Atomer uppvisar oxidationstillstånd. Hur man bestämmer oxidationstillståndet för en atom i ett kemiskt element

Elektronegativitet (EO) är atomers förmåga att attrahera elektroner när de binder till andra atomer .

Elektronegativitet beror på avståndet mellan kärnan och valenselektroner, och på hur nära valensskalet är färdigt. Ju mindre radie av en atom och ju fler valenselektroner, desto högre är dess ER.

Fluor är det mest elektronegativa grundämnet. För det första har den 7 elektroner i valensskalet (endast 1 elektron saknas före en oktett) och för det andra är detta valensskal (...2s 2 2p 5) beläget nära kärnan.

De minst elektronegativa atomerna är alkali- och jordalkalimetaller. De har stora radier och deras yttre elektronskal är långt ifrån kompletta. Det är mycket lättare för dem att ge sina valenselektroner till en annan atom (då blir det för-yttre skalet komplett) än att "få" elektroner.

Elektronegativitet kan uttryckas kvantitativt och rada upp elementen i stigande ordning. Den elektronegativitetsskalan som föreslagits av den amerikanske kemisten L. Pauling används oftast.

Skillnaden i elektronegativiteten hos elementen i föreningen ( ΔX) kommer att tillåta oss att bedöma typen av kemisk bindning. Om värdet ∆ X= 0 - anslutning kovalent icke-polär.

Med en elektronegativitetsskillnad på upp till 2,0 kallas bindningen kovalent polär, Till exempel: H-F anslutning i en vätefluoridmolekyl HF: Δ X \u003d (3,98 - 2,20) \u003d 1,78

Bindningar med en elektronegativitetsskillnad större än 2,0 beaktas jonisk. Till exempel: Na-Cl-bindningen i NaCl-föreningen: Δ X \u003d (3,16 - 0,93) \u003d 2,23.

Oxidationstillstånd

Oxidationstillstånd (CO) är den villkorade laddningen av en atom i en molekyl, beräknad på antagandet att molekylen består av joner och i allmänhet är elektriskt neutral.

När en jonbindning bildas går en elektron över från en mindre elektronegativ atom till en mer elektronegativ, atomerna förlorar sin elektriska neutralitet och förvandlas till joner. det finns heltalsladdningar. När en kovalent polär bindning bildas överförs inte elektronen helt utan delvis, så partiella laddningar uppstår (i figuren nedan HCl). Låt oss föreställa oss att elektronen passerade helt från väteatomen till klor, och en hel positiv laddning +1 dök upp på väte och -1 på klor. sådana villkorade laddningar kallas oxidationstillståndet.

Denna figur visar oxidationstillstånden som är karakteristiska för de första 20 grundämnena.
Notera. Det högsta SD är vanligtvis lika med gruppnumret i det periodiska systemet. Metaller i huvudundergrupperna har en karakteristisk CO, icke-metaller har som regel en spridning av CO. Därför bildas icke-metaller Ett stort antal föreningar och har mer "diversitet" egenskaper jämfört med metaller.

Exempel på bestämning av oxidationsgrad

Låt oss bestämma oxidationstillstånden för klor i föreningar:

Reglerna som vi har övervägt tillåter oss inte alltid att beräkna CO för alla grundämnen, som till exempel i en given aminopropanmolekyl.

Här är det bekvämt att använda följande metod:

1) Vi avbildar molekylens strukturformel, strecket är en bindning, ett elektronpar.

2) Vi gör om strecket till en pil riktad mot en mer EO-atom. Denna pil symboliserar övergången från en elektron till en atom. Om två identiska atomer är sammankopplade lämnar vi linjen som den är - det sker ingen överföring av elektroner.

3) Vi räknar hur många elektroner som "kom" och "lämnade".

Tänk till exempel på laddningen på den första kolatomen. Tre pilar är riktade mot atomen, vilket betyder att 3 elektroner har anlänt, laddningen är -3.

Den andra kolatomen: väte gav den en elektron och kväve tog en elektron. Avgiften har inte ändrats, den är lika med noll. Etc.

Valens

Valens(från latin valēns "att ha kraft") - atomernas förmåga att bilda ett visst antal kemiska bindningar med atomer av andra grundämnen.

I grund och botten betyder valens atomernas förmåga att bilda ett visst antal kovalenta bindningar. Om en atom har n oparade elektroner och m ensamma elektronpar, då kan denna atom bildas n+m kovalenta bindningar med andra atomer, dvs. dess valens kommer att vara n+m. När man utvärderar den maximala valensen bör man utgå från den elektroniska konfigurationen av det "exciterade" tillståndet. Till exempel är den maximala valensen för en atom av beryllium, bor och kväve 4 (till exempel i Be (OH) 4 2-, BF 4 - och NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), svavel - 6 (H2SO4), klor -7 (Cl2O7).

