So bestimmen Sie, welches Element einen Oxidationszustand aufweist. Algorithmus zur Bestimmung des Oxidationsgrades und der Wertigkeit eines Elements in einer Verbindung. Was ist oxidationszustand

Die Fähigkeit, den Oxidationsgrad chemischer Elemente zu finden, ist eine notwendige Voraussetzung für die erfolgreiche Lösung chemischer Gleichungen, die Redoxreaktionen beschreiben. Ohne sie können Sie keine exakte Formel für eine Substanz aufstellen, die aus einer Reaktion zwischen verschiedenen chemischen Elementen resultiert. Infolgedessen ist die Lösung chemischer Probleme auf der Grundlage solcher Gleichungen entweder unmöglich oder fehlerhaft.

Das Konzept der Oxidationsstufe eines chemischen Elements
Oxidationszustand- Dies ist ein bedingter Wert, mit dessen Hilfe Redoxreaktionen üblicherweise beschrieben werden. Numerisch ist es gleich der Anzahl der Elektronen, die ein Atom positiv geladen hat, oder der Anzahl der Elektronen, die ein Atom negativ geladen hat.

Bei Redoxreaktionen wird das Konzept der Oxidationsstufe verwendet, um die chemischen Formeln von Verbindungen von Elementen zu bestimmen, die aus der Wechselwirkung mehrerer Substanzen resultieren.

Auf den ersten Blick scheint die Oxidationsstufe dem Konzept der Wertigkeit eines chemischen Elements zu entsprechen, dies ist jedoch nicht der Fall. Konzept Wertigkeit verwendet, um die elektronische Wechselwirkung in kovalenten Verbindungen zu quantifizieren, d. h. in Verbindungen, die durch die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare gebildet werden. Die Oxidationsstufe wird verwendet, um Reaktionen zu beschreiben, die mit der Abgabe oder Aufnahme von Elektronen einhergehen.

Im Gegensatz zur Wertigkeit, die ein neutrales Merkmal ist, kann die Oxidationsstufe einen positiven, negativen oder Nullwert haben. Ein positiver Wert entspricht der Anzahl der abgegebenen Elektronen, ein negativer Wert der Anzahl der angelagerten. Ein Wert von null bedeutet, dass das Element entweder in Form einer einfachen Substanz vorliegt oder nach einer Oxidation zu 0 reduziert wurde oder nach einer vorherigen Reduktion zu null oxidiert wurde.

Wie man den Oxidationszustand eines bestimmten chemischen Elements bestimmt
Die Bestimmung der Oxidationsstufe für ein bestimmtes chemisches Element unterliegt den folgenden Regeln:

1. Die Oxidationsstufe einfacher Substanzen ist immer Null.
   
2. Alkalimetalle, die in der ersten Gruppe des Periodensystems stehen, haben eine Oxidationsstufe von +1.
   
3. Erdalkalimetalle, die die zweite Gruppe im Periodensystem einnehmen, haben eine Oxidationsstufe von +2.
   
4. Wasserstoff hat in Verbindungen mit verschiedenen Nichtmetallen immer die Oxidationsstufe +1, in Verbindungen mit Metallen +1.
   
5. Die Oxidationsstufe des molekularen Sauerstoffs in allen im Schulkurs der Anorganischen Chemie betrachteten Verbindungen ist -2. Fluor -1.
   
6. Bei der Bestimmung des Oxidationsgrades in den Produkten chemischer Reaktionen gehen sie von der Elektroneutralitätsregel aus, nach der die Summe der Oxidationsstufen der verschiedenen Elemente, aus denen der Stoff besteht, gleich Null sein muss.
   
7. Aluminium weist in allen Verbindungen eine Oxidationsstufe von +3 auf.
   

Außerdem treten in der Regel Schwierigkeiten auf, da die verbleibenden chemischen Elemente je nach Art der Atome anderer an der Verbindung beteiligter Substanzen eine unterschiedliche Oxidationsstufe aufweisen und zeigen.

Es gibt höhere, niedrigere und mittlere Oxidationsstufen. Die höchste Oxidationsstufe entspricht wie die Wertigkeit der Gruppennummer des chemischen Elements im Periodensystem, hat aber einen positiven Wert. Die niedrigste Oxidationsstufe ist zahlenmäßig gleich der Differenz zwischen der Zahl 8 der Elementgruppe. Der mittlere Oxidationszustand ist eine beliebige Zahl im Bereich vom niedrigsten bis zum höchsten Oxidationszustand.

Um Ihnen bei der Navigation durch die Vielfalt der Oxidationsstufen chemischer Elemente zu helfen, machen wir Sie auf die folgende Hilfstabelle aufmerksam. Wählen Sie das Element aus, das Sie interessiert, und Sie erhalten die Werte seiner möglichen Oxidationsstufen. Selten vorkommende Werte werden in Klammern angegeben.

Bei chemischen Prozessen spielen Atome und Moleküle die Hauptrolle, deren Eigenschaften das Ergebnis chemischer Reaktionen bestimmen. Eine der wichtigen Eigenschaften eines Atoms ist die Oxidationszahl, die die Methode zur Berücksichtigung des Elektronentransfers in einem Teilchen vereinfacht. Wie bestimmt man die Oxidationsstufe oder die Formalladung eines Teilchens und welche Regeln muss man dafür kennen?

