjenjima:

Pravila koja smo razmatrali ne dozvoljavaju nam uvijek da izračunamo CO svih elemenata, kao, na primjer, u datoj molekuli aminopropana.

Ovdje je zgodno koristiti sljedeću metodu:

1) Prikazujemo strukturnu formulu molekula, crtica je veza, par elektrona.

2) Pretvorimo crticu u strelicu usmjerenu na više EO atoma. Ova strelica simbolizira prijelaz elektrona u atom. Ako su dva identična atoma povezana, ostavljamo liniju kakva jeste – nema prijenosa elektrona.

3) Brojimo koliko je elektrona "došlo" i "otišlo".

Na primjer, razmotrite naboj na prvom atomu ugljika. Tri strelice su usmjerene prema atomu, što znači da su stigla 3 elektrona, naboj je -3.

Drugi atom ugljika: vodonik mu je dao elektron, a dušik jedan elektron. Naboj se nije promijenio, jednak je nuli. itd.

Valence

Valence(od latinskog valēns "imati snagu") - sposobnost atoma da formiraju određeni broj hemijske veze sa atomima drugih elemenata.

U osnovi, valencija znači sposobnost atoma da formiraju određeni broj kovalentnih veza. Ako atom ima n nespareni elektroni i m usamljenih elektronskih parova, onda se ovaj atom može formirati n+m kovalentne veze sa drugim atomima, tj. njegova valencija će biti n+m. Pri procjeni maksimalne valencije treba poći od elektronske konfiguracije "pobuđenog" stanja. Na primjer, maksimalna valencija atoma berilija, bora i dušika je 4 (na primjer, u Be (OH) 4 2-, BF 4 - i NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), sumpor - 6 (H 2 SO 4), hlor - 7 (Cl 2 O 7).

U nekim slučajevima, valencija se može numerički podudarati sa stanjem oksidacije, ali ni na koji način nisu identične jedna drugoj. Na primjer, trostruka veza se ostvaruje u molekulima N 2 i CO (tj. valencija svakog atoma je 3), ali oksidacijsko stanje dušika je 0, ugljik +2, kisik -2.

Stepen oksidacije. Određivanje oksidacionog stanja atoma elementa pomoću hemijska formula veze. Sastavljanje formule spoja prema poznatim oksidacijskim stanjima atoma elemenata

Oksidacijsko stanje elementa je uvjetni naboj atoma u tvari, izračunat uz pretpostavku da se sastoji od iona. Da biste odredili stupanj oksidacije elemenata, potrebno je zapamtiti određena pravila:

1. Oksidacijsko stanje može biti pozitivno, negativno ili nula. Označava se arapskim brojem sa znakom plus ili minus iznad simbola elementa.

2. Prilikom određivanja oksidacijskih stanja, oni polaze od elektronegativnosti tvari: zbir oksidacijskih stanja svih atoma u spoju je nula.

3. Ako je spoj formiran od atoma jednog elementa (u jednostavnoj tvari), tada je oksidacijsko stanje tih atoma nula.

4. Atomi nekih hemijski elementi oksidaciona stanja se obično pripisuju čeliku. Na primjer, oksidacijsko stanje fluora u jedinjenjima je uvijek -1; litijum, natrijum, kalijum, rubidijum i cezijum +1; magnezijum, kalcijum, stroncijum, barijum i cink +2, aluminijum +3.

5. Oksidacijsko stanje vodonika u većini jedinjenja je +1, a samo u jedinjenjima sa nekim metalima jednako je -1 (KH, BaH2).

6. Oksidacijsko stanje kiseonika u većini jedinjenja je -2, a samo u nekim jedinjenjima mu je dodeljeno oksidaciono stanje -1 (H2O2, Na2O2 ili +2 (OF2).

7. Atomi mnogih hemijskih elemenata imaju varijable stepena oksidacija.

8. Oksidacijsko stanje atoma metala u jedinjenjima je pozitivno i brojčano jednako njegovoj valenciji.

9. Maksimalno pozitivno oksidaciono stanje elementa obično je jednako broju grupe u periodični sistem U kojem se element nalazi.

10. Minimalno stanje oksidacije za metale je nula. Za nemetale u većini slučajeva ispod negativan stepen oksidacija je jednaka razlici između broja grupe i broja osam.

