Ce elemente pot avea o stare de oxidare de 4. Cum se determină starea de oxidare
DEFINIŢIE
Starea de oxidare este o evaluare cantitativă a stării unui atom element chimicîntr-un compus bazat pe electronegativitatea sa.
Ia atât valori pozitive, cât și negative. Pentru a indica starea de oxidare a unui element dintr-un compus, trebuie să plasați o cifră arabă cu semnul corespunzător ("+" sau "-") deasupra simbolului său.
Trebuie amintit că starea de oxidare este o mărime care nu are sens fizic, deoarece nu reflectă sarcina reală a atomului. Cu toate acestea, acest concept este utilizat pe scară largă în chimie.
Tabelul stărilor de oxidare ale elementelor chimice
Starea de oxidare maximă pozitivă și minimă negativă poate fi determinată folosind Tabelul periodic D.I. Mendeleev. Ele sunt egale cu numărul grupului în care se află elementul și diferența dintre valoarea stării de oxidare „mai înaltă” și, respectiv, numărul 8.
Dacă luăm în considerare compușii chimici mai specific, atunci în substanțele cu legături nepolare starea de oxidare a elementelor este zero (N 2, H 2, Cl 2).
Starea de oxidare a metalelor în stare elementară este zero, deoarece distribuția densității electronilor în ele este uniformă.
În compușii ionici simpli, starea de oxidare a elementelor incluse în ei este egală cu sarcina electrică, deoarece în timpul formării acestor compuși are loc o tranziție aproape completă a electronilor de la un atom la altul: Na +1 I -1, Mg +2CI-12, Al+3F-13, Zr+4Br-14.
La determinarea stării de oxidare a elementelor din compușii cu legături covalente polare, se compară valorile electronegativității acestora. Deoarece atunci când se formează o legătură chimică, electronii sunt deplasați către atomii mai multor elemente electronegative, acestea din urmă au o stare de oxidare negativă în compuși.
Există elemente care se caracterizează printr-o singură valoare a stării de oxidare (fluor, metale din grupele IA și IIA etc.). Fluor, caracterizat prin cea mai mare valoare electronegativitate, în compuși are întotdeauna o stare de oxidare negativă constantă (-1).
Elementele alcaline și alcalino-pământoase, care se caracterizează printr-o valoare de electronegativitate relativ scăzută, au întotdeauna o stare de oxidare pozitivă egală cu (+1) și respectiv (+2).
Există însă și elemente chimice care se caracterizează prin mai multe stări de oxidare (sulf - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), etc.).
Pentru a ne aminti mai ușor câte și ce stări de oxidare sunt caracteristice unui anumit element chimic, utilizați tabele cu stările de oxidare ale elementelor chimice, care arată astfel:
|
Număr de serie |
Rusă/Engleză Nume |
Simbol chimic |
Starea de oxidare |
|
Hidrogen |
|||
|
Heliu |
|||
|
Litiu |
|||
|
Beriliu |
|||
|
(-1), 0, (+1), (+2), (+3) |
|||
|
Carbon |
(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4) |
||
|
Azot / Azot |
(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) |
||
|
Oxigen |
(-2), (-1), 0, (+1), (+2) |
||
|
Fluor |
|||
|
Sodiu/Sodiu |
|||
|
Magneziu / Magneziu |
|||
|
Aluminiu |
|||
|
Siliciu |
(-4), 0, (+2), (+4) |
||
|
Fosfor / Fosfor |
(-3), 0, (+3), (+5) |
||
|
Sulf/Sulphur |
(-2), 0, (+4), (+6) |
||
|
Clor |
(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), rar (+2) și (+4) |
||
|
Argon / Argon |
|||
|
Potasiu/Potasiu |
|||
|
Calciu |
|||
|
Scandium / Scandium |
|||
|
Titan |
(+2), (+3), (+4) |
||
|
Vanadiu |
(+2), (+3), (+4), (+5) |
||
|
Crom / Crom |
(+2), (+3), (+6) |
||
|
Mangan / Mangan |
(+2), (+3), (+4), (+6), (+7) |
||
|
Fier |
(+2), (+3), rare (+4) și (+6) |
||
|
Cobalt |
(+2), (+3), rar (+4) |
||
|
Nichel |
(+2), rare (+1), (+3) și (+4) |
||
|
Cupru |
+1, +2, rar (+3) |
||
|
Galiu |
(+3), rar (+2) |
||
|
Germanium / Germanium |
(-4), (+2), (+4) |
||
|
Arsenic/Arsenic |
(-3), (+3), (+5), rar (+2) |
||
|
Seleniu |
(-2), (+4), (+6), rar (+2) |
||
|
Brom |
(-1), (+1), (+5), rar (+3), (+4) |
||
|
Krypton / Krypton |
|||
|
Rubidiu / Rubidiu |
|||
|
Stronțiu / Stronțiu |
|||
|
Ytriu / Ytriu |
|||
|
Zirconiu / Zirconiu |
(+4), rare (+2) și (+3) |
||
|
Niobiu / Niobiu |
(+3), (+5), rare (+2) și (+4) |
||
|
Molibden |
(+3), (+6), rare (+2), (+3) și (+5) |
||
|
Tehnețiu / Tehnețiu |
|||
|
Ruteniu / Ruteniu |
(+3), (+4), (+8), rare (+2), (+6) și (+7) |
||
|
Rodiu |
(+4), rare (+2), (+3) și (+6) |
||
|
Paladiu |
(+2), (+4), rar (+6) |
||
|
Argint |
(+1), rare (+2) și (+3) |
||
|
Cadmiu |
(+2), rar (+1) |
||
|
Indiu |
(+3), rare (+1) și (+2) |
||
|
Staniu/Tiniu |
(+2), (+4) |
||
|
Antimoniu / Antimoniu |
(-3), (+3), (+5), rar (+4) |
||
|
Telur / Tellurium |
(-2), (+4), (+6), rar (+2) |
||
|
(-1), (+1), (+5), (+7), rar (+3), (+4) |
|||
|
Xenon / Xenon |
|||
|
cesiu |
|||
|
Bariu / Bariu |
|||
|
Lanthanum / Lanthanum |
|||
|
ceriu |
(+3), (+4) |
||
|
Praseodimiu / Praseodimiu |
|||
|
Neodim / Neodim |
(+3), (+4) |
||
|
Promethium / Promethium |
|||
|
Samariul / Samariul |
(+3), rar (+2) |
||
|
Europiu |
(+3), rar (+2) |
||
|
Gadoliniu / Gadoliniu |
|||
|
Terbiu / Terbiu |
(+3), (+4) |
||
|
Disprosium / Disprosium |
|||
|
Holmiu |
|||
|
Erbiu |
|||
|
Tuliu |
(+3), rar (+2) |
||
|
Itterbiu / Itterbiu |
(+3), rar (+2) |
||
|
Lutetium / Lutetium |
|||
|
Hafniu / Hafniu |
|||
|
Tantal / Tantal |
(+5), rar (+3), (+4) |
||
|
Tungsten/Tungsten |
(+6), rare (+2), (+3), (+4) și (+5) |
||
|
Reniu / Reniu |
(+2), (+4), (+6), (+7), rare (-1), (+1), (+3), (+5) |
||
|
Osmiu / Osmiu |
(+3), (+4), (+6), (+8), rare (+2) |
||
|
Iridium / Iridium |
(+3), (+4), (+6), rar (+1) și (+2) |
||
|
Platină |
(+2), (+4), (+6), rare (+1) și (+3) |
||
|
Aur |
(+1), (+3), rar (+2) |
||
|
Mercur |
(+1), (+2) |
||
|
Taliu / Taliu |
(+1), (+3), rar (+2) |
||
|
Plumb/Plumb |
(+2), (+4) |
||
|
Bismut |
(+3), rare (+3), (+2), (+4) și (+5) |
||
|
Poloniu |
(+2), (+4), rar (-2) și (+6) |
||
|
Astatin |
|||
|
Radon / Radon |
|||
|
Franciu |
|||
|
Radiu |
|||
|
actiniu |
|||
|
Toriu |
|||
|
Proactiniu / Protactiniu |
|||
|
Uraniu / Uraniu |
(+3), (+4), (+6), rare (+2) și (+5) |
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
- Starea de oxidare a fosforului în fosfină este (-3), iar în acidul ortofosforic - (+5). Modificarea stării de oxidare a fosforului: +3 → +5, adică prima varianta de raspuns.
