Как научиться расставлять степени окисления


чему она равна и что это такое

В химических процессах главную роль играют атомы и молекулы, свойства которых определяют исход химических реакций. Одной из важных характеристик атома является окислительное число, которое упрощает метод учета переноса электронов в частице. Как определить степень окисления или формальный заряд частицы и какие правила необходимо знать для этого?

Определение

Любая химическая реакция обусловлена взаимодействием атомов различных веществ. От характеристик мельчайших частиц зависит процесс реакции и ее результат.

Термин окисление (оксидация) в химии означает реакцию, в ходе которой группа атомов или один из них теряют электроны или приобретают, в случае приобретения реакцию называют «восстановлением».

Степень окисления – это величина, которая измеряется количественно и характеризует перераспределяемые электроны в ходе реакции. Т.е. в процессе оксидации электроны в атоме уменьшаются или увеличиваются, перераспределяясь между другими взаимодействующими частицами, и уровень оксидации показывает, как именно они реорганизуются. Данное понятие тесно связано с электроотрицательностью частиц – их умением притягивать и отталкивать от себя свободные ионы.

Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства

Определение уровня оксидации зависит от характеристик и свойств конкретного вещества, поэтому нельзя однозначно назвать процедуру вычисления легкой или сложной, но ее результаты помогают условно записать процессы окислительно-восстановительных реакций. Следует понимать, что полученный результат вычислений является результатом учета переноса электронов и не имеет физического смысла, а также не является истинным зарядом ядра.

Важно знать! Неорганическая химия часто использует термин валентности вместо степени окисления элементов, это не является ошибкой, но следует учитывать, что второе понятие более универсальное.

Понятия и правила вычислений движения электронов являются основой для классификации химических веществ (номенклатура), описания их свойств и составления формул связи. Но наиболее часто данное понятие используется для описания и работы с окислительно-восстановительными реакциями.

Правила определения степени окисления

Как узнать степень окисления? При работе с окислительно-восстановительными реакциями важно знать, что формальный заряд частицы всегда будет равен величине электрона, выраженного в числовом значении. Эта особенность связана с тем предположением, что электронные пары, образующие связь, всегда полностью смещаются в сторону более отрицательных частиц. Следует понимать, что речь идет об ионных связях, а в случае реакции при ковалентной связи электроны будут делиться поровну между одинаковыми частицами.

Окислительное число может иметь как положительные, так и отрицательные значения. Все дело в том, что в процессе реакции атом должен стать нейтральным, а для этого нужно либо присоединить к иону некое количество электронов, если он положительный, либо отнять их, если он отрицательный. Для обозначения данного понятия при записи формулы обычно прописывают над обозначением элемента арабскую цифру с соответствующим знаком. Например,

 или  и т.д.

Следует знать, что формальный заряд металлов всегда будет положительным, а в большинстве

случаев, чтобы определить его, можно воспользоваться таблицей Менделеева. Существует ряд особенностей, которые необходимо учитывать, чтобы определять показатели правильно.

Как определить степень окисления

Степень оксидации:

  1. У простых элементов всегда равна нулю:  или .
  2. У фтора всегда будет равна -1.
  3. Как и у металлов, у элементов из групп IA, IIA и IIIA групп всегда одинаковая – это номер группы, в которой они расположены.
  4. У кислорода в любой связи равна -2, кроме связей с пероксидами (Н2О2), когда значение равно -1 и оксидом фтора (O+2F2-1, O2+1F2-1), когда она равна +2.
  5. У водорода всегда +1, кроме его взаимодействия с гидридами (Na+H- и связями по типу C+4h5-1).
  6. У простого вещества без связей с другими элементами всегда равна нулю.
  7. У простого иона с одним атомом равна числу его электрона (Na+, Ca+2).
  8. Если рассматривается связь двух веществ различной природы (металл и неметалл), то отрицательное окислительное число будет наблюдаться у вещества, которое обладает большей электроотрицательностью (H+F-, Cu+Br-), а положительное, соответственно, у элемента с электроотрицательностью больше нуля.
  9. У щелочных металлов, таких как литий, натрий, калий и прочих, всегда +1.
  10. У металлов из главной подгруппы II (магний, барий, кальций и стронций) равна +2.
  11. У алюминия всегда одинаковое значение — +3.

