НОМЕР ОКИСЛЕННЯ: ПОНЯТТЯ, ЯК ЙОГО ВИЙТИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ

Ступінь окислювання , звана також ступенем окислення, це той , який описує посилення або втрати електронів в атомі, за умови , що з'єднання , яке є частиною носить чисто іонний характер. Тому, кажучи про число окислення, передбачається, що всі атоми знаходяться як іони, що взаємодіють електростатично.

Хоча реальна картина є складнішою, ніж іони в усьому місці, окислювальне число справді корисно для інтерпретації окисно-відновних (окислювально-відновних) реакцій. Зміна цих чисел виявляє, які види окислювались або втрачали електрони, чи зменшували чи набирали електрони.

Оксидний шар, що покриває залізні прикраси та статуї, складається в частині O2-аніонів, де кисень має число окислення -2. Джерело: Драконос

Іонний заряд одноатомного іона відповідає його окислювальному числу. Наприклад, оксидний аніон O ^2- , один з найпоширеніших, що міститься в незліченних мінералах, має число окислення -2. Це трактується так: він має два зайвих електрона порівняно з атомом кисню в основному стані O.

Кількість окислення легко обчислюється за молекулярною формулою і часто є більш корисною та актуальною, якщо мова йде про неорганічні сполуки, що містять іон. Тим часом в органічній хімії воно не має однакового значення, оскільки майже всі її зв’язки по суті є ковалентними.

Як отримати число окислення?

Електронейтральність

Сума іонних зарядів у складі повинна дорівнювати нулю, щоб вона була нейтральною. Лише іони можуть мати позитивні чи негативні заряди.

Тому слід вважати, що сума чисел окислення також повинна дорівнювати нулю. Маючи це на увазі і виконуючи деякі арифметичні обчислення, ми можемо витягти або визначити число окислення атома в будь-якій сполуці.

Валенсія

Валенс не є надійним у визначенні числа окислення атома, хоча є кілька винятків. Наприклад, усі елементи 1 групи, лужні метали, мають валентність 1, а отже, незмінне число окислення +1. Те саме відбувається з лужноземельними металами, групами 2, з окислювальним числом +2.

Зауважте, що позитивним числом окислення завжди передує символ "+": +1, +2, +3 тощо. І таким же чином негативи: -1, -2, -3 тощо.

Загальні правила

Існують деякі загальні правила, які необхідно враховувати при визначенні числа окислення:

-Кількість окислення кисню та сірки становить -2: O ^2- і S ^2-

-Чісті елементи мають окислювальне число 0: Fe ⁰ , P ₄⁰ , S ₈⁰

-Атом водню, залежно від того, з ким він пов'язаний, має окислювальне число +1 (H ⁺ ) або -1 (H ^- )

-Галогени, якщо вони не пов'язані з киснем або фтором, мають окислювальне число -1: F ^- , Cl ^- , Br ^- і I ^-

-Для багатоатомного іона, такого як OH ^- , сума окислювальних чисел не повинна дорівнювати нулю, а заряду іона, який би становив -1 для OH ^- (O ^2- H ⁺ ) ^-

-Металі в звичайних умовах мають позитивну кількість окислення

Арифметичні операції

Припустимо, у нас є сполука PbCO ₃ . Якщо визначити аніон карбонату CO ₃^2- , обчислення всіх окислювальних чисел буде простим. Почнемо з того ж карбонату, знаючи, що кількість окиснення кисню становить -2:

(C ^x O ₃^2- ) ^2-

Сума окислювальних чисел повинна дорівнювати -2:

х + 3 (-2) = -2

х -6 = -2

х = +4

Тому число окислення вуглецю становить +4:

(C ⁴⁺ O ₃^2- ) ^2-

PbCO ₃ зараз виглядатиме так:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃^2-

Знову додаємо числа окислення, щоб вони дорівнювали нулю:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

Отже, у свинцю є число окиснення +2, тому передбачається, що він існує як катіон Pb ²⁺ . Власне, цей розрахунок навіть не потрібно було робити, оскільки знаючи, що карбонат має заряд -2, свинець, його протион повинен обов'язково мати заряд +2, щоб не було електронейтральності.

Приклади

Деякі приклади номерів окислення для різних елементів у різних сполуках будуть згадані нижче.

Кисень

Всі оксиди металів мають кисень у вигляді O ^2- : СаО, FeO, Cr ₂ O ₃ , BeO, Al ₂ O ₃ , PbO ₂ тощо. Однак у перекисному аніоні O ₂^2- кожен атом кисню має число окислення -1. Аналогічно, в аніоні супероксиду, O ₂^- , кожен атом кисню має окислювальне число -1/2.

З іншого боку, коли кисень зв’язується з фтором, він набуває позитивних окислювальних чисел. Наприклад, у дифториді кисню OF ₂ кисень має позитивне число окислення. Котрий? Знаючи, що фтор -1, ми маємо:

O ^x F ₂^-1

x + 2 (-1) = 0

х -2 = 0

х = +2

Таким чином, кисень має кількість окислення +2 (O ²⁺ ) в OF ₂ (O ²⁺ F ₂^- ).

Азот

Основні числа окислення азоту - -3 (N ^3- H ₃⁺¹ ), +3 (N ³⁺ F ₃^- ) і +5 (N ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

Хлор

Одне з основних номерів окислення хлору - -1. Але все змінюється, коли воно поєднується з киснем, азотом або фтором, більш електронегативними елементами. Коли це відбувається, воно набуває позитивних окислювальних чисел, таких як: +1 (N ^3- Cl ₃⁺ , Cl ⁺ F ^- , Cl ₂⁺ O ^2- ), +2, +3 (ClO ₂^- ), +4, +5 (ClO ₂⁺ ), +6 і +7 (Cl ₂⁷⁺ O ₇^2- ).

Калій

Калій у всіх його сполуках має число окислення +1 (K ⁺ ); Якщо це не дуже особлива умова, де воно може набути окислювального числа -1 (К ^- ).

Сірка

Випадок сірки схожий на хлор: він має кількість окислення -2, до тих пір, поки він не поєднується з киснем, фтором, азотом або тим самим хлором. Наприклад, ваші інші номери окислення: -1, +1 (S ₂⁺¹ Cl ₂^- ), +2 (S ²⁺ Cl ₂^- ), +3 (S ₂ O ₄^2- ), +4 ( S ⁴⁺ O ₂^2- ), +5 і +6 (S ⁶⁺ O ₃^2- ).

Вуглець

Основними станами окислення вуглецю є -4 (C ^4- H ₄⁺ ) і +4 (C ⁴⁺ O ₂^2- ). Тут ми починаємо бачити провал цієї концепції. Ні в метані, CH ₄ , ні в вуглекислому газі, CO ₂ , ми не маємо вуглецю відповідно як іони C ^4- або C ⁴⁺ , але, швидше, утворюючи ковалентні зв’язки.

Інші числа окислення вуглецю, такі як -3, -2, -1 і 0, містяться в молекулярних формулах деяких органічних сполук. Однак, і знову ж таки, не дуже вірно вважати іонні заряди на атомі вуглецю.

Матч

І, нарешті, основні числа окиснення фосфору - -3 (Са ₃²⁺ Р ₂^3- ), +3 (Н ₃⁺ Р ³⁺ О ₃^2- ) та +5 (Р ₂⁵⁺ О ₅^2- ).

Список літератури

Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
Кларк Дж. (2018). Стани окислення (окислювальні номери). Відновлено з: chemguide.co.uk
Вікіпедія. (2020). Стан окислення. Відновлено з: en.wikipedia.org
Доктор Крісті М. Бейлі. (sf). Присвоєння номерів окислення. Відновлено: okc.edu

НОМЕР ОКИСЛЕННЯ: ПОНЯТТЯ, ЯК ЙОГО ВИЙТИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025