Stupeň oxidácie. Najvyšší oxidačný stav

Chemická príprava pre ZNO a DPA
Súborné vydanie

ČASŤ A

VŠEOBECNÁ CHÉMIA

CHEMICKÁ VÄZBA A ŠTRUKTÚRA LÁTKY

Oxidačný stav

Oxidačný stav je podmienený náboj na atóme v molekule alebo kryštáli, ktorý na ňom vznikol, keď všetky ním vytvorené polárne väzby boli iónovej povahy.

Na rozdiel od valencie môžu byť oxidačné stavy kladné, záporné alebo nulové. V jednoduchých iónových zlúčeninách sa oxidačný stav zhoduje s nábojmi iónov. Napríklad v chloride sodnom NaCl (Na + Cl - ) Sodík má oxidačný stav +1 a chlór -1 v oxide vápenatom CaO (Ca +2 O -2) Vápnik vykazuje oxidačný stav +2 a Oxysen -2. Toto pravidlo platí pre všetky základné oxidy: oxidačný stav kovového prvku sa rovná náboju kovového iónu (sodík +1, bárium +2, hliník +3) a oxidačný stav kyslíka je -2. Stupeň oxidácie je označený arabskými číslicami, ktoré sú umiestnené nad symbolom prvku, ako je valencia, a najprv označujú znamienko náboja a potom jeho číselnú hodnotu:

Ak sa modul oxidačného stavu rovná jednej, potom číslo „1“ možno vynechať a zapísať iba znamienko: Na + Cl-.

Oxidačný stav a valencia sú súvisiace pojmy. V mnohých zlúčeninách sa absolútna hodnota oxidačného stavu prvkov zhoduje s ich valenciou. Existuje však veľa prípadov, keď sa valencia líši od oxidačného stavu.

V jednoduchých látkach - nekovoch je kovalentná nepolárna väzba, spoločný elektrónový pár je posunutý na jeden z atómov, preto je stupeň oxidácie prvkov v jednoduchých látkach vždy nulový. Atómy sú však navzájom spojené, to znamená, že vykazujú určitú valenciu, ako napríklad v kyslíku je valencia kyslíka II a v dusíku je valencia dusíka III:

V molekule peroxidu vodíka je valencia kyslíka tiež II a vodík je I:

Definícia možných stupňov oxidácia prvku

Oxidačné stavy, ktoré prvky môžu vykazovať v rôznych zlúčeninách, môžu byť vo väčšine prípadov určené štruktúrou vonkajšej elektrónovej hladiny alebo umiestnením prvku v periodickom systéme.

Atómy kovových prvkov môžu darovať iba elektróny, takže v zlúčeninách vykazujú pozitívne oxidačné stavy. Jeho absolútna hodnota v mnohých prípadoch (s výnimkou d -prvky) sa rovná počtu elektrónov na vonkajšej úrovni, to znamená číslu skupiny v periodickom systéme. atómov d -prvky môžu darovať elektróny aj z prednej úrovne, a to z nevyplnených d -orbitály. Preto pre d -prvky, je oveľa ťažšie určiť všetky možné oxidačné stavy ako pre s- a p-prvky. Dá sa povedať, že väčšina d -prvky vykazujú oxidačný stav +2 v dôsledku elektrónov vonkajšej elektronickej úrovne a maximálny oxidačný stav sa vo väčšine prípadov rovná číslu skupiny.

Atómy nekovových prvkov môžu vykazovať kladné aj záporné oxidačné stavy v závislosti od toho, s ktorým atómom ktorého prvku tvoria väzbu. Ak je prvok viac elektronegatívny, potom vykazuje negatívny oxidačný stav a ak je menej elektronegatívny - pozitívny.

Absolútnu hodnotu oxidačného stavu nekovových prvkov možno určiť zo štruktúry vonkajšej elektronickej vrstvy. Atóm je schopný prijať toľko elektrónov, že osem elektrónov sa nachádza na jeho vonkajšej úrovni: nekovové prvky skupiny VII majú jeden elektrón a vykazujú oxidačný stav -1, skupina VI - dva elektróny a vykazujú oxidačný stav - 2 atď.

Nekovové prvky sú schopné vydávať rôzny počet elektrónov: maximálne toľko, koľko sa nachádza na vonkajšej energetickej úrovni. Inými slovami, maximálny oxidačný stav nekovových prvkov sa rovná číslu skupiny. V dôsledku navíjania elektrónov na vonkajšej úrovni atómov sa počet nespárovaných elektrónov, ktoré môže atóm darovať pri chemických reakciách, mení, takže nekovové prvky môžu vykazovať rôzne stredné oxidačné stavy.

Možné oxidačné stavy s - a p-prvky

Skupina PS
Najvyšší oxidačný stav
Stredný oxidačný stav
Nižší oxidačný stav

Stanovenie oxidačných stavov v zlúčeninách

Akákoľvek elektricky neutrálna molekula, takže súčet oxidačných stavov atómov všetkých prvkov musí byť nula. Stanovme stupeň oxidácie síry (I V) oxid S02 sulfid taufosforečný (V) P2S5.

Oxid sírový (A V) SO 2 tvorené atómami dvoch prvkov. Z nich má kyslík najväčšiu elektronegativitu, takže atómy kyslíka budú mať negatívny oxidačný stav. Pre kyslík je to -2. V tomto prípade má síra kladný oxidačný stav. V rôznych zlúčeninách môže síra vykazovať rôzne oxidačné stavy, takže v tomto prípade sa musí vypočítať. V molekule SO2 dva atómy kyslíka s oxidačným stavom -2, takže celkový náboj atómov kyslíka je -4. Aby bola molekula elektricky neutrálna, atóm síry musí úplne neutralizovať náboj oboch atómov kyslíka, takže oxidačný stav síry je +4:

V molekule fosforu V) sulfid P2S5 elektronegatívnym prvkom je síra, to znamená, že vykazuje negatívny oxidačný stav a fosfor pozitívny. Pre síru je negatívny oxidačný stav iba 2. Spolu päť atómov síry nesie záporný náboj -10. Preto musia dva atómy fosforu neutralizovať tento náboj s celkovým nábojom +10. Pretože v molekule sú dva atómy fosforu, každý musí mať oxidačný stav +5:

Ťažšie je vypočítať stupeň oxidácie v nebinárnych zlúčeninách – soliach, zásadách a kyselinách. Na to je však potrebné použiť aj princíp elektrickej neutrality a tiež pamätať na to, že vo väčšine zlúčenín je oxidačný stav kyslíka -2, vodík +1.

Zvážte to na príklade síranu draselného K2SO4. Oxidačný stav draslíka v zlúčeninách môže byť iba +1 a kyslík -2:

Z princípu elektroneutrality vypočítame oxidačný stav síry:

2(+1) + 1(x) + 4(-2) = 0, teda x = +6.

Pri určovaní oxidačných stavov prvkov v zlúčeninách by sa mali dodržiavať tieto pravidlá:

1. Oxidačný stav prvku v jednoduchej látke je nulový.

2. Fluór je najviac elektronegatívny chemický prvok, takže oxidačný stav fluóru vo všetkých zlúčeninách je -1.

3. Kyslík je najviac elektronegatívny prvok po fluóre, preto je oxidačný stav kyslíka vo všetkých zlúčeninách okrem fluoridov negatívny: vo väčšine prípadov je -2 a v peroxidoch -1.

4. Oxidačný stav vodíka vo väčšine zlúčenín je +1 a v zlúčeninách s kovovými prvkami (hydridy) -1.

5. Oxidačný stav kovov v zlúčeninách je vždy kladný.

6. Elektronegatívny prvok má vždy negatívny oxidačný stav.

7. Súčet oxidačných stavov všetkých atómov v molekule je nula.

V mnohých školských učebniciach a príručkách učia, ako písať vzorce pre valencie, dokonca aj pre zlúčeniny s iónovými väzbami. Na zjednodušenie postupu zostavovania vzorcov je to podľa nášho názoru prijateľné. Musíte však pochopiť, že z vyššie uvedených dôvodov to nie je úplne správne.

Univerzálnejším pojmom je pojem stupňa oxidácie. Podľa hodnôt oxidačných stavov atómov, ako aj podľa hodnôt valencie možno zostaviť chemické vzorce a zapísať jednotky vzorcov.

Oxidačný stav je podmienený náboj atómu v častici (molekula, ión, radikál), vypočítaný tak, že všetky väzby v častici sú iónové.

Pred stanovením oxidačných stavov je potrebné porovnať elektronegativitu väzbových atómov. Atóm s vyššou elektronegativitou má negatívny oxidačný stav, zatiaľ čo atóm s nižšou elektronegativitou má kladný.

Aby bolo možné objektívne porovnať hodnoty elektronegativity atómov pri výpočte oxidačných stavov, IUPAC v roku 2013 odporučil použiť Allenovu stupnicu.

* Takže napríklad na Allenovej stupnici je elektronegativita dusíka 3,066 a chlóru 2,869.

Vyššie uvedenú definíciu ilustrujme na príkladoch. Urobme štruktúrny vzorec molekuly vody.

Kovalentné polárne O-H väzby sú znázornené modrou farbou.

Predstavte si, že obe väzby nie sú kovalentné, ale iónové. Ak by boli iónové, potom by jeden elektrón prešiel z každého atómu vodíka na elektronegatívny atóm kyslíka. Tieto prechody označujeme modrými šípkami.

*V tomnapríklad šípka slúži na ilustráciu úplného prenosu elektrónov a nie na ilustráciu indukčného účinku.

Je ľahké vidieť, že počet šípok ukazuje počet prenesených elektrónov a ich smer - smer prenosu elektrónov.

Dve šípky smerujú k atómu kyslíka, čo znamená, že k atómu kyslíka prechádzajú dva elektróny: 0 + (-2) = -2. Atóm kyslíka má náboj -2. Toto je stupeň oxidácie kyslíka v molekule vody.

Každý atóm vodíka opustí jeden elektrón: 0 - (-1) = +1. To znamená, že atómy vodíka majú oxidačný stav +1.

Súčet oxidačných stavov sa vždy rovná celkovému náboju častice.

Napríklad súčet oxidačných stavov v molekule vody je: +1(2) + (-2) = 0. Molekula je elektricky neutrálna častica.

Ak vypočítame oxidačné stavy v ióne, potom sa súčet oxidačných stavov rovná jeho náboju.

Hodnota oxidačného stavu sa zvyčajne uvádza v pravom hornom rohu symbolu prvku. navyše znak sa píše pred číslom. Ak je znamienko za číslom, potom ide o náboj iónu.

Napríklad S-2 je atóm síry v oxidačnom stave -2, S2- je anión síry s nábojom -2.

S +6 O -2 4 2- - hodnoty oxidačných stavov atómov v síranovom anióne (náboj iónu je zvýraznený zelenou farbou).

Teraz zvážte prípad, keď má zlúčenina zmiešané väzby: Na2S04. Väzba medzi síranovým aniónom a sodnými katiónmi je iónová, väzby medzi atómom síry a atómami kyslíka v síranovom ióne sú kovalentné polárne. Zapíšeme si grafický vzorec pre síran sodný a šípky označujú smer prechodu elektrónov.

*Štruktúrny vzorec odráža poradie kovalentných väzieb v častici (molekula, ión, radikál). Štrukturálne vzorce sa používajú iba pre častice s kovalentnými väzbami. Pre častice s iónovými väzbami je pojem štruktúrneho vzorca bezvýznamný. Ak sú v častici iónové väzby, použije sa grafický vzorec.

Vidíme, že šesť elektrónov opúšťa centrálny atóm síry, čo znamená, že oxidačný stav síry je 0 - (-6) = +6.

Každý z koncových atómov kyslíka má dva elektróny, čo znamená, že ich oxidačné stavy sú 0 + (-2) = -2

Mostíkové atómy kyslíka prijímajú každý dva elektróny, ich oxidačný stav je -2.

Stupeň oxidácie je možné určiť aj štruktúrno-grafickým vzorcom, kde pomlčky označujú kovalentné väzby a ióny označujú náboj.

V tomto vzorci majú premosťujúce atómy kyslíka už jednotkové záporné náboje a ďalší elektrón k nim prichádza z atómu síry -1 + (-1) = -2, čo znamená, že ich oxidačné stavy sú -2.

Oxidačný stav sodíkových iónov sa rovná ich náboju, t.j. +1.

Stanovme oxidačné stavy prvkov v superoxide draselnom (superoxide). Aby sme to dosiahli, zostavíme grafický vzorec pre superoxid draselný, šípkou ukážeme prerozdelenie elektrónov. O-O väzba je kovalentná nepolárna, takže prerozdelenie elektrónov v nej nie je naznačené.

* Superoxidový anión je radikálový ión. Formálny náboj jedného atómu kyslíka je -1 a druhého, s nespárovaným elektrónom, je 0.

Vidíme, že oxidačný stav draslíka je +1. Oxidačný stav atómu kyslíka zapísaného vo vzorci oproti draslíku je -1. Oxidačný stav druhého atómu kyslíka je 0.

Rovnakým spôsobom je možné určiť stupeň oxidácie štruktúrno-grafickým vzorcom.

Kruhy označujú formálne náboje iónu draslíka a jedného z atómov kyslíka. V tomto prípade sa hodnoty formálnych nábojov zhodujú s hodnotami oxidačných stavov.

Pretože oba atómy kyslíka v superoxidovom anióne majú rôzne oxidačné stavy, môžeme vypočítať aritmetický priemer oxidačného stavu kyslík.

Bude sa rovnať / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0,5.

Hodnoty aritmetického priemeru oxidačných stavov sú zvyčajne uvedené v hrubých vzorcoch alebo jednotkách vzorca, aby sa ukázalo, že súčet oxidačných stavov sa rovná celkovému náboju systému.

V prípade superoxidu: +1 + 2 (-0,5) = 0

Je ľahké určiť oxidačné stavy pomocou vzorcov elektrónových bodov, v ktorých sú osamelé elektrónové páry a elektróny kovalentných väzieb označené bodkami.

Kyslík je prvkom skupiny VIA, preto sa v jeho atóme nachádza 6 valenčných elektrónov. Predstavte si, že väzby v molekule vody sú iónové, v takom prípade by atóm kyslíka dostal oktet elektrónov.

Oxidačný stav kyslíka sa rovná: 6 - 8 \u003d -2.

A atómy vodíka: 1 - 0 = +1

Schopnosť určiť stupeň oxidácie pomocou grafických vzorcov je neoceniteľná pre pochopenie podstaty tohto konceptu, pretože táto zručnosť bude potrebná v kurze organickej chémie. Ak máme do činenia s anorganickými látkami, potom je potrebné vedieť určiť stupeň oxidácie podľa molekulových vzorcov a vzorcových jednotiek.

Aby ste to dosiahli, musíte najprv pochopiť, že oxidačné stavy sú konštantné a premenlivé. Prvky, ktoré vykazujú konštantný oxidačný stav, sa musia zapamätať.

Akýkoľvek chemický prvok sa vyznačuje vyšším a nižším oxidačným stavom.

Najnižší oxidačný stav je náboj, ktorý atóm získa v dôsledku prijatia maximálneho počtu elektrónov na vonkajšiu vrstvu elektrónov.

Vzhľadom na to najnižší oxidačný stav je negatívny, s výnimkou kovov, ktorých atómy nikdy neberú elektróny kvôli nízkym hodnotám elektronegativity. Kovy majú najnižší oxidačný stav 0.

Väčšina nekovov z hlavných podskupín sa snaží naplniť svoju vonkajšiu elektrónovú vrstvu až ôsmimi elektrónmi, po ktorých atóm získa stabilnú konfiguráciu ( oktetové pravidlo). Preto, aby bolo možné určiť najnižší oxidačný stav, je potrebné pochopiť, koľko valenčných elektrónov chýba atómu do oktetu.

Napríklad dusík je prvkom skupiny VA, čo znamená, že v atóme dusíka je päť valenčných elektrónov. Atóm dusíka je o tri elektróny menej ako oktet. Takže najnižší oxidačný stav dusíka je: 0 + (-3) = -3

Schopnosť nájsť stupeň oxidácie chemických prvkov je nevyhnutnou podmienkou úspešného riešenia chemických rovníc popisujúcich redoxné reakcie. Bez nej nebudete môcť zostaviť presný vzorec pre látku, ktorá je výsledkom reakcie medzi rôznymi chemickými prvkami. Výsledkom je, že riešenie chemických problémov na základe takýchto rovníc bude buď nemožné, alebo chybné.

Pojem oxidačného stavu chemického prvku
Oxidačný stav- toto je podmienená hodnota, pomocou ktorej je obvyklé opisovať redoxné reakcie. Číselne sa rovná počtu elektrónov, ktoré atóm získa kladný náboj, alebo počtu elektrónov, ktoré atóm získa záporným nábojom, ktoré k sebe pripája.

Pri redoxných reakciách sa pojem oxidačný stav používa na určenie chemických vzorcov zlúčenín prvkov, ktoré sú výsledkom interakcie viacerých látok.

Na prvý pohľad sa môže zdať, že oxidačný stav je ekvivalentný pojmu mocnosť chemického prvku, ale nie je to tak. koncepcie valencia používa sa na kvantifikáciu elektrónovej interakcie v kovalentných zlúčeninách, to znamená v zlúčeninách vytvorených tvorbou zdieľaných elektrónových párov. Oxidačný stav sa používa na opis reakcií, ktoré sú sprevádzané darovaním alebo ziskom elektrónov.

Na rozdiel od valencie, ktorá je neutrálnou charakteristikou, môže mať oxidačný stav kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu. Kladná hodnota zodpovedá počtu darovaných elektrónov a záporná hodnota zodpovedá počtu pripojených elektrónov. Hodnota nula znamená, že prvok je buď vo forme jednoduchej látky, alebo bol zredukovaný na 0 po oxidácii, alebo zoxidovaný na nulu po predchádzajúcej redukcii.

Ako určiť oxidačný stav konkrétneho chemického prvku
Stanovenie oxidačného stavu pre konkrétny chemický prvok podlieha nasledujúcim pravidlám:

1. Oxidačný stav jednoduchých látok je vždy nulový.
   
2. Alkalické kovy, ktoré sú v prvej skupine periodickej tabuľky, majú oxidačný stav +1.
   
3. Kovy alkalických zemín, ktoré zaberajú druhú skupinu v periodickej tabuľke, majú oxidačný stav +2.
   
4. Vodík v zlúčeninách s rôznymi nekovmi má vždy oxidačný stav +1 a v zlúčeninách s kovmi +1.
   
5. Oxidačný stav molekulárneho kyslíka vo všetkých zlúčeninách uvažovaných v školskom kurze anorganickej chémie je -2. Fluór -1.
   
6. Pri určovaní stupňa oxidácie v produktoch chemických reakcií vychádzajú z pravidla elektrickej neutrality, podľa ktorého sa súčet oxidačných stavov rôznych prvkov tvoriacich látku musí rovnať nule.
   
7. Hliník vo všetkých zlúčeninách vykazuje oxidačný stav +3.
   

Ďalej spravidla začínajú ťažkosti, pretože zostávajúce chemické prvky vykazujú a vykazujú premenlivý oxidačný stav v závislosti od typov atómov iných látok zahrnutých v zlúčenine.

Existujú vyššie, nižšie a stredné oxidačné stavy. Najvyšší oxidačný stav, podobne ako valencia, zodpovedá číslu skupiny chemického prvku v periodickej tabuľke, ale má kladnú hodnotu. Najnižší oxidačný stav sa číselne rovná rozdielu medzi číslom 8 skupiny prvkov. Stredný oxidačný stav bude akékoľvek číslo v rozsahu od najnižšieho oxidačného stavu po najvyšší.

Aby sme vám pomohli zorientovať sa v rôznych oxidačných stavoch chemických prvkov, dávame vám do pozornosti nasledujúcu pomocnú tabuľku. Vyberte prvok, ktorý vás zaujíma, a získate hodnoty jeho možných oxidačných stavov. Zriedkavo sa vyskytujúce hodnoty budú uvedené v zátvorkách.

Na charakterizáciu stavu prvkov v zlúčeninách bol zavedený pojem stupňa oxidácie. Oxidačným stavom sa rozumie podmienený náboj atómu v zlúčenine, vypočítaný za predpokladu, že zlúčenina pozostáva z iónov. Stupeň oxidácie je označený arabskou číslicou, ktorá je umiestnená pred symbolom prvku so znamienkom „+“ alebo „-“, zodpovedajúcim darovaniu alebo získavaniu elektrónov. Oxidačný stav je len vhodná forma na zohľadnenie prenosu elektrónov, nemal by sa považovať za efektívny náboj atómu v molekule (napríklad v molekule LiF sú efektívne náboje Li a F + 0,89 a -0,89, zatiaľ čo oxidačné stupne +1 a -1), alebo ako mocnosť prvku (napr. v zlúčeninách CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2 je valencia uhlíka 4 a oxidačné stavy sú -4, -2, +2, +4).

Číselné hodnoty valencie a stupňa oxidácie sa môžu v absolútnej hodnote zhodovať iba vtedy, keď sa vytvoria zlúčeniny s iónovou väzbou. Pri určovaní stupňa oxidácie sa používajú tieto pravidlá:

1. Atómy prvkov, ktoré sú vo voľnom stave alebo vo forme molekúl jednoduchých látok, majú oxidačný stav rovný nule, napríklad Fe, Cu, H 2, N 2 atď.

2. Oxidačný stav prvku vo forme monatomického iónu v zlúčenine s iónovou štruktúrou sa rovná náboju tohto iónu, napr.

3. Vodík má vo väčšine zlúčenín oxidačný stav +1, s výnimkou hydridov kovov (NaH, LiH), v ktorých je oxidačný stav vodíka −1.

Najbežnejší oxidačný stav kyslíka v zlúčeninách je –2, s výnimkou peroxidov (Na 2 O 2, H 2 O 2 - oxidačný stav kyslíka je −1) a F 2 O (oxidačný stav kyslíka je + 2).

Pre prvky s premenlivým oxidačným stavom možno jeho hodnotu vypočítať pri znalosti vzorca zlúčeniny a pri zohľadnení toho, že súčet oxidačných stavov všetkých atómov v molekule je nulový. V komplexnom ióne sa tento súčet rovná náboju iónu. Napríklad oxidačný stav atómu chlóru v molekule HClO 4 vypočítaný z celkového náboja molekuly = 0, x je oxidačný stav atómu chlóru) je +7. Oxidačný stav atómu síry v ióne SO je +6.

Redoxné vlastnosti prvku závisia od stupňa jeho oxidácie. Atómy rovnakého prvku majú nižšie , vyššie a stredné oxidačné stavy.

Keď poznáme oxidačný stav prvku v zlúčenine, je možné predpovedať, či táto zlúčenina vykazuje oxidačné alebo redukčné vlastnosti.

Ako príklad uvažujme síru S a jej zlúčeniny H2S, SO2 a SO3. Vzťah medzi elektrónovou štruktúrou atómu síry a jeho redoxnými vlastnosťami v týchto zlúčeninách je jasne znázornený v tabuľke 7.1.

Správne umiestniť oxidačné stavy Treba mať na pamäti štyri pravidlá.

1) V jednoduchej látke je oxidačný stav ľubovoľného prvku 0. Príklady: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Mali by ste si zapamätať prvky, pre ktoré sú charakteristické konštantné oxidačné stavy. Všetky sú uvedené v tabuľke.

3) Najvyšší oxidačný stav prvku sa spravidla zhoduje s číslom skupiny, v ktorej sa tento prvok nachádza (napríklad fosfor je v skupine V, najvyššia SD fosforu je +5). Dôležité výnimky: F, O.

4) Hľadanie oxidačných stavov zostávajúcich prvkov je založené na jednoduchom pravidle:

V neutrálnej molekule sa súčet oxidačných stavov všetkých prvkov rovná nule a v ióne - náboj iónu.

Niekoľko jednoduchých príkladov na určenie oxidačných stavov

Príklad 1. Je potrebné nájsť oxidačné stavy prvkov v amoniaku (NH 3).

Riešenie. Už vieme (pozri 2), že čl. OK. vodík je +1. Zostáva nájsť túto charakteristiku pre dusík. Nech x je požadovaný oxidačný stav. Zostavíme najjednoduchšiu rovnicu: x + 3 (+1) \u003d 0. Riešenie je zrejmé: x \u003d -3. Odpoveď: N-3H3+1.

Príklad 2. Uveďte oxidačné stavy všetkých atómov v molekule H 2 SO 4 .

Riešenie. Oxidačné stavy vodíka a kyslíka sú už známe: H(+1) a O(-2). Zostavíme rovnicu na určenie stupňa oxidácie síry: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Vyriešením tejto rovnice zistíme: x \u003d +6. Odpoveď: H+12S+60-24.

Príklad 3. Vypočítajte oxidačné stavy všetkých prvkov v molekule Al(NO 3) 3.

Riešenie. Algoritmus zostáva nezmenený. Zloženie „molekuly“ dusičnanu hlinitého zahŕňa jeden atóm Al (+3), 9 atómov kyslíka (-2) a 3 atómy dusíka, ktorých oxidačný stav musíme vypočítať. Zodpovedajúca rovnica: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpoveď: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Príklad 4. Určite oxidačné stavy všetkých atómov v (AsO 4) 3- ióne.