I vissa fall kan valensen numeriskt sammanfalla med oxidationstillståndet, men de är inte på något sätt identiska med varandra. Till exempel, i N 2 och CO-molekyler realiseras en trippelbindning (det vill säga valensen för varje atom är 3), men kvävets oxidationstillstånd är 0, kol +2, syre -2.

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 oxidationstillstånd tillskrivs vanligtvis 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 periodiska systemet Den där elementet finns.

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.

Den formella laddningen av en atom i föreningar är en hjälpmängd, den används vanligtvis i beskrivningar av egenskaperna hos element i kemi. Denna villkorade elektriska laddning är graden av oxidation. Dess betydelse förändras som ett resultat av många kemiska processer. Även om laddningen är formell, karakteriserar den livfullt egenskaperna och beteendet hos atomer i redoxreaktioner (ORD).

Oxidation och reduktion

Tidigare använde kemister termen "oxidation" för att beskriva interaktionen mellan syre och andra grundämnen. Namnet på reaktionerna kommer från det latinska namnet för syre - Oxygenium. Senare visade det sig att även andra grundämnen oxiderar. I det här fallet återställs de - de fäster elektroner. Varje atom under bildandet av en molekyl ändrar strukturen på dess valenselektronskal. I det här fallet uppträder en formell laddning, vars värde beror på antalet villkorligt givna eller mottagna elektroner. För att karakterisera detta värde användes tidigare den engelska kemiska termen "oxidation number", som betyder "oxidation number" i översättning. Dess användning är baserad på antagandet att bindningselektronerna i molekyler eller joner tillhör atomen med högre elektronegativitet (EO). Förmågan att behålla sina elektroner och attrahera dem från andra atomer är väl uttryckt i starka icke-metaller (halogener, syre). Starka metaller (natrium, kalium, litium, kalcium, andra alkali- och jordalkalielement) har motsatta egenskaper.

Bestämning av graden av oxidation

Oxidationstillståndet är laddningen som en atom skulle förvärva om elektronerna som är involverade i bildningen av bindningen helt förflyttades till ett mer elektronegativt element. Det finns ämnen som inte har en molekylär struktur (alkalimetallhalogenider och andra föreningar). I dessa fall sammanfaller oxidationstillståndet med jonens laddning. Den villkorliga eller verkliga laddningen visar vilken process som ägde rum innan atomerna fick sitt nuvarande tillstånd. Ett positivt oxidationstillstånd är det totala antalet elektroner som har avlägsnats från atomerna. Det negativa värdet på oxidationstillståndet är lika med antalet förvärvade elektroner. Genom att ändra ett kemiskt elements oxidationstillstånd bedömer man vad som händer med dess atomer under reaktionen (och vice versa). Ämnets färg avgör vilka förändringar i oxidationstillståndet som har skett. Föreningar av krom, järn och ett antal andra grundämnen där de uppvisar olika valens är olika färgade.

Negativa, noll- och positiva oxidationstillståndsvärden

Enkla ämnen bildas av kemiska grundämnen med samma EO-värde. I detta fall tillhör bindningselektronerna alla strukturella partiklar lika. Därför, i enkla ämnen yxelement kännetecknas inte av ett oxidationstillstånd (H 0 2, O 0 2, C 0). När atomer accepterar elektroner eller vanligt moln skiftar i deras riktning är det vanligt att skriva avgifter med ett minustecken. Till exempel F-1, O-2, C-4. Genom att donera elektroner får atomer en verklig eller formell positiv laddning. I OF 2-oxid donerar syreatomen en elektron vardera till två fluoratomer och är i O+2-oxidationstillståndet. Man tror att i en molekyl eller en polyatomisk jon tar de mer elektronegativa atomerna emot alla bindande elektroner.

Svavel är ett grundämne som uppvisar olika valenser och oxidationstillstånd.

Kemiska element i huvudundergrupperna uppvisar ofta en lägre valens lika med VIII. Till exempel är valensen för svavel i vätesulfid och metallsulfider II. Grundämnet kännetecknas av mellanliggande och högre valenser i det exciterade tillståndet, när atomen ger upp en, två, fyra eller alla sex elektroner och uppvisar valenserna I, II, IV, VI respektive. Samma värden, endast med ett minus- eller plustecken, har svavelets oxidationstillstånd:

• i fluorsulfid ger en elektron: -1;
• i svavelväte, det lägsta värdet: -2;
• i dioxidmellantillstånd: +4;
• i trioxid, svavelsyra och sulfater: +6.

I sitt högsta oxidationstillstånd accepterar svavel endast elektroner, i sitt lägsta tillstånd uppvisar det starkt reducerande egenskaper. S+4-atomerna kan verka som reducerande eller oxiderande medel i föreningar, beroende på förhållandena.

Överföring av elektroner i kemiska reaktioner

När en kristall bildas bordssalt natrium donerar elektroner till det mer elektronegativa klor. Grundämnenas oxidationstillstånd sammanfaller med jonernas laddningar: Na +1 Cl -1 . För molekyler som skapats genom socialisering och förskjutning av elektronpar till en mer elektronegativ atom är endast konceptet med en formell laddning tillämpligt. Men man kan anta att alla föreningar är sammansatta av joner. Sedan får atomerna, genom att attrahera elektroner, en betingad negativ laddning, och genom att ge bort får de en positiv. I reaktioner, ange hur många elektroner som är förskjutna. Till exempel, i en koldioxidmolekyl C +4 O - 2 2, visas indexet i det övre högra hörnet vid kemisk symbol kol visar antalet elektroner som tagits bort från en atom. Syre i detta ämne har ett oxidationstillstånd på -2. Motsvarande index med det kemiska tecknet O är antalet tillsatta elektroner i atomen.

Hur man beräknar oxidationstillstånd

Att räkna antalet elektroner som donerats och lagts till av atomer kan vara tidskrävande. Följande regler gör denna uppgift enklare:

1. I enkla ämnen är oxidationstillstånden noll.
2. Summan av oxidationen av alla atomer eller joner i ett neutralt ämne är noll.
3. I en komplex jon måste summan av oxidationstillstånden för alla grundämnen motsvara laddningen av hela partikeln.
4. En mer elektronegativ atom får ett negativt oxidationstillstånd, vilket skrivs med ett minustecken.
5. Mindre elektronegativa element får positiva grader oxidation, de skrivs med ett plustecken.
6. Syre uppvisar i allmänhet ett oxidationstillstånd på -2.
7. För väte karaktäristiskt värde: +1, finns i metallhydrider: H-1.
8. Fluor är det mest elektronegativa av alla element, dess oxidationstillstånd är alltid -4.
9. För de flesta metaller är oxidationstal och valenser desamma.

Oxidationstillstånd och valens

De flesta föreningar bildas som ett resultat av redoxprocesser. Övergången eller förskjutningen av elektroner från ett element till ett annat leder till en förändring i deras oxidationstillstånd och valens. Ofta sammanfaller dessa värden. Som en synonym för termen "oxidationstillstånd" kan frasen "elektrokemisk valens" användas. Men det finns undantag, till exempel i ammoniumjonen är kväve fyrvärt. Samtidigt är atomen i detta element i oxidationstillståndet -3. I organiska ämnen är kol alltid fyrvärt, men oxidationstillstånden för C-atomen i metan CH 4, myralkohol CH 3 OH och HCOOH-syra har olika värden: -4, -2 och +2.

Redoxreaktioner

Många av redoxen kritiska processer inom industri, teknik, boende och livlös natur: förbränning, korrosion, fermentering, intracellulär andning, fotosyntes och andra fenomen.

Vid sammanställning av OVR-ekvationerna väljs koefficienterna med den elektroniska balansmetoden, där följande kategorier används:

• oxidationstillstånd;
• reduktionsmedlet donerar elektroner och oxideras;
• oxidationsmedlet tar emot elektroner och reduceras;
• antalet givna elektroner måste vara lika med antalet bifogade.

En atoms förvärv av elektroner leder till en minskning av dess oxidationstillstånd (reduktion). Förlusten av en eller flera elektroner av en atom åtföljs av en ökning av elementets oxidationstal som ett resultat av reaktioner. För OVR som flödar mellan joner av starka elektrolyter i vattenlösningar, oftare använder de inte den elektroniska balansen, utan metoden för halvreaktioner.

Videokursen "Få ett A" innehåller alla ämnen som krävs för att lyckas klara provet i matematik för 60-65 poäng. Helt alla uppgifter 1-13 profilprov matematik. Även lämplig för att klara Basic USE i matematik. Om du vill klara provet med 90-100 poäng behöver du lösa del 1 på 30 minuter och utan misstag!

Förberedelsekurs inför tentamen för årskurs 10-11, samt för lärare. Allt du behöver för att lösa del 1 av provet i matematik (de första 12 uppgifterna) och uppgift 13 (trigonometri). Och det här är mer än 70 poäng på Unified State Examination, och varken en hundrapoängsstudent eller en humanist kan klara sig utan dem.

All nödvändig teori. Snabba sätt provets lösningar, fällor och hemligheter. Alla relevanta uppgifter i del 1 från Bank of FIPI-uppgifter har analyserats. Kursen uppfyller helt kraven i USE-2018.

Kursen innehåller 5 stora ämnen, 2,5 timmar vardera. Varje ämne ges från grunden, enkelt och tydligt.