Jede chemische Reaktion beruht auf der Wechselwirkung von Atomen verschiedener Substanzen. Der Reaktionsverlauf und sein Ergebnis hängen von den Eigenschaften der kleinsten Teilchen ab.

Der Begriff Oxidation (Oxidation) bezeichnet in der Chemie eine Reaktion, bei der eine Gruppe von Atomen oder eines von ihnen Elektronen abgibt oder gewinnt, im Falle einer Aufnahme nennt man die Reaktion „Reduktion“.

Die Oxidationsstufe ist eine quantitativ messbare Größe, die die umverteilten Elektronen während der Reaktion charakterisiert. Jene. Während des Oxidationsprozesses nehmen oder erhöhen sich die Elektronen im Atom, wobei sie zwischen anderen interagierenden Teilchen neu verteilt werden, und der Oxidationsgrad zeigt genau, wie sie neu organisiert werden. Dieses Konzept ist eng mit der Elektronegativität von Partikeln verbunden – ihrer Fähigkeit, freie Ionen anzuziehen und von sich selbst abzustoßen.

Die Bestimmung des Oxidationsgrades hängt von den Eigenschaften und Eigenschaften einer bestimmten Substanz ab, daher kann das Berechnungsverfahren nicht eindeutig als einfach oder komplex bezeichnet werden, aber seine Ergebnisse helfen, die Prozesse von Redoxreaktionen bedingt zu erfassen. Es versteht sich, dass das erhaltene Ergebnis der Berechnungen das Ergebnis der Berücksichtigung des Elektronentransfers ist und keine physikalische Bedeutung hat und nicht die wahre Ladung des Kerns ist.

Es ist wichtig zu wissen! In der anorganischen Chemie wird häufig der Begriff Wertigkeit anstelle der Oxidationsstufe von Elementen verwendet, dies ist kein Fehler, aber es sollte berücksichtigt werden, dass das zweite Konzept universeller ist.

Die Konzepte und Regeln zur Berechnung der Elektronenbewegung sind die Grundlage für die Klassifizierung von Chemikalien (Nomenklatur), die Beschreibung ihrer Eigenschaften und die Erstellung von Kommunikationsformeln. Aber am häufigsten wird dieses Konzept verwendet, um Redoxreaktionen zu beschreiben und mit ihnen zu arbeiten.

Regeln zur Bestimmung des Oxidationsgrades

Wie finde ich den Oxidationsgrad heraus? Bei der Arbeit mit Redoxreaktionen ist es wichtig zu wissen, dass die formale Ladung eines Teilchens immer gleich der Größe des Elektrons ist, ausgedrückt in Zahlenwerten. Diese Eigenschaft hängt mit der Annahme zusammen, dass die eine Bindung bildenden Elektronenpaare immer vollständig zu negativeren Teilchen hin verschoben sind. Es versteht sich, dass wir über Ionenbindungen sprechen, und im Fall einer Reaktion bei , Elektronen werden gleichmäßig auf identische Teilchen aufgeteilt.

Die Oxidationszahl kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Die Sache ist die, dass das Atom während der Reaktion neutral werden muss, und dafür müssen Sie entweder eine bestimmte Anzahl von Elektronen an das Ion binden, wenn es positiv ist, oder sie wegnehmen, wenn es negativ ist. Um diesen Begriff zu kennzeichnen, wird beim Schreiben von Formeln normalerweise eine arabische Ziffer mit dem entsprechenden Vorzeichen über die Bezeichnung des Elements geschrieben. Zum Beispiel oder etc.

Sie sollten wissen, dass die formale Ladung von Metallen immer positiv ist, und Sie können sie in den meisten Fällen mit dem Periodensystem bestimmen. Es gibt eine Reihe von Merkmalen, die berücksichtigt werden müssen, um die Indikatoren korrekt zu bestimmen.

Oxidationsgrad:

Wenn Sie sich an diese Merkmale erinnern, ist es ziemlich einfach, die Oxidationszahl von Elementen zu bestimmen, unabhängig von der Komplexität und Anzahl der Atomebenen.

Nützliches Video: Bestimmung des Oxidationsgrades

Das Periodensystem von Mendeleev enthält fast alle notwendigen Informationen für die Arbeit mit chemischen Elementen. Zum Beispiel verwenden Schulkinder es nur, um chemische Reaktionen zu beschreiben. Um also die maximalen positiven und negativen Werte der Oxidationszahl zu bestimmen, muss die Bezeichnung des chemischen Elements in der Tabelle überprüft werden:

1. Das maximal Positive ist die Nummer der Gruppe, in der sich das Element befindet.
2. Die maximale negative Oxidationsstufe ist die Differenz zwischen der maximalen positiven Grenze und der Zahl 8.

Es genügt also, einfach die äußersten Grenzen der formalen Ladung eines Elements herauszufinden. Eine solche Aktion kann mithilfe von Berechnungen auf der Grundlage des Periodensystems durchgeführt werden.

Es ist wichtig zu wissen! Ein Element kann gleichzeitig mehrere unterschiedliche Oxidationsindizes haben.

Es gibt zwei Hauptwege, um den Oxidationsgrad zu bestimmen, von denen Beispiele unten dargestellt sind. Die erste davon ist eine Methode, die Kenntnisse und Fähigkeiten erfordert, um die Gesetze der Chemie anzuwenden. Wie ordnet man Oxidationsstufen mit dieser Methode an?

Die Regel zur Bestimmung von Oxidationsstufen

Dazu benötigen Sie:

1. Bestimmen Sie, ob eine bestimmte Substanz elementar ist und ob sie nicht gebunden ist. Wenn ja, dann ist seine Oxidationszahl gleich 0, unabhängig von der Zusammensetzung der Substanz (einzelne Atome oder mehrstufige Atomverbindungen).
2. Bestimmen Sie, ob der betreffende Stoff aus Ionen besteht. Wenn ja, dann entspricht der Oxidationsgrad ihrer Ladung.
3. Wenn es sich bei der betreffenden Substanz um ein Metall handelt, sehen Sie sich die Indikatoren anderer Substanzen in der Formel an und berechnen Sie die Metallwerte arithmetisch.
4. Wenn die gesamte Verbindung eine Ladung hat (tatsächlich ist dies die Summe aller Partikel der dargestellten Elemente), reicht es aus, die Indikatoren einfacher Substanzen zu bestimmen, sie dann von der Gesamtmenge zu subtrahieren und Metalldaten zu erhalten.
5. Wenn die Beziehung neutral ist, muss die Summe Null sein.

Betrachten Sie zum Beispiel die Kombination mit einem Aluminiumion, dessen Gesamtladung null ist. Die Regeln der Chemie bestätigen die Tatsache, dass das Cl-Ion eine Oxidationszahl von -1 hat, und in diesem Fall gibt es drei davon in der Verbindung. Das Al-Ion muss also +3 sein, damit die gesamte Verbindung neutral ist.

Diese Methode ist recht gut, da die Richtigkeit der Lösung immer durch Addition aller Oxidationsstufen überprüft werden kann.

Die zweite Methode kann ohne Kenntnis chemischer Gesetzmäßigkeiten angewendet werden:

1. Finden Sie Teilchendaten, für die es keine strengen Regeln gibt und die genaue Anzahl ihrer Elektronen unbekannt ist (möglich durch Eliminierung).
2. Ermitteln Sie die Indikatoren aller anderen Partikel und finden Sie dann von der Gesamtmenge durch Subtrahieren das gewünschte Partikel.

Betrachten wir die zweite Methode am Beispiel der Substanz Na2SO4, bei der das Schwefelatom S nicht definiert ist, es ist nur bekannt, dass es ungleich Null ist.

Um herauszufinden, was alle Oxidationsstufen gleich sind:

1. Finden Sie bekannte Elemente und behalten Sie traditionelle Regeln und Ausnahmen im Hinterkopf.
2. Na-Ion = +1 und jeder Sauerstoff = -2.
3. Multiplizieren Sie die Anzahl der Teilchen jeder Substanz mit ihren Elektronen und erhalten Sie die Oxidationsstufen aller Atome außer einem.
4. Na2SO4 besteht aus 2 Natrium und 4 Sauerstoff, multipliziert ergibt sich: 2 X +1 \u003d 2 ist die Oxidationszahl aller Natriumpartikel und 4 X -2 \u003d -8 - Sauerstoff.
5. Addieren Sie die Ergebnisse 2+(-8) = -6 - dies ist die Gesamtladung der Verbindung ohne Schwefelpartikel.
6. Drücken Sie die chemische Notation als Gleichung aus: Summe bekannter Daten + unbekannte Zahl = Gesamtladung.
7. Na2SO4 wird wie folgt dargestellt: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Um also die zweite Methode anzuwenden, genügt es, die einfachen Gesetze der Arithmetik zu kennen.

Um die Redoxfähigkeit von Partikeln zu charakterisieren, ist ein solches Konzept wie der Oxidationsgrad wichtig. OXIDATIONSZUSTAND ist die Ladung, die ein Atom in einem Molekül oder Ion haben könnte, wenn alle seine Bindungen mit anderen Atomen gebrochen würden und die gemeinsamen Elektronenpaare mit elektronegativeren Elementen zurückgelassen würden.

Im Gegensatz zu den realen Ladungen von Ionen zeigt der Oxidationszustand nur die bedingte Ladung eines Atoms in einem Molekül. Es kann negativ, positiv oder null sein. Zum Beispiel ist die Oxidationsstufe von Atomen in einfachen Substanzen "0" (,
,,). In chemischen Verbindungen können Atome eine konstante oder eine variable Oxidationsstufe haben. Für Metalle der Hauptuntergruppen I, II und III der Gruppen des Periodensystems in chemischen Verbindungen ist die Oxidationsstufe normalerweise konstant und gleich Me +1, Me +2 bzw. Me +3 (Li +, Ca +2 , Al +3). Das Fluoratom hat immer -1. Chlor in Verbindungen mit Metallen hat immer -1. In der überwiegenden Mehrheit der Verbindungen hat Sauerstoff eine Oxidationsstufe von -2 (mit Ausnahme von Peroxiden, wo seine Oxidationsstufe -1 ist) und Wasserstoff +1 (mit Ausnahme von Metallhydriden, wo seine Oxidationsstufe -1 ist).

Die algebraische Summe der Oxidationsstufen aller Atome in einem neutralen Molekül ist gleich Null, und in einem Ion ist sie gleich der Ladung des Ions. Diese Beziehung ermöglicht es, die Oxidationsstufen von Atomen in komplexen Verbindungen zu berechnen.

Im Schwefelsäuremolekül H 2 SO 4 hat das Wasserstoffatom eine Oxidationsstufe von +1 und das Sauerstoffatom -2. Da es zwei Wasserstoffatome und vier Sauerstoffatome gibt, haben wir zwei „+“ und acht „-“. Sechs „+“ fehlen zur Neutralität. Diese Zahl ist die Oxidationsstufe von Schwefel -
. Das Molekül Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7 besteht aus zwei Kaliumatomen, zwei Chromatomen und sieben Sauerstoffatomen. Kalium hat eine Oxidationsstufe von +1, Sauerstoff hat -2. Wir haben also zwei „+“ und vierzehn „-“. Die restlichen zwölf „+“ fallen auf zwei Chromatome, die jeweils eine Oxidationsstufe von +6 (
).

Typische Oxidations- und Reduktionsmittel

Aus der Definition von Reduktions- und Oxidationsprozessen folgt, dass prinzipiell einfache und komplexe Stoffe, die Atome enthalten, die sich nicht in der niedrigsten Oxidationsstufe befinden und daher ihre Oxidationsstufe erniedrigen können, als Oxidationsmittel wirken können. Ebenso können einfache und komplexe Substanzen, die Atome enthalten, die sich nicht in der höchsten Oxidationsstufe befinden und daher ihre Oxidationsstufe erhöhen können, als Reduktionsmittel wirken.

Die stärksten Oxidationsmittel sind:

1) einfache Substanzen, die von Atomen mit großer Elektronegativität gebildet werden, d.h. typische Nichtmetalle, die in den Hauptuntergruppen der sechsten und siebten Gruppe des Periodensystems angesiedelt sind: F, O, Cl, S (bzw. F 2 , O 2 , Cl 2 , S);

2) Substanzen, die Elemente in höheren und mittleren enthalten

positive Oxidationsstufen, auch in Form von Ionen, sowohl einfache, elementare (Fe 3+) als auch sauerstoffhaltige Oxoanionen (Permanganationen - MnO 4 -);

3) Peroxidverbindungen.

Als Oxidationsmittel werden in der Praxis insbesondere Sauerstoff und Ozon, Chlor, Brom, Permanganate, Dichromate, Oxysäuren des Chlors und deren Salze (z.
,
,
), Salpetersäure (
), konzentrierte Schwefelsäure (
), Mangandioxid (
), Wasserstoffperoxid und Metallperoxiden (
,
).

Die stärksten Reduktionsmittel sind:

1) einfache Substanzen, deren Atome eine geringe Elektronegativität haben ("aktive Metalle");

2) Metallkationen in niedrigen Oxidationsstufen (Fe 2+);

3) einfache elementare Anionen, zum Beispiel Sulfidion S 2– ;

4) sauerstoffhaltige Anionen (Oxoanionen), die den niedrigsten positiven Oxidationsstufen des Elements (Nitrit) entsprechen
, Sulfit
).

Konkrete in der Praxis als Reduktionsmittel verwendete Substanzen sind beispielsweise Alkali- und Erdalkalimetalle, Sulfide, Sulfite, Halogenwasserstoffe (außer HF), organische Substanzen - Alkohole, Aldehyde, Formaldehyd, Glucose, Oxalsäure sowie Wasserstoff, Kohlenstoff , Kohlenmonoxid (
) und Aluminium bei hohen Temperaturen.

Enthält ein Stoff ein Element in einer mittleren Oxidationsstufe, so können diese Stoffe grundsätzlich sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften aufweisen. Alles hängt von ... ab

„Partner“ in der Reaktion: Mit einem ausreichend starken Oxidationsmittel kann es als Reduktionsmittel und mit einem ausreichend starken Reduktionsmittel als Oxidationsmittel reagieren. So wirkt beispielsweise das Nitrit-Ion NO 2 - in saurer Umgebung als Oxidationsmittel gegenüber dem Ion I -:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCl + 2H 2 O

und als Reduktionsmittel gegenüber dem Permanganation MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K 2 SO 4 + 3H 2 O

Unter den Begriffen „Oxidation“ und „Reduktion“ werden in der Chemie Reaktionen verstanden, bei denen ein Atom oder eine Atomgruppe Elektronen abgibt bzw. aufnimmt. Die Oxidationsstufe ist ein einem oder mehreren Atomen zugeordneter Zahlenwert, der die Anzahl der umverteilten Elektronen charakterisiert und zeigt, wie diese Elektronen während der Reaktion zwischen den Atomen verteilt sind. Die Bestimmung dieser Größe kann je nach Atomen und Molekülen, aus denen sie bestehen, sowohl ein einfaches als auch ein recht komplexes Verfahren sein. Darüber hinaus können die Atome einiger Elemente mehrere Oxidationsstufen haben. Glücklicherweise gibt es einfache, eindeutige Regeln zur Bestimmung des Oxidationsgrades, für deren sichere Anwendung es ausreicht, die Grundlagen der Chemie und Algebra zu kennen.

Schritte

Teil 1

Bestimmung des Oxidationsgrades nach den Gesetzen der Chemie

Bestimmen Sie, ob die fragliche Substanz elementar ist. Die Oxidationsstufe von Atomen außerhalb einer chemischen Verbindung ist Null. Diese Regel gilt sowohl für Substanzen, die aus einzelnen freien Atomen gebildet werden, als auch für solche, die aus zwei- oder mehratomigen Molekülen eines Elements bestehen.

• Zum Beispiel haben Al(s) und Cl 2 eine Oxidationsstufe von 0, weil beide in einem chemisch ungebundenen elementaren Zustand sind.
• Bitte beachten Sie, dass die allotrope Form von Schwefel S 8 oder Octaschwefel trotz ihrer atypischen Struktur auch durch eine Oxidationsstufe von Null gekennzeichnet ist.

1. Bestimmen Sie, ob die betreffende Substanz aus Ionen besteht. Der Oxidationszustand von Ionen ist gleich ihrer Ladung. Dies gilt sowohl für freie Ionen als auch für solche, die Bestandteil chemischer Verbindungen sind.

   • Beispielsweise ist die Oxidationsstufe des Cl-Ions -1.
   • Die Oxidationsstufe des Cl-Ions in der chemischen Verbindung NaCl ist ebenfalls -1. Da das Na-Ion per Definition eine Ladung von +1 hat, schließen wir daraus, dass die Ladung des Cl-Ions –1 ist und somit seine Oxidationsstufe –1 ist.

2. Beachten Sie, dass Metallionen mehrere Oxidationsstufen haben können. Atome vieler metallischer Elemente können unterschiedlich stark ionisiert werden. Beispielsweise beträgt die Ladung von Ionen eines Metalls wie Eisen (Fe) +2 oder +3. Die Ladung von Metallionen (und ihr Oxidationsgrad) kann durch die Ladungen von Ionen anderer Elemente bestimmt werden, mit denen dieses Metall Teil einer chemischen Verbindung ist; im Text wird diese Ladung durch römische Ziffern angegeben: Eisen (III) hat beispielsweise eine Oxidationsstufe von +3.

   • Betrachten Sie als Beispiel eine Verbindung, die ein Aluminiumion enthält. Die Gesamtladung der AlCl 3 -Verbindung ist Null. Da wir wissen, dass Cl - -Ionen eine Ladung von -1 haben und es 3 solcher Ionen in der Verbindung gibt, muss das Al-Ion für die vollständige Neutralität der betreffenden Substanz eine Ladung von +3 haben. Somit ist in diesem Fall die Oxidationsstufe von Aluminium +3.

3. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff ist -2 (mit einigen Ausnahmen). In fast allen Fällen haben Sauerstoffatome eine Oxidationsstufe von -2. Es gibt mehrere Ausnahmen von dieser Regel:

   • Befindet sich Sauerstoff im elementaren Zustand (O 2 ), ist seine Oxidationsstufe 0, wie dies bei anderen elementaren Stoffen der Fall ist.
   • Wenn Sauerstoff enthalten ist Peroxide, seine Oxidationsstufe ist -1. Peroxide sind eine Gruppe von Verbindungen, die eine einzige Sauerstoff-Sauerstoff-Bindung enthalten (dh das Peroxid-Anion O 2 -2 ). Zum Beispiel hat Sauerstoff in der Zusammensetzung des H 2 O 2 -Moleküls (Wasserstoffperoxid) eine Ladung und einen Oxidationszustand von -1.
   • In Kombination mit Fluor hat Sauerstoff eine Oxidationsstufe von +2, siehe die Regel für Fluor unten.

4. Wasserstoff hat mit wenigen Ausnahmen eine Oxidationsstufe von +1. Wie beim Sauerstoff gibt es auch hier Ausnahmen. In der Regel ist die Oxidationsstufe von Wasserstoff +1 (sofern es sich nicht um den elementaren Zustand H 2 handelt). In Verbindungen, die als Hydride bezeichnet werden, ist die Oxidationsstufe von Wasserstoff jedoch -1.

   • Zum Beispiel ist in H 2 O die Oxidationsstufe von Wasserstoff +1, da das Sauerstoffatom eine Ladung von –2 hat und zwei +1 Ladungen für eine Gesamtneutralität benötigt werden. In der Zusammensetzung von Natriumhydrid ist die Oxidationsstufe von Wasserstoff jedoch bereits -1, da das Na-Ion eine Ladung von +1 trägt und für eine vollständige Elektroneutralität die Ladung des Wasserstoffatoms (und damit seine Oxidationsstufe) sein muss -1.

5. Fluor stets hat eine Oxidationsstufe von -1. Wie bereits erwähnt, kann der Oxidationsgrad einiger Elemente (Metallionen, Sauerstoffatome in Peroxiden usw.) in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren variieren. Die Oxidationsstufe von Fluor ist jedoch immer -1. Dies liegt daran, dass dieses Element die höchste Elektronegativität aufweist - mit anderen Worten, Fluoratome sind am wenigsten bereit, sich von ihren eigenen Elektronen zu trennen und die Elektronen anderer Menschen am aktivsten anzuziehen. Somit bleibt ihre Ladung unverändert.

6. Die Summe der Oxidationsstufen in einer Verbindung ist gleich ihrer Ladung. Die Oxidationsstufen aller Atome, aus denen eine chemische Verbindung besteht, sollten insgesamt die Ladung dieser Verbindung ergeben. Wenn beispielsweise eine Verbindung neutral ist, muss die Summe der Oxidationsstufen aller ihrer Atome Null sein; Wenn die Verbindung ein mehratomiges Ion mit einer Ladung von -1 ist, ist die Summe der Oxidationsstufen -1 und so weiter.

   • Dies ist eine gute Methode zur Überprüfung - wenn die Summe der Oxidationsstufen nicht der Gesamtladung der Verbindung entspricht, dann liegen Sie irgendwo falsch.

   Teil 2

   Bestimmung der Oxidationsstufe ohne Anwendung der Gesetze der Chemie

   1. Finden Sie Atome, für die es keine strengen Regeln bezüglich des Oxidationszustands gibt. Bei manchen Elementen gibt es keine festen Regeln zur Ermittlung des Oxidationsgrades. Wenn ein Atom keine der oben aufgeführten Regeln erfüllt und Sie seine Ladung nicht kennen (z. B. wenn das Atom Teil eines Komplexes ist und seine Ladung nicht angegeben ist), können Sie die Oxidationsstufe eines solchen Atoms bestimmen durch Eliminierung. Bestimmen Sie zunächst die Ladung aller anderen Atome der Verbindung und berechnen Sie dann aus der bekannten Gesamtladung der Verbindung die Oxidationsstufe dieses Atoms.

      • Beispielsweise ist in der Verbindung Na 2 SO 4 die Ladung des Schwefelatoms (S) unbekannt – wir wissen nur, dass sie nicht Null ist, da Schwefel nicht im elementaren Zustand vorliegt. Diese Verbindung dient als gutes Beispiel zur Veranschaulichung der algebraischen Methode zur Bestimmung der Oxidationsstufe.

   2. Finden Sie die Oxidationsstufen der restlichen Elemente in der Verbindung. Bestimmen Sie anhand der oben beschriebenen Regeln die Oxidationsstufen der verbleibenden Atome der Verbindung. Vergessen Sie nicht die Ausnahmen von der Regel bei O, H usw.

      • Für Na 2 SO 4 finden wir unter Verwendung unserer Regeln, dass die Ladung (und damit der Oxidationszustand) des Na-Ions +1 ist und für jedes der Sauerstoffatome -2.
   3. In Verbindungen muss die Summe aller Oxidationsstufen gleich der Ladung sein. Wenn die Verbindung beispielsweise ein zweiatomiges Ion ist, muss die Summe der Oxidationsstufen der Atome gleich der gesamten Ionenladung sein.
   4. Es ist sehr nützlich, das Periodensystem von Mendeleev verwenden zu können und zu wissen, wo sich die metallischen und nichtmetallischen Elemente darin befinden.
   5. Die Oxidationsstufe von Atomen in elementarer Form ist immer Null. Der Oxidationszustand eines einzelnen Ions ist gleich seiner Ladung. Elemente der Gruppe 1A des Periodensystems, wie Wasserstoff, Lithium, Natrium, haben in elementarer Form eine Oxidationsstufe von +1; Die Oxidationsstufe von Metallen der Gruppe 2A, wie Magnesium und Calcium, in ihrer elementaren Form ist +2. Sauerstoff und Wasserstoff können je nach Art der chemischen Bindung 2 verschiedene Oxidationsstufen haben.

Themen des USE-Kodifikators: Elektronegativität. Oxidationsgrad und Wertigkeit chemischer Elemente.

Wenn Atome interagieren und sich bilden, sind die Elektronen zwischen ihnen meist ungleich verteilt, da die Eigenschaften der Atome unterschiedlich sind. Mehr elektronegativ das Atom zieht die Elektronendichte stärker an sich. Ein Atom, das Elektronendichte an sich gezogen hat, erwirbt eine negative Teilladung. δ — , sein "Partner" ist eine positive Teilladung δ+ . Wenn der Unterschied in der Elektronegativität der eine Bindung bildenden Atome 1,7 nicht überschreitet, nennen wir die Bindung kovalent polar . Wenn die Differenz der Elektronegativität, die eine chemische Bindung bildet, 1,7 überschreitet, nennen wir eine solche Bindung ionisch .

Oxidationszustand ist die bedingte Hilfsladung eines Atoms eines Elements in einer Verbindung, berechnet aus der Annahme, dass alle Verbindungen aus Ionen bestehen (alle polaren Bindungen sind ionisch).

Was bedeutet „bedingte Gebühr“? Wir stimmen einfach zu, dass wir die Dinge ein wenig vereinfachen: Wir werden alle polaren Bindungen als vollständig ionisch betrachten, und wir werden davon ausgehen, dass ein Elektron ein Atom vollständig verlässt oder von einem Atom zum anderen kommt, auch wenn dies tatsächlich nicht der Fall ist. Und bedingt verlässt ein Elektron ein weniger elektronegatives Atom für ein elektronegativeres.

zum Beispiel, in der H-Cl-Bindung glauben wir, dass Wasserstoff bedingt ein Elektron "gab" und seine Ladung +1 wurde und Chlor ein Elektron "akzeptierte" und seine Ladung -1 wurde. Tatsächlich gibt es an diesen Atomen keine solchen Gesamtladungen.

Sicherlich haben Sie eine Frage - warum etwas erfinden, das es nicht gibt? Dies ist kein heimtückischer Plan von Chemikern, alles ist einfach: Ein solches Modell ist sehr praktisch. Ideen über den Oxidationszustand von Elementen sind beim Kompilieren nützlich Einstufung Chemikalien, Beschreibung ihrer Eigenschaften, Formulierung von Verbindungen und Nomenklatur. Besonders häufig werden beim Arbeiten die Oxidationsstufen verwendet Redoxreaktionen.

Die Oxidationsstufen sind höher, niedriger und mittlere.

Höher die Oxidationsstufe ist gleich der Gruppennummer mit Pluszeichen.

Minderwertig ist definiert als die Gruppennummer minus 8.

Und mittlere eine Oxidationsstufe ist fast jede ganze Zahl im Bereich von der niedrigsten bis zur höchsten Oxidationsstufe.

zum Beispiel, Stickstoff ist gekennzeichnet durch: Die höchste Oxidationsstufe ist +5, die niedrigste 5 - 8 \u003d -3 und die mittleren Oxidationsstufen reichen von -3 bis +5. Zum Beispiel ist in Hydrazin N 2 H 4 die Oxidationsstufe von Stickstoff intermediär, -2.

Meistens wird der Oxidationszustand von Atomen in komplexen Substanzen zuerst durch ein Vorzeichen und dann beispielsweise durch eine Zahl angegeben +1, +2, -2 usw. Wenn es um die Ladung eines Ions geht (vorausgesetzt, das Ion existiert wirklich in der Verbindung), dann geben Sie zuerst die Zahl an, dann das Vorzeichen. zum Beispiel: Ca 2+ , CO 3 2– .

Verwenden Sie Folgendes, um die Oxidationsstufen zu finden Vorschriften :

1. Der Oxidationszustand von Atomen in einfache Substanzen gleich Null ist;
2. BEIM neutrale Moleküle die algebraische Summe der Oxidationsstufen ist Null, bei Ionen ist diese Summe gleich der Ladung des Ions;
3. Oxidationszustand Alkali Metalle (Elemente der Gruppe I der Hauptnebengruppe) in Verbindungen ist +1, die Oxidationsstufe Erdalkalimetalle (Elemente der Gruppe II der Hauptuntergruppe) in Verbindungen ist +2; Oxidationszustand Aluminium in Verbindungen ist es +3;
4. Oxidationszustand Wasserstoff in Verbindungen mit Metallen (- NaH, CaH 2 usw.) gleich ist -1 ; in Verbindungen mit Nichtmetallen () +1 ;
5. Oxidationszustand Sauerstoff entspricht -2 . Ausnahme bilden Peroxide- Verbindungen, die die Gruppe -О-О- enthalten, wobei die Oxidationsstufe Sauerstoff ist -1 , und einige andere Verbindungen ( Superoxide, Ozonide, Sauerstofffluoride OF 2 usw.);
6. Oxidationszustand Fluor in allen komplexen Substanzen ist gleich -1 .

Das Obige sind die Situationen, in denen wir den Oxidationsgrad betrachten Konstante . Bei allen anderen chemischen Elementen die Oxidationsstufe — Variable, und hängt von der Reihenfolge und Art der Atome in der Verbindung ab.

Beispiele:

Die Übung: Bestimmen Sie die Oxidationsstufen der Elemente im Kaliumdichromat-Molekül: K 2 Cr 2 O 7.

Entscheidung: die Oxidationsstufe von Kalium ist +1, die Oxidationsstufe von Chrom wird als bezeichnet X, Sauerstoffoxidationsstufe -2. Die Summe aller Oxidationsstufen aller Atome in einem Molekül ist 0. Wir erhalten die Gleichung: +1*2+2*x-2*7=0. Wir lösen es, wir erhalten die Oxidationsstufe von Chrom +6.

In binären Verbindungen ist ein elektronegativeres Element durch eine negative Oxidationsstufe gekennzeichnet, ein weniger elektronegatives Element durch eine positive.

beachten Sie, dass Das Konzept der Oxidationsstufe ist sehr bedingt! Die Oxidationsstufe zeigt nicht die wirkliche Ladung des Atoms und hat keine wirkliche physikalische Bedeutung.. Dies ist ein vereinfachtes Modell, das effektiv funktioniert, wenn wir beispielsweise die Koeffizienten in einer chemischen Reaktionsgleichung ausgleichen oder die Klassifizierung von Substanzen algorithmisieren müssen.

Oxidationszustand ist nicht Wertigkeit! Oxidationsstufe und Wertigkeit stimmen in vielen Fällen nicht überein. Beispielsweise ist die Wertigkeit von Wasserstoff in einer einfachen Substanz H 2 I und die Oxidationsstufe gemäß Regel 1 0.

Dies sind die Grundregeln, mit denen Sie in den meisten Fällen die Oxidationsstufe von Atomen in Verbindungen bestimmen können.

In manchen Situationen kann es schwierig sein, den Oxidationszustand eines Atoms zu bestimmen. Werfen wir einen Blick auf einige dieser Situationen und wie man sie löst:

1. Bei doppelten (salzartigen) Oxiden beträgt der Atomgrad in der Regel zwei Oxidationsstufen. Beispielsweise hat Eisen in Eisenoxid Fe 3 O 4 zwei Oxidationsstufen: +2 und +3. Welches angeben? Beide. Zur Vereinfachung kann diese Verbindung als Salz dargestellt werden: Fe (FeO 2) 2. In diesem Fall bildet der Säurerest ein Atom mit einer Oxidationsstufe von +3. Oder ein Doppeloxid kann wie folgt dargestellt werden: FeO * Fe 2 O 3.
2. In Peroxoverbindungen ändert sich in der Regel der Oxidationsgrad von Sauerstoffatomen, die durch kovalente unpolare Bindungen verbunden sind. Zum Beispiel ist in Wasserstoffperoxid H 2 O 2 und Alkalimetallperoxiden die Oxidationsstufe von Sauerstoff -1, weil eine der Bindungen ist kovalent unpolar (H-O-O-H). Ein anderes Beispiel ist Peroxomonoschwefelsäure (Carosäure) H 2 SO 5 (siehe Abbildung) enthält zwei Sauerstoffatome mit einer Oxidationsstufe von -1, die restlichen Atome mit einer Oxidationsstufe von -2, daher wird der folgende Eintrag verständlicher: H 2 SO 3 (O2). Bekannt sind auch Chromperoxoverbindungen - beispielsweise Chrom(VI)peroxid CrO(O 2 ) 2 oder CrO 5 und viele andere.
3. Ein weiteres Beispiel für Verbindungen mit mehrdeutigen Oxidationsstufen sind Superoxide (NaO 2 ) und salzartige Ozonide KO 3 . In diesem Fall spricht man eher vom Molekülion O 2 mit der Ladung -1 und O 3 mit der Ladung -1. Die Struktur solcher Teilchen wird durch einige Modelle beschrieben, die im russischen Lehrplan in den ersten Kursen chemischer Universitäten verwendet werden: MO LCAO, die Methode der Überlagerung von Valenzschemata usw.
4. In organischen Verbindungen ist das Konzept der Oxidationsstufe nicht sehr bequem zu verwenden, weil Es gibt eine große Anzahl kovalenter unpolarer Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen. Zeichnet man aber die Strukturformel eines Moleküls, dann lässt sich die Oxidationsstufe jedes Atoms auch durch die Art und Anzahl der Atome bestimmen, mit denen dieses Atom direkt verbunden ist. Zum Beispiel ist die Oxidationsstufe für primäre Kohlenstoffatome in Kohlenwasserstoffen -3, für sekundäre -2, für tertiäre Atome -1, für quaternäre - 0.

Lassen Sie uns üben, den Oxidationszustand von Atomen in organischen Verbindungen zu bestimmen. Dazu müssen Sie die vollständige Strukturformel des Atoms zeichnen und das Kohlenstoffatom mit seiner unmittelbaren Umgebung auswählen - den Atomen, mit denen es direkt verbunden ist.

• Um die Berechnungen zu vereinfachen, können Sie die Löslichkeitstabelle verwenden - dort sind die Ladungen der häufigsten Ionen angegeben. In den meisten russischen Chemieprüfungen (USE, GIA, DVI) ist die Verwendung einer Löslichkeitstabelle erlaubt. Dies ist ein vorgefertigter Spickzettel, der in vielen Fällen viel Zeit sparen kann.
• Bei der Berechnung der Oxidationsstufe von Elementen in komplexen Substanzen geben wir zunächst die Oxidationsstufen der Elemente an, die wir sicher kennen (Elemente mit konstanter Oxidationsstufe), und die Oxidationsstufe von Elementen mit variabler Oxidationsstufe wird mit x bezeichnet. Die Summe aller Ladungen aller Teilchen ist in einem Molekül gleich Null oder in einem Ion gleich der Ladung eines Ions. Es ist einfach, aus diesen Daten eine Gleichung zu bilden und zu lösen.