Hur man bestämmer det maximala positiva oxidationstillståndet. Hur man bestämmer graden av oxidation

För att karakterisera partiklars redoxförmåga är ett sådant begrepp som graden av oxidation viktigt. OXIDATIONSTILLSTÅND är laddningen som en atom i en molekyl eller jon skulle kunna ha om alla dess bindningar med andra atomer bröts, och de vanliga elektronparen lämnade med fler elektronegativa element.

Till skillnad från de verkliga laddningarna av joner, visar oxidationstillståndet endast den villkorade laddningen av en atom i en molekyl. Det kan vara negativt, positivt eller noll. Till exempel oxidationstillståndet för atomer i enkla ämnenär lika med "0" (,
,,). I kemiska föreningar kan atomer ha ett konstant oxidationstillstånd eller en variabel. För metaller i huvudundergrupperna I, II och III i grupperna i det periodiska systemet i kemiska föreningar är oxidationstillståndet vanligtvis konstant och lika med Me +1, Me +2 respektive Me +3 (Li +, Ca +2) Al +3). Fluoratomen har alltid -1. Klor i föreningar med metaller har alltid -1. I de allra flesta föreningar har syre ett oxidationstillstånd på -2 (förutom peroxider, där dess oxidationstillstånd är -1), och väte +1 (förutom metallhydrider, där dess oxidationstillstånd är -1).

Den algebraiska summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en neutral molekyl är lika med noll, och i en jon är den lika med jonens laddning. Detta förhållande gör det möjligt att beräkna oxidationstillstånden för atomer i komplexa föreningar.

I svavelsyramolekylen H 2 SO 4 har väteatomen ett oxidationstillstånd på +1, och syreatomen är -2. Eftersom det finns två väteatomer och fyra syreatomer har vi två "+" och åtta "-". Sex "+" saknas för neutralitet. Det är detta tal som är svavelets oxidationstillstånd -
. Kaliumdikromat K 2 Cr 2 O 7 molekylen består av två kaliumatomer, två kromatomer och sju syreatomer. Kalium har ett oxidationstillstånd på +1, syre har -2. Så vi har två "+" och fjorton "-". De återstående tolv "+" faller på två kromatomer, som var och en har ett oxidationstillstånd på +6 (
).

Typiska oxiderande och reduktionsmedel

Av definitionen av reduktions- och oxidationsprocesser följer att i princip kan enkla och komplexa ämnen som innehåller atomer som inte befinner sig i det lägsta oxidationstillståndet och därför kan sänka sitt oxidationstillstånd fungera som oxidationsmedel. På samma sätt kan enkla och komplexa ämnen som innehåller atomer som inte är i det högsta oxidationstillståndet och därför kan öka sitt oxidationstillstånd fungera som reduktionsmedel.

De starkaste oxidationsmedlen är:

1) enkla ämnen bildade av atomer med stor elektronegativitet, dvs. typiska icke-metaller belägna i huvudundergrupperna i den sjätte och sjunde gruppen av det periodiska systemet: F, O, Cl, S (respektive F 2 , O 2 , Cl 2 , S);

2) ämnen som innehåller grundämnen i högre och mellanliggande

positiva oxidationstillstånd, inklusive i form av joner, både enkla, elementära (Fe 3+) och syrehaltiga, oxoanjoner (permanganatjon - MnO 4 -);

3) peroxidföreningar.

Specifika ämnen som i praktiken används som oxidationsmedel är syre och ozon, klor, brom, permanganater, dikromater, oxisyror av klor och deras salter (t.ex.
,
,
), Salpetersyra (
), koncentrerad svavelsyra (
), mangandioxid (
), väteperoxid och metallperoxider (
,
).

De mest kraftfulla reduktionsmedlen är:

1) enkla ämnen vars atomer har låg elektronegativitet ("aktiva metaller");

2) metallkatjoner i låga oxidationstillstånd (Fe2+);

3) enkla elementära anjoner, till exempel sulfidjon S2-;

4) syrehaltiga anjoner (oxoanjoner) som motsvarar grundämnets lägsta positiva oxidationstillstånd (nitrit)
sulfit
).

Specifika ämnen som i praktiken används som reduktionsmedel är till exempel alkali- och jordalkalimetaller, sulfider, sulfiter, vätehalogenider (förutom HF), organiska ämnen - alkoholer, aldehyder, formaldehyd, glukos, oxalsyra, samt väte, kol , monoxid kol (
) och aluminium vid höga temperaturer.

I princip, om ett ämne innehåller ett grundämne i ett mellanliggande oxidationstillstånd, kan dessa ämnen uppvisa både oxiderande och reducerande egenskaper. Allt beror på

"partner" i reaktionen: med ett tillräckligt starkt oxidationsmedel kan det reagera som ett reduktionsmedel, och med ett tillräckligt starkt reduktionsmedel, som ett oxidationsmedel. Så till exempel nitritjonen NO 2 - in sur miljö fungerar som ett oxidationsmedel med avseende på jonen I -:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCl + 2H2O

och som ett reduktionsmedel i förhållande till permanganatjonen MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H2SO4 → 2
+ 5
+ K2SO4 + 3H2O

Oxidationstillståndet är den villkorliga laddningen av en atom i en molekyl, den tar emot en atom som ett resultat av fullständig acceptans av elektroner, det beräknas utifrån antagandet att alla bindningar är joniska till sin natur. Hur bestämmer man graden av oxidation?

Bestämning av graden av oxidation

Det finns laddade partiklar, joner, vars positiva laddning är lika med antalet elektroner som tas emot från en atom. Den negativa laddningen av en jon är lika med antalet elektroner som accepteras av en atom kemiskt element. Till exempel betyder inträdet av ett sådant element som Ca2 + att atomerna i elementen har förlorat ett, två eller tre element. För att hitta sammansättningen av joniska föreningar och föreningar av molekyler måste vi veta hur man bestämmer oxidationstillståndet för grundämnen. Oxidationstillstånden är negativa, positiva och noll. Om vi ​​tar hänsyn till antalet atomer är det algebraiska oxidationstillståndet i molekylen noll.

För att bestämma ett grundämnes oxidationstillstånd måste du vägledas av viss kunskap. Till exempel, i metallföreningar är oxidationstillståndet positivt. Och det högsta oxidationstillståndet motsvarar gruppnumret för det periodiska systemet, där elementet är beläget. I metaller kan oxidationstillstånden vara positiva eller negativa. Detta kommer att bero på den faktor med vilken atom metallen är ansluten. Till exempel, om den är kopplad till en metallatom, kommer graden att vara negativ, men om den är kopplad till en icke-metall, så kommer graden att vara positiv.

Metallens negativa högsta oxidationstillstånd kan bestämmas genom att subtrahera numret på gruppen där det nödvändiga elementet finns från talet åtta. Som regel är det lika med antalet elektroner som finns på yttre lager. Antalet av dessa elektroner motsvarar också gruppnumret.

Hur man beräknar oxidationstillståndet

I de flesta fall matchar oxidationstillståndet för en atom av ett visst element inte antalet bindningar som det bildar, det vill säga det är inte lika med valensen för detta element. Detta kan tydligt ses i exemplet med organiska föreningar.

Låt mig påminna dig om att valensen av kol i organiska föreningarär lika med 4 (d.v.s. bildar 4 bindningar), men oxidationstillståndet för kol, till exempel, i metanol CH 3 OH är -2, i CO 2 +4, i CH4 -4, i myrsyra HCOOH +2. Valens mäts genom antalet kovalenta kemiska bindningar, inklusive de som bildas av donator-acceptor-mekanismen.

När man bestämmer oxidationstillståndet för atomer i molekyler, får en elektronegativ atom, när ett elektronpar förskjuts i sin riktning, en laddning på -1, men om det finns två elektronpar blir -2 en laddning. Oxidationsgraden påverkas inte av bindningen mellan samma atomer. Till exempel:

• Bindningen av C-C-atomer är lika med deras nolloxidationstillstånd.
• C-H-bindningen - här kommer kol som den mest elektronegativa atomen att motsvara en laddning på -1.
• Förbindelse C-O laddning kol, som mindre elektronegativt, kommer att vara lika med +1.

Exempel på bestämning av oxidationsgrad

1. I en sådan molekyl som CH 3Cl tre CH-bindningar C). Sålunda kommer oxidationstillståndet för kolatomen i denna förening att vara lika med: -3 + 1 = -2.
2. Låt oss hitta oxidationstillståndet för kolatomer i acetaldehydmolekylen Cˉ³H3-C¹O-H. I denna förening kommer tre C-H-bindningar att ge en total laddning på C-atomen, vilket är (Cº+3e→Cˉ³)-3. Dubbelbindningen C=O (här tar syre elektroner från kolatomen, eftersom syre är mer elektronegativt) ger en laddning på C-atomen, den är lika med +2 (Cº-2e→C²), medan bindningen CH-laddning-1, så den totala laddningen på atom C är: (2-1=1)+1.
3. Låt oss nu hitta oxidationstillståndet i etanolmolekylen: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH. Här kommer tre C-H-bindningar att ge en total laddning på C-atomen, vilket är (Cº+3e→Cˉ³)-3. Två C-H-bindningar ger en laddning på C-atomen, som blir lika med -2, medan C→O-bindningen ger en laddning på +1, vilket betyder den totala laddningen på C-atomen: (-2+1= -1)-1.

Nu vet du hur man bestämmer ett grundämnes oxidationstillstånd. Om du har åtminstone grundläggande kunskap i kemi, då för dig given uppgift kommer inte att vara ett problem.

Graden av oxidation. Bestämning av oxidationstillståndet för en grundämnesatom genom kemisk formel anslutningar. Sammanställning av föreningens formel enligt de kända oxidationstillstånden för grundämnenas atomer

Oxidationstillståndet för ett grundämne är den villkorliga laddningen av en atom i ett ämne, beräknat med antagandet att det består av joner. För att bestämma graden av oxidation av element är det nödvändigt att komma ihåg vissa regler:

1. Oxidationstillståndet kan vara positivt, negativt eller noll-. Det betecknas med en arabisk siffra med ett plus- eller minustecken ovanför elementsymbolen.

2. Vid bestämning av oxidationstillstånden utgår de från ämnets elektronegativitet: summan av oxidationstillstånden för alla atomer i föreningen är noll.

3. Om föreningen bildas av atomer av ett grundämne (i ett enkelt ämne), så är oxidationstillståndet för dessa atomer noll.

4. Atomer av vissa kemiska grundämnen tilldelas vanligtvis oxidationstillstånd till stål. Till exempel är oxidationstillståndet för fluor i föreningar alltid -1; litium, natrium, kalium, rubidium och cesium +1; magnesium, kalcium, strontium, barium och zink +2, aluminium +3.

5. Oxidationstillståndet för väte i de flesta föreningar är +1, och endast i föreningar med vissa metaller är det lika med -1 (KH, BaH2).

6. Oxidationstillståndet för syre i de flesta föreningar är -2, och endast i vissa föreningar tilldelas det ett oxidationstillstånd på -1 (H2O2, Na2O2 eller +2 (OF2).

7. Atomer av många kemiska grundämnen har gradvariabler oxidation.

8. Oxidationstillståndet för en metallatom i föreningar är positivt och numeriskt lika med dess valens.

9. Det maximala positiva oxidationstillståndet för ett grundämne är vanligtvis lika med grupptalet i det periodiska system där grundämnet är beläget.

10. Minsta oxidationstillstånd för metaller är noll. För icke-metaller i de flesta fall nedan negativ grad oxidation är lika med skillnaden mellan grupptalet och talet åtta.

11. En atoms oxidationstillstånd bildar en enkel jon (består av en atom), lika med laddningen av denna jon.

Med hjälp av ovanstående regler bestämmer vi oxidationstillstånden för kemiska element i sammansättningen av H2SO4. Detta är ett komplext ämne som består av tre kemiska element - väte H, svavel S och syre O. Vi noterar oxidationstillstånden för de grundämnen för vilka de är konstanta. I vårt fall är dessa väte H och syre O.

Låt oss bestämma det okända oxidationstillståndet för svavel. Låt oxidationstillståndet för svavel i denna förening vara x.

Låt oss göra ekvationer genom att multiplicera för varje element dess index med oxidationstillståndet och likställa den extraherade mängden till noll: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X - 8 = 0

x = +8 - 2 = +6

Därför är oxidationstillståndet för svavel plus sex.

Låt oss i följande exempel ta reda på hur du kan skriva en formel för en förening med kända oxidationstillstånd för grundämnenas atomer. Låt oss göra formeln för ferrum(III)oxid. Ordet "oxid" betyder att till höger om symbolen för järn ska symbolen för syre skrivas: FeO.

Notera oxidationstillstånden för kemiska grundämnen ovanför deras symboler. Järns oxidationstillstånd anges i namnet inom parentes (III), därför är det lika med +3, oxidationstillståndet för syre i oxider är -2.

Låt oss hitta den minsta gemensamma multipeln för talen 3 och 2, detta är 6. Dividera talet 6 med 3, vi får talet 2 - det här är indexet för järn. Vi delar siffran 6 med 2, vi får siffran 3 - detta är indexet för syre.

I följande exempel, låt oss ta reda på hur man formulerar en sammansatt formel med kända oxidationstillstånd av elementatomer och jonladdningar. Låt oss göra en formel av kalciumortofosfat. Ordet "ortofosfat" betyder att till höger om kalciumsymbolen ska syraresten av ortofosfatsyra skrivas: CaPO4.

Notera oxidationstillståndet för kalcium (regel nummer fyra) och laddningen av syraresten (enligt löslighetstabellen).

Låt oss hitta den minsta gemensamma multipeln för talen 2 och 3, detta är 6. Dividera talet 6 med 2, vi får talet 3 - det här är indexet för kalcium. Vi delar talet 6 med 3, vi får talet 2 - detta är indexet för syraresten.

Elektronegativitet, liksom andra egenskaper hos atomer av kemiska element, ändras periodiskt med en ökning av elementets ordningsnummer:

Grafen ovan visar frekvensen av förändringar i elektronegativiteten för elementen i huvudundergrupperna, beroende på elementets ordningsnummer.

När man flyttar ner i undergruppen av det periodiska systemet minskar elektronegativiteten hos kemiska element, när man flyttar till höger längs perioden ökar den.

Elektronegativitet återspeglar elementens icke-metallicitet: ju högre elektronegativitetsvärde är, desto fler icke-metalliska egenskaper uttrycks elementet.

Oxidationstillstånd

Hur beräknar man oxidationstillståndet för ett grundämne i en förening?

1) Oxidationstillståndet för kemiska grundämnen i enkla ämnen är alltid noll.

2) Det finns element som uppvisar ett konstant oxidationstillstånd i komplexa ämnen:

3) Det finns kemiska grundämnen som uppvisar ett konstant oxidationstillstånd i de allra flesta föreningar. Dessa element inkluderar:

4) Den algebraiska summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en molekyl är alltid noll. Den algebraiska summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en jon är lika med jonens laddning.

5) Det högsta (maximala) oxidationstillståndet är lika med grupptalet. Undantag som inte faller under denna regel är element i den sekundära undergruppen av grupp I, element i den sekundära undergruppen av grupp VIII, samt syre och fluor.

Kemiska grundämnen vars gruppnummer inte stämmer överens med deras högsta graden oxidation (krävs för att komma ihåg)

6) Det lägsta oxidationstillståndet för metaller är alltid noll, och det lägsta oxidationstillståndet för icke-metaller beräknas med formeln:

lägsta oxidationstillståndet för en icke-metall = gruppnummer - 8

Baserat på reglerna som presenteras ovan är det möjligt att fastställa graden av oxidation av ett kemiskt element i vilket ämne som helst.

Att hitta oxidationstillstånden för grundämnen i olika föreningar

Exempel 1

Bestäm oxidationstillstånden för alla grundämnen i svavelsyra.

Beslut:

Låt oss skriva formeln för svavelsyra:

Oxidationstillståndet för väte i alla komplexa ämnen är +1 (förutom metallhydrider).

Oxidationstillståndet för syre i alla komplexa ämnen är -2 (förutom peroxider och syrefluorid OF 2). Låt oss ordna de kända oxidationstillstånden:

Låt oss beteckna svavelets oxidationstillstånd som x:

Svavelsyramolekylen, liksom molekylen av vilket ämne som helst, är i allmänhet elektriskt neutral, eftersom. summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en molekyl är noll. Schematiskt kan detta avbildas enligt följande:

De där. vi fick följande ekvation:

Låt oss lösa det:

Således är oxidationstillståndet för svavel i svavelsyra +6.

Exempel 2

Bestäm oxidationstillståndet för alla grundämnen i ammoniumdikromat.

Beslut:

Låt oss skriva formeln för ammoniumdikromat:

Som i föregående fall kan vi ordna oxidationstillstånden för väte och syre:

Vi ser dock att oxidationstillstånden för två kemiska grundämnen samtidigt, kväve och krom, är okända. Därför kan vi inte hitta oxidationstillstånden på samma sätt som i föregående exempel (en ekvation med två variabler har ingen unik lösning).

Låt oss vara uppmärksamma på det faktum att det angivna ämnet tillhör klassen salter och följaktligen har en jonisk struktur. Då kan vi med rätta säga att sammansättningen av ammoniumdikromat inkluderar NH 4 + katjoner (laddningen av denna katjon kan ses i löslighetstabellen). Därför, eftersom det finns två positiva enkelladdade NH 4 + katjoner i formelenheten för ammoniumdikromat, är laddningen av dikromatjonen -2, eftersom ämnet som helhet är elektriskt neutralt. De där. ämnet bildas av NH 4 + katjoner och Cr 2 O 7 2- anjoner.

Vi känner till oxidationstillstånden för väte och syre. Att veta att summan av oxidationstillstånden för atomerna för alla element i jonen är lika med laddningen, och betecknar oxidationstillstånden för kväve och krom som x och y därför kan vi skriva:

De där. vi får två oberoende ekvationer:

Att lösa vilken, finner vi x och y:

I ammoniumdikromat är kvävets oxidationstillstånd -3, väte +1, krom +6 och syre -2.

Hur man bestämmer oxidationstillståndet för grundämnen i organiska ämnen kan utläsas.

Valens

Atomernas valens indikeras med romerska siffror: I, II, III, etc.

Valensmöjligheterna för en atom beror på kvantiteten:

1) oparade elektroner

2) odelade elektronpar i orbitaler av valensnivåer

3) tomma elektronorbitaler av valensnivån

Valensmöjligheter för väteatomen

Låt oss skildra den elektroniska grafiska formeln för väteatomen:

Det sades att tre faktorer kan påverka valensmöjligheterna - närvaron av oparade elektroner, närvaron av oparade elektronpar på den yttre nivån och närvaron av lediga (tomma) orbitaler på den yttre nivån. Vi ser en oparad elektron i den yttre (och enda) energinivån. Baserat på detta kan väte exakt ha en valens lika med I. På den första energinivån finns det dock bara en undernivå - s, de där. väteatomen på den yttre nivån har varken odelade elektronpar eller tomma orbitaler.

Således är den enda valens som en väteatom kan uppvisa I.

Valensmöjligheter för en kolatom

Tänk på den elektroniska strukturen hos kolatomen. I grundtillståndet är den elektroniska konfigurationen av dess yttre nivå som följer:

De där. I grundtillståndet innehåller den yttre energinivån för en oexciterad kolatom 2 oparade elektroner. I detta tillstånd kan den uppvisa en valens lika med II. Men kolatomen går väldigt lätt in i ett exciterat tillstånd när energi tillförs den, och den elektroniska konfigurationen av det yttre lagret tar i detta fall formen:

Även om en del energi förbrukas i processen för excitation av kolatomen, kompenseras utgifterna mer än väl genom bildandet av fyra kovalenta bindningar. Av denna anledning är valens IV mycket mer karakteristisk för kolatomen. Så till exempel har kol valens IV i molekylerna koldioxid, kolsyra och absolut alla organiska ämnen.

Förutom oparade elektroner och oparade elektronpar påverkar förekomsten av lediga () orbitaler av valensnivån också valensmöjligheterna. Närvaron av sådana orbitaler i den fyllda nivån leder till att atomen kan fungera som en elektronparacceptor, d.v.s. bildar ytterligare kovalenta bindningar genom donator-acceptormekanismen. Så till exempel, tvärtemot förväntningarna, i molekylen kolmonoxid CO-bindningen är inte dubbel, utan trippel, vilket tydligt visas i följande illustration:

Valensmöjligheter för kväveatomen

Låt oss skriva ner den elektrongrafiska formeln för den externa energinivån för kväveatomen:

Som framgår av illustrationen ovan har kväveatomen i sitt normala tillstånd 3 oparade elektroner, och därför är det logiskt att anta att den kan uppvisa en valens lika med III. Faktum är att en valens lika med tre observeras i ammoniakmolekyler (NH 3), salpetersyrlighet(HNO 2), kvävetriklorid (NCl 3), etc.

Det sades ovan att valensen av en atom av ett kemiskt element beror inte bara på antalet oparade elektroner, utan också på närvaron av oparade elektronpar. Detta beror på det faktum att den kovalenta kemisk bindning kan bildas inte bara när två atomer förser varandra med en elektron var, utan också när en atom som har ett odelat elektronpar - en donator () förser en annan atom med en ledig () orbital av valensnivån (acceptor ). De där. för kväveatomen är valens IV också möjlig på grund av en ytterligare kovalent bindning som bildas av donator-acceptormekanismen. Så till exempel observeras fyra kovalenta bindningar, varav en bildas av donator-acceptormekanismen, under bildandet av ammoniumkatjonen:

Trots det faktum att en av de kovalenta bindningarna bildas av donator-acceptor-mekanismen, alla N-H-bindningar i ammoniumkatjonen är helt identiska och skiljer sig inte från varandra.

En valens lika med V kan kväveatomen inte visa. Detta beror på det faktum att övergången till ett exciterat tillstånd är omöjligt för kväveatomen, där parningen av två elektroner sker med övergången av en av dem till en fri omloppsbana, som är den närmaste i energinivå. Kväveatomen har ingen d-sublevel, och övergången till 3s-orbitalen är energimässigt så dyr att energikostnaderna inte täcks av bildandet av nya bindningar. Många kanske undrar, vad är då valensen av kväve, till exempel i molekyler salpetersyra HNO 3 eller kväveoxid N 2 O 5? Konstigt nog är valensen där också IV, vilket kan ses av följande strukturformler:

Den prickade linjen i illustrationen visar den sk delokaliseras π -förbindelse. Av denna anledning kan INGA terminalbindningar kallas "en och en halv". Liknande en och en halv bindningar finns också i ozonmolekylen O 3 , bensen C 6 H 6 , etc.

Valensmöjligheter av fosfor

Låt oss skildra den elektrongrafiska formeln för den externa energinivån för fosforatomen:

Som vi kan se är strukturen av det yttre lagret av fosforatomen i grundtillståndet och kväveatomen densamma, och därför är det logiskt att förvänta sig för fosforatomen, såväl som för kväveatomen, möjliga valenser lika till I, II, III och IV, vilket iakttas i praktiken.

Men till skillnad från kväve har fosforatomen också d-undernivå med 5 lediga orbitaler.

I detta avseende kan den övergå till ett exciterat tillstånd, ångande elektroner 3 s-orbitaler:

Således är valensen V för fosforatomen, som är otillgänglig för kväve, möjlig. Så, till exempel, en fosforatom har en valens på fem i molekylerna av sådana föreningar som fosforsyra, fosfor (V) halogenider, fosfor (V) oxid, etc.

Valensmöjligheter för syreatomen

Den elektrongrafiska formeln för syreatomens yttre energinivå har formen:

Vi ser två oparade elektroner på den andra nivån, och därför är valens II möjlig för syre. Det bör noteras att denna valens av syreatomen observeras i nästan alla föreningar. Ovan, när vi övervägde kolatomens valensmöjligheter, diskuterade vi bildandet av kolmonoxidmolekylen. Bindningen i CO-molekylen är trippel, därför är syre trivalent där (syre är en elektronpardonator).

På grund av det faktum att syreatomen inte har en yttre nivå d-subnivåer, depairing av elektroner s och p- orbitaler är omöjligt, varför valensförmågan hos syreatomen är begränsad jämfört med andra element i dess undergrupp, till exempel svavel.

Valensmöjligheter för svavelatomen

Den externa energinivån för svavelatomen i det oexciterade tillståndet:

Svavelatomen, liksom syreatomen, har två oparade elektroner i sitt normala tillstånd, så vi kan dra slutsatsen att en valens på två är möjlig för svavel. Faktum är att svavel har valens II, till exempel i vätesulfidmolekylen H 2 S.

Som vi kan se har svavelatomen på den yttre nivån d undernivå med lediga orbitaler. Av denna anledning kan svavelatomen utöka sina valensförmåga, till skillnad från syre, på grund av övergången till exciterade tillstånd. Så när man kopplar bort ett ensamt elektronpar 3 sid-undernivå svavelatomen förvärvar elektronisk konfiguration yttre nivån så här:

I detta tillstånd har svavelatomen 4 oparade elektroner, vilket talar om för oss om möjligheten att svavelatomer visar en valens lika med IV. Svavel har faktiskt valens IV i molekylerna SO 2, SF 4, SOCl 2, etc.

När du kopplar bort det andra ensamma elektronparet som finns på 3 s- undernivå, den externa energinivån får följande konfiguration:

I ett sådant tillstånd blir manifestationen av valens VI redan möjlig. Ett exempel på föreningar med VI-valent svavel är SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 etc.

På samma sätt kan vi överväga valensmöjligheterna för andra kemiska element.

Uppgiften att bestämma graden av oxidation kan vara både en ren formalitet och utmanande pussel. Först och främst kommer det att bero på formeln för den kemiska föreningen, såväl som tillgången på elementär kunskap i kemi och matematik.

Att känna till de grundläggande reglerna och algoritmen för sekventiellt logiska åtgärder, som kommer att diskuteras i den här artikeln, när man löser problem av denna typ, kan alla enkelt klara av denna uppgift. Och efter att ha tränat och lärt dig att bestämma graden av oxidation av olika kemiska föreningar, kan du säkert ta på dig utjämningen av komplexa redoxreaktioner med metoden att sammanställa en elektronisk balans.

Begreppet oxidationstillstånd

För att lära dig hur man bestämmer graden av oxidation måste du först ta reda på vad detta koncept betyder?

• Oxidationstillståndet används vid registrering i redoxreaktioner, när elektroner överförs från atom till atom.
• Oxidationstillståndet bestämmer antalet överförda elektroner, vilket anger atomens villkorliga laddning.
• Oxidationstillståndet och valensen är ofta identiska.

Denna beteckning är skriven på toppen av det kemiska elementet, i dess högra hörn, och är ett heltal med ett "+" eller "-" tecken. Nollvärdet för oxidationsgraden bär inget tecken.

Regler för att bestämma graden av oxidation

Tänk på de viktigaste kanonerna för att bestämma graden av oxidation:

• Enkla elementära ämnen, det vill säga de som består av en sorts atomer, kommer alltid att ha ett nolloxidationstillstånd. Till exempel, Na0, H02, P04
• Det finns ett antal atomer som alltid har ett konstant oxidationstillstånd. Det är bättre att komma ihåg värdena som anges i tabellen.

• Som du kan se är det enda undantaget för väte i kombination med metaller, där det får ett oxidationstillstånd på "-1" som inte är karakteristiskt för det.
• Syre tar också oxidationstillståndet "+2" i kemisk kombination med fluor och "-1" i sammansättningarna av peroxider, superoxider eller ozonider, där syreatomerna är kopplade till varandra.

• Metalljoner har flera värden på graden av oxidation (och bara positiva), så det bestäms av angränsande element i föreningen. Till exempel, i FeCl3 har klor ett oxidationstillstånd på "-1", det har 3 atomer, så vi multiplicerar -1 med 3, vi får "-3". För att summan av oxidationstillstånden för föreningen ska vara "0", måste järn ha ett oxidationstillstånd på "+3". I formeln FeCl2 kommer järn respektive att ändra sin grad till "+2".
• Om man matematiskt summerar oxidationstillstånden för alla atomer i formeln (med hänsyn till tecknen) bör alltid ett nollvärde erhållas. Till exempel i saltsyra H + 1Cl-1 (+1 och -1 = 0), och i svavelsyra H2 + 1S + 4O3-2 (+1 * 2 = +2 för väte, +4 för svavel och -2 * 3 = -6 för syre; +6 och -6 summerar till 0).
• Oxidationstillståndet för en monoatomisk jon kommer att vara lika med dess laddning. Till exempel: Na+, Ca+2.
• Den högsta graden av oxidation motsvarar som regel gruppnumret i D.I. Mendeleevs periodiska system.

Algoritm för åtgärder för att bestämma graden av oxidation

Ordningen för att hitta graden av oxidation är inte komplicerad, men kräver uppmärksamhet och vissa åtgärder.

Uppgift: Ordna oxidationstillstånden i föreningen KMnO4

• Det första elementet, kalium, har ett konstant oxidationstillstånd på "+1".
  För att kontrollera kan du titta på det periodiska systemet, där kalium är i den 1:a gruppen av grundämnen.
• Av de återstående två grundämnena tenderar syre att anta ett oxidationstillstånd på "-2".
• Vi får följande formel: K + 1MnxO4-2. Det återstår att bestämma oxidationstillståndet för mangan.
  Så, x är oxidationstillståndet för mangan som är okänt för oss. Nu är det viktigt att vara uppmärksam på antalet atomer i föreningen.
  Antalet kaliumatomer är 1, mangan - 1, syre - 4.
  Med hänsyn till molekylens elektriska neutralitet, när den totala (totala) laddningen är noll,

1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1x+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(vid överföring, byt tecken)
1x = +7, x = +7

Således är oxidationstillståndet för mangan i föreningen "+7".

Uppgift: ordna oxidationstillstånden i föreningen Fe2O3.

• Syre har som ni vet ett oxidationstillstånd på "-2" och fungerar som ett oxidationsmedel. Med hänsyn till antalet atomer (3) är det totala värdet av syre “-6” (-2*3= -6), d.v.s. multiplicera oxidationstillståndet med antalet atomer.
• För att balansera formeln och få den till noll kommer 2 järnatomer att ha ett oxidationstillstånd på "+3" (2*+3=+6).
• Sammanfattningsvis får vi noll (-6 och +6 = 0).

Uppgift: ordna oxidationstillstånden i Al(NO3)3-föreningen.

• Aluminiumatomen är en och har ett konstant oxidationstillstånd på "+3".
• Det finns 9 (3 * 3) syreatomer i molekylen, oxidationstillståndet för syre är som du vet "-2", vilket betyder att genom att multiplicera dessa värden får vi "-18".
• Det återstår att utjämna de negativa och positiva värden, vilket bestämmer graden av oxidation av kväve. -18 och +3, + 15 saknas. Och med tanke på att det finns 3 kväveatomer är det lätt att bestämma dess oxidationstillstånd: dividera 15 med 3 och få 5.
• Oxidationstillståndet för kväve är "+5", och formeln kommer att se ut så här: Al + 3 (N + 5O-23) 3
• Om det är svårt att bestämma det önskade värdet på detta sätt kan du komponera och lösa ekvationer:

1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
x=5

Så graden av oxidation är ett ganska viktigt begrepp inom kemi, som symboliserar atomernas tillstånd i en molekyl.
Utan kunskap om vissa bestämmelser eller baser som gör att du korrekt kan bestämma graden av oxidation är det omöjligt att klara av denna uppgift. Därför finns det bara en slutsats: att noggrant bekanta dig och studera reglerna för att hitta graden av oxidation, tydligt och koncist presenterat i artikeln, och djärvt gå vidare längs den svåra vägen för kemisk visdom.