Запомнив эти особенности, достаточно просто будет определять окислительное число у элементов, независимо от сложности и количества уровней атомов.

Полезное видео: определение степени окисления

Как определить степень окисления

Периодическая таблица Менделеева содержит почти всю необходимую информацию для работы с химическими элементами. Например, школьники используют только ее для описания химических реакций. Так, чтобы определить максимальные положительные и отрицательные значения окислительного числа необходимо свериться с обозначением химического элемента в таблице:

  1. Максимально положительное – это номер группы, в которой находится элемент.
  2. Максимально отрицательная степень окисления – это разница между максимально положительной границей и числом 8.

Таким образом, достаточно просто узнать крайние границы формального заряда того или иного элемента. Такое действие можно совершить с помощью вычислений на основе таблицы Менделеева.

Важно знать! У одного элемента могут быть одновременно несколько различных показателей оксидации.

Различают два основных способа определения уровня оксидации, примеры которых представлены ниже. Первый из них – это способ, который требует знаний и умений применять законы химии. Как расставлять степени окисления с помощью этого способа?

Правило определения степеней окисления

Для этого необходимо:

  1. Определить, является ли данное вещество элементарным и находится ли оно вне связи. Если да, то его окислительное число будет равно 0, независимо от состава вещества (отдельные атомы или многоуровневые атомные соединения).
  2. Определить, состоит ли рассматриваемое вещество из ионов. Если да, то степень оксидации будет равна их заряду.
  3. Если рассматриваемое вещество металл, то посмотреть на показатели других веществ в формуле и вычислить показания металла путем арифметических действий.
  4. Если все соединение имеет один заряд (по сути это сумма всех частиц представленных элементов), то достаточно определить показатели простых веществ, затем вычесть их от общей суммы и получить данные металла.
  5. Если связь нейтральная, то общая сумма должна быть равна нулю.

Это интересно! Уроки химии: что это такое галогены

Для примера можно рассмотреть объединение

 с ионом алюминия, чей общий заряд равен нулю. Правила химии подтверждают тот факт, что ион Cl имеет окислительное число -1, а в данном случае их три в соединении. Значит ион Al должен быть равен +3, чтобы все соединение было нейтральным.

Этот способ весьма хорош, поскольку правильность решения всегда можно проверить, если сложить все уровни оксидации вместе.

Второй метод можно применять без знания химических законов:

  1. Найти данные частиц, по отношению к которым нет строгих правил и точное количество их электронов неизвестно (можно путем исключения).
  2. Выяснить показатели всех прочих частиц и после из общей суммы путем вычитания найти нужную частицу.

Рассмотрим второй метод на примере вещества Na2SO4, в котором не определен атом серы S, известно лишь, что он отличен от нуля.

Это интересно! Уроки химии: катионы и анионы – что это такое

Чтобы найти, чему равны все степени окисления необходимо:

  1. Найти известные элементы, помня о традиционных правилах и исключениях.
  2. Ион Na = +1, а каждый кислород = -2.
  3. Умножить количество частиц каждого вещества на их электроны и получить степени оксидации всех атомов, кроме одного.
  4. В Na2SO4 состоят 2 натрия и 4 кислорода, при умножении получается: 2 X +1 = 2 – это окислительное число всех частиц натрия и 4 X -2 = -8 – кислородов.
  5. Сложить полученные результаты 2+(-8) =-6 – это общий заряд соединения без частицы серы.
  6. Представить химическую запись в виде уравнения: сумма известных данных + неизвестное число = общий заряд.
  7. Na2SO4 представлено следующим образом: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Таким образом, чтобы использовать второй метод, достаточно знать простые законы арифметики.

Таблица оксидации

Для простоты работы и вычисления показателей оксидации для каждого химического вещества используют специальные таблицы, где прописаны все данные.

Она выглядит следующим образом:

Полезное видео: учимся определять степень окисления по формулам

Вывод

Нахождение степени окисления для химического вещества – это простое действие, которое требует лишь внимательности и знания основных правил и исключений. Зная исключения и пользуясь специальными таблицами, это действие не будет занимать много времени.

