Kodėl keičiasi oksidacijos būsena? Oksidacijos būsena

Studijuodami joninius ir kovalentinius polinius cheminius ryšius, buvote supažindinti su sudėtingomis medžiagomis, susidedančiomis iš dviejų cheminių elementų. Tokios medžiagos vadinamos dviporomis (iš lotynų kalbos bi - „du“) arba dviejų elementų.

Prisiminkime tipiškus bpnar junginius, kuriuos nurodėme kaip pavyzdį, norėdami apsvarstyti joninių ir kovalentinių polinių cheminių jungčių susidarymo mechanizmus: NaHl – natrio chloridas ir HCl – vandenilio chloridas. Pirmuoju atveju ryšys yra joninis: natrio atomas perkėlė savo išorinį elektroną į chloro atomą ir tuo pačiu pavirto jonu, kurio krūvis yra -1. o chloro atomas priėmė elektroną ir tapo -1 krūvio jonu. Schematiškai atomų pavertimo jonais procesas gali būti pavaizduotas taip:

HCl molekulėje ryšys susidaro dėl nesuporuotų išorinių elektronų poravimosi ir bendros vandenilio ir chloro atomų elektronų poros susidarymo.

Kovalentinės jungties susidarymą vandenilio chlorido molekulėje teisingiau įsivaizduoti kaip vandenilio atomo vieno elektrono s debesies sutapimą su vieno elektrono chloro atomo p debesiu:

Cheminės sąveikos metu bendra elektronų pora pasislenka link labiau elektroneigiamo chloro atomo:

Tokie sąlyginiai mokesčiai vadinami oksidacijos būsena. Apibrėžiant šią sąvoką, paprastai daroma prielaida, kad kovalentiniuose poliniuose junginiuose jungiamieji elektronai yra visiškai perkeliami į labiau elektroneigiamą atomą, todėl junginiai susideda tik iš teigiamai ir neigiamai įkrautų jonų.

yra sąlyginis junginyje esančio cheminio elemento atomų krūvis, apskaičiuotas remiantis prielaida, kad visi junginiai (ir joniniai, ir kovalentiniai poliniai) susideda tik iš jonų.

Oksidacijos skaičius gali turėti neigiamas, teigiamas arba nulines vertes, kurios paprastai pateikiamos virš elemento simbolio viršuje, pavyzdžiui:

Tie atomai, kurie gavo elektronus iš kitų atomų arba į kuriuos yra išstumtos bendros elektronų poros, tai yra daugiau elektronneigiamų elementų atomai, turi neigiamą oksidacijos būseną. Fluoro oksidacijos būsena visada yra -1 visuose junginiuose. Deguonis, antrasis labiausiai elektronegatyvus elementas po fluoro, beveik visada turi -2 oksidacijos būseną, išskyrus junginius su fluoru, pavyzdžiui:

Teigiama oksidacijos būsena priskiriama tiems atomams, kurie atiduoda savo elektronus kitiems atomams arba iš kurių išvedamos bendros elektronų poros, tai yra mažiau elektronneigiamų elementų atomai. Metalai visada turi teigiamą oksidacijos būseną. Pagrindinių pogrupių metalai:

I grupė visuose junginiuose oksidacijos laipsnis yra +1,
II grupė lygi +2. III grupė – +3, pavyzdžiui:

Junginiuose bendra oksidacijos būsena visada lygi nuliui. Žinodami tai ir vieno iš elementų oksidacijos būseną, visada galite rasti kito elemento oksidacijos būseną naudodami dvejetainio junginio formulę. Pavyzdžiui, suraskime chloro oksidacijos laipsnį junginyje Cl2O2. Pažymime oksidacijos laipsnį -2
deguonis: Cl2O2. Todėl septyni deguonies atomai turės bendrą neigiamą krūvį (-2) 7 =14. Tada bendras dviejų chloro atomų krūvis bus +14, o vieno chloro atomo:
(+14):2 = +7.

Panašiai, žinodami elementų oksidacijos būsenas, galite sukurti junginio formulę, pavyzdžiui, aliuminio karbidą (aliuminio ir anglies junginį). Užrašykime aliuminio ir anglies ženklus šalia AlC, pirmiausia su aliuminio ženklu, nes tai metalas. Naudodami periodinę elementų lentelę nustatome išorinių elektronų skaičių: Al turi 3 elektronus, C - 4. Aliuminio atomas atiduos 3 išorinius elektronus anglies ir gaus +3 oksidacijos būseną, lygią jonas. Anglies atomas, priešingai, paims 4 trūkstamus elektronus iki „branginamų aštuonių“ ir gaus -4 oksidacijos būseną.

Įrašykime šias reikšmes į formulę: AlC ir raskime joms mažiausią bendrą kartotinį, kuris lygus 12. Tada apskaičiuojame indeksus:

Žinoti elementų oksidacijos būsenas taip pat būtina tam, kad būtų galima teisingai pavadinti cheminį junginį.

Dvejetainių junginių pavadinimai susideda iš dviejų žodžių – juos sudarančių cheminių elementų pavadinimų. Pirmasis žodis žymi junginio elektronneigiamąją dalį – nemetalas jo lotyniškas pavadinimas su galūne -id visada yra vardininko linkme. Antrasis žodis žymi elektropozityviąją dalį – metalą arba mažiau elektronegatyvų elementą, jo pavadinimas visada rašomas kilminėje raidėje. Jei elektroteigiamas elementas pasižymi skirtingu oksidacijos laipsniu, tai atsispindi pavadinime, nurodant oksidacijos laipsnį romėnišku skaitmeniu, kuris yra pabaigoje.

Tam, kad skirtingų šalių chemikai suprastų vieni kitus, reikėjo sukurti vieningą terminologiją ir medžiagų nomenklatūrą. Pirmieji cheminės nomenklatūros principus sukūrė prancūzų chemikai A. Lavoisier, A. Fourqutois, L. Guiton ir C. Berthollet 1785 m. Šiuo metu Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) koordinuoja kelių šalių mokslininkų veiklą ir teikia rekomendacijas dėl chemijoje vartojamų medžiagų nomenklatūros ir terminijos.

Tikslas: Tęskite valentingumo studijas. Pateikite oksidacijos būsenos sampratą. Apsvarstykite oksidacijos būsenų tipus: teigiama, neigiama, nulinė vertė. Išmokite teisingai nustatyti junginio atomo oksidacijos būseną. Išmokyti technikos, kaip lyginti ir apibendrinti tiriamas sąvokas; ugdyti oksidacijos laipsnio nustatymo cheminėmis formulėmis įgūdžius; toliau ugdyti savarankiško darbo įgūdžius; skatinti loginio mąstymo ugdymą. Ugdyti tolerancijos (tolerancijos ir pagarbos kitų žmonių nuomonei) ir savitarpio pagalbos jausmą; vykdyti estetinį ugdymą (projektuojant lentas ir sąsiuvinius, naudojant pristatymus).

Pamokos eiga

aš. Organizacinis momentas

Mokinių tikrinimas pamokoje.

II. Pasiruošimas pamokai.

Pamokai reikės: D.I. Mendelejevo periodinės lentelės, vadovėlio, darbo knygelių, rašiklių, pieštukų.

III. Namų darbų tikrinimas.

Priekinė apklausa, kai kurie dirbs prie lentos kortomis, testas, o šio etapo pabaiga bus intelektualus žaidimas.

1. Darbas su kortelėmis.

1 kortelė

Nustatykite anglies ir deguonies masės dalis (%) anglies dvideginyje (CO 2 ) .

2 kortele

Nustatykite ryšio tipą H 2 S molekulėje Parašykite molekulės struktūrines ir elektronines formules.

2. Frontalinė apklausa

1. Kas yra cheminis ryšys?
2. Kokias cheminių jungčių rūšis žinote?
3. Kuris ryšys vadinamas kovalentiniu ryšiu?
4. Kokie kovalentiniai ryšiai skiriami?
5. Kas yra valentingumas?
6. Kaip apibrėžiame valenciją?
7. Kurie elementai (metalai ir nemetalai) turi kintamą valentiškumą?

3. Testavimas

1. Kuriose molekulėse egzistuoja nepolinis kovalentinis ryšys?

2 . Kuri molekulė sudaro trigubą jungtį, kai susidaro kovalentinis nepolinis ryšys?

3 . Kaip vadinami teigiamo krūvio jonai?

A) katijonai

B) molekulės

B) anijonai

D) kristalai

4. Kurioje eilutėje yra joninio junginio medžiagos?

A) CH4, NH3, Mg

B) CI 2, MgO, NaCI

B) MgF 2, NaCI, CaCI 2

D) H2S, HCI, H2O

5 . Valencija nustatoma pagal:

A) pagal grupės numerį

B) pagal nesuporuotų elektronų skaičių

B) pagal cheminio ryšio tipą

D) pagal laikotarpio numerį.

4. Intelektualus žaidimas „Tic-tac-toe“ »

Raskite medžiagas su kovalentiniais poliniais ryšiais.

IV. Naujos medžiagos mokymasis

Oksidacijos būsena yra svarbi atomo būsenos molekulėje charakteristika. Valenciją lemia nesuporuotų elektronų skaičius atome, orbitos su vienišomis elektronų poromis, tik atomo sužadinimo procese. Didžiausias elemento valentingumas paprastai yra lygus grupės skaičiui. Oksidacijos laipsnis junginiuose su skirtingais cheminiais ryšiais susidaro skirtingai.

Kaip susidaro oksidacijos būsena molekulėms, turinčioms skirtingus cheminius ryšius?

1) Junginiuose su joninėmis jungtimis elementų oksidacijos būsenos lygios jonų krūviams.

2) Junginiuose su kovalentiniu nepoliniu ryšiu (paprastų medžiagų molekulėse) elementų oksidacijos laipsnis yra 0.

N 2 0, Caš 2 0 , F 2 0 , S 0 , A.I. 0

3) Molekulių, turinčių kovalentinį polinį ryšį, oksidacijos laipsnis nustatomas panašiai kaip molekulių, turinčių joninį cheminį ryšį.

Elemento oksidacijos būsena yra sąlyginis jo atomo krūvis molekulėje, jei manytume, kad molekulė susideda iš jonų.

Atomo oksidacijos būsena, skirtingai nuo jo valentingumo, turi ženklą. Jis gali būti teigiamas, neigiamas ir nulis.

Valencija žymima romėniškais skaitmenimis virš elemento simbolio:

o oksidacijos būsena žymima arabiškais skaitmenimis su krūviu virš elemento simbolių ( Mg +2 , Ca +2,N+1,C.I.ˉ¹).

Teigiama oksidacijos būsena yra lygi elektronų skaičiui, duotų šiems atomams. Atomas gali atsisakyti visų valentinių elektronų (pagrindinėms grupėms tai yra išorinio lygio elektronai), atitinkančių grupės, kurioje yra elementas, skaičių, tuo pačiu pasižymėdamas aukščiausia oksidacijos būsena (išskyrus ОF 2). Pavyzdžiui: II grupės pagrindinio pogrupio aukščiausia oksidacijos būsena yra +2 ( Zn +2) Teigiamas laipsnis yra tiek metalų, tiek nemetalų, išskyrus F, He, Ne. C+4,Na+1 , Al+3

Neigiama oksidacijos būsena yra lygi tam tikro atomo priimtų elektronų skaičiui, kurį turi tik nemetalai. Nemetalų atomai prideda tiek elektronų, kiek jiems trūksta, kad užbaigtų išorinį lygį, todėl jų laipsnis yra neigiamas.

IV–VII grupių pagrindinių pogrupių elementų minimali oksidacijos laipsnis yra skaitiniu būdu lygus

Pavyzdžiui:

Oksidacijos būsenos reikšmė tarp didžiausios ir žemiausios oksidacijos būsenos vadinama tarpine:

Junginiuose su kovalentiniu nepoliniu ryšiu (paprastų medžiagų molekulėse) elementų oksidacijos būsena yra 0: N 2 0 , SUaš 2 0 , F 2 0 , S 0 , A.I. 0

Norint nustatyti junginio atomo oksidacijos būseną, reikia atsižvelgti į keletą nuostatų:

1. Oksidacijos būsenaFvisose jungtyse yra lygus „-1“.Na +1 F -1 , H +1 F -1

2. Daugumos junginių deguonies oksidacijos būsena yra (-2) išimtis: OF 2 , kur oksidacijos būsena yra O +2F -1

3. Daugumos junginių vandenilio oksidacijos laipsnis yra +1, išskyrus junginius su aktyviais metalais, kurių oksidacijos laipsnis yra (-1): Na +1 H -1

4. Pagrindinių pogrupių metalų oksidacijos laipsnisaš, II, IIIgrupės visuose junginiuose yra +1,+2,+3.

Elementai su pastovia oksidacijos būsena yra šie:

A) šarminiai metalai (Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - oksidacijos laipsnis +1

B) II pagrindinio grupės pogrupio elementai, išskyrus (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - oksidacijos laipsnis +2

B) III grupės elementas: Al - oksidacijos laipsnis +3

Formulių sudarymo junginiuose algoritmas:

1 būdas

1 . Pirmoje vietoje rašomas mažesnio elektronegatyvumo elementas, o antroje – didesnio elektronegatyvumo.

2 . Pirmoje vietoje užrašytas elementas turi teigiamą krūvį „+“, o antroje – neigiamą „-“.

3 . Nurodykite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį.

4 . Raskite bendrą oksidacijos būsenų kartotinį.

5. Padalinkite mažiausią bendrą kartotinį iš oksidacijos būsenų reikšmės ir priskirkite gautus indeksus apačioje, dešinėje po atitinkamo elemento simboliu.

6. Jei oksidacijos būsena yra lyginė - nelyginė, tada jie rodomi šalia simbolio apačioje dešinėje - kryželiu - kryželiu be "+" ir "-" ženklų:

7. Jei oksidacijos būsena turi lygią vertę, pirmiausia jas reikia sumažinti iki mažiausios oksidacijos būsenos vertės ir uždėti kryžių be „+“ ir „-“ ženklų: C +4 O -2

2 metodas

1 . Pažymėkime N oksidacijos būseną X, nurodykime O oksidacijos būseną: N 2 xO 3 -2

2 . Norėdami tai padaryti, nustatykite neigiamų krūvių sumą, padauginkite deguonies oksidacijos būseną iš deguonies indekso: 3· (-2) = -6;

3 Kad molekulė būtų elektriškai neutrali, reikia nustatyti teigiamų krūvių sumą: X2 = 2X

4 .Sudarykite algebrinę lygtį:

N 2 + 3 O 3 –2

V. Konsolidavimas

1) Temos sustiprinimas žaidimu „Gyvatė“.

Žaidimo taisyklės: mokytojas dalija korteles. Kiekvienoje kortelėje yra vienas klausimas ir vienas atsakymas į kitą klausimą.

Mokytojas pradeda žaidimą. Kai klausimas perskaitomas, mokinys, turintis atsakymą į mano klausimą kortelėje, pakelia ranką ir pasako atsakymą. Jei atsakymas teisingas, jis perskaito savo klausimą, o mokinys, turintis atsakymą į šį klausimą, pakelia ranką ir atsako ir pan. Susidaro teisingų atsakymų gyvatė.

1. Kaip ir kur nurodoma cheminio elemento atomo oksidacijos būsena?
   Atsakymas: arabiškas skaitmuo virš elemento simbolio su įkrovimu „+“ ir „-“.
2. Kokie oksidacijos būsenų tipai išskiriami cheminių elementų atomuose?
   Atsakymas: tarpinis
3. Kokį laipsnį eksponuoja metalas?
   Atsakymas: teigiamas, neigiamas, nulis.
4. Kokį laipsnį turi paprastos medžiagos ar molekulės, turinčios nepolinius kovalentinius ryšius?
   Atsakymas: teigiamas
5. Kokį krūvį turi katijonai ir anijonai?
   Atsakymas: null.
6. Kaip vadinasi oksidacijos būsena, kuri yra tarp teigiamos ir neigiamos oksidacijos būsenų.
   Atsakymas: teigiamas, neigiamas

2) Parašykite formules medžiagoms, kurias sudaro šie elementai

1. N ir H
2. R ir O
3. Zn ir Cl

3) Raskite ir perbraukite medžiagas, kurių oksidacijos būsena kintama.

Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C

VI. Pamokos santrauka.

Įvertinimas su komentarais

VII. Namų darbai

§23, p.67-72, užduotį atlikite po §23-72 psl. Nr. 1-4.

Vieningo valstybinio egzamino kodifikatoriaus temos: Elektronegatyvumas. Cheminių elementų oksidacijos būsena ir valentingumas.

Kai atomai sąveikauja ir susidaro, elektronai tarp jų dažniausiai pasiskirsto netolygiai, nes skiriasi atomų savybės. Daugiau elektronneigiamas atomas stipriau traukia prie savęs elektronų tankį. Atomas, pritraukęs prie savęs elektronų tankį, įgyja dalinį neigiamą krūvį δ — , jo „partneris“ yra dalinis teigiamas krūvis δ+ . Jei ryšį sudarančių atomų elektronegatyvumo skirtumas neviršija 1,7, ryšiu vadiname kovalentinis polinis . Jei elektronegatyvumų, sudarančių cheminį ryšį skirtumas viršija 1,7, tada mes vadiname tokį ryšį joninės .

Oksidacijos būsena yra pagalbinis sąlyginis elemento atomo junginyje krūvis, apskaičiuotas darant prielaidą, kad visi junginiai susideda iš jonų (visi poliniai ryšiai yra joniniai).

Ką reiškia „sąlyginis mokestis“? Mes tiesiog sutinkame, kad šiek tiek supaprastinsime situaciją: bet kokius polinius ryšius laikysime visiškai joniniais ir manysime, kad elektronas visiškai palieka arba ateina iš vieno atomo į kitą, net jei iš tikrųjų taip nėra. . Ir sąlyginai elektronas iš mažiau elektronneigiamo atomo išeina į labiau elektroneigiamą.

Pavyzdžiui, H-Cl ryšyje manome, kad vandenilis sąlyginai „atdavė“ elektroną ir jo krūvis tapo +1, o chloras „priėmė“ elektroną, o jo krūvis tapo -1. Tiesą sakant, tokių bendrų šių atomų krūvių nėra.

Žinoma, jums kyla klausimas – kam išrasti tai, ko nėra? Tai nėra klastingas chemikų planas, viskas paprasta: šis modelis labai patogus. Idėjos apie elementų oksidacijos būseną naudingos rengiant klasifikacijos cheminės medžiagos, jų savybių aprašymas, junginių formulių ir nomenklatūros sudarymas. Oksidacijos būsenos ypač dažnai naudojamos dirbant su redokso reakcijos.

Yra oksidacijos būsenos aukštesnė, prastesnis Ir tarpinis.

Aukščiau oksidacijos būsena yra lygi grupės skaičiui su pliuso ženklu.

Žemiausias apibrėžiamas kaip grupės skaičius atėmus 8.

IR tarpinis Oksidacijos skaičius yra beveik bet koks sveikas skaičius, pradedant nuo žemiausios oksidacijos būsenos iki didžiausios.

Pavyzdžiui, azotui būdinga: aukščiausia oksidacijos laipsnis +5, žemiausia 5 - 8 = -3, o tarpinės oksidacijos būsenos nuo -3 iki +5. Pavyzdžiui, hidrazine N 2 H 4 azoto oksidacijos būsena yra tarpinė, -2.

Dažniausiai sudėtingų medžiagų atomų oksidacijos būsena pirmiausia nurodoma ženklu, tada skaičiumi, pvz. +1, +2, -2 ir tt Kalbėdami apie jono krūvį (darant prielaidą, kad jonas iš tikrųjų egzistuoja junginyje), pirmiausia nurodykite skaičių, tada ženklą. Pavyzdžiui: Ca 2+ , CO 3 2- .

Norėdami sužinoti oksidacijos būsenas, naudokite toliau pateiktą informaciją taisykles :

1. Atomų oksidacijos būsena paprastos medžiagos lygus nuliui;
2. IN neutralios molekulės algebrinė oksidacijos būsenų suma lygi nuliui, jonams ši suma lygi jono krūviui;
3. Oksidacijos būsena šarminiai metalai (pagrindinio pogrupio I grupės elementai) junginiuose yra +1, oksidacijos laipsnis šarminių žemių metalai (pagrindinio pogrupio II grupės elementai) junginiuose yra +2; oksidacijos būsena aliuminio jungtyse jis lygus +3;
4. Oksidacijos būsena vandenilis junginiuose su metalais (- NaH, CaH 2 ir kt.) yra lygus -1 ; junginiuose su nemetalais () +1 ;
5. Oksidacijos būsena deguonies lygus -2 . Išimtis grimuoti peroksidai– junginiai, turintys –O-O- grupę, kur deguonies oksidacijos laipsnis yra lygus -1 ir kai kurie kiti junginiai ( superoksidai, ozonidai, deguonies fluoridai OF 2 ir kt.);
6. Oksidacijos būsena fluoras visose sudėtingose ​​medžiagose yra lygus -1 .

Aukščiau išvardytos situacijos, kai atsižvelgiame į oksidacijos būseną pastovus . Visi kiti cheminiai elementai turi oksidacijos būseną — kintamasis, ir priklauso nuo junginio atomų eilės ir tipo.

Pavyzdžiai:

Pratimai: nustatyti elementų oksidacijos laipsnius kalio dichromato molekulėje: K 2 Cr 2 O 7 .

Sprendimas: Kalio oksidacijos būsena yra +1, chromo oksidacijos būsena žymima kaip X, deguonies oksidacijos laipsnis yra -2. Visų molekulėje esančių atomų visų oksidacijos būsenų suma lygi 0. Gauname lygtį: +1*2+2*x-2*7=0. Jį išsprendę gauname chromo oksidacijos būseną +6.

Dvejetainiuose junginiuose labiau elektroneigiamas elementas turi neigiamą oksidacijos būseną, o mažiau elektronegatyvus – teigiamą.

atkreipkite dėmesį į tai Oksidacijos būsenos sąvoka yra labai savavališka! Oksidacijos skaičius nenurodo tikrojo atomo krūvio ir neturi realios fizinės reikšmės. Tai supaprastintas modelis, kuris efektyviai veikia, kai reikia, pavyzdžiui, išlyginti cheminės reakcijos lygties koeficientus arba algoritmizuoti medžiagų klasifikaciją.

Oksidacijos skaičius nėra valentingumas! Oksidacijos būsena ir valentingumas daugeliu atvejų nesutampa. Pavyzdžiui, vandenilio valentingumas paprastoje medžiagoje H2 yra lygus I, o oksidacijos būsena pagal 1 taisyklę yra lygi 0.

Tai yra pagrindinės taisyklės, kurios daugeliu atvejų padės nustatyti junginių atomų oksidacijos būseną.

Kai kuriais atvejais gali kilti sunkumų nustatant atomo oksidacijos būseną. Pažvelkime į kai kurias iš šių situacijų ir pažiūrėkime, kaip jas išspręsti:

1. Dvigubuose (į druską panašiuose) oksiduose atomo laipsnis paprastai yra dvi oksidacijos būsenos. Pavyzdžiui, geležies skalėje Fe 3 O 4 geležis turi dvi oksidacijos būsenas: +2 ir +3. Kurį turėčiau nurodyti? Abu. Norėdami supaprastinti, galime įsivaizduoti šį junginį kaip druską: Fe (FeO 2) 2. Šiuo atveju rūgštinė liekana sudaro atomą, kurio oksidacijos būsena yra +3. Arba dvigubas oksidas gali būti pavaizduotas taip: FeO*Fe2O3.
2. Perokso junginiuose deguonies atomų, sujungtų kovalentinėmis nepolinėmis jungtimis, oksidacijos būsena, kaip taisyklė, keičiasi. Pavyzdžiui, vandenilio perokside H 2 O 2 ir šarminių metalų peroksiduose deguonies oksidacijos būsena yra -1, nes viena iš jungčių yra kovalentinė nepolinė (H-O-O-H). Kitas pavyzdys – peroksomonosulfato rūgštis (Caro rūgštis) H 2 SO 5 (žr. paveikslą) turi du deguonies atomus, kurių oksidacijos būsena yra -1, likusių atomų oksidacijos būsena -2, todėl toks įrašas bus suprantamesnis: H 2 SO 3 (O2). Taip pat žinomi chromo perokso junginiai – pavyzdžiui, chromo (VI) peroksidas CrO(O 2) 2 arba CrO 5 ir daugelis kitų.
3. Kitas junginių, turinčių dviprasmiškas oksidacijos būsenas, pavyzdys yra superoksidai (NaO 2) ir į druskas panašūs ozonidai KO 3. Šiuo atveju tikslingiau kalbėti apie molekulinį joną O 2, kurio krūvis yra -1, ir O 3, kurio krūvis yra -1. Tokių dalelių struktūrą apibūdina kai kurie modeliai, kurie dėstomi Rusijos mokymo programoje pirmaisiais chemijos universitetų metais: MO LCAO, valentinių schemų uždėjimo metodas ir kt.
4. Organiniuose junginiuose oksidacijos būsenos sąvoką naudoti nelabai patogu, nes Tarp anglies atomų yra daug kovalentinių nepolinių ryšių. Tačiau, jei nubrėžiate molekulės struktūrinę formulę, kiekvieno atomo oksidacijos būseną taip pat galima nustatyti pagal atomų, su kuriais tas atomas yra tiesiogiai prijungtas, tipą ir skaičių. Pavyzdžiui, pirminių anglies atomų oksidacijos laipsnis angliavandeniliuose yra -3, antrinių atomų -2, tretinių atomų -1, o ketvirtinių atomų - 0.

Praktikuokime nustatyti atomų oksidacijos laipsnį organiniuose junginiuose. Norėdami tai padaryti, turite nubrėžti visą atomo struktūrinę formulę ir pasirinkti anglies atomą su artimiausia aplinka - atomais, su kuriais jis yra tiesiogiai susijęs.

• Norėdami supaprastinti skaičiavimus, galite naudoti tirpumo lentelę – joje rodomi dažniausiai pasitaikančių jonų krūviai. Daugumoje Rusijos chemijos egzaminų (USE, GIA, DVI) leidžiama naudoti tirpumo lenteles. Tai yra paruoštas sukčiavimo lapas, kuris daugeliu atvejų gali žymiai sutaupyti laiko.
• Skaičiuodami elementų oksidacijos laipsnį sudėtingose ​​medžiagose, pirmiausia nurodome tiksliai žinomų elementų (elementų, kurių oksidacijos būsena pastovi), o elementų, kurių oksidacijos laipsnis yra kintamos, oksidacijos būseną pažymime x. Visų dalelių visų krūvių suma molekulėje yra lygi nuliui arba lygi jono krūviui jone. Iš šių duomenų nesunku sukurti ir išspręsti lygtį.

Oksidacijos laipsnis yra sutartinė vertė, naudojama redokso reakcijoms registruoti. Oksidacijos laipsniui nustatyti naudojama cheminių elementų oksidacijos lentelė.

Reikšmė

Pagrindinių cheminių elementų oksidacijos būsena yra pagrįsta jų elektronegatyvumu. Reikšmė lygi elektronų, išstumtų junginiuose, skaičiui.

Oksidacijos būsena laikoma teigiama, jei elektronai yra išstumti iš atomo, t.y. elementas atiduoda elektronus junginyje ir yra reduktorius. Šie elementai apima metalus, jų oksidacijos būsena visada yra teigiama.

Kai elektronas pasislenka link atomo, reikšmė laikoma neigiama, o elementas laikomas oksiduojančiu agentu. Atomas priima elektronus tol, kol baigsis išorinis energijos lygis. Dauguma nemetalų yra oksidatoriai.

Paprastos medžiagos, kurios nereaguoja, visada turi nulinę oksidacijos būseną.

Ryžiai. 1. Oksidacijos būsenų lentelė.

Junginyje nemetalinis atomas, turintis mažesnį elektronegatyvumą, turi teigiamą oksidacijos būseną.

Apibrėžimas

Galite nustatyti maksimalią ir mažiausią oksidacijos būsenas (kiek elektronų gali duoti ir priimti atomas) naudodami periodinę lentelę.

Didžiausias laipsnis yra lygus grupės, kurioje yra elementas, skaičiui arba valentinių elektronų skaičiui. Mažiausia vertė nustatoma pagal formulę:

Nr (grupės) – 8.

Ryžiai. 2. Periodinė lentelė.

Anglis yra ketvirtoje grupėje, todėl jos didžiausia oksidacijos laipsnis yra +4, o žemiausia - -4. Maksimalus sieros oksidacijos laipsnis yra +6, minimalus -2. Dauguma nemetalų visada turi kintamą – teigiamą ir neigiamą – oksidacijos būseną. Išimtis yra fluoras. Jo oksidacijos laipsnis visada yra -1.

Reikia atsiminti, kad ši taisyklė netaikoma atitinkamai I ir II grupių šarminiams ir šarminių žemių metalams. Šie metalai turi pastovią teigiamą oksidacijos būseną – ličio Li +1, natrio Na +1, kalio K +1, berilio Be +2, magnio Mg +2, kalcio Ca +2, stroncio Sr +2, bario Ba +2. Kiti metalai gali turėti skirtingą oksidacijos laipsnį. Išimtis yra aliuminis. Nepaisant to, kad jis priklauso III grupei, jo oksidacijos laipsnis visada yra +3.

Ryžiai. 3. Šarminiai ir šarminių žemių metalai.

Iš VIII grupės tik rutenis ir osmis gali turėti aukščiausią oksidacijos laipsnį +8. I grupės aukso ir vario oksidacijos būsenos yra atitinkamai +3 ir +2.

Įrašas

Norėdami teisingai įrašyti oksidacijos būseną, turėtumėte atsiminti keletą taisyklių:

• inertinės dujos nereaguoja, todėl jų oksidacijos būsena visada lygi nuliui;
• junginiuose kintamoji oksidacijos būsena priklauso nuo kintamo valentingumo ir sąveikos su kitais elementais;
• vandenilis junginiuose su metalais turi neigiamą oksidacijos laipsnį - Ca +2 H 2 -1, Na +1 H -1;
• deguonies oksidacijos laipsnis visada yra -2, išskyrus deguonies fluoridą ir peroksidą - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.

Ko mes išmokome?

Oksidacijos būsena yra sąlyginė vertė, rodanti, kiek elektronų elemento atomas junginyje priėmė arba atsisakė. Reikšmė priklauso nuo valentinių elektronų skaičiaus. Metalai junginiuose visada turi teigiamą oksidacijos būseną, t.y. yra reduktorius. Šarminių ir šarminių žemės metalų oksidacijos būsena visada yra tokia pati. Nemetalai, išskyrus fluorą, gali įgyti teigiamą ir neigiamą oksidacijos būseną.

Gebėjimas rasti cheminių elementų oksidacijos būseną yra būtina sąlyga norint sėkmingai išspręsti redokso reakcijas apibūdinančias chemines lygtis. Be jo negalėsite sukurti tikslios cheminės medžiagos formulės, atsirandančios dėl įvairių cheminių elementų reakcijos. Dėl to cheminių problemų sprendimas tokiomis lygtimis bus arba neįmanomas, arba klaidingas.

Redokso reakcijose oksidacijos būsenos sąvoka naudojama elementų junginių, susidarančių dėl kelių medžiagų sąveikos, cheminėms formulėms nustatyti.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad oksidacijos skaičius atitinka cheminio elemento valentingumo sąvoką, tačiau taip nėra. Koncepcija valentingumas naudojamas kiekybiškai įvertinti kovalentinių junginių elektronines sąveikas, tai yra junginius, susidariusius susidarant bendroms elektronų poroms. Oksidacijos skaičius naudojamas apibūdinti reakcijas, kurios praranda arba įgyja elektronus.

Skirtingai nuo valentingumo, kuris yra neutrali charakteristika, oksidacijos būsena gali turėti teigiamą, neigiamą arba nulinę vertę. Teigiama reikšmė atitinka atiduotų elektronų skaičių, o neigiama – pridėtų elektronų skaičių. Nulinė reikšmė reiškia, kad elementas yra elementinės formos, po oksidacijos sumažintas iki 0 arba po ankstesnio redukavimo buvo oksiduotas iki nulio.

Kaip nustatyti konkretaus cheminio elemento oksidacijos laipsnį
Konkretaus cheminio elemento oksidacijos būsena nustatoma laikantis šių taisyklių:

1. Paprastų medžiagų oksidacijos laipsnis visada lygus nuliui.
   
2. Pirmoje periodinės lentelės grupėje esančių šarminių metalų oksidacijos būsena yra +1.
   
3. Šarminių žemių metalų, kurie periodinėje lentelėje užima antrąją grupę, oksidacijos laipsnis yra +2.
   
4. Vandenilio oksidacijos laipsnis junginiuose su įvairiais nemetalais visada yra +1, o junginiuose su metalais +1.
   
5. Molekulinio deguonies oksidacijos laipsnis visuose neorganinės chemijos mokyklos kursuose nagrinėjamuose junginiuose yra -2. Fluoras -1.
   
6. Nustatant cheminių reakcijų produktų oksidacijos laipsnį, jie vadovaujasi elektrinio neutralumo taisykle, pagal kurią įvairių elementų, sudarančių medžiagą, oksidacijos būsenų suma turi būti lygi nuliui.
   
7. Visų junginių aliuminio oksidacijos laipsnis yra +3.
   

Yra aukštesnės, žemesnės ir tarpinės oksidacijos būsenos. Aukščiausia oksidacijos būsena, kaip ir valentingumas, atitinka cheminio elemento grupės numerį periodinėje lentelėje, tačiau turi teigiamą reikšmę. Žemiausia oksidacijos būsena yra skaitine prasme lygi skirtumui tarp elemento skaičiaus 8 grupės. Tarpinė oksidacijos būsena bus bet koks skaičius, pradedant nuo žemiausios oksidacijos būsenos iki didžiausios.

Siekdami padėti jums naršyti įvairiose cheminių elementų oksidacijos būsenose, atkreipiame jūsų dėmesį į šią pagalbinę lentelę. Pasirinkite jus dominantį elementą ir gausite jo galimų oksidacijos būsenų reikšmes. Retai pasitaikančios reikšmės bus nurodytos skliausteliuose.