ธาตุใดสามารถมีสถานะออกซิเดชันได้เท่ากับ 4 จะทราบสถานะออกซิเดชันได้อย่างไร

คำนิยาม

สถานะออกซิเดชันคือการประเมินเชิงปริมาณของสถานะของอะตอม องค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบที่มีพื้นฐานจากอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของมัน

มันต้องใช้ทั้งค่าบวกและค่าลบ เพื่อระบุสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ คุณต้องวางเลขอารบิคที่มีเครื่องหมาย (“+” หรือ “-”) ไว้เหนือสัญลักษณ์

ควรจำไว้ว่าสถานะออกซิเดชันเป็นปริมาณที่ไม่มีความหมายทางกายภาพ เนื่องจากไม่ได้สะท้อนถึงประจุที่แท้จริงของอะตอม อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี

ตารางสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี

สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดและต่ำสุดสามารถกำหนดได้โดยใช้ตารางธาตุ D.I เมนเดเลเยฟ. มีค่าเท่ากับจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่และความแตกต่างระหว่างค่าของสถานะออกซิเดชัน "สูงสุด" และหมายเลข 8 ตามลำดับ

หากเราพิจารณาสารประกอบเคมีโดยเฉพาะเจาะจงยิ่งขึ้นแล้วในสารที่มีพันธะไม่มีขั้วสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบจะเป็นศูนย์ (N 2, H 2, Cl 2)

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสถานะองค์ประกอบเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโลหะเหล่านั้นมีความสม่ำเสมอ

ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่ายสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในนั้นจะเท่ากับประจุไฟฟ้าเนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเกือบทั้งหมด: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, อัล +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ขั้วโลกจะมีการเปรียบเทียบค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ เนื่องจากเมื่อมีการสร้างพันธะเคมี อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมของธาตุที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า อะตอมจะมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบในสารประกอบ

มีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสถานะออกซิเดชันเพียงค่าเดียว (ฟลูออรีน โลหะของกลุ่ม IA และ IIA เป็นต้น) ฟลูออรีน โดดเด่นด้วย มูลค่าสูงสุดอิเลคโตรเนกาติวีตี้ในสารประกอบจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบคงที่เสมอ (-1)

ธาตุอัลคาไลน์และอัลคาไลน์เอิร์ธซึ่งมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ค่อนข้างต่ำ มักจะมีสถานะออกซิเดชันเชิงบวกเท่ากับ (+1) และ (+2) ตามลำดับ

อย่างไรก็ตาม ยังมีองค์ประกอบทางเคมีที่มีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ (ซัลเฟอร์ - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) เป็นต้น)

เพื่อให้ง่ายต่อการจดจำว่ามีสถานะออกซิเดชันที่เป็นคุณลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีนั้นมีกี่สถานะและเท่าใด ให้ใช้ตารางสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีลักษณะดังนี้:

หมายเลขซีเรียล

รัสเซีย / อังกฤษ ชื่อ

สัญลักษณ์ทางเคมี

สถานะออกซิเดชัน

ไฮโดรเจน

ฮีเลียม

ลิเธียม

เบริลเลียม

(-1), 0, (+1), (+2), (+3)

คาร์บอน

(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)

ไนโตรเจน / ไนโตรเจน

(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

ออกซิเจน

(-2), (-1), 0, (+1), (+2)

ฟลูออรีน

โซเดียม/โซเดียม

แมกนีเซียม / แมกนีเซียม

อลูมิเนียม

ซิลิคอน

(-4), 0, (+2), (+4)

ฟอสฟอรัส / ฟอสฟอรัส

(-3), 0, (+3), (+5)

ซัลเฟอร์/ซัลเฟอร์

(-2), 0, (+4), (+6)

คลอรีน

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), ไม่ค่อยมี (+2) และ (+4)

อาร์กอน / อาร์กอน

โพแทสเซียม/โพแทสเซียม

แคลเซียม

สแกนเดียม / สแกนเดียม

ไทเทเนียม

(+2), (+3), (+4)

วาเนเดียม

(+2), (+3), (+4), (+5)

โครเมียม / โครเมียม

(+2), (+3), (+6)

แมงกานีส / แมงกานีส

(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)

เหล็ก

(+2), (+3), หายาก (+4) และ (+6)

โคบอลต์

(+2), (+3), น้อยมาก (+4)

นิกเกิล

(+2), หายาก (+1), (+3) และ (+4)

ทองแดง

+1, +2, หายาก (+3)

แกลเลียม

(+3), หายาก (+2)

เจอร์เมเนียม / เจอร์เมเนียม

(-4), (+2), (+4)

สารหนู/สารหนู

(-3), (+3), (+5), น้อยมาก (+2)

ซีลีเนียม

(-2), (+4), (+6), น้อยมาก (+2)

โบรมีน

(-1), (+1), (+5), น้อยมาก (+3), (+4)

คริปตัน / คริปตัน

รูบิเดียม / รูบิเดียม

ธาตุโลหะชนิดหนึ่ง / ธาตุโลหะชนิดหนึ่ง

อิตเทรียม / อิตเทรียม

เซอร์โคเนียม / เซอร์โคเนียม

(+4), หายาก (+2) และ (+3)

ไนโอเบียม / ไนโอเบียม

(+3), (+5), หายาก (+2) และ (+4)

โมลิบดีนัม

(+3), (+6), หายาก (+2), (+3) และ (+5)

เทคนีเชียม / เทคนีเชียม

รูทีเนียม / รูทีเนียม

(+3), (+4), (+8), หายาก (+2), (+6) และ (+7)

โรเดียม

(+4), หายาก (+2), (+3) และ (+6)

แพลเลเดียม

(+2), (+4), น้อยมาก (+6)

เงิน

(+1), หายาก (+2) และ (+3)

แคดเมียม

(+2), หายาก (+1)

อินเดียม

(+3), หายาก (+1) และ (+2)

ดีบุก/ดีบุก

(+2), (+4)

พลวง / พลวง

(-3), (+3), (+5), น้อยมาก (+4)

เทลลูเรียม / เทลลูเรียม

(-2), (+4), (+6), น้อยมาก (+2)

(-1), (+1), (+5), (+7), ไม่ค่อยมี (+3), (+4)

ซีนอน / ซีนอน

ซีเซียม

แบเรียม / แบเรียม

แลนทานัม / แลนทานัม

ซีเรียม

(+3), (+4)

พราซีโอดิเมียม / พราซีโอดิเมียม

นีโอไดเมียม / นีโอไดเมียม

(+3), (+4)

โพรมีเธียม / โพรมีเธียม

ซาแมเรียม / ซาแมเรียม

(+3), หายาก (+2)

ยูโรเปียม

(+3), หายาก (+2)

แกโดลิเนียม / แกโดลิเนียม

เทอร์เบียม / เทอร์เบียม

(+3), (+4)

ดิสโพรเซียม / ดิสโพรเซียม

โฮลเมียม

เออร์เบียม

ทูเลียม

(+3), หายาก (+2)

อิตเทอร์เบียม / อิตเทอร์เบียม

(+3), หายาก (+2)

ลูเทเทียม / ลูเทเทียม

แฮฟเนียม / แฮฟเนียม

แทนทาลัม / แทนทาลัม

(+5), หายาก (+3), (+4)

ทังสเตน/ทังสเตน

(+6), หายาก (+2), (+3), (+4) และ (+5)

รีเนียม / รีเนียม

(+2), (+4), (+6), (+7), หายาก (-1), (+1), (+3), (+5)

ออสเมียม / ออสเมียม

(+3), (+4), (+6), (+8), หายาก (+2)

อิริเดียม / อิริเดียม

(+3), (+4), (+6), น้อยมาก (+1) และ (+2)

แพลตตินัม

(+2), (+4), (+6), หายาก (+1) และ (+3)

ทอง

(+1), (+3), น้อยมาก (+2)

ปรอท

(+1), (+2)

แทลเลียม / แทลเลียม

(+1), (+3), น้อยมาก (+2)

ตะกั่ว/ตะกั่ว

(+2), (+4)

บิสมัท

(+3), หายาก (+3), (+2), (+4) และ (+5)

พอโลเนียม

(+2), (+4), ไม่ค่อยมี (-2) และ (+6)

แอสทาทีน

เรดอน / เรดอน

แฟรนเซียม

เรเดียม

แอกทิเนียม

ทอเรียม

โปรแอคติเนียม / โปรแทกติเนียม

ยูเรเนียม / ยูเรเนียม

(+3), (+4), (+6), หายาก (+2) และ (+5)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

คำตอบ เราจะสลับกันกำหนดสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในแต่ละรูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่เสนอ จากนั้นเลือกคำตอบที่ถูกต้อง
  • สถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในฟอสฟีนคือ (-3) และในกรดออร์โธฟอสฟอริก - (+5) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: +3 → +5 เช่น ตัวเลือกคำตอบแรก
  • สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารอย่างง่ายคือศูนย์ ระดับออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในออกไซด์ขององค์ประกอบ P 2 O 5 คือ (+5) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: 0 → +5 เช่น ตัวเลือกคำตอบที่สาม
  • ระดับออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในองค์ประกอบกรด HPO 3 คือ (+5) และ H 3 PO 2 คือ (+1) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: +5 → +1 เช่น ตัวเลือกคำตอบที่ห้า

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย สถานะออกซิเดชัน (-3) ของคาร์บอนในสารประกอบคือ: ก) CH 3 Cl; ข) ค 2 ชม. 2; ค) HCOH; ง) ค 2 ชม. 6
สารละลาย เพื่อที่จะให้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับคำถามที่ถูกตั้งไว้ เราจะสลับกันกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนในสารประกอบที่นำเสนอแต่ละรายการ

ก) สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ (+1) และคลอรีนคือ (-1) ขอให้เราใช้สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนเป็น "x":

x + 3×1 + (-1) =0;

คำตอบไม่ถูกต้อง

b) สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ (+1) ขอให้เราใช้สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนเป็น "y":

2×y + 2×1 = 0;

คำตอบไม่ถูกต้อง

c) สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ (+1) และสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (-2) ขอให้เราใช้สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนเป็น "z":

1 + z + (-2) +1 = 0:

คำตอบไม่ถูกต้อง

d) สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ (+1) ขอให้เราใช้สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนเป็น "a":

2×ก + 6×1 = 0;

คำตอบที่ถูกต้อง.
คำตอบ ตัวเลือก (ง)

ในวิชาเคมี คำว่า "ออกซิเดชัน" และ "การรีดักชัน" หมายถึงปฏิกิริยาที่อะตอมหรือกลุ่มอะตอมสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนตามลำดับ สถานะออกซิเดชันเป็นค่าตัวเลขที่กำหนดให้กับอะตอมตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไปที่ระบุลักษณะของจำนวนอิเล็กตรอนที่กระจายตัวใหม่และแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้มีการกระจายตัวระหว่างอะตอมอย่างไรในระหว่างปฏิกิริยา การกำหนดค่านี้อาจเป็นได้ทั้งขั้นตอนง่ายๆ หรือค่อนข้างซับซ้อน ขึ้นอยู่กับอะตอมและโมเลกุลที่ประกอบด้วยพวกมัน นอกจากนี้อะตอมของธาตุบางชนิดอาจมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ โชคดีที่มีกฎง่ายๆ ที่ชัดเจนในการกำหนดสถานะออกซิเดชัน หากต้องการใช้อย่างมั่นใจ ความรู้พื้นฐานทางเคมีและพีชคณิตก็เพียงพอแล้ว

ขั้นตอน

ส่วนที่ 1

การหาสถานะออกซิเดชันตามกฎเคมี

    พิจารณาว่าสารที่เป็นปัญหานั้นเป็นธาตุหรือไม่.สถานะออกซิเดชันของอะตอมภายนอกสารประกอบเคมีเป็นศูนย์ กฎนี้ใช้ได้กับทั้งสารที่เกิดจากอะตอมอิสระแต่ละอะตอม และสำหรับสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลสองอะตอมหรือโมเลกุลหลายอะตอมของธาตุเดียว

    • ตัวอย่างเช่น Al(s) และ Cl2 มีสถานะออกซิเดชันเป็น 0 เนื่องจากทั้งสองมีสถานะเป็นองค์ประกอบที่ไม่ผูกมัดทางเคมี
    • โปรดทราบว่ารูปแบบ allotropic ของซัลเฟอร์ S8 หรืออ็อกตาซัลเฟอร์ แม้จะมีโครงสร้างที่ผิดปกติ แต่ก็มีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์เช่นกัน

  1. ตรวจสอบว่าสารที่เป็นปัญหาประกอบด้วยไอออนหรือไม่สถานะออกซิเดชันของไอออนเท่ากับประจุ สิ่งนี้เป็นจริงทั้งกับไอออนอิสระและไอออนที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบเคมี

    • ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันของ Cl - ไอออนคือ -1
    • สถานะออกซิเดชันของ Cl ไอออนในสารประกอบทางเคมี NaCl ก็คือ -1 เช่นกัน เนื่องจากตามคำจำกัดความแล้ว Na ไอออนมีประจุ +1 เราจึงสรุปได้ว่า Cl ไอออนมีประจุ -1 ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของมันคือ -1

  2. โปรดทราบว่าไอออนของโลหะสามารถมีสถานะออกซิเดชันได้หลายสถานะอะตอมของธาตุโลหะหลายชนิดสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ในระดับที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ประจุของไอออนของโลหะ เช่น เหล็ก (Fe) คือ +2 หรือ +3 ประจุของไอออนโลหะ (และสถานะออกซิเดชัน) สามารถกำหนดได้โดยประจุของไอออนขององค์ประกอบอื่น ๆ ที่โลหะเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบเคมี ในข้อความประจุนี้ระบุด้วยเลขโรมัน เช่น เหล็ก (III) มีสถานะออกซิเดชันที่ +3

    • ตัวอย่างเช่น พิจารณาสารประกอบที่มีอะลูมิเนียมไอออน ประจุรวมของสารประกอบ AlCl 3 เป็นศูนย์ เนื่องจากเรารู้ว่า Cl - ไอออนมีประจุ -1 และมีไอออนดังกล่าว 3 ตัวในสารประกอบ เพื่อให้สารดังกล่าวมีความเป็นกลางโดยรวม อัลไอออนจะต้องมีประจุ +3 ดังนั้นในกรณีนี้ สถานะออกซิเดชันของอะลูมิเนียมคือ +3

  3. สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ -2 (มีข้อยกเว้นบางประการ)ในเกือบทุกกรณี อะตอมของออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ -2 มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎนี้:

    • ถ้าออกซิเจนอยู่ในสถานะธาตุ (O2) สถานะออกซิเดชันจะเป็น 0 เช่นเดียวกับในกรณีของสารธาตุอื่นๆ
    • ถ้ารวมออกซิเจนด้วย เปอร์ออกไซด์สถานะออกซิเดชันของมันคือ -1 เปอร์ออกไซด์เป็นกลุ่มของสารประกอบที่มีพันธะออกซิเจน-ออกซิเจนอย่างง่าย (นั่นคือ ไอออนเปอร์ออกไซด์ O 2 -2) ตัวอย่างเช่น ในองค์ประกอบของโมเลกุล H 2 O 2 (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) ออกซิเจนมีประจุและสถานะออกซิเดชันเป็น -1
    • เมื่อรวมกับฟลูออรีน ออกซิเจนจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +2 อ่านกฎสำหรับฟลูออรีนด้านล่าง

  4. ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 โดยมีข้อยกเว้นบางประการเช่นเดียวกับออกซิเจน ก็มีข้อยกเว้นเช่นกัน โดยทั่วไป สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 (เว้นแต่จะอยู่ในสถานะองค์ประกอบ H2) อย่างไรก็ตาม ในสารประกอบที่เรียกว่าไฮไดรด์ สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ -1

    • ตัวอย่างเช่น ใน H2O สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนมีประจุ -2 และจำเป็นต้องมีประจุ +1 สองประจุเพื่อให้ความเป็นกลางโดยรวม อย่างไรก็ตาม ในองค์ประกอบของโซเดียมไฮไดรด์ สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนอยู่ที่ -1 อยู่แล้ว เนื่องจาก Na ไอออนมีประจุ +1 และสำหรับความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยรวม ประจุของอะตอมไฮโดรเจน (และด้วยเหตุนี้จึงมีสถานะออกซิเดชันด้วย) จะต้อง เท่ากับ -1

  5. ฟลูออรีน เสมอมีสถานะออกซิเดชันเป็น -1ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบบางชนิด (ไอออนของโลหะ อะตอมของออกซิเจนในเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ) อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ อย่างไรก็ตาม สถานะออกซิเดชันของฟลูออรีนมีค่าคงที่ -1 สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบนี้มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงที่สุด - กล่าวอีกนัยหนึ่งอะตอมของฟลูออรีนมีความเต็มใจที่จะแยกส่วนกับอิเล็กตรอนของตัวเองน้อยที่สุดและดึงดูดอิเล็กตรอนจากต่างประเทศอย่างแข็งขันมากที่สุด ดังนั้นค่าธรรมเนียมของพวกเขาจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

  6. ผลรวมของสถานะออกซิเดชันในสารประกอบเท่ากับประจุของมันสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดรวมอยู่ในนั้น สารประกอบเคมีโดยรวมแล้วควรให้ประจุของสารประกอบนี้ ตัวอย่างเช่น ถ้าสารประกอบมีความเป็นกลาง ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดจะต้องเป็นศูนย์ หากสารประกอบนั้นเป็นไอออนหลายอะตอมที่มีประจุ -1 ผลรวมของสถานะออกซิเดชันจะเป็น -1 และต่อๆ ไป

    • นี้ วิธีการที่ดีตรวจสอบ - หากผลรวมของสถานะออกซิเดชันไม่เท่ากับประจุรวมของสารประกอบแสดงว่าคุณทำผิดพลาดที่ไหนสักแห่ง

    ส่วนที่ 2

    การกำหนดสถานะออกซิเดชันโดยไม่ต้องใช้กฎเคมี

    1. ค้นหาอะตอมที่ไม่มีกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดเกี่ยวกับเลขออกซิเดชันสำหรับองค์ประกอบบางอย่างไม่มีกฎตายตัวในการค้นหาสถานะออกซิเดชัน หากอะตอมไม่อยู่ภายใต้กฎใดๆ ข้างต้นและคุณไม่ทราบประจุของมัน (เช่น อะตอมเป็นส่วนหนึ่งของสารเชิงซ้อนและไม่ได้ระบุประจุ) คุณสามารถกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมดังกล่าวได้โดย การกำจัด ขั้นแรก หาประจุของอะตอมอื่นๆ ทั้งหมดของสารประกอบ จากนั้นคำนวณสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่กำหนดจากประจุทั้งหมดที่ทราบของสารประกอบ

      • ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบ Na 2 SO 4 ไม่ทราบประจุของอะตอมกำมะถัน (S) - เรารู้เพียงว่ามันไม่ใช่ศูนย์เนื่องจากกำมะถันไม่อยู่ในสถานะองค์ประกอบ สารประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นตัวอย่างที่ดีในการแสดงวิธีพีชคณิตในการกำหนดสถานะออกซิเดชัน

    2. ค้นหาสถานะออกซิเดชันของธาตุที่เหลืออยู่ในสารประกอบใช้กฎที่อธิบายไว้ข้างต้น เพื่อกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่เหลือของสารประกอบ อย่าลืมข้อยกเว้นของกฎในกรณีของอะตอม O, H และอื่นๆ

      • สำหรับ Na 2 SO 4 เมื่อใช้กฎของเรา เราพบว่าประจุ (และสถานะออกซิเดชัน) ของ Na ไอออนคือ +1 และสำหรับอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมจะเป็น -2
    3. ในสารประกอบ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดจะต้องเท่ากับประจุ ตัวอย่างเช่น หากสารประกอบนั้นเป็นไดอะตอมมิกไอออน ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมจะต้องเท่ากับประจุไอออนิกทั้งหมด
    4. การใช้ตารางธาตุและรู้ว่าธาตุที่เป็นโลหะและอโลหะอยู่ในนั้นมีประโยชน์มาก
    5. สถานะออกซิเดชันของอะตอมในรูปของธาตุจะเป็นศูนย์เสมอ สถานะออกซิเดชันของไอออนเดี่ยวมีค่าเท่ากับประจุของมัน ธาตุหมู่ 1A ในตารางธาตุ เช่น ไฮโดรเจน ลิเธียม โซเดียม ในรูปแบบธาตุจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 โลหะกลุ่ม 2A เช่น แมกนีเซียมและแคลเซียม มีสถานะออกซิเดชันที่ +2 ในรูปของธาตุ ออกซิเจนและไฮโดรเจนอาจมีสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกัน 2 สถานะ ขึ้นอยู่กับชนิดของพันธะเคมี

เมื่อนิยามแนวคิดนี้ โดยทั่วไปจะถือว่าอิเล็กตรอนที่มีพันธะ (เวเลนซ์) เคลื่อนที่ไปยังอะตอมที่มีประจุไฟฟ้ามากกว่า (ดูอิเล็กโตรเนกาติวีตี้) ดังนั้นสารประกอบจึงประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ เลขออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นศูนย์ ลบ และบวก ซึ่งโดยปกติจะอยู่เหนือสัญลักษณ์องค์ประกอบที่ด้านบน

สถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์ถูกกำหนดให้กับอะตอมขององค์ประกอบในสถานะอิสระ เช่น Cu, H2, N2, P4, S6 อะตอมเหล่านั้นซึ่งเมฆอิเล็กตรอนที่เชื่อมต่อกัน (คู่อิเล็กตรอน) เคลื่อนที่ไปนั้นมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบ สำหรับฟลูออรีนในสารประกอบทั้งหมดจะเท่ากับ −1 อะตอมที่บริจาคเวเลนซ์อิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่นจะมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก ตัวอย่างเช่น สำหรับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ จะเท่ากับ +1 และ +2 ตามลำดับ ในไอออนธรรมดาเช่น Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+ จะเท่ากับประจุของไอออน ในสารประกอบส่วนใหญ่ สถานะออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนคือ +1 แต่ในไฮไดรด์ของโลหะ (สารประกอบของพวกมันกับไฮโดรเจน) - NaH, CaH 2 และอื่น ๆ - มันคือ −1 ออกซิเจนนั้นมีสถานะออกซิเดชันที่ −2 แต่เมื่อรวมกับฟลูออรีน OF2 มันจะเป็น +2 และในสารประกอบเปอร์ออกไซด์ (BaO2 ฯลฯ ) −1 ในบางกรณี ค่านี้สามารถแสดงเป็นเศษส่วนได้: สำหรับเหล็กในเหล็กออกไซด์ (II, III) Fe 3 O 4 จะเท่ากับ +8/3

ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบเป็นศูนย์ และในไอออนเชิงซ้อนจะเป็นประจุของไอออน การใช้กฎนี้เราคำนวณเช่นสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในกรดออร์โธฟอสฟอริก H 3 PO 4 แทนด้วย x และคูณสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจน (+1) และออกซิเจน (−2) ด้วยจำนวนอะตอมในสารประกอบ เราได้สมการ: (+1) 3+x+(−2) 4=0 ดังนั้น x=+5 . ในทำนองเดียวกัน เราคำนวณสถานะออกซิเดชันของโครเมียมใน Cr 2 O 7 2− ไอออน: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. ในสารประกอบ MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 สถานะออกซิเดชันของแมงกานีสจะเป็น +2, +3, +4, +8/3, +6, +7 ตามลำดับ

สถานะออกซิเดชันสูงสุดคือค่าบวกที่ยิ่งใหญ่ที่สุด สำหรับธาตุส่วนใหญ่ จะเท่ากับเลขหมู่ในตารางธาตุและเป็นคุณลักษณะเชิงปริมาณที่สำคัญของธาตุในสารประกอบของมัน ค่าต่ำสุดของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เกิดขึ้นในสารประกอบมักเรียกว่าสถานะออกซิเดชันต่ำสุด ส่วนอื่นๆ ทั้งหมดอยู่ในระดับกลาง ดังนั้น สำหรับซัลเฟอร์ สถานะออกซิเดชันสูงสุดคือ +6 ค่าต่ำสุดคือ −2 และค่าตัวกลางคือ +4

การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบตามหมู่ ตารางธาตุสะท้อนถึงความถี่ของการเปลี่ยนแปลง คุณสมบัติทางเคมีด้วยหมายเลขซีเรียลที่เพิ่มขึ้น

แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันของธาตุใช้ในการจำแนกประเภทของสาร คำอธิบายคุณสมบัติของสาร การรวบรวมสูตรของสารประกอบ และชื่อสากลของสาร แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะในการศึกษาปฏิกิริยารีดอกซ์ แนวคิดของ "สถานะออกซิเดชัน" มักใช้ใน เคมีอนินทรีย์แทนแนวคิดเรื่อง "ความจุ" (ดู

องค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบ คำนวณจากการสันนิษฐานว่าพันธะทั้งหมดเป็นไอออนิก

สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าบวกลบหรือศูนย์ดังนั้นผลรวมพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของพวกมันจะเท่ากับ 0 และในไอออน - ประจุของไอออน .

1. สถานะออกซิเดชันของโลหะในสารประกอบจะเป็นค่าบวกเสมอ

2. สถานะออกซิเดชันสูงสุดสอดคล้องกับจำนวนกลุ่มของระบบคาบที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ (ข้อยกเว้นคือ: ออ +3(ฉันจัดกลุ่ม) คิว+2(II) จากกลุ่ม VIII สถานะออกซิเดชัน +8 สามารถพบได้ในออสเมียมเท่านั้น ระบบปฏิบัติการและรูทีเนียม รุ.

3. สถานะออกซิเดชันของอโลหะขึ้นอยู่กับอะตอมที่เชื่อมต่อกับ:

  • หากมีอะตอมของโลหะสถานะออกซิเดชันจะเป็นลบ
  • หากมีอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ สถานะออกซิเดชันอาจเป็นได้ทั้งบวกหรือลบ ขึ้นอยู่กับอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมของธาตุ

4. สถานะออกซิเดชันเชิงลบสูงสุดของอโลหะสามารถกำหนดได้โดยการลบออกจาก 8 จำนวนของกลุ่มที่มีองค์ประกอบอยู่เช่น สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นนอกซึ่งสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่ม

5. สถานะออกซิเดชันของสารอย่างง่ายคือ 0 ไม่ว่าจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ตาม

ธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันคงที่

องค์ประกอบ

สถานะออกซิเดชันที่มีลักษณะเฉพาะ

ข้อยกเว้น

โลหะไฮไดรด์: LIH -1

สถานะออกซิเดชันเรียกว่าประจุแบบมีเงื่อนไขของอนุภาคภายใต้สมมติฐานว่าพันธะขาดหมด (มีอักขระไอออนิก)

ชม- Cl = ชม + + Cl - ,

พันธะในกรดไฮโดรคลอริกคือโพลาร์โควาเลนต์ คู่อิเล็กตรอนจะเลื่อนไปทางอะตอมมากขึ้น Cl - , เพราะ มันเป็นองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า

จะทราบสถานะออกซิเดชันได้อย่างไร?

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากธาตุอื่น

หมายเลขออกซิเดชันระบุไว้เหนือองค์ประกอบ: บ 2 0 , นา 0 , O +2 F 2 -1 ,เค + Cl - ฯลฯ

อาจเป็นลบและบวกก็ได้

สถานะออกซิเดชัน สารง่ายๆ(ไม่ถูกผูกไว้ รัฐอิสระ) มีค่าเป็นศูนย์

สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนสำหรับสารประกอบส่วนใหญ่คือ -2 (ยกเว้นเปอร์ออกไซด์) เอช 2 โอ 2โดยที่เท่ากับ -1 และสารประกอบที่มีฟลูออรีน - โอ +2 เอฟ 2 -1 , โอ 2 +1 เอฟ 2 -1 ).

- สถานะออกซิเดชันของไอออน monatomic อย่างง่ายเท่ากับประจุของมัน: นา + , แคลิฟอร์เนีย +2 .

ไฮโดรเจนในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 (ยกเว้นไฮไดรด์ - นา + ชม - และประเภทการเชื่อมต่อ ค +4 ชม 4 -1 ).