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Мой мир

Twitter

Периодическая таблица состояний окисления - Сложный процент

Нажмите, чтобы увеличить

Существует целый ряд периодических таблиц, и я уже добавил их в кучу с периодической таблицей данных ранее. Сегодняшний пост - еще одна вариация на эту тему: периодическая таблица, показывающая возможные и общие степени окисления каждого элемента. На прошлой неделе я искал один из них из интереса и не смог найти ни одного, в котором информация была бы представлена ​​в простой для понимания форме.Чтобы попытаться решить эту проблему, я составил таблицу, которую вы видите в верхней части сообщения здесь.

Не химикам, вероятно, стоит уточнить, что мы подразумеваем под «степенью окисления». На самом деле это довольно простая концепция для химиков, но ее сложно определить. По сути, это число, присвоенное элементу в соединении, и (на базовом уровне) обозначает количество электронов, которые были удалены или добавлены к этому элементу. Элемент, который не комбинируется с другими элементами, имеет степень окисления 0, потому что в него не добавлялись и не удалялись электроны.

Атом элемента в соединении будет иметь положительную степень окисления, если из него были удалены электроны. Сначала это может показаться нелогичным, но помните, что электроны заряжены отрицательно. Следовательно, удаление отрицательных зарядов с атома приводит к положительной степени окисления. Точно так же добавление электронов приводит к отрицательной степени окисления. Сумма всех степеней окисления различных элементов в соединении должна быть равна нулю.

Если ваш единственный опыт химии еще в школе, вы могли бы вспомнить концепцию ионов - атомов, которые приобрели или потеряли электроны, чтобы сформировать положительно или отрицательно заряженные ионы.Например, натрий (Na) может потерять электрон с образованием ионов натрия (Na + ). Они имеют степень окисления +1, такую ​​же, как заряд иона. Точно так же железо (Fe) может потерять два электрона с образованием иона Fe 2+ или потерять три электрона с образованием иона Fe 3+ . Они имеют степень окисления +2 и +3 соответственно. С ионом хлора (атом хлора, получивший один электрон, Cl - ) степень окисления будет -1.

Состояние окисления 0 наблюдается для всех элементов - это просто элемент в его элементарной форме.Как видно из таблицы, наличие других степеней окисления варьируется, но следует некоторым закономерностям. Общие степени окисления всех металлов в периодической таблице все положительны. С другой стороны, все неметаллы в таблице имеют по крайней мере одну общую отрицательную степень окисления. Металлы d-блока, показанные в таблице желтым цветом, имеют самый широкий диапазон степеней окисления.

Атомы одного и того же элемента с разными степенями окисления могут иметь разные свойства. Самый очевидный из них с внешней точки зрения - это цвет, умело иллюстрированный элементами блока d.Большинство из них имеют несколько общих степеней окисления, и они различаются по цвету. Происхождение этих разных цветов объясняется в предыдущем посте на сайте.

Это был самый короткий вводный курс по степени окисления, но, надеюсь, этого достаточно, чтобы хотя бы частично прояснить приведенный выше рисунок для нехимиков. Конечно, есть место для будущей публикации, в которой более подробно описаны состояния окисления и способы их определения! А пока вы можете загрузить в формате PDF этот рисунок ниже или приобрести его в качестве плаката здесь.

Понравились этот пост и рисунок? Подумайте о поддержке сложного процента на Patreon и получайте предварительные просмотры будущих публикаций и многое другое!

Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. См. Рекомендации по использованию содержания сайта.

Ссылки и дополнительная литература

,

Правила присвоения чисел окисления элементам

  1. Образование
  2. Наука
  3. Химия
  4. Правила присвоения чисел окисления элементам

Номера окисления - это бухгалтерские номера. Они позволяют химикам делать такие вещи, как уравновешивать окислительно-восстановительные уравнения ( красный, действие / окс, ). Числа окисления - это положительные или отрицательные числа, но не путайте их с положительными или отрицательными зарядами на ионах или валентностями.

Число окисления присваивается элементам в соответствии с этими правилами:

  • Правило 1: Степень окисления элемента в его свободном (несвязанном) состоянии равна нулю - например, Al (s) или Zn (s). Это также верно для элементов, встречающихся в природе как двухатомных (двухатомных) элементов

    , а для серы -

    .

  • Правило 2: Степень окисления одноатомного (одноатомного) иона совпадает с зарядом иона, например:


  • Правило 3: Сумма всех степеней окисления нейтрального соединения равна нулю.Сумма всех степеней окисления в многоатомном ионе (многоатомном) равна заряду иона. Это правило часто позволяет химикам рассчитать степень окисления атома, который может иметь несколько степеней окисления, если другие атомы в ионе имеют известные степени окисления.

  • Правило 4: Степень окисления щелочного металла (семейство IA) в соединении равна +1; степень окисления щелочноземельного металла (семейство IIA) в соединении составляет +2.

  • Правило 5: Степень окисления кислорода в соединении обычно составляет –2.Если, однако, кислород относится к классу соединений, называемых пероксидами и (например, пероксидом водорода), то степень окисления кислорода составляет –1. Если кислород связан с фтором, число равно +1.

  • Правило 6: Степень окисления водорода в соединении обычно +1. Если водород является частью бинарного гидрида металла (соединение водорода и некоторого количества металла), то степень окисления водорода равна –1.

  • Правило 7: Степень окисления фтора всегда равна –1.Хлор, бром и йод обычно имеют степень окисления –1, если только они не находятся в комбинации с кислородом или фтором.

Эти правила дают вам еще один способ определения окисления и восстановления - с точки зрения степени окисления. Например, рассмотрим эту реакцию, которая показывает окисление за счет потери электронов:

Обратите внимание, что металлический цинк (реагент) имеет степень окисления ноль (правило 1), а катион цинка (продукт) имеет степень окисления +2 (правило 2).В общем, можно сказать, что вещество окисляется, если степень его окисления увеличивается.

Редукция работает так же. Рассмотрим эту реакцию:

Медь переходит с степени окисления +2 до нуля. Вещество восстанавливается, если снижается степень его окисления.

,

Периодическая таблица для печати - состояния окисления

РЕДАКТИРОВАТЬ: Эта таблица была обновлена, чтобы включить поправки в атомные массы железа и галлия. Исправленную таблицу можно найти здесь .

Эта печатная таблица Менделеева содержит номер, символ, название, атомную массу и степень окисления каждого элемента. Наиболее распространенные состояния окисления обозначены жирным шрифтом , а прогнозируемые или неподтвержденные состояния выделены курсивом .

Щелкните, чтобы увидеть полный размер

Эта таблица доступна для загрузки в виде файла PDF и распечатана для использования в автономном режиме.Для получения наилучших результатов выберите Альбомная и «По размеру». Цветная версия этой таблицы доступна для использования с цветными принтерами или в качестве цветных обоев рабочего стола для вашего компьютера или мобильных устройств.

.

Загружаемая периодическая таблица - состояния окисления

РЕДАКТИРОВАТЬ: Эта таблица была обновлена, чтобы включить поправки в атомные массы железа и галлия. Исправленную таблицу можно найти здесь .

Эта цветная таблица Менделеева содержит номер, символ, название, атомную массу и степень окисления каждого элемента. Наиболее распространенные состояния окисления обозначены жирным шрифтом , а прогнозируемые или неподтвержденные состояния выделены курсивом .

Щелкните, чтобы увидеть полный размер

Эта таблица доступна для загрузки в виде файла PDF и распечатана для использования в автономном режиме.Для получения наилучших результатов выберите Альбомная и «По размеру». Это изображение можно использовать в качестве широкоэкранных (1920 × 1080) обоев рабочего стола для вашего компьютера. Щелкните изображение, чтобы увеличить его и сохранить. Черно-белая версия этой таблицы для тех, у кого нет доступа к цветному принтеру.

Если предпочтительнее более темный рабочий стол, эта таблица также доступна с черным фоном. Щелкните изображение ниже, чтобы увеличить его и сохранить.

Щелкните, чтобы открыть полный экран.

Смотрите также