Hogyan lehet megtudni a kémiai elemek oxidációs állapotát. A nitrogénatom vegyértéklehetőségei

A helyes elhelyezéshez oxidációs állapotok, négy szabályt kell szem előtt tartania.

1) Egy egyszerű anyagban bármely elem oxidációs foka 0. Példák: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Emlékezzen a jellemző elemekre állandó oxidációs állapotok. Mindegyik szerepel a táblázatban.

3) Egy elem legmagasabb oxidációs állapota általában egybeesik annak a csoportnak a számával, amelyben az elem található (például a foszfor az V. csoportban van, a foszfor legmagasabb s.d. értéke +5). Fontos kivételek: F, O.

4) Más elemek oxidációs állapotának keresése egy egyszerű szabályon alapul:

Semleges molekulában az összes elem oxidációs állapotának összege nulla, ionban pedig az ion töltése.

Néhány egyszerű példa az oxidációs állapotok meghatározására

1. példa. Meg kell találni az ammóniában (NH 3) lévő elemek oxidációs fokát.

Megoldás. Azt már tudjuk (lásd 2.), hogy az Art. RENDBEN. a hidrogén +1. A nitrogénre még meg kell találni ezt a jellemzőt. Legyen x a kívánt oxidációs állapot. Megalkotjuk a legegyszerűbb egyenletet: x + 3 (+1) = 0. A megoldás kézenfekvő: x = -3. Válasz: N -3 H 3 +1.

2. példa. Adja meg a H 2 SO 4 molekula összes atomjának oxidációs állapotát!

Megoldás. A hidrogén és az oxigén oxidációs állapota már ismert: H(+1) és O(-2). A kén oxidációs állapotának meghatározására egyenletet készítünk: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Ezt az egyenletet megoldva azt kapjuk, hogy: x = +6. Válasz: H +1 2 S +6 O -2 4.

3. példa. Számítsa ki az Al(NO 3) 3 molekula összes elemének oxidációs fokát!

Megoldás. Az algoritmus változatlan marad. Az alumínium-nitrát „molekulájának” összetétele egy Al atomot (+3), 9 oxigénatomot (-2) és 3 nitrogénatomot tartalmaz, amelyek oxidációs állapotát ki kell számítanunk. A megfelelő egyenlet: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Válasz: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

4. példa. Határozza meg az (AsO 4) 3- ion összes atomjának oxidációs fokát!

Megoldás. Ebben az esetben az oxidációs állapotok összege már nem nullával lesz egyenlő, hanem az ion töltésével, azaz -3. Egyenlet: x + 4 (-2) = -3. Válasz: As(+5), O(-2).

Mi a teendő, ha két elem oxidációs foka ismeretlen?

Meg lehet-e határozni több elem oxidációs fokát egyszerre hasonló egyenlettel? Ha ezt a problémát matematikai szempontból vizsgáljuk, a válasz negatív lesz. Egy kétváltozós lineáris egyenletnek nem lehet egyedi megoldása. De nem csak egy egyenletet oldunk meg!

5. példa. Határozza meg az (NH 4) 2 SO 4 összes elemének oxidációs fokát!

Megoldás. A hidrogén és az oxigén oxidációs állapota ismert, de a kén és a nitrogén nem. Klasszikus példa a két ismeretlen problémájára! Az ammónium-szulfátot nem egyetlen „molekulának”, hanem két ion kombinációjának tekintjük: NH 4 + és SO 4 2-. Az ionok töltéseit ismerjük, mindegyik csak egy ismeretlen oxidációs állapotú atomot tartalmaz. A korábbi feladatok megoldásában szerzett tapasztalatokat felhasználva könnyen megtalálhatjuk a nitrogén és a kén oxidációs állapotát. Válasz: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Következtetés: ha egy molekula több ismeretlen oxidációs állapotú atomot tartalmaz, próbálja meg több részre „bontani” a molekulát.

Hogyan rendezzük el az oxidációs állapotokat a szerves vegyületekben

6. példa. Adja meg a CH 3 CH 2 OH összes elemének oxidációs fokát.

Megoldás. A szerves vegyületek oxidációs állapotának meghatározásának megvannak a maga sajátosságai. Különösen meg kell találni az egyes szénatomok oxidációs állapotát. A következőképpen érvelhet. Vegyük például a metilcsoport szénatomját. Ez a szénatom 3 hidrogénatomhoz és egy szomszédos szénatomhoz kapcsolódik. A C-H kötés mentén az elektronsűrűség a szénatom felé tolódik el (mivel a C elektronegativitása meghaladja a hidrogén EO-ját). Ha ez az elmozdulás teljes lenne, a szénatom -3 töltést kapna.

A -CH 2 OH csoportban lévő C atom két hidrogénatomhoz kötődik (az elektronsűrűség eltolódása C felé), egy oxigénatomhoz (az elektronsűrűség eltolódása O felé) és egy szénatomhoz (feltételezhető, hogy az eltolódás az elektronsűrűségben ebben az esetben nem történik meg). A szén oxidációs állapota -2 +1 +0 = -1.

