Вища ступінь окислення, формули і приклади
Поняття ступінь окислення
Для характеристики стану елементів в з'єднаннях введено поняття ступеня окислення.
Число електронів, зміщених від атома даного елемента або до атому даного елемента в з'єднанні називають ступенем окислення.
Звичайний ступінь окислення позначає число електронів, які зміщуються від даного атома, а негативна - число електронів, які зміщуються до даного атому.
З цього визначення випливає, що в сполуках з неполярними зв'язками ступінь окислення елементів дорівнює нулю. Прикладами таких сполук можуть служити молекули, що складаються з однакових атомів (N2. H2. Cl2).
Ступінь окислювання металів в елементарному стані дорівнює нулю, так як розподіл електронної щільності в них рівномірно.
У простих іонних з'єднаннях ступінь окислення входять до них елементів дорівнює електричному заряду, оскільки при утворенні цих сполук відбувається практично повний перехід електронів від одного атома до іншого: Na +1 I -1. Mg +2 Cl -1 2. Al +3 F -1 3. Zr +4 Br -1 4.
При визначенні ступеня окислення елементів в з'єднаннях з полярними ковалентними зв'язками порівнюють значеннях їх електронегативності. Оскільки при утворенні хімічного зв'язку електрони зміщуються до атомів більш електронегативний елементів, то останні мають в з'єднаннях негативну ступінь окислення.
Вища ступінь окислення
Для елементів, що виявляють у своїх з'єднаннях різні ступені окислення, існують поняття вищої (максимальної позитивної) і нижчої (мінімальної негативної) ступенів окислення. Вища ступінь окислення хімічного елемента зазвичай чисельно збігається з номером групи в періодичної системи Д. І. Менделєєва. Винятки становлять фтор (ступінь окислення дорівнює -1, а елемент розташований в VIIA групі), кисень (ступінь окислення дорівнює +2, а елемент розташований в VIA групі), гелій, неон, аргон (ступінь окислення дорівнює 0, а елементи розташовані в VIII групі), а також елементи підгрупи кобальту і нікелю (ступінь окислення дорівнює +2, а елементи розташовані в VIII групі), для яких найвищий рівень окислення виражається числом, значення якого нижче, ніж номер групи, до якої вони належать. У елементів підгрупи міді, навпаки, вищий ступінь окислення більше одиниці, хоча вони і відносяться до I групи (максимальна позитивна ступінь окислення міді і срібла дорівнює +2, золота +3).
Приклади розв'язання задач
Установіть відповідність між схемами перетворення речовин і зміна ступеня окислення сірки:
Будемо по черзі визначати ступінь окислення сірки в кожній із запропонованих схем перетворень, а потім виберемо правильний варіант відповіді.- У сірководні ступінь окислення сірки дорівнює (-2), а в простому речовині - сере - 0:
Зміна ступеня окислення сірки: -2 → 0, тобто шостий варіант відповіді.
- У простому речовині - сере - ступінь окислення сірки дорівнює 0, а в SO3 - (+6):
Зміна ступеня окислення сірки: 0 → +6, тобто четвертий варіант відповіді.
- У сірчистої кислоти ступінь окислення сірки дорівнює (+4), а в простому речовині - сере - 0:
1 × 2 + x + 3 × (-2) = 0;
Зміна ступеня окислення сірки: +4 → 0, тобто третій варіант відповіді.
Валентність III і ступінь окислення (-3) азот проявляє в з'єднанні: а) N2 H4; б) NH3; в) NH4 Cl; г) N2 O5
Для того, щоб дати правильну відповідь на поставлене запитання будемо по черзі визначати валентність і ступінь окиснення азоту в запропонованих з'єднаннях.
а) валентність водню завжди дорівнює I. Загальне число одиниць валентності водню дорівнює 4-м (1 × 4 = 4). Розділимо отримане значення на число атомів азоту в молекулі: 4/2 = 2, отже, валентність азоту дорівнює II. Цей варіант відповіді невірний.
б) валентність водню завжди дорівнює I. Загальне число одиниць валентності водню дорівнює 3-м (1 × 3 = 3). Розділимо отримане значення на число атомів азоту в молекулі: 3/1 = 2, отже, валентність азоту дорівнює III. Ступінь окислення азоту в аміаку дорівнює (-3):
Це вірний відповідь.