Hundratals examensuppgifter. Textproblem och sannolikhetsteori. Enkla och lätta att komma ihåg problemlösningsalgoritmer. Geometri. Teori, referensmaterial, analys av alla typer av USE-uppgifter. Stereometri. Listiga trick för att lösa, användbara fuskblad, utveckling av rumslig fantasi. Trigonometri från grunden - till uppgift 13. Förstå istället för att proppa. Visuell förklaring av komplexa begrepp. Algebra. Rötter, potenser och logaritmer, funktion och derivata. Bas för lösning utmanande uppgifter 2 delar av tentamen.

Hur bestämmer man graden av oxidation? Det periodiska systemet låter dig registrera ett givet kvantitativt värde för vilket kemiskt element som helst.

Definition

Låt oss först försöka förstå vad denna term är. Oxidationstillståndet enligt det periodiska systemet är antalet elektroner som accepteras eller ges bort av ett grundämne i processen för kemisk interaktion. Det kan ta negativa och positivt värde.

Länk till tabell

Hur bestäms oxidationstillståndet? Det periodiska systemet består av åtta grupper anordnade vertikalt. Var och en av dem har två undergrupper: huvud och sekundär. För att sätta indikatorer för element måste vissa regler användas.

Instruktion

Hur beräknar man grundämnenas oxidationstillstånd? Tabellen låter dig helt hantera ett liknande problem. Alkalimetaller, som finns i den första gruppen (huvudundergruppen), oxidationstillståndet visas i föreningar, det motsvarar +, är lika med deras högsta valens. Metaller i den andra gruppen (undergrupp A) har +2 oxidationstillstånd.

Tabellen låter dig bestämma detta värde inte bara för element som uppvisar metalliska egenskaper, utan också för icke-metaller. Deras maximala värde kommer att motsvara den högsta valensen. Till exempel, för svavel blir det +6, för kväve +5. Hur beräknas deras lägsta (lägsta) siffra? Tabellen ger också svar på denna fråga. Subtrahera gruppnumret från åtta. Till exempel, för syre blir det -2, för kväve -3.

För enkla ämnen som inte ingick i kemisk interaktion med andra ämnen anses den fastställda indikatorn vara noll.

Låt oss försöka identifiera de viktigaste åtgärderna relaterade till arrangemanget i binära föreningar. Hur lägger man in graden av oxidation i dem? Det periodiska systemet hjälper till att lösa problemet.

Ta till exempel kalciumoxid CaO. För kalcium som ligger i huvudundergruppen i den andra gruppen kommer värdet att vara konstant, lika med +2. För syre, som har icke-metalliska egenskaper, kommer denna indikator att vara ett negativt värde, och det motsvarar -2. För att kontrollera definitionens riktighet sammanfattar vi de erhållna siffrorna. Som ett resultat får vi noll, därför är beräkningarna korrekta.

Låt oss bestämma liknande indikatorer i ytterligare en binär förening CuO. Eftersom koppar är beläget i en sekundär undergrupp (första gruppen), kan indikatorn som studeras därför visa olika betydelser. Därför, för att bestämma det, måste du först identifiera indikatorn för syre.

För en icke-metall som ligger i slutet av den binära formeln är oxidationstillståndet negativ betydelse. Eftersom detta element är beläget i den sjätte gruppen, när vi subtraherar sex från åtta, får vi att oxidationstillståndet för syre motsvarar -2. Eftersom det inte finns några index i föreningen kommer därför kopparns oxidationstillstånd att vara positivt, lika med +2.

Hur används den annars kemisk tabell? Oxidationstillstånden för element i formler som består av tre element beräknas också enligt en viss algoritm. Först placeras dessa indikatorer vid det första och sista elementet. För det första kommer denna indikator att ha ett positivt värde, motsvarande valens. För det extrema elementet, som är en icke-metall, har denna indikator ett negativt värde, det bestäms som en skillnad (gruppnumret subtraheras från åtta). Vid beräkning av oxidationstillståndet för det centrala elementet används en matematisk ekvation. Beräkningarna tar hänsyn till de tillgängliga indexen för varje element. Summan av alla oxidationstillstånd måste vara noll.

Exempel på bestämning i svavelsyra

Formeln för denna förening är H2SO4. Väte har ett oxidationstillstånd på +1, syre har -2. För att bestämma svavelets oxidationstillstånd komponerar vi en matematisk ekvation: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Vi får att svavlets oxidationstillstånd motsvarar +6.

Slutsats

När du använder reglerna kan du ordna koefficienterna i redoxreaktioner. Den här fråganövervägas i kemikursen i nionde klass i skolans läroplan. Dessutom tillåter information om oxidationstillstånd en att utföra OGE uppdrag och ANVÄND.