- Starea de oxidare a unui element chimic într-o substanță simplă este zero. Gradul de oxidare al fosforului în oxidul de compoziție P 2 O 5 este (+5). Modificarea stării de oxidare a fosforului: 0 → +5, adică a treia variantă de răspuns.
- Gradul de oxidare al fosforului în compoziţia acidă HPO3 este (+5), iar H3PO2 este (+1). Modificarea stării de oxidare a fosforului: +5 → +1, adică a cincea variantă de răspuns.
EXEMPLUL 2
| Exercita | Starea de oxidare (-3) a carbonului din compus este: a) CH3Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6. |
| Soluţie | Pentru a da răspunsul corect la întrebarea pusă, vom determina alternativ gradul de oxidare a carbonului în fiecare dintre compușii propuși. a) starea de oxidare a hidrogenului este (+1), iar clorul este (-1). Să luăm starea de oxidare a carbonului drept „x”: x + 3×1 + (-1) =0; Răspunsul este incorect. b) starea de oxidare a hidrogenului este (+1). Să luăm starea de oxidare a carbonului drept „y”: 2×y + 2×1 = 0; Răspunsul este incorect. c) starea de oxidare a hidrogenului este (+1), iar cea a oxigenului este (-2). Să luăm starea de oxidare a carbonului drept „z”: 1 + z + (-2) +1 = 0: Răspunsul este incorect. d) starea de oxidare a hidrogenului este (+1). Să luăm starea de oxidare a carbonului drept „a”: 2×a + 6×1 = 0; Răspuns corect. |
| Răspuns | Opțiunea (d) |
În chimie, termenii „oxidare” și „reducere” se referă la reacții în care un atom sau un grup de atomi pierde sau, respectiv, câștigă electroni. Starea de oxidare este o valoare numerică atribuită unuia sau mai multor atomi care caracterizează numărul de electroni redistribuiți și arată modul în care acești electroni sunt distribuiți între atomi în timpul unei reacții. Determinarea acestei valori poate fi fie o procedură simplă, fie destul de complexă, în funcție de atomi și de moleculele formate din aceștia. Mai mult, atomii unor elemente pot avea mai multe stări de oxidare. Din fericire, există reguli simple, lipsite de ambiguitate pentru a determina starea de oxidare pentru a le folosi cu încredere, o cunoaștere a elementelor de bază ale chimiei și algebrei este suficientă.
Pași
Partea 1
Determinarea stării de oxidare după legile chimiei- De exemplu, Al(s) și Cl2 au o stare de oxidare de 0 deoarece ambele sunt într-o stare elementară nelegată chimic.
- Vă rugăm să rețineți că forma alotropică a sulfului S8 sau octasulfur, în ciuda structurii sale atipice, este, de asemenea, caracterizată printr-o stare de oxidare zero.
-
Determinați dacă substanța în cauză este formată din ioni. Starea de oxidare a ionilor este egală cu sarcina lor. Acest lucru este valabil atât pentru ionii liberi, cât și pentru cei care fac parte din compușii chimici.
- De exemplu, starea de oxidare a ionului Cl - este -1.
- Starea de oxidare a ionului Cl în compusul chimic NaCl este de asemenea -1. Deoarece ionul Na, prin definiție, are o sarcină de +1, concluzionăm că ionul Cl are o sarcină de -1 și astfel starea sa de oxidare este -1.
