Ступінь окислення
Мета уроку
- продовжити вивчення валентності, з'ясувати на підставі знань про електронну будову атомів і хімічного зв'язку, яким чином складаються формули речовин.
завдання уроку
• навчальні: продовжити вивчення валентності, дізнатися, що таке ступінь окислення, розглянути її види, а також навчитися правильно визначати ступеня окислення атома в з'єднанні;
• розвиваючі: навчити прийомам узагальнення і порівняння, розвинути навички самостійної роботи, сприяти розвитку логічного мислення;
• виховні: сформувати почуття толерантності.
Основні терміни
- Ступінь окислення - це умовний заряд атома, що характеризує число повністю або частково зміщених електронів або електронних пар від одного атома до іншого в хімічних сполуках.
- Хімічна формула - це умовне позначення структури речовин і хімічного складу за допомогою допоміжних і числових знаків і символів хімічних елементів.
Перевірка домашнього завдання
1. У яких молекулах існує неполярная ковалентний зв'язок?
2) У якій молекули при утворенні ковалентно - неполярной зв'язку утворюється потрійний зв'язок?
• Г) по номеру періоду.
Ступінь окислення
Спочатку давайте згадаємо, що таке валентність.
Ступінь окислення - важлива характеристика стану атома в молекулі. Валентність визначається за кількістю неспарених електронів в атомі тільки в процесі збудження атома. Вища валентність елемента, як правило, дорівнює номеру групи. Ступінь окислення в з'єднаннях з різними хімічними зв'язками утворюється неоднаково.
Ступінь окислення у молекул з різними хімічними зв'язками утворюється в такий спосіб:
1. У з'єднаннях з іонним зв'язком ступеня окислення елементів одно зарядів іонів. Приклад цього можна подивитися на малюнку 1.
Рис.1. Ілюстрація ступеня окислення елементів в з'єднаннях з іонним зв'язком.
2. У з'єднаннях з ковалентним неполярной зв'язком (в молекулах простих речовин) ступінь окислення елементів дорівнює 0.
Н20, СI20, F20, S0, AI0
3. Ступінь окислювання у молекул з ковалентно-полярної зв'язком визначається подібно до молекул з іонним хімічним зв'язком.
Ступінь окислювання елемента - це умовний заряд його атома, в молекулі, якщо вважати, що молекула складається з іонів.
Ступінь окислювання атома на відміну від валентності має знак. Вона може бути позитивною, негативною і нульовою. На малюнку 2 представлені види ступеня окислення.
Мал. 2. Ступені окислення.
Валентність позначаться римськими цифрами зверху символу елемента, а ступінь окислення позначається арабськими цифрами з зарядом над символом елемента (рисунок 3).
Мал. 3. Позначення валентності та ступені окислення.
У одного і того ж елемента можуть бути різні ступені окислення. Так, на малюнку 4 представлені ступеня окислення сірки.
Мал. 4. Ступені окислення сірки.
Тепер давайте подивимося на визначення ступеня окислення оксидів:
Звичайний ступінь окислення дорівнює числу електронів. які віддані даними атомом. Атом може віддати всі валентні електрон, яка відповідає номеру групи, в якому елемент знаходиться, при цьому проявляючи вищу ступінь окислення (виняток ОF2).
Негативна ступінь окислення дорівнює числу електронів, які прийняті даними атомом (проявляється тільки у неметалів). Атоми неметалів приєднують то кількість електронів, яке їм до завершення зовнішнього рівня не дістає, при цьому виявляючи негативну ступінь.
На малюнку 5 наведено приклади вищих і нижчих ступенів окислення.
Мал. 5. Вищі і нижчі ступені окислення.
Значення ступеня окислення між вищим і нижчим ступенями окислення називається проміжними (рисунок 6):
Мал. 6. Проміжна ступінь окислення.
У з'єднаннях з ковалентним неполярной зв'язком (в молекулах простих речовин) ступінь окислення елементів дорівнює 0: Н20, СI20, F20, S0, AI0
Для визначення ступеня окислення атома в з'єднанні слід враховувати ряд положень (малюнок 7).
Мал. 7. Положення, які слід враховувати для визначення ступеня окислення атома в з'єднанні.
Дуже скоро ви познайомитеся з окисно-відновними реакціями:
Складання формули речовини
Існує кілька способів складання формул речовини за ступенем окислення, однак спочатку запам'ятайте алгоритм і правило їх складання (малюнок 8):
Рис.8. Алгоритм складання хімічних формул за ступенем окислення.
Давайте подивимося, як складати формули оксидів:
Перший спосіб складання формул:
1. На першому місці пишеться елемент з меншою електронегативність, на другому з більшою електронегативність.
2. Елемент, написаний на першому місці має позитивний заряд «+», а на другому з негативним зарядом «-».
3. Вказати для кожного елемента ступінь окислення.
4. Знайти спільне кратне значення ступенів окиснення.
5. Розділити найменше спільне кратне на значення ступенів окиснення і отримані індекси приписати внизу праворуч після символу відповідного елемента. На малюнку 9 представлений приклад цього пункту:
Мал. 9. Приклад пункту 5 складання формул.
6. Якщо ступінь окислення парне - непарне, то вони стають поруч з символом справа внизу хрест - навхрест без знака «+» і «-». Приклад того, як оформляти цей пункт, представлений на малюнку 10.
Мал. 10. Приклад пункту 6 складання формул.
7. Якщо ступінь окислення має парне значення, то їх спочатку потрібно скоротити на найменше значення ступеня окислення і поставити хрест - навхрест без знака «+» і «-»: З + 4 О-2. Приклад того, як оформляти таке з'єднань, представлений на малюнку 11.
Мал. 11. Приклад пункту 7 складання формул.
Другий спосіб складання формул:
1. Позначимо ступінь окислення N через Х, вказати ступінь окислення Про: N2x O3-2
2. Визначити суму негативних зарядів, для цього ступінь окислення кисню множимо на індекс кисню: 3 • (-2) = -6
3.Чтоби молекула була електронейтральної потрібно визначити суму позитивних зарядів: Х2 = 2Х
4.Составіть рівняння алгебри (рисунок 12).
Рис.12. Складання алгебраїчного рівняння.
1. Ступінь окислювання умовний заряд атомів хімічного елемента в з'єднанні, який обчислено на основі припущення, що всі з'єднання складаються тільки з іонів.
2. У ступеня окислення може бути позитивне, негативне або нульове значення, які ставляться зазвичай над символом елемента зверху.
3. Позитивна ступінь окислення дорівнює числу електронів, які віддані даними атомом.
4. Негативна ступінь окислення дорівнює числу електронів, які прийняті даними атомом (проявляється тільки у неметалів).
контролюючий блок
1. Що таке ступінь окислення?
2. Які є види ступенів окислення?
3. Що таке проміжна ступінь окислення?
4. Як скласти формулу в з'єднаннях?
Домашнє завдання
Дайте назви наступних бінарних сполук. Cl2O7, Cl2O, ClO2, FeCl2, FeCl3, MnS, MnO2, MnO, MnCl4, Cu2O, Mg2Si, Na3N, FeS.
Написати формули речовин складаються з наступних елементів:
1. Р і Про
2. N і H
3. Zn і Cl
Правила визначення ступеня окислення
Завданням даного уроку є ознайомлення з такою темою, як ступінь окислення. Давайте з вами підсумуємо, і ще раз згадаємо визначення ступеня окислення.
Нам вже відомо, що ступенем окислення називають такий умовний і допоміжний заряд атомів хімічного елемента в з'єднанні, який обчислюється з такої пропозиції, в якому все іонні і ковалентно - полярні сполуки складаються тільки з іонів.
Судження про ступінь окислення різних елементів можуть бути корисні:
• по-перше, при компонуванні класифікації хімічних речовин;
• по-друге, при описі властивостей хімічних речовин;
• по-третє, при складанні формул сполук хімічних речовин і їх номенклатури;
• По-четверте, ступеня окислення і досить таки часто використовуються при роботах з окисно - відновними реакціями.
У більшості випадків, ступінь окислення атомів в речовинах зі складною будовою спочатку позначаються знаком, потім цифрою. Позначення цифр може бути такою: +1, +2, -2 і іншими.
Якщо гіпотетично уявити, що в з'єднанні існує заряд іона, то в цьому випадку слід спочатку вказувати цифру, а потім вже знак.
Але для знаходження ступеня окислення існують певні правила. Давайте більш детально зупинимося на цих правилах.
Отже, при визначенні ступеня окислення атомів потрібно дотримуватися наступних правил:
• По-перше, в простих речовинах ступінь окислення атомів дорівнює нулю;
• По-друге, алгебраїчна сума ступенів окислення в нейтральних молекулах також дорівнює нулю. А ось для іонів алгебраїчна сума дорівнює заряду іона.
• По-третє, практично у всіх з'єднаннях водень буде мати ступінь окислення, яка дорівнює +1, винятком є гідриди активних металів. У них СО буде дорівнювати -1.
• По-четверте, якщо розглядати атоми кисню, то в його з'єднаннях СО = -2. Тоді винятком будуть OF2 і пероксиди металів і відповідно в цьому випадку СО кисню дорівнюватиме +2 і -1.
• По-п'яте, якщо це комплексні сполуки, тут вказується СО центрального атома.
• Наступним правилом буде СО лужних металів. Якщо брати елементи першої групи з головної підгрупи, то СО = +1. А ось елементи другої групи, до яких відносяться лужноземельні метали в з'єднанні будуть мати ступінь окислення дорівнює +2. Для алюмінію СО = +3, а для фтору = -1.
• Якщо розглядати ковалентні сполуки, то в ньому більш електронегативний атом завжди показує ступінь окислення зі знаком «-». А ось в з'єднаннях з менш електронегативний атомом СО має знак «+».
• Якщо ж розглядати прості іонні сполуки, то їх ступінь окислення буде рівною і по величині і по тому знаку, який має його електричний заряд.
А тепер більш докладно розглянемо правила для проміжних ступенів окислення:
Але слід зазначити, що всіх цих правил слід дотримуватися тоді, коли ми маємо справу з постійною ступенем окислення. У разі ж, коли в хімічних елементах СО змінна, то вона, як правило, залежить від порядку, а також від типів атомів в цьому з'єднанні.
практичне завдання
1. Вам дано формули хімічних елементів. Визначте ступінь окислення за цими формулами.
2. У цьому завданні слід визначити ступеня окислення представлених перед вами хімічних елементів за формулою бінарного з'єднання.
3. Перед вами представлені формули. Назвіть їх сполуки:
4. За назвою цих речовин потрібно скласти формули:
