Ako určiť oxidačný stav. Ako určiť oxidačný stav Charakteristický oxidačný stav

V chémii sa pojmy „oxidácia“ a „redukcia“ týkajú reakcií, pri ktorých atóm alebo skupina atómov stráca alebo získava elektróny. Oxidačný stav je číselná hodnota priradená jednému alebo viacerým atómom, ktorá charakterizuje počet prerozdelených elektrónov a ukazuje, ako sú tieto elektróny distribuované medzi atómami počas reakcie. Stanovenie tejto hodnoty môže byť buď jednoduchý alebo pomerne zložitý postup, v závislosti od atómov a molekúl z nich pozostávajúcich. Okrem toho môžu mať atómy niektorých prvkov niekoľko oxidačných stavov. Našťastie existujú jednoduché, jednoznačné pravidlá na určovanie oxidačného stavu, aby sme ich s istotou používali, stačí znalosť základov chémie a algebry.

Kroky

Časť 1

Stanovenie oxidačného stavu podľa zákonov chémie

Zistite, či je predmetná látka elementárna. Oxidačný stav atómov mimo chemickej zlúčeniny je nulový. Toto pravidlo platí ako pre látky vytvorené z jednotlivých voľných atómov, tak aj pre látky, ktoré pozostávajú z dvoch alebo polyatomických molekúl jedného prvku.

• Napríklad Al(s) a Cl2 majú oxidačný stav 0, pretože oba sú v chemicky neviazanom elementárnom stave.
• Upozorňujeme, že alotropná forma síry S8 alebo oktasíry sa napriek svojej atypickej štruktúre vyznačuje tiež nulovým oxidačným stavom.

1. Zistite, či sa daná látka skladá z iónov. Oxidačný stav iónov sa rovná ich náboju. To platí ako pre voľné ióny, tak aj pre tie, ktoré sú súčasťou chemických zlúčenín.

   • Napríklad oxidačný stav Cl - iónu je -1.
   • Oxidačný stav iónu Cl v chemickej zlúčenine NaCl je tiež -1. Pretože ión Na má podľa definície náboj +1, dospeli sme k záveru, že ión Cl má náboj -1, a teda jeho oxidačný stav je -1.

2. Upozorňujeme, že kovové ióny môžu mať niekoľko oxidačných stavov. Atómy mnohých kovových prvkov môžu byť ionizované v rôznej miere. Napríklad náboj iónov kovu, ako je železo (Fe), je +2 alebo +3. Náboj kovových iónov (a ich oxidačný stav) možno určiť nábojmi iónov iných prvkov, s ktorými je kov súčasťou chemickej zlúčeniny; v texte je tento náboj označený rímskymi číslicami: napríklad železo (III) má oxidačný stav +3.

   • Ako príklad uvažujme zlúčeninu obsahujúcu ión hliníka. Celkový náboj zlúčeniny AlCl3 je nulový. Keďže vieme, že ióny Cl - majú náboj -1 a v zlúčenine sú 3 také ióny, aby bola daná látka celkovo neutrálna, musí mať ión Al náboj +3. V tomto prípade je teda oxidačný stav hliníka +3.

3. Oxidačný stav kyslíka je -2 (až na niektoré výnimky). Takmer vo všetkých prípadoch majú atómy kyslíka oxidačný stav -2. Z tohto pravidla existuje niekoľko výnimiek:

   • Ak je kyslík vo svojom elementárnom stave (O2), jeho oxidačný stav je 0, ako je to v prípade iných elementárnych látok.
   • Ak je zahrnutý kyslík peroxid, jeho oxidačný stav je -1. Peroxidy sú skupinou zlúčenín, ktoré obsahujú jednoduchú kyslíkovo-kyslíkovú väzbu (t.j. peroxidový anión O 2 -2). Napríklad v zložení molekuly H 2 O 2 (peroxid vodíka) má kyslík náboj a oxidačný stav -1.
   • V kombinácii s fluórom má kyslík oxidačný stav +2, prečítajte si nižšie uvedené pravidlo pre fluór.

4. Vodík má až na niektoré výnimky oxidačný stav +1. Rovnako ako pri kyslíku, aj tu existujú výnimky. Typicky je oxidačný stav vodíka +1 (pokiaľ nie je v elementárnom stave H2). V zlúčeninách nazývaných hydridy je však oxidačný stav vodíka -1.

   • Napríklad v H2O je oxidačný stav vodíka +1, pretože atóm kyslíka má náboj -2 a na celkovú neutralitu sú potrebné dva náboje +1. V zložení hydridu sodného je však oxidačný stav vodíka už -1, keďže ión Na nesie náboj +1 a pre celkovú elektrickú neutralitu musí náboj atómu vodíka (a tým aj jeho oxidačný stav) sa rovnať -1.

5. Fluór Vždy má oxidačný stav -1. Ako už bolo uvedené, oxidačný stav niektorých prvkov (kovových iónov, atómov kyslíka v peroxidoch atď.) sa môže meniť v závislosti od mnohých faktorov. Oxidačný stav fluóru je však vždy -1. Vysvetľuje to skutočnosť, že tento prvok má najvyššiu elektronegativitu - inými slovami, atómy fluóru sú najmenej ochotné rozdeliť sa s vlastnými elektrónmi a najaktívnejšie priťahujú cudzie elektróny. Ich náboj teda zostáva nezmenený.

6. Súčet oxidačných stavov zlúčeniny sa rovná jej náboju. Oxidačné stavy všetkých atómov v chemickej zlúčenine sa musia sčítať s nábojom tejto zlúčeniny. Napríklad, ak je zlúčenina neutrálna, súčet oxidačných stavov všetkých jej atómov musí byť nula; ak je zlúčenina polyatómový ión s nábojom -1, súčet oxidačných stavov je -1 atď.

   • Je to dobrý spôsob, ako si to overiť – ak sa súčet oxidačných stavov nerovná celkovému náboju zlúčeniny, tak ste niekde urobili chybu.

   Časť 2

   Stanovenie oxidačného stavu bez použitia zákonov chémie

   1. Nájdite atómy, ktoré nemajú prísne pravidlá týkajúce sa oxidačných čísel. Pre niektoré prvky neexistujú pevne stanovené pravidlá na zistenie oxidačného stavu. Ak atóm nespadá pod žiadne z vyššie uvedených pravidiel a nepoznáte jeho náboj (atóm je napríklad súčasťou komplexu a jeho náboj nie je špecifikovaný), oxidačné číslo takéhoto atómu môžete určiť pomocou eliminácia. Najprv určte náboj všetkých ostatných atómov zlúčeniny a potom zo známeho celkového náboja zlúčeniny vypočítajte oxidačný stav daného atómu.

      • Napríklad v zlúčenine Na 2 SO 4 je náboj atómu síry (S) neznámy – vieme len, že nie je nulový, keďže síra nie je v elementárnom stave. Táto zlúčenina slúži ako dobrý príklad na ilustráciu algebraickej metódy určenia oxidačného stavu.

   2. Nájdite oxidačné stavy zostávajúcich prvkov v zlúčenine. Pomocou vyššie opísaných pravidiel určte oxidačné stavy zostávajúcich atómov zlúčeniny. Nezabudnite na výnimky z pravidiel v prípade atómov O, H a pod.

      • Pre Na 2 SO 4 pomocou našich pravidiel zistíme, že náboj (a teda oxidačný stav) iónu Na je +1 a pre každý z atómov kyslíka je -2.
   3. V zlúčeninách sa súčet všetkých oxidačných stavov musí rovnať náboju. Napríklad, ak je zlúčenina dvojatómový ión, súčet oxidačných stavov atómov sa musí rovnať celkovému iónovému náboju.
   4. Je veľmi užitočné vedieť používať periodickú tabuľku a vedieť, kde sa v nej nachádzajú kovové a nekovové prvky.
   5. Oxidačný stav atómov v elementárnej forme je vždy nula. Oxidačný stav jedného iónu sa rovná jeho náboju. Prvky skupiny 1A periodickej tabuľky, ako je vodík, lítium, sodík, majú vo svojej elementárnej forme oxidačný stav +1; Kovy skupiny 2A ako horčík a vápnik majú vo svojej elementárnej forme oxidačný stav +2. Kyslík a vodík, v závislosti od typu chemickej väzby, môžu mať 2 rôzne oxidačné stavy.

Správne umiestniť oxidačné stavy, musíte 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 pamätať na prvky, 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 prvok nachádza (napríklad fosfor je v skupine V, najvyššia s.d. fosforu je +5). Dôležité výnimky: F, O.

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

V neutrálnej molekule je súčet oxidačných stavov všetkých prvkov nulový 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. Vytvoríme najjednoduchšiu rovnicu: x + 3 (+1) = 0. Riešenie je zrejmé: x = -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). Vytvoríme rovnicu na určenie oxidačného stavu síry: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Vyriešením tejto rovnice zistíme: x = +6. Odpoveď: H + 1 2 S + 6 O -2 4.

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 je: 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 matematického hľadiska, odpoveď bude negatívna. Lineárna rovnica s dvoma premennými nemôže mať jedinečné riešenie. Ale riešime viac ako 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-. Náboje iónov sú nám známe, každý z nich obsahuje iba jeden atóm s neznámym oxidačným stavom. 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, skúste 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. Pozdĺž väzby 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 (možno predpokladať, že posun v elektrónovej hustote sa v tomto prípade nedeje). Oxidačný stav uhlíka je -2 +1 +0 = -1.

Odpoveď: C-3H+13C-1H+120-2H+1.

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

Oxidačné číslo sa často zamieňa s valenciou. Nerobte túto chybu. Uvediem hlavné rozdiely:

• oxidačný stav má znamienko (+ alebo -), valencia nie;
• oxidačný stav môže byť nulový aj v komplexnej látke nulová valencia spravidla znamená, že atóm daného prvku nie je spojený s inými atómami (nebudeme diskutovať o žiadnych inklúznych zlúčeninách a iných „exotikách“; tu);
• oxidačný stav je formálny pojem, ktorý nadobúda skutočný význam iba v zlúčeninách s iónovými väzbami, naopak, pojem „valencia“ sa 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 sa rovná -1.

Krátky test na tému "Oxidačný stav"

Nájdite si pár minút a skontrolujte, či tejto téme rozumiete. Musíte odpovedať na päť jednoduchých otázok. Veľa štastia!

Video kurz „Získaj A“ obsahuje všetky témy potrebné na úspešné absolvovanie jednotnej štátnej skúšky z matematiky so 60-65 bodmi. Kompletne všetky úlohy 1-13 Profilovej jednotnej štátnej skúšky z matematiky. Vhodné aj na zloženie Základnej jednotnej štátnej skúšky z matematiky. Ak chcete zložiť jednotnú štátnu skúšku s 90-100 bodmi, musíte časť 1 vyriešiť za 30 minút a bezchybne!

Prípravný kurz na Jednotnú štátnu skúšku pre ročníky 10-11, ako aj pre učiteľov. Všetko, čo potrebujete na vyriešenie 1. časti Jednotnej štátnej skúšky z matematiky (prvých 12 úloh) a 13. úlohy (trigonometria). A to je na Jednotnej štátnej skúške viac ako 70 bodov a bez nich sa nezaobíde ani 100-bodový študent, ani študent humanitných vied.

Všetka potrebná teória. Rýchle riešenia, úskalia a tajomstvá Jednotnej štátnej skúšky. Analyzovali sa všetky aktuálne úlohy časti 1 z FIPI Task Bank. Kurz plne vyhovuje požiadavkám Jednotnej štátnej skúšky 2018.

Kurz obsahuje 5 veľkých tém, každá po 2,5 hodiny. Každá téma je daná od začiatku, jednoducho a jasne.

Stovky úloh jednotnej štátnej skúšky. Slovné úlohy a teória pravdepodobnosti. Jednoduché a ľahko zapamätateľné algoritmy na riešenie problémov. Geometria. Teória, referenčný materiál, analýza všetkých typov úloh jednotnej štátnej skúšky. Stereometria. Záludné riešenia, užitočné cheat sheets, rozvoj priestorovej predstavivosti. Trigonometria od nuly k problému 13. Pochopenie namiesto napchávania sa. Jasné vysvetlenie zložitých pojmov. Algebra. Odmocniny, mocniny a logaritmy, funkcia a derivácia. Podklad pre riešenie zložitých problémov 2. časti jednotnej štátnej skúšky.

Chemický prvok v zlúčenine vypočítaný z predpokladu, že všetky väzby sú iónové.

Oxidačné stavy môžu mať kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu, preto sa algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, rovná 0 a v ióne - náboj iónu .

1. Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách sú vždy kladné.

2. Najvyšší oxidačný stav zodpovedá číslu skupiny periodickej tabuľky, kde sa prvok nachádza (výnimkou sú: Au +3(ja skupina), Cu +2(II), zo skupiny VIII sa oxidačný stav +8 nachádza len v osmie Os a ruténium Ru.