Riešenie. V tomto prípade sa súčet oxidačných stavov už nebude rovnať nule, ale náboju iónu, t.j. -3. Rovnica: x + 4 (-2) = -3. Odpoveď: As(+5), O(-2).

Čo robiť, ak nie sú známe oxidačné stavy dvoch prvkov

Je možné pomocou podobnej rovnice určiť oxidačné stavy viacerých prvkov naraz? Ak zvážime tento problém z hľadiska matematiky, odpoveď bude negatívna. Lineárna rovnica s dvoma premennými nemôže mať jedinečné riešenie. Ale neriešime len rovnicu!

Príklad 5. Určte oxidačné stavy všetkých prvkov v (NH 4) 2 SO 4.

Riešenie. Oxidačné stavy vodíka a kyslíka sú známe, ale síra a dusík nie. Klasický príklad problému s dvoma neznámymi! Síran amónny nebudeme považovať za jednu „molekulu“, ale za kombináciu dvoch iónov: NH 4 + a SO 4 2-. Poznáme náboje iónov, každý z nich obsahuje iba jeden atóm s neznámym stupňom oxidácie. Pomocou skúseností získaných pri riešení predchádzajúcich problémov ľahko zistíme oxidačné stavy dusíka a síry. Odpoveď: (N-3H4+1)2S+604-2.

Záver: ak molekula obsahuje niekoľko atómov s neznámymi oxidačnými stavmi, pokúste sa molekulu „rozdeliť“ na niekoľko častí.

Ako usporiadať oxidačné stavy v organických zlúčeninách

Príklad 6. Uveďte oxidačné stavy všetkých prvkov v CH 3 CH 2 OH.

Riešenie. Hľadanie oxidačných stavov v organických zlúčeninách má svoje špecifiká. Najmä je potrebné samostatne nájsť oxidačné stavy pre každý atóm uhlíka. Môžete to zdôvodniť nasledovne. Zoberme si napríklad atóm uhlíka v metylovej skupine. Tento atóm uhlíka je spojený s 3 atómami vodíka a susedným atómom uhlíka. Na väzbe C-H sa hustota elektrónov posúva smerom k atómu uhlíka (pretože elektronegativita C prevyšuje EO vodíka). Ak by bol tento posun úplný, atóm uhlíka by získal náboj -3.

Atóm C v skupine -CH 2 OH je naviazaný na dva atómy vodíka (posun elektrónovej hustoty smerom k C), jeden atóm kyslíka (posun elektrónovej hustoty smerom k O) a jeden atóm uhlíka (môžeme predpokladať, že posuny elektrónovej hustoty v tomto prípad sa nedeje). Oxidačný stav uhlíka je -2 +1 +0 = -1.

Odpoveď: C-3H+13C-1H+120-2H+1.

Nezamieňajte si pojmy „valencia“ a „oxidačný stav“!

Oxidačný stav sa často zamieňa s valenciou. Nerob tú chybu. Uvediem hlavné rozdiely:

• oxidačný stav má znamienko (+ alebo -), valencia - nie;
• stupeň oxidácie sa môže rovnať nule aj v komplexnej látke, rovnosť valencie k nule spravidla znamená, že atóm tohto prvku nie je spojený s inými atómami (nebudeme rozoberať žiadne druhy inklúznych zlúčenín a iní „exoti“ tu);
• stupeň oxidácie je formálny pojem, ktorý nadobúda skutočný význam iba v zlúčeninách s iónovými väzbami, pojem "valencia" sa naopak najvýhodnejšie používa vo vzťahu ku kovalentným zlúčeninám.

Oxidačný stav (presnejšie jeho modul) sa často numericky rovná valencii, ale ešte častejšie sa tieto hodnoty nezhodujú. Napríklad oxidačný stav uhlíka v C02 je +4; valencia C sa tiež rovná IV. Ale v metanole (CH30H) zostáva valencia uhlíka rovnaká a oxidačný stav C je -1.

Malý test na tému "Stupeň oxidácie"

Nájdite si pár minút a skontrolujte, ako ste túto tému pochopili. Musíte odpovedať na päť jednoduchých otázok. Veľa štastia!