-
Vă rugăm să rețineți că ionii metalici pot avea mai multe stări de oxidare. Atomii multor elemente metalice pot fi ionizați în grade diferite. De exemplu, sarcina ionilor unui metal cum ar fi fierul (Fe) este +2 sau +3. Sarcina ionilor metalici (și starea lor de oxidare) poate fi determinată de sarcinile ionilor altor elemente cu care metalul face parte dintr-un compus chimic; în text această sarcină este indicată cu cifre romane: de exemplu, fierul (III) are o stare de oxidare de +3.
- Ca exemplu, luați în considerare un compus care conține un ion de aluminiu. Sarcina totală a compusului AlCl3 este zero. Deoarece știm că ionii de Cl - au o sarcină de -1 și există 3 astfel de ioni în compus, pentru ca substanța în cauză să fie în general neutră, ionul de Al trebuie să aibă o sarcină de +3. Astfel, în acest caz, starea de oxidare a aluminiului este +3.
-
Starea de oxidare a oxigenului este -2 (cu unele excepții).În aproape toate cazurile, atomii de oxigen au o stare de oxidare de -2. Există câteva excepții de la această regulă:
- Dacă oxigenul se află în starea sa elementară (O2), starea sa de oxidare este 0, așa cum este cazul altor substanțe elementare.
- Dacă este inclus oxigenul peroxid, starea sa de oxidare este -1. Peroxizii sunt un grup de compuși care conțin o legătură simplă oxigen-oxigen (adică anionul peroxid O 2 -2). De exemplu, în compoziția moleculei de H 2 O 2 (peroxid de hidrogen), oxigenul are o sarcină și o stare de oxidare de -1.
- Atunci când este combinat cu fluor, oxigenul are o stare de oxidare de +2, citiți regula pentru fluor de mai jos.
-
Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, cu unele excepții. Ca și în cazul oxigenului, există și excepții aici. De obicei, starea de oxidare a hidrogenului este +1 (cu excepția cazului în care se află în starea elementară H2). Cu toate acestea, în compușii numiți hidruri, starea de oxidare a hidrogenului este -1.
- De exemplu, în H2O starea de oxidare a hidrogenului este +1 deoarece atomul de oxigen are o sarcină -2 și sunt necesare două sarcini +1 pentru neutralitatea generală. Cu toate acestea, în compoziția hidrurii de sodiu, starea de oxidare a hidrogenului este deja -1, deoarece ionul Na poartă o sarcină de +1, iar pentru neutralitatea electrică generală, sarcina atomului de hidrogen (și, prin urmare, starea sa de oxidare) trebuie să fie egal cu -1.
-
Fluor Întotdeauna are o stare de oxidare de -1. După cum sa menționat deja, starea de oxidare a unor elemente (ioni de metal, atomi de oxigen din peroxizi etc.) poate varia în funcție de o serie de factori. Starea de oxidare a fluorului este însă invariabil -1. Acest lucru se explică prin faptul că acest element are cea mai mare electronegativitate - cu alte cuvinte, atomii de fluor sunt cei mai puțin dispuși să se despartă de proprii lor electroni și să atragă cel mai activ electronii străini. Astfel, taxa lor rămâne neschimbată.
-
Suma stărilor de oxidare dintr-un compus este egală cu sarcina acestuia. Stările de oxidare ale tuturor atomilor incluși în compus chimic, în total ar trebui să dea sarcina acestui compus. De exemplu, dacă un compus este neutru, suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor săi trebuie să fie zero; dacă compusul este un ion poliatomic cu o sarcină de -1, suma stărilor de oxidare este -1 și așa mai departe.
- Acest metoda buna verificări - dacă suma stărilor de oxidare nu este egală cu încărcătura totală a compusului, atunci ați greșit undeva.
Partea 2
Determinarea stării de oxidare fără a folosi legile chimiei-
Găsiți atomi care nu au reguli stricte privind numerele de oxidare. Pentru unele elemente nu există reguli bine stabilite pentru găsirea stării de oxidare. Dacă un atom nu se încadrează în niciuna dintre regulile enumerate mai sus și nu îi cunoașteți încărcătura (de exemplu, atomul face parte dintr-un complex și sarcina lui nu este specificată), puteți determina starea de oxidare a unui astfel de atom prin eliminare. Mai întâi, determinați sarcina tuturor celorlalți atomi ai compusului și apoi, din încărcătura totală cunoscută a compusului, calculați starea de oxidare a unui atom dat.
- De exemplu, în compusul Na 2 SO 4 sarcina atomului de sulf (S) este necunoscută - știm doar că nu este zero, deoarece sulful nu este în stare elementară. Acest compus servește ca un bun exemplu pentru a ilustra metoda algebrică de determinare a stării de oxidare.
-
Găsiți stările de oxidare ale elementelor rămase din compus. Folosind regulile descrise mai sus, determinați stările de oxidare ale atomilor rămași ai compusului. Nu uitați de excepțiile de la reguli în cazul atomilor de O, H și așa mai departe.
- Pentru Na 2 SO 4, folosind regulile noastre, aflăm că sarcina (și, prin urmare, starea de oxidare) a ionului Na este +1, iar pentru fiecare dintre atomii de oxigen este -2.
- În compuși, suma tuturor stărilor de oxidare trebuie să fie egală cu sarcina. De exemplu, dacă compusul este un ion diatomic, suma stărilor de oxidare ale atomilor trebuie să fie egală cu sarcina ionică totală.
- Este foarte util să poți folosi tabelul periodic și să știi unde se află în el elementele metalice și nemetalice.
- Starea de oxidare a atomilor în formă elementară este întotdeauna zero. Starea de oxidare a unui singur ion este egală cu sarcina acestuia. Elementele din grupa 1A a tabelului periodic, cum ar fi hidrogenul, litiul, sodiul, în forma lor elementară au o stare de oxidare de +1; Metalele din grupa 2A, cum ar fi magneziul și calciul, au o stare de oxidare de +2 în forma lor elementară. Oxigenul și hidrogenul, în funcție de tipul de legătură chimică, pot avea 2 stări de oxidare diferite.
Stabiliți dacă substanța în cauză este elementară. Starea de oxidare a atomilor din afara unui compus chimic este zero. Această regulă este valabilă atât pentru substanțele formate din atomi liberi individuali, cât și pentru cele care constau din două sau molecule poliatomice ale unui element.
La definirea acestui concept, se presupune în mod convențional că electronii de legătură (de valență) se deplasează către mai mulți atomi electronegativi (vezi Electronegativitatea) și, prin urmare, compușii constau din ioni încărcați pozitiv și negativ. Numărul de oxidare poate avea valori zero, negative și pozitive, care sunt de obicei plasate deasupra simbolului elementului din partea de sus.
O stare de oxidare zero este atribuită atomilor elementelor în stare liberă, de exemplu: Cu, H2, N2, P4, S6. Acei atomi spre care se deplasează norul de electroni de legătură (perechea de electroni) au o stare de oxidare negativă. Pentru fluor în toți compușii săi este egal cu -1. Atomii care donează electroni de valență altor atomi au o stare de oxidare pozitivă. De exemplu, pentru metalele alcaline și alcalino-pământoase este egal cu +1 și, respectiv, +2. În ionii simpli precum Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+, este egal cu sarcina ionului. În majoritatea compușilor, starea de oxidare a atomilor de hidrogen este +1, dar în hidrurile metalice (compușii lor cu hidrogen) - NaH, CaH 2 și altele - este -1. Oxigenul se caracterizează printr-o stare de oxidare de -2, dar, de exemplu, în combinație cu fluor OF2 va fi +2, iar în compușii peroxid (BaO2 etc.) -1. În unele cazuri, această valoare poate fi exprimată ca o fracție: pentru fier în oxid de fier (II, III) Fe 3 O 4 este egală cu +8/3.
Suma algebrică a stărilor de oxidare ale atomilor dintr-un compus este zero, iar într-un ion complex este sarcina ionului. Folosind această regulă, calculăm, de exemplu, starea de oxidare a fosforului în acidul ortofosforic H 3 PO 4. Notând-o cu x și înmulțind starea de oxidare pentru hidrogen (+1) și oxigen (−2) cu numărul atomilor lor din compus, obținem ecuația: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , de unde x=+5 . În mod similar, se calculează starea de oxidare a cromului în ionul Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. În compușii MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4, starea de oxidare a manganului va fi +2, +3, +4, +8/3, +6, +7, respectiv.
Cea mai mare stare de oxidare este cea mai mare valoare pozitivă a acesteia. Pentru majoritatea elementelor, este egal cu numărul grupului din tabelul periodic și este o caracteristică cantitativă importantă a elementului din compușii săi. Cea mai mică valoare a stării de oxidare a unui element care apare în compușii săi se numește de obicei cea mai scăzută stare de oxidare; toate celelalte sunt intermediare. Deci, pentru sulf, cea mai mare stare de oxidare este +6, cea mai scăzută este -2 și intermediarul este +4.
Modificări ale stărilor de oxidare ale elementelor pe grupe tabel periodic reflectă frecvența modificărilor acestora proprietăți chimice cu numărul de serie din ce în ce mai mare.
Conceptul de stare de oxidare a elementelor este utilizat în clasificarea substanțelor, descrierea proprietăților lor, compilarea formulelor compușilor și a denumirilor internaționale ale acestora. Dar este utilizat pe scară largă în studiul reacțiilor redox. Conceptul de „stare de oxidare” este adesea folosit în chimie anorganicăîn locul conceptului de „valență” (vezi
Elementul chimic dintr-un compus, calculat din ipoteza că toate legăturile sunt ionice.
Stările de oxidare pot avea o valoare pozitivă, negativă sau zero, prin urmare suma algebrică a stărilor de oxidare ale elementelor dintr-o moleculă, ținând cont de numărul de atomi ai acestora, este egală cu 0, iar într-un ion - sarcina ionului .
1. Stările de oxidare ale metalelor din compuși sunt întotdeauna pozitive.
2. Cea mai mare stare de oxidare corespunde numărului grupului sistemului periodic în care se află elementul (excepțiile sunt: Au +3(eu grup), Cu +2(II), din grupa VIII starea de oxidare +8 poate fi găsită doar în osmiu Osși ruteniu Ru.
3. Starile de oxidare ale nemetalelor depind de atomul la care este conectat:
- dacă cu un atom de metal, atunci starea de oxidare este negativă;
- dacă există un atom nemetal, atunci starea de oxidare poate fi fie pozitivă, fie negativă. Depinde de electronegativitatea atomilor elementelor.
4. Cea mai mare stare de oxidare negativă a nemetalelor poate fi determinată scăzând din 8 numărul grupului în care se află elementul, adică. cea mai mare stare de oxidare pozitivă este egală cu numărul de electroni din stratul exterior, care corespunde numărului de grup.
5. Stările de oxidare ale substanțelor simple sunt 0, indiferent dacă este un metal sau un nemetal.
Elemente cu stari de oxidare constante.