Válasz: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Ne keverje össze a „valencia” és az „oxidációs állapot” fogalmát!

Az oxidációs számot gyakran összekeverik a vegyértékkel. Ne kövesd el ezt a hibát. Felsorolom a főbb különbségeket:

az oxidációs állapotnak van előjele (+ vagy -), a vegyértéknek nincs;
az oxidációs állapot akár egy összetett anyagban is nulla lehet, ha a vegyérték egyenlő nullával, általában azt jelenti, hogy egy adott elem atomja nem kapcsolódik más atomokhoz (semmiféle zárványvegyületekről és egyéb „egzotikumokról” nem fogunk beszélni; itt);
Az oxidációs állapot formális fogalom, amely csak az ionos kötésekkel rendelkező vegyületekben nyer valódi jelentést, a „valencia” fogalmát éppen ellenkezőleg, a legkényelmesebben a kovalens vegyületekkel kapcsolatban alkalmazzuk.

Az oxidációs állapot (pontosabban a modulusa) számszerűen gyakran megegyezik a vegyértékkel, de még gyakrabban ezek az értékek NEM esnek egybe. Például a szén oxidációs állapota CO 2-ban +4; a C vegyértéke is egyenlő IV. De a metanolban (CH 3 OH) a szén vegyértéke változatlan marad, és a C oxidációs állapota -1.

Rövid teszt az "oxidációs állapot" témában

Szánjon néhány percet annak ellenőrzésére, hogy megértette-e ezt a témát. Öt egyszerű kérdésre kell válaszolnia. Sok szerencsét!

A kémiában a különféle redox folyamatok leírása nem teljes oxidációs állapotok - speciális egyezményes mennyiségek, amelyekkel bármely kémiai elem atomjának töltése meghatározható.

Ha az oxidációs állapotot (ne keverjük össze a vegyértékkel, mert sok esetben nem esnek egybe) egy jegyzetfüzet bejegyzéseként képzeljük el, akkor egyszerűen nulla előjelű számokat fogunk látni (0 - egyszerű anyagban), plusz ( +) vagy mínusz (-) a számunkra érdekes anyag felett. Bárhogy is legyen, óriási szerepük van a kémiában, és a CO (oxidációs állapot) meghatározásának képessége szükséges alap a téma tanulmányozásához, amely nélkül nincs értelme a további tevékenységeknek.

A CO-val írjuk le egy anyag (vagy egy egyedi elem) kémiai tulajdonságait, nemzetközi nevének (a használt nyelvtől függetlenül minden ország és nemzet számára érthető) és képletének helyes írásmódját, valamint a jellemzők szerinti osztályozást.

A fokozat háromféle lehet: a legmagasabb (meghatározásához tudni kell, hogy melyik csoportban található az elem), közepes és legalacsonyabb (a 8-as számból ki kell vonni annak a csoportnak a számát, amelyben az elem található természetesen a 8-as számot veszik, mert csak D. Mengyelejev 8 csoportja van. Az oxidációs állapot meghatározását és helyes elhelyezését az alábbiakban részletesen tárgyaljuk.

Hogyan határozható meg az oxidációs állapot: állandó CO

Először is, a CO lehet változó vagy állandó

Az állandó oxidációs állapot meghatározása nem túl nehéz, ezért jobb ezzel kezdeni a leckét: ehhez csak a PS (periodikus táblázat) használatának képességére van szükség. Tehát van néhány bizonyos szabály:

Nulla fok. Fentebb említettük, hogy csak egyszerű anyagok rendelkeznek vele: S, O2, Al, K stb.
Ha a molekulák semlegesek (azaz nincs elektromos töltésük), akkor oxidációs állapotuk nullára adódik. Ionok esetében azonban az összegnek meg kell egyeznie magának az ionnak a töltésével.
A periódusos rendszer I., II., III. csoportjában főleg fémek találhatók. Ezen csoportok elemei pozitív töltésűek, amelyek száma megfelel a csoportszámnak (+1, +2 vagy +3). Talán a nagy kivétel a vas (Fe) - CO-ja +2 és +3 is lehet.
A hidrogén CO (H) értéke leggyakrabban +1 (nemfémekkel való kölcsönhatáskor: HCl, H2S), de esetenként -1-re állítjuk (ha hidrideket képezünk fémekkel alkotott vegyületekben: KH, MgH2).
CO oxigén (O) +2. Az ezt az elemet tartalmazó vegyületek oxidokat képeznek (MgO, Na2O, H20 - víz). Vannak azonban olyan esetek is, amikor az oxigén oxidációs állapota -1 (peroxidok képződésében), vagy akár redukálószerként is működik (fluor-F-vel kombinálva, mert az oxigén oxidáló tulajdonságai gyengébbek).

Ezen információk alapján különféle összetett anyagokhoz oxidációs állapotokat rendelnek, redox reakciókat írnak le stb., de erről később.

Változó CO

Egyes kémiai elemek abban különböznek egymástól, hogy egynél több oxidációs állapotuk van, és attól függően változnak, hogy milyen képletben vannak. A szabályok szerint az összes hatvány összegének nullának kell lennie, de ennek megtalálásához számításokat kell végezni. Írott formában csak egy algebrai egyenletnek tűnik, de idővel egyre jobbak leszünk benne, és nem nehéz gondolatban összeállítani és gyorsan végrehajtani a cselekvések teljes algoritmusát.

Nem lesz olyan könnyű szavakkal megérteni, és jobb, ha azonnal továbblép a gyakorlatba:

HNO3 - ebben a képletben határozza meg a nitrogén oxidációs fokát (N). A kémiában az elemek neveit olvassuk, és az oxidációs állapotok elrendezését is a végéről közelítjük meg. Tehát ismert, hogy az oxigén CO értéke -2. Az oxidációs számot meg kell szoroznunk a jobb oldali együtthatóval (ha van): -2*3=-6. Ezután áttérünk a hidrogénre (H): CO-értéke az egyenletben +1 lesz. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy a teljes CO nulla legyen, hozzá kell adni 6-ot. Ellenőrizze: +1+6-7=-0.

További gyakorlatok találhatók a végén, de először meg kell határoznunk, hogy mely elemeknek van változó oxidációs állapota. Elvileg minden elem, az első három csoportot nem számítva, megváltoztatja a fokozatát. A legszembetűnőbb példák a halogének (a VII. csoport elemei, a fluor F nélkül), a IV. csoport és a nemesgázok. Az alábbiakban néhány különböző fokú fémek és nemfémek listája látható:

H (+1, -1);
Legyen (-3, +1, +2);
B (-1, +1, +2, +3);
C (-4, -2, +2, +4);
N (-3, -1, +1, +3, +5);
O(-2, -1);
Mg (+1, +2);
Si (-4, -3, -2, -1, +2, +4);
P (-3, -2, -1, +1, +3, +5);
S (-2, +2, +4, +6);
Cl (-1, +1, +3, +5, +7).

Ez csak egy kis számú elem. A CO-k azonosításának megtanulása tanulmányozást és gyakorlást igényel, de ez nem jelenti azt, hogy meg kell jegyeznie az összes állandó és változó CO-t: ne feledje, hogy az utóbbiak sokkal gyakoribbak. Gyakran jelentős szerepet játszik az együttható és a képviselt anyag - például a szulfidokban a kén (S) negatív fokú, oxidokban - oxigén (O), kloridokban - klór (Cl). Következésképpen ezekben a sókban egy másik elem is pozitív fokozatot vesz fel (és ebben az esetben redukálószernek nevezik).

Feladatok megoldása az oxidáció mértékének meghatározására

Most elérkeztünk a legfontosabbhoz - a gyakorlathoz. Próbálja meg saját maga elvégezni a következő feladatokat, majd nézze meg a megoldás lebontását, és ellenőrizze a válaszokat:

K2Cr2O7 - keresse meg a króm mértékét.
A CO az oxigénnél -2, a káliumnál +1, a krómnál pedig egyelőre ismeretlen x változónak jelöljük. A teljes érték 0. Ezért létrehozzuk az egyenletet: +1*2+2*x-2*7=0. Megoldása után a választ kapjuk 6. Ellenőrizzük - minden egyezik, ami azt jelenti, hogy a feladat megoldva.
H2SO4 - keresse meg a kén fokát.
Ugyanezt a koncepciót felhasználva egy egyenletet készítünk: +2*1+x-2*4=0. Következő: 2+x-8=0,x=8-2; x=6.

Rövid következtetés

Az oxidációs állapot meghatározásának megtanulásához nemcsak egyenleteket kell írnia, hanem alaposan tanulmányoznia kell a különböző csoportok elemeinek tulajdonságait, emlékeznie kell az algebrai órákra, egyenletek összeállítására és megoldására ismeretlen változóval.
Ne felejtsük el, hogy a szabályoknak megvannak a maguk kivételei, és nem szabad elfelejteni: CO-változós elemekről beszélünk. Ezenkívül számos probléma és egyenlet megoldásához képesnek kell lennie az együtthatók beállítására (és tudnia kell, hogy ez milyen célból történik).

Szerkesztői "oldal"

Az iskolában a kémia ma is az egyik legnehezebb tantárgy helyét foglalja el, ami – sok nehézséget rejtve – több gyűlöletet és közömbösséget vált ki a tanulókban (általában a 8-9. osztályok közötti időszakban), mintsem érdeklődést. Mindez csökkenti a témával kapcsolatos tudás minőségét és mennyiségét, bár sok területen még mindig szükség van erre a területre. Igen, néha még nehezebb pillanatok és tisztázatlan szabályok vannak a kémiