Як визначити ступінь окислення

Завдання по визначенню ступеня окислення може виявитися як простою формальністю, так і складною головоломкою. В першу чергу, це буде залежати від формули хімічної сполуки, а також наявності елементарних знань з хімії та математики.

Знаючи основні правила і алгоритм послідовно-логічних дій, про які піде мова в даній статті, при вирішенні задач подібного типу, кожен з легкістю зможе впоратися з цим завданням. А потренувавшись і навчившись визначати ступеня окислення різнопланових хімічних сполук, можна сміливо братися за зрівняння складних окислювально-відновних реакцій методом складання електронного балансу.

1

Поняття ступеня окислення

Щоб навчитися визначати ступінь окислення, для початку необхідно розібратися, що це поняття означає?

• Ступінь окислення застосовують при записі в окисно-відновних реакціях, коли відбувається передача електронів від атома до атома.
• Ступінь окислювання фіксує кількість перенесених електронів, позначаючи умовний заряд атома.
• Ступінь окислення і валентність часто тотожні.

Дане позначення пишеться зверху хімічного елемента, в його правому куті, і являє собою ціле число зі знаком «+» або «-». Нульове значення ступеня окислення знака не несе.

2

Правила визначення ступеня окислення

Розглянемо основні канони визначення ступеня окислення:

• Прості елементарні речовини, тобто ті, які складаються з одного виду атомів, завжди будуть мати нульову ступінь окислення. Наприклад, Na0, H02, P04
• Існує ряд атомів, що мають завжди одну, постійну, ступінь окислення. Наведені в таблиці значення краще запам'ятати.

• Як видно, виняток буває лише у водню в поєднанні з металами, де він набуває не властиву йому ступінь окислення «-1».
• Кисень також приймає ступінь окислення «+2» в хімічній сполуці з фтором і «-1» в складах перекисів, надперекісей або озонідов, де атоми кисню з'єднані один з одним.

• Іони металів мають кілька значень ступеня окислення (причому тільки позитивні), тому її визначають по сусіднім елементам в з'єднанні. Наприклад, в FeCl3, хлор має ступінь окислення «-1», у нього 3 атома, значить множимо -1 на 3, отримуємо «-3». Щоб в сумі ступенів окислення сполуки отримали «0», залізо повинно мати ступінь окислення «+3». У формулі FeCl2, залізо, відповідно, змінить свою ступінь на «+2».
• Математично підсумовуючи ступеня окислення всіх атомів у формулі (з урахуванням знаків), завжди мусить виходити нульове значення. Наприклад, в соляній кислоті H + 1Cl-1 (+1 і -1 \u003d 0), а в сірчистої кислоти H2 + 1S + 4O3-2 (+1 * 2 \u003d +2 у водню, + 4 у сірки і -2 * 3 \u003d - 6 у кисню; в сумі +6 і -6 дають 0).
• Ступінь окислювання одноатомного іона буде дорівнює його заряду. Наприклад: Na +, Ca + 2.
• Найвищий ступінь окислення, як правило, співвідноситься з номером групи в періодичній системі Д. І. Менделєєва.

3

Алгоритм дій визначення ступеня окислення

Порядок перебування ступеня окислення не складний, але вимагає уваги і виконання певних дій.

Завдання: розставити ступеня окислення в з'єднанні KMnO4

• Перший елемент - калій, має постійну ступінь окислення «+1».
  Для перевірки можна подивитися в періодичну систему, де калій перебуває в 1 групі елементів.
• З решти двох елементів, кисень, як правило, приймає ступінь окислення «-2».
• Отримуємо наступну формулу: К + 1MnхO4-2. Залишається визначити ступінь окислення марганцю.
  Отже, х - невідома нам ступінь окислення марганцю. Тепер важливо звернути увагу на кількість атомів в з'єднанні.
  Кількість атомів калію - 1, марганцю - 1, кисню - 4.
  З урахуванням електронейтральності молекули, коли загальний (сумарний) заряд дорівнює нулю,

1 * (+ 1) + 1 * (х) + 4 (-2) \u003d 0,
+ 1 + 1х + (- 8) \u003d 0,
-7 + 1х \u003d 0,
(При перенесенні міняємо знак)
1х \u003d +7, х \u003d +7

Таким чином, ступінь окислення марганцю в з'єднанні дорівнює «+7».

Завдання: розставити ступеня окислення в з'єднанні Fe2O3.

• Кисень, як відомо, має ступінь окислення «-2» і виступає окислювачем. З урахуванням кількості атомів (3), в сумі у кисню виходить значення «-6» (-2 * 3 \u003d -6), тобто множимо ступінь окислення на кількість атомів.
• Щоб врівноважити формулу і привести до нуля, 2 атома заліза матимуть ступінь окислення «+3» (2 * + 3 \u003d + 6).
• У сумі отримуємо нуль (-6 і +6 \u003d 0).

Завдання: розставити ступеня окислення в з'єднанні Al (NO3) 3.

• Атом алюмінію - один і має постійну ступінь окислення «+3».
• Атомів кисню в молекулі - 9 (3 * 3), ступінь окислювання кисню, як відомо «-2», значить, множачи ці значення, отримуємо «-18».
• Залишилося вирівняти негативні і позитивні значення, визначивши таким чином ступінь окислення азоту. -18 і +3, не вистачає + 15. А з огляду на, що є 3 атома азоту, легко визначити його ступінь окислення: 15 ділимо на 3 і отримуємо 5.
• Ступінь окислення азоту «+5», а формула буде мати вигляд: Al + 3 (N + 5O-23) 3
• Якщо складно таким способом визначати шукане значення, можна складати і розв'язувати рівняння:

1 * (+ 3) + 3х + 9 * (- 2) \u003d 0.
+ 3 + 3х-18 \u003d 0
3х \u003d 15
х \u003d 5

Отже, ступінь окислення - досить важливе поняття в хімії, що символізує стан атомів в молекулі.
Без знання певних положень або основ, що дозволяють правильно визначати ступінь окислення, неможливо впоратися з виконанням цього завдання. Отже, висновок один: досконально ознайомитися і вивчити правила знаходження ступеня окислення, чітко і лаконічно представлені в статті, і сміливо рухатися далі по нелегкій ниві хімічних премудростей.