|
Element |
Stare de oxidare caracteristică |
Excepții |
|
Hidruri metalice: LIH -1 |
||
|
Starea de oxidare numită sarcină condiționată a unei particule în ipoteza că legătura este complet ruptă (are un caracter ionic). H- Cl = H + + Cl - , Legătura acidului clorhidric este covalent polar. Perechea de electroni este mai deplasată spre atom Cl - , pentru că este un element mai electronegativ. Cum se determină starea de oxidare?Electronegativitatea este capacitatea atomilor de a atrage electroni din alte elemente. Numărul de oxidare este indicat deasupra elementului: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F2 -1 ,K + Cl - etc. Poate fi negativ și pozitiv. Starea de oxidare substanță simplă(nelegat, stare liberă) este zero. Starea de oxidare a oxigenului pentru majoritatea compușilor este -2 (excepția sunt peroxizii H2O2, unde este egal cu -1 și compuși cu fluor - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Stare de oxidare a unui ion monoatomic simplu este egal cu sarcina lui: N / A + , Ca +2 . Hidrogenul din compușii săi are o stare de oxidare de +1 (excepțiile sunt hidrurile - N / A + H - și tip conexiuni C +4 H 4 -1 ). În legăturile metal-nemetal, starea de oxidare negativă este acel atom care are electronegativitate mai mare (datele despre electronegativitate sunt date în scara Pauling): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NU 3 ) - etc. Reguli pentru determinarea gradului de oxidare în compușii chimici.Să luăm legătura KMnO 4 , este necesar să se determine starea de oxidare a atomului de mangan. Raţionament:
K+Mn X O 4 -2 Lasă X- starea de oxidare a manganului necunoscută nouă. Numărul de atomi de potasiu este 1, mangan - 1, oxigen - 4. S-a dovedit că molecula în ansamblu este neutră din punct de vedere electric, deci sarcina sa totală trebuie să fie zero. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Aceasta înseamnă că starea de oxidare a manganului în permanganat de potasiu = +7. Să luăm un alt exemplu de oxid Fe2O3. Este necesar să se determine starea de oxidare a atomului de fier. Raţionament:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Concluzie: starea de oxidare a fierului în acest oxid este +3. Exemple. Determinați stările de oxidare ale tuturor atomilor din moleculă. 1. K2Cr2O7. Starea de oxidare K +1, oxigen O -2. Indicii dați: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Deoarece suma algebrică a stărilor de oxidare ale elementelor dintr-o moleculă, ținând cont de numărul atomilor lor, este egală cu 0, atunci numărul stărilor de oxidare pozitive este egal cu numărul celor negative. Stări de oxidare K+O=(-14)+(+2)=(-12). De aici rezultă că atomul de crom are 12 puteri pozitive, dar există 2 atomi în moleculă, ceea ce înseamnă că există (+12) pe atom: 2 = (+6). Răspuns: K2 + Cr2 +607-2. 2.(AsO4) 3-. În acest caz, suma stărilor de oxidare nu va mai fi egală cu zero, ci cu sarcina ionului, adică. - 3. Să facem o ecuație: x+4×(- 2)= - 3 . Răspuns: (Ca +504-2) 3-. |
Valenta nu tine cont de electronegativitatea atomilor adiacenti celui dat si nu are semn. Dar într-un compus electronii care se formează legătură chimică, sunt deplasați către un atom cu electronegativitate mai mare și, prin urmare, acest atom capătă o anumită sarcină.
Pentru a caracteriza un atom dintr-o moleculă, a fost introdus conceptul de stare de oxidare. Starea de oxidare a atomilor individuali care formează o moleculă se obține dacă sarcinile atomilor sunt distribuite astfel încât electronii lor de valență par să aparțină celor mai electronegativi dintre ei. În caz contrar: starea de oxidare a unui atom dintr-o moleculă este sarcina electrică care ar putea apărea asupra atomului dacă perechea de electroni comună a doi atomi de elemente diferite ar fi mutată complet la un atom mai electronegativ. Și o pereche de electroni aparținând doi atomi ai aceluiași element ar fi împărțită în jumătate.
Gradul de oxidare (termenul englezesc oxidation number înseamnă literal „număr de oxidare”) exprimă cantitatea de sarcină electrică a unui anumit atom și se bazează pe presupunerea că electronii din fiecare legătură dintr-o moleculă (sau ion) aparțin în întregime atom mai electronegativ. Ca sinonim pentru termenul „număr oxidativ de atomi”, se găsește numele „valență electrochimică”. Astfel, starea de oxidare a atomilor din compuși se referă la sarcina ionului unui element, calculată pe baza presupunerii că molecula constă numai din ioni.