ในพันธะโลหะ-อโลหะ สถานะออกซิเดชันเชิงลบคืออะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่า (ข้อมูลเกี่ยวกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้แสดงไว้ในระดับพอลลิง): ชม + เอฟ - , ลูกบาศ์ก + บ - , แคลิฟอร์เนีย +2 (เลขที่ 3 ) - ฯลฯ

กฎการกำหนดระดับการเกิดออกซิเดชันในสารประกอบเคมี

เรามาเชื่อมต่อกัน KMnO 4 , มีความจำเป็นต้องกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมแมงกานีส

การใช้เหตุผล:

  1. โพแทสเซียมเป็นโลหะอัลคาไลในกลุ่ม I ของตารางธาตุ จึงมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกเพียง +1
  2. อย่างที่ทราบกันว่าออกซิเจนในสารประกอบส่วนใหญ่มีสถานะออกซิเดชันที่ -2 สารนี้ไม่ใช่เปอร์ออกไซด์ ซึ่งหมายความว่าไม่มีข้อยกเว้น
  3. สร้างสมการ:

เค+มิ้น เอ็กซ์ โอ 4 -2

อนุญาต เอ็กซ์- สถานะออกซิเดชันของแมงกานีสไม่ทราบสำหรับเรา

จำนวนอะตอมโพแทสเซียมคือ 1 แมงกานีส - 1 ออกซิเจน - 4

ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าโมเลกุลโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นประจุทั้งหมดจะต้องเป็นศูนย์

1*(+1) + 1*(เอ็กซ์) + 4(-2) = 0,

เอ็กซ์ = +7,

ซึ่งหมายความว่าสถานะออกซิเดชันของแมงกานีสในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต = +7

ลองมาดูตัวอย่างอื่นของออกไซด์ เฟ2O3.

มีความจำเป็นต้องกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมเหล็ก

การใช้เหตุผล:

  1. เหล็กเป็นโลหะ ออกซิเจนเป็นอโลหะ ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนจะเป็นตัวออกซิไดซ์และมีประจุลบ เรารู้ว่าออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ -2
  2. เรานับจำนวนอะตอม: เหล็ก - 2 อะตอม, ออกซิเจน - 3
  3. เราสร้างสมการโดยที่ เอ็กซ์- สถานะออกซิเดชันของอะตอมเหล็ก:

2*(X) + 3*(-2) = 0,

สรุป: สถานะออกซิเดชันของเหล็กในออกไซด์นี้คือ +3

ตัวอย่าง.กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุล

1. K2Cr2O7.

สถานะออกซิเดชัน เค +1,ออกซิเจน โอ -2.

ดัชนีที่กำหนด: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2)

เพราะ ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของพวกมันมีค่าเท่ากับ 0 จากนั้นจำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะเท่ากับจำนวนลบ สถานะออกซิเดชัน K+O=(-14)+(+2)=(-12)

จากนี้ไปอะตอมโครเมียมจะมีกำลังบวก 12 อะตอม แต่ในโมเลกุลมี 2 อะตอม ซึ่งหมายความว่ามี (+12) ต่ออะตอม: 2 = (+6) คำตอบ: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2

2.(ASO 4) 3- .

ในกรณีนี้ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันจะไม่เท่ากับศูนย์อีกต่อไป แต่เป็นประจุของไอออน นั่นคือ - 3. มาสร้างสมการกัน: x+4×(- 2)= - 3 .

คำตอบ: (เป็น +5 O 4 -2) 3- .

วาเลนซ์ไม่ได้คำนึงถึงอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมที่อยู่ติดกับอะตอมที่กำหนดและไม่มีสัญญาณใด ๆ แต่ในสารประกอบอิเล็กตรอนที่ก่อตัวขึ้น พันธะเคมีถูกเลื่อนไปยังอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่า ดังนั้นอะตอมนี้จึงได้รับประจุจำนวนหนึ่ง

เพื่อระบุลักษณะอะตอมในโมเลกุล จึงได้นำแนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันมาใช้ สถานะออกซิเดชันของอะตอมแต่ละอะตอมที่ก่อตัวเป็นโมเลกุลจะได้มาหากมีการกระจายประจุของอะตอมเพื่อให้วาเลนซ์อิเล็กตรอนของพวกมันปรากฏว่ามีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า มิฉะนั้น: สถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลคือประจุไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นบนอะตอมหากคู่อิเล็กตรอนร่วมของอะตอมสองอะตอมที่มีองค์ประกอบต่างกันถูกเปลี่ยนไปยังอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากขึ้นโดยสิ้นเชิง และคู่อิเล็กตรอนที่เป็นของสองอะตอมของธาตุเดียวกันจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน

ระดับของการเกิดออกซิเดชัน (เลขออกซิเดชันในภาษาอังกฤษหมายถึง "เลขออกซิเดชัน") แสดงถึงปริมาณประจุไฟฟ้าของอะตอมที่กำหนด และขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ว่าอิเล็กตรอนในแต่ละพันธะในโมเลกุล (หรือไอออน) เป็นของทั้งหมด อะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น เป็นคำพ้องสำหรับคำว่า "เลขออกซิเดชันของอะตอม" จึงพบชื่อ "ความจุไฟฟ้าเคมี" ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบจึงหมายถึงประจุของไอออนของธาตุ ซึ่งคำนวณตามสมมติฐานที่ว่าโมเลกุลประกอบด้วยไอออนเท่านั้น

ออกซิเจนในสารประกอบแสดงสถานะออกซิเดชันเป็นส่วนใหญ่ที่ -2 (ในเปอร์ออกไซด์ สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ +2 และ -1) ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 แต่ก็เกิดขึ้นใน -1 ด้วย (ในโลหะไฮไดรด์)

เมื่อพิจารณาว่าโมเลกุลมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า จึงง่ายต่อการตรวจสอบสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในนั้น ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบและสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ -2, +4 และ +6 ตามลำดับ แมงกานีสมีสถานะออกซิเดชัน +7, +6, +4 และ +2 คลอรีนในรูปของสารเชิงเดี่ยวและเมื่อใช้ร่วมกับองค์ประกอบอื่นจะแสดงสถานะออกซิเดชันดังต่อไปนี้ตามลำดับ: 0, -1, +1, +3, +4, +5, +6, +7

ถ้าเกิดเป็นโมเลกุลขึ้นมาด้วย พันธะโควาเลนต์ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้ามากกว่าจะแสดงด้วยเครื่องหมายลบ และสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าน้อยกว่าจะมีเครื่องหมายบวก

ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ +4 และออกซิเจนคือ -2

ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสถานะอิสระ เช่น ในรูปของสารอย่างง่ายจะเป็นศูนย์ ในสารประกอบและสถานะออกซิเดชันคือ +5, +6 ตามลำดับ ในแอมโมเนียมไอออน ค่าโควาเลนซ์ของอะตอมไนโตรเจนคือ 4 และสถานะออกซิเดชันคือ 3

สำหรับสารประกอบเชิงซ้อน มักจะระบุสถานะออกซิเดชันของไอออนกลาง ตัวอย่างเช่น ในและสถานะออกซิเดชันของเหล็กคือ +3 นิกเกิล +2 และแพลตตินัม +4

เลขออกซิเดชันอาจเป็นเลขเศษส่วนก็ได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าในและสำหรับออกซิเจนมีค่าเท่ากับ -2 และ -1 ดังนั้นใน และจะเป็นตามลำดับ และ

สถานะออกซิเดชันมักไม่เท่ากับความจุขององค์ประกอบที่กำหนด ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันของซีลีเนียมในรูปของสารอย่างง่ายคือ 0 ความจุในสถานะพื้นดินคือ 2 และในสถานะตื่นเต้นอาจเป็น 2, 4 และ 6

ใน สารประกอบอินทรีย์- มีเทน, เมทิลแอลกอฮอล์, ฟอร์มาลดีไฮด์, กรดฟอร์มิก HCOOH เช่นเดียวกับในคาร์บอนไดออกไซด์ สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนคือ -4, -2, 0, +2, +4 ตามลำดับ ในขณะที่ความจุของคาร์บอนในสารเหล่านี้ทั้งหมดคือสี่

แนวคิดของสถานะออกซิเดชัน แม้ว่าจะเป็นทางการและมักจะไม่ได้ระบุสถานะที่แท้จริงของอะตอมในสารประกอบ แต่ก็มีประโยชน์และสะดวกในการจำแนกประเภทสารต่างๆ และเมื่อพิจารณาถึงกระบวนการรีดอกซ์ เมื่อทราบสถานะออกซิเดชันของอะตอมของธาตุที่กำหนดในสารประกอบ ก็เป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าสารประกอบนี้เป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักที่หก ได้แก่ ซัลเฟอร์, ซีลีเนียม และเทลลูเรียม ระดับสูงสุดออกซิเดชัน +6 ในสารประกอบเป็นเพียงสารออกซิไดซ์เท่านั้น (และค่อนข้างแรง)

ต่างจากอะตอมในสถานะออกซิเดชัน +6 อะตอมขององค์ประกอบในสถานะ +4 ขั้นกลางในสารประกอบประเภทนี้สามารถเป็นได้ทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ โดยหลักแล้วจะเป็นตัวรีดิวซ์

ซัลเฟอร์ ซีลีเนียม และเทลลูเรียมมีสถานะออกซิเดชันต่ำที่สุด -2 ในสารประกอบและจัดแสดงเท่านั้น คุณสมบัติการบูรณะ- ดังนั้น เราจะเห็นว่าอะตอมของธาตุที่พิจารณาในสถานะออกซิเดชัน +6 มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน และแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากอะตอมในสถานะออกซิเดชัน +4 หรือมากกว่านั้นในระดับ -2 สิ่งนี้ใช้กับกลุ่มย่อยหลักและรองอื่น ๆ ของระบบธาตุของ D.I. Mendeleev ซึ่งองค์ประกอบมีระดับการเกิดออกซิเดชันที่แตกต่างกัน

แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ ออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการเพิ่มขึ้นของสถานะออกซิเดชัน และในทางกลับกัน การลดลงของอะตอมนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการลดลงของสถานะออกซิเดชัน (ดูแผนภาพ)

บทความที่เกี่ยวข้อง
พูดคุย:
รายชื่อผู้ติดต่อ เกี่ยวกับโครงการและบรรณาธิการ การโฆษณาบนเว็บไซต์ แผนที่เว็บไซต์

2024 liveps.ru การบ้านและปัญหาสำเร็จรูปในวิชาเคมีและชีววิทยา