11. Oksidacijsko stanje atoma formira jednostavan ion (sastoji se od jednog atoma), jednak naboju ovog jona.

Koristeći gore navedena pravila, određujemo oksidaciona stanja hemijskih elemenata u sastavu H2SO4. Ovo je složena supstanca koja se sastoji od tri hemijska elementa - vodonika H, ​​sumpora S i kiseonika O. Zapažamo oksidaciona stanja onih elemenata za koja su konstantna. U našem slučaju to su vodonik H i kiseonik O.

Odredimo nepoznato stanje oksidacije sumpora. Neka je oksidacijsko stanje sumpora u ovom spoju x.

Napravimo jednadžbe tako što za svaki element pomnožimo njegov indeks sa stanjem oksidacije i izjednačimo ekstrahiranu količinu sa nulom: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X - 8 = 0

x = +8 - 2 = +6

Stoga je oksidacijsko stanje sumpora plus šest.

U sljedećem primjeru, hajde da saznamo kako možete napisati formulu za spoj s poznatim oksidacijskim stanjima atoma elemenata. Napravimo formulu ferum (III) oksida. Riječ "oksid" znači da desno od simbola za željezo treba napisati simbol za kisik: FeO.

Obratite pažnju na oksidaciona stanja hemijskih elemenata iznad njihovih simbola. Oksidacijsko stanje gvožđa je naznačeno u nazivu u zagradama (III), dakle jednako je +3, oksidaciono stanje kiseonika u oksidima je -2.

Nađimo najmanji zajednički višekratnik za brojeve 3 i 2, ovo je 6. Podijelimo broj 6 sa 3, dobićemo broj 2 - ovo je indeks za željezo. Broj 6 podijelimo sa 2, dobijemo broj 3 - ovo je indeks kisika.

U sljedećem primjeru, hajde da saznamo kako formulirati formulu spoja s poznatim oksidacijskim stanjima atoma elementa i nabojima jona. Napravimo formulu kalcijum ortofosfata. Riječ "ortofosfat" znači da desno od simbola kalcijuma treba napisati kiseli ostatak ortofosfatne kiseline: CaPO4.

Obratite pažnju na stanje oksidacije kalcijuma (pravilo broj četiri) i naboj kiselog ostatka (prema tabeli rastvorljivosti).

Nađimo najmanji zajednički višekratnik za brojeve 2 i 3, ovo je 6. Podijelimo broj 6 sa 2, dobićemo broj 3 - ovo je indeks za kalcijum. Broj 6 podijelimo sa 3, dobijemo broj 2 - ovo je indeks za kiselinski ostatak.

Formalni naboj atoma u jedinjenjima je pomoćna veličina, obično se koristi u opisima svojstava elemenata u hemiji. Ovaj uslovni električni naboj je stepen oksidacije. Njegovo značenje se mijenja kao rezultat mnogih hemijski procesi. Iako je naboj formalan, on zorno karakterizira svojstva i ponašanje atoma u redoks reakcijama (ORDs).

Oksidacija i redukcija

U prošlosti su kemičari koristili termin "oksidacija" da opisuju interakciju kisika s drugim elementima. Naziv reakcija dolazi od latinskog naziva za kiseonik - Oxygenium. Kasnije se pokazalo da i drugi elementi oksidiraju. U ovom slučaju se obnavljaju - pričvršćuju elektrone. Svaki atom tokom formiranja molekula mijenja strukturu svoje valentne elektronske ljuske. U tom slučaju se pojavljuje formalni naboj čija vrijednost ovisi o broju uvjetno datih ili primljenih elektrona. Za karakterizaciju ove vrijednosti ranije je korišten engleski kemijski izraz "oxidation number", što u prijevodu znači "oxidation number". Njegova upotreba se zasniva na pretpostavci da vezani elektroni u molekulima ili ionima pripadaju atomu sa višom elektronegativnošću (EO). Sposobnost da zadrže svoje elektrone i privlače ih od drugih atoma dobro je izražena kod jakih nemetala (halogeni, kisik). Jaki metali (natrijum, kalijum, litijum, kalcijum, drugi alkalni i zemnoalkalni elementi) imaju suprotna svojstva.

Određivanje stepena oksidacije

Oksidacijsko stanje je naboj koji bi atom stekao kada bi se elektroni uključeni u formiranje veze u potpunosti prebacili na elektronegativniji element. Postoje supstance koje nemaju molekularnu strukturu (halogenidi alkalnih metala i druga jedinjenja). U tim slučajevima, oksidaciono stanje se poklapa sa nabojem jona. Uslovni ili realni naboj pokazuje koji se proces odvijao prije nego što su atomi stekli svoje trenutno stanje. Pozitivno oksidaciono stanje je ukupan broj elektrona koji su uklonjeni iz atoma. Negativna vrijednost oksidacijskog stanja jednaka je broju stečenih elektrona. Promjenom oksidacijskog stanja hemijskog elementa, prosuđuje se šta se dešava sa njegovim atomima tokom reakcije (i obrnuto). Boja tvari određuje koje su promjene u stanju oksidacije nastale. Spojevi hroma, željeza i niza drugih elemenata u kojima pokazuju različite valencije različito su obojeni.

Negativne, nulte i pozitivne vrijednosti oksidacijskog stanja

Jednostavne supstance formiraju hemijski elementi sa istom vrednošću EO. U ovom slučaju, vezni elektroni pripadaju svim strukturnim česticama podjednako. Stoga, u jednostavne supstance Elemente sjekire ne karakterizira oksidacijsko stanje (H 0 2, O 0 2, C 0). Kada atomi prihvate elektrone ili zajednički oblak pomeranja u njihovom pravcu, uobičajeno je da se naboje piše sa predznakom minus. Na primjer, F -1, O -2, C -4. Darujući elektrone, atomi dobijaju stvarni ili formalni pozitivni naboj. U OF 2 oksidu, atom kiseonika daje po jedan elektron dvama atomima fluora i nalazi se u O+2 oksidacionom stanju. Vjeruje se da u molekuli ili poliatomskom ionu, elektronegativniji atomi primaju sve elektrone koji se vezuju.

Sumpor je element koji pokazuje različite valencije i oksidaciona stanja.

Hemijski elementi glavnih podgrupa često pokazuju nižu valenciju jednaku VIII. Na primjer, valencija sumpora u vodikovom sulfidu i metalnim sulfidima je II. Element se odlikuje srednjim i višim valencijama u pobuđenom stanju, kada atom odustane od jednog, dva, četiri ili svih šest elektrona i pokazuje valencije I, II, IV, VI. Iste vrijednosti, samo sa predznakom minus ili plus, imaju oksidaciona stanja sumpora:

• u fluor sulfidu daje jedan elektron: -1;
• kod vodonik sulfida najniža vrijednost: -2;
• u srednjem stanju dioksida: +4;
• u trioksidu, sumpornoj kiselini i sulfatima: +6.

U svom najvišem oksidacionom stanju, sumpor prihvata samo elektrone, a u najnižem stanju pokazuje jaka redukciona svojstva. S+4 atomi mogu djelovati kao redukcijski ili oksidacijski agensi u jedinjenjima, ovisno o uvjetima.

Prijenos elektrona u kemijskim reakcijama

Kada se formira kristal kuhinjska so natrijum donira elektrone elektronegativnijem hloru. Stanja oksidacije elemenata poklapaju se sa nabojima jona: Na +1 Cl -1 . Za molekule nastale socijalizacijom i premještanjem elektronskih parova na elektronegativniji atom, primjenjiv je samo koncept formalnog naboja. Ali može se pretpostaviti da su sva jedinjenja sastavljena od jona. Tada atomi privlačeći elektrone dobijaju uslovno negativan naboj, a odavanjem dobijaju pozitivan. U reakcijama navedite koliko je elektrona pomaknuto. Na primjer, u molekuli ugljičnog dioksida C +4 O - 2 2, indeks naveden u gornjem desnom uglu na hemijski simbol ugljenik prikazuje broj elektrona uklonjenih iz atoma. Kiseonik u ovoj supstanci ima oksidaciono stanje -2. Odgovarajući indeks sa hemijskim predznakom O je broj dodatih elektrona u atomu.