3. Oxidačné stavy nekovov závisia od toho, ku ktorému atómu je pripojený:

• ak s atómom kovu, potom je oxidačný stav negatívny;
• ak s nekovovým atómom, potom oxidačný stav môže byť pozitívny alebo negatívny. Závisí to od elektronegativita atómy prvkov.

4. Najvyšší negatívny oxidačný stav nekovov možno určiť tak, že od 8 odčítame číslo skupiny, v ktorej sa prvok nachádza, t.j. najvyšší kladný oxidačný stav sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej vrstve, čo zodpovedá číslu skupiny.

5. Oxidačné stavy jednoduchých látok sú 0 bez ohľadu na to, či ide o kov alebo nekov.

Prvky s konštantnými oxidačnými stavmi.

Element	Charakteristický oxidačný stav	Výnimky
		Hydridy kovov: LIH -1
		Oxidačný stav nazývaný podmienený náboj častice za predpokladu, že väzba je úplne prerušená (má iónový charakter). H- Cl = H + + Cl - , Väzba v kyseline chlorovodíkovej je polárna kovalentná. Elektrónový pár je viac posunutý smerom k atómu Cl - , pretože je to elektronegatívny prvok. Ako určiť oxidačný stav? Elektronegativita je schopnosť atómov priťahovať elektróny z iných prvkov. Oxidačné číslo je uvedené nad prvkom: Br 2 0 , Na0, O +2 F2-1,K + Cl - atď. Môže byť negatívny aj pozitívny. Oxidačný stav jednoduchej látky (neviazaný, voľný stav) je nulový. Oxidačný stav kyslíka pre väčšinu zlúčenín je -2 (výnimkou sú peroxidy H202, kde sa rovná -1 a zlúčeniny s fluórom - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oxidačný stav jednoduchého monatomického iónu sa rovná jeho náboju: Na + , Ca +2 . Vodík vo svojich zlúčeninách má oxidačný stav +1 (výnimkou sú hydridy - Na + H - a typ pripojenia C +4 H 4 -1 ). Vo väzbách kov-nekov je negatívnym oxidačným stavom atóm, ktorý má väčšiu elektronegativitu (údaje o elektronegativite sú uvedené v Paulingovej stupnici): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NIE 3 ) - atď. Pravidlá určovania stupňa oxidácie v chemických zlúčeninách. Zoberme si spojenie KMnO 4 , je potrebné určiť oxidačný stav atómu mangánu. zdôvodnenie: Draslík je alkalický kov skupiny I periodická tabuľka, a preto má iba kladný oxidačný stav +1. Kyslík, ako je známe, vo väčšine svojich zlúčenín má oxidačný stav -2. Táto látka nie je peroxid, čo znamená, že nie je výnimkou. Tvorí rovnicu: K+Mn X O 4 -2 Nechaj X- u nás neznámy oxidačný stav mangánu. Počet atómov draslíka je 1, mangánu - 1, kyslíka - 4. Bolo dokázané, že molekula ako celok je elektricky neutrálna, takže jej celkový náboj musí byť nulový. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, To znamená, že oxidačný stav mangánu v manganistane draselnom = +7. Zoberme si ďalší príklad oxidu Fe203. Je potrebné určiť oxidačný stav atómu železa. zdôvodnenie: Železo je kov, kyslík je nekov, čo znamená, že kyslík bude oxidačným činidlom a bude mať záporný náboj. Vieme, že kyslík má oxidačný stav -2. Počítame počet atómov: železo - 2 atómy, kyslík - 3. Vytvorme rovnicu kde X- oxidačný stav atómu železa: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Záver: oxidačný stav železa v tomto oxide je +3. Príklady. Určte oxidačné stavy všetkých atómov v molekule. 1. K2Cr207. Oxidačný stav K +1, kyslík O-2. Dané indexy: O=(-2)x7=(-14), K=(+1)x2=(+2). Pretože algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, sa rovná 0, potom sa počet kladných oxidačných stavov rovná počtu negatívnych. Oxidačné stavy K+O=(-14)+(+2)=(-12). Z toho vyplýva, že atóm chrómu má 12 kladných mocnín, ale v molekule sú 2 atómy, čo znamená, že na atóm pripadá (+12): 2 = (+6). odpoveď: K2+Cr2+607-2. 2.(As04) 3-. V tomto prípade sa už súčet oxidačných stavov nebude rovnať nule, ale náboju iónu, t.j. - 3. Zostavme rovnicu: x+4×(- 2)= - 3 . odpoveď: (As +504-2) 3-.