Oxigenul din compuși prezintă în principal o stare de oxidare de -2 (în peroxizi, starea de oxidare a oxigenului este +2 și -1). Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, dar apare și în -1 (în hidrurile metalice).
Ținând cont de faptul că moleculele sunt neutre din punct de vedere electric, este ușor de determinat starea de oxidare a elementelor din ele. Deci, de exemplu, în compuși și stările de oxidare ale sulfului sunt -2, +4 și respectiv +6, manganul are stări de oxidare +7, +6, +4 și +2; Clorul sub formă de substanță simplă și în combinație cu alte elemente prezintă următoarele stări de oxidare, respectiv: 0, -1, +1, +3, +4, +5, +6, +7.
Dacă o moleculă este formată din legătură covalentă, ca, de exemplu, starea de oxidare a unui atom mai electronegativ este indicată cu semnul minus, iar cea a unui atom mai puțin electronegativ cu semnul plus.
Deci, starea de oxidare a sulfului este +4, iar oxigenul este -2.
Starea de oxidare a unui element în stare liberă, adică sub formă de substanțe simple, este zero, de exemplu. În compuși și starea de oxidare este respectiv +5, +6. În ionul de amoniu, covalența atomului de azot este 4, iar starea de oxidare este 3.
Pentru compușii complecși, de obicei este indicată starea de oxidare a ionului central. De exemplu, în și starea de oxidare a fierului este +3, nichelul +2 și platina +4.
Numărul de oxidare poate fi și un număr fracționar; deci, de exemplu, dacă în și pentru oxigen este egal cu -2 și -1, atunci în și este respectiv și .
Starea de oxidare nu este adesea egală cu valența unui element dat. De exemplu, starea de oxidare a seleniului sub formă de substanță simplă este 0, valența în starea fundamentală este 2, iar în starea excitată poate fi 2, 4 și 6.
ÎN compuși organici- metan, alcool metilic, formaldehidă, acid formic HCOOH, precum și în dioxidul de carbon, stările de oxidare ale carbonului sunt -4, -2, 0, +2, respectiv +4, în timp ce valența carbonului în toate aceste substanțe este de patru.
Conceptul de stare de oxidare, deși formal și adesea nu caracterizează starea reală a atomilor din compuși, este totuși foarte util și convenabil în clasificarea diferitelor substanțe și atunci când se iau în considerare procesele redox. Cunoscând starea de oxidare a unui atom al unui element dat dintr-un compus, este posibil să se determine dacă acest compus este un agent reducător sau un agent oxidant. De exemplu, elementele celui de-al șaselea subgrup principal sunt sulful, seleniul și telurul cel mai înalt grad+6 oxidări în compuși sunt doar agenți oxidanți (și relativ puternici).
Spre deosebire de atomii în starea de oxidare +6, atomii de elemente în starea intermediară +4 din compușii de tipul pot fi, în funcție de condiții, atât agenți reducători, cât și oxidanți, fiind în același timp un agent reducător.
Sulful, seleniul și telurul sunt în cea mai scăzută stare de oxidare -2 în compuși și se prezintă numai proprietăți de restaurare. Astfel, vedem că atomii considerați ai elementelor în starea de oxidare +6 prezintă proprietăți similare și diferă semnificativ de atomii în starea de oxidare +4, sau chiar mai mult în gradul -2. Acest lucru se aplică altor subgrupuri principale și secundare ale sistemului periodic al lui D.I Mendeleev, în care elementele prezintă grade diferite de oxidare.
Conceptul de stare de oxidare este deosebit de fructuos atunci când se compun ecuații pentru reacțiile redox. Oxidarea unui atom dintr-o moleculă se caracterizează printr-o creștere a stării sale de oxidare și, invers, reducerea unui atom se caracterizează printr-o scădere a stării sale de oxidare (vezi diagrama).