Kako izračunati oksidaciona stanja

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

1. U jednostavnim supstancama oksidaciona stanja su nula.
2. Zbir oksidacije svih atoma ili jona u neutralnoj tvari je nula.
3. U kompleksnom jonu, zbir oksidacionih stanja svih elemenata mora odgovarati naboju cijele čestice.
4. Elektronegativniji atom dobija negativno oksidaciono stanje, što se piše sa znakom minus.
5. Dobija se manje elektronegativnih elemenata pozitivnim stepenima oksidacije, pišu se sa znakom plus.
6. Kiseonik generalno pokazuje oksidaciono stanje od -2.
7. Za vodonik karakteristična vrijednost: +1, nalazi se u metalnim hidridima: H-1.
8. Fluor je najelektronegativniji od svih elemenata, njegovo oksidacijsko stanje je uvijek -4.
9. Za većinu metala, oksidacioni brojevi i valencije su isti.

Oksidacijsko stanje i valencija

Većina spojeva nastaje kao rezultat redoks procesa. Prijelaz ili pomicanje elektrona s jednog elementa na drugi dovodi do promjene njihovog oksidacijskog stanja i valencije. Često se ove vrijednosti poklapaju. Kao sinonim za pojam "oksidacijsko stanje", može se koristiti izraz "elektrohemijska valencija". Ali postoje izuzeci, na primjer, u amonijum jonu, dušik je četverovalentan. Istovremeno, atom ovog elementa je u oksidacionom stanju -3. U organskim supstancama ugljik je uvijek četverovalentan, ali oksidacijska stanja C atoma u metanu CH 4, mravljem alkoholu CH 3 OH i HCOOH kiselini imaju različite vrijednosti: -4, -2 i +2.

Redox reakcije

Mnogi redoks kritične procese u industriji, tehnologiji, životu i nežive prirode: sagorevanje, korozija, fermentacija, intracelularno disanje, fotosinteza i druge pojave.

Prilikom sastavljanja OVR jednačina, koeficijenti se biraju metodom elektronske ravnoteže, u kojoj se rade sljedeće kategorije:

• oksidaciona stanja;
• redukcijski agens donira elektrone i oksidira;
• oksidaciono sredstvo prihvata elektrone i redukuje se;
• broj datih elektrona mora biti jednak broju vezanih.

Stjecanje elektrona od strane atoma dovodi do smanjenja njegovog oksidacijskog stanja (redukcije). Gubitak jednog ili više elektrona od strane atoma je praćen povećanjem oksidacijskog broja elementa kao rezultat reakcija. Za OVR strujanje između jona jakih elektrolita u vodeni rastvori, češće koriste ne elektronski balans, već metod polureakcija.

Video kurs "Osvoji A" obuhvata sve teme neophodne za uspeh polaganje ispita iz matematike za 60-65 bodova. Potpuno svi zadaci 1-13 profilni ispit matematike. Pogodan i za polaganje Osnovnog USE iz matematike. Ako želite da položite ispit sa 90-100 bodova, potrebno je da riješite prvi dio za 30 minuta i bez greške!

Pripremni kurs za ispit za 10-11 razred, kao i za nastavnike. Sve što vam je potrebno za rješavanje 1. dijela ispita iz matematike (prvih 12 zadataka) i 13. zadatka (trigonometrija). A to je više od 70 bodova na Jedinstvenom državnom ispitu, a bez njih ne može ni student sa sto bodova ni humanista.

Sva potrebna teorija. Quick Ways rješenja, zamke i tajne ispita. Analizirani su svi relevantni zadaci 1. dijela iz zadataka Banke FIPI. Kurs je u potpunosti usklađen sa zahtjevima USE-2018.

Kurs sadrži 5 velikih tema, svaka po 2,5 sata. Svaka tema je data od nule, jednostavno i jasno.

Stotine ispitnih zadataka. Tekstovni problemi i teorija vjerovatnoće. Jednostavni i lako pamtljivi algoritmi za rješavanje problema. Geometrija. teorija, referentni materijal, analiza svih vrsta USE zadataka. Stereometrija. Lukavi trikovi za rješavanje, korisne varalice, razvoj prostorne mašte. Trigonometrija od nule - do zadatka 13. Razumijevanje umjesto nabijanja. Vizuelno objašnjenje složenih koncepata. Algebra. Korijeni, potencije i logaritmi, funkcija i derivacija. Osnova za rešenje izazovni zadaci 2 dijela ispita.

Kako odrediti stepen oksidacije? Periodični sistem vam omogućava da zabilježite datu kvantitativnu vrijednost za bilo koji hemijski element.

Definicija

Prvo, pokušajmo da shvatimo šta je ovaj izraz. Oksidacijsko stanje prema periodnom sistemu je broj elektrona koje element prihvata ili daje u procesu hemijske interakcije. Može potrajati negativno i pozitivna vrijednost.

Link do tabele

Kako se određuje oksidacijsko stanje? Periodični sistem se sastoji od osam grupa raspoređenih okomito. Svaka od njih ima dvije podgrupe: glavnu i sekundarnu. Da bi se postavili indikatori za elemente, moraju se koristiti određena pravila.

Uputstvo

Kako izračunati oksidaciona stanja elemenata? Tablica vam omogućava da se u potpunosti nosite sa sličnim problemom. Alkalni metali, koji se nalaze u prvoj grupi (glavna podgrupa), oksidaciono stanje je prikazano u jedinjenjima, odgovara +, jednako je njihovoj najvećoj valentnosti. Metali druge grupe (podgrupa A) imaju +2 oksidaciono stanje.

Tabela vam omogućava da odredite ovu vrijednost ne samo za elemente koji pokazuju metalna svojstva, već i za nemetale. Njihova maksimalna vrijednost će odgovarati najvišoj valenciji. Na primjer, za sumpor će biti +6, za dušik +5. Kako se izračunava njihov minimalni (najniži) broj? Tabela takođe daje odgovor na ovo pitanje. Oduzmite broj grupe od osam. Na primjer, za kisik će biti -2, za dušik -3.

Za jednostavne supstance koje nisu ušle u hemijsku interakciju sa drugim supstancama, utvrđeni indikator se smatra nula.

Pokušajmo identificirati glavne radnje vezane za raspored u binarnim spojevima. Kako u njih staviti stepen oksidacije? Periodični sistem pomaže u rješavanju problema.

Na primjer, uzmite kalcijev oksid CaO. Za kalcij koji se nalazi u glavnoj podgrupi druge grupe, vrijednost će biti konstantna, jednaka +2. Za kisik, koji ima nemetalna svojstva, ovaj indikator će biti negativna vrijednost i odgovara -2. Da bismo provjerili tačnost definicije, sumiramo dobijene brojeve. Kao rezultat, dobijamo nulu, dakle, proračuni su tačni.

Odredimo slične pokazatelje u još jednom binarnom spoju CuO. Budući da se bakar nalazi u sekundarnoj podgrupi (prva grupa), stoga indikator koji se proučava može pokazati različita značenja. Stoga, da biste ga odredili, prvo morate identificirati indikator za kisik.

Za nemetal koji se nalazi na kraju binarne formule, stanje oksidacije je negativno značenje. Pošto se ovaj element nalazi u šestoj grupi, kada oduzmemo šest od osam, dobijamo da oksidaciono stanje kiseonika odgovara -2. Budući da u spoju nema indeksa, oksidacijsko stanje bakra će biti pozitivno, jednako +2.

Kako se drugačije koristi hemijska tabela? Oksidacijska stanja elemenata u formulama koje se sastoje od tri elementa također se izračunavaju prema određenom algoritmu. Prvo, ovi indikatori se postavljaju na prvi i posljednji element. Za prvo, ovaj indikator će imati pozitivnu vrijednost, odgovarati valenciji. Za ekstremni element, koji je nemetal, ovaj indikator ima negativnu vrijednost, određuje se kao razlika (broj grupe se oduzima od osam). Prilikom izračunavanja oksidacionog stanja centralnog elementa koristi se matematička jednadžba. Izračuni uzimaju u obzir indekse dostupne za svaki element. Zbir svih oksidacijskih stanja mora biti nula.

Primjer određivanja u sumpornoj kiselini

Formula ovog jedinjenja je H 2 SO 4 . Vodik ima oksidaciono stanje +1, kiseonik ima -2. Da bismo odredili oksidaciono stanje sumpora, sastavljamo matematičku jednačinu: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Dobijamo da oksidaciono stanje sumpora odgovara +6.

Zaključak

Kada koristite pravila, možete urediti koeficijente u redoks reakcijama. Ovo pitanje razmatra se u okviru predmeta hemija devetog razreda školskog programa. Osim toga, informacije o oksidacijskim stanjima vam omogućavaju izvođenje OGE zadaci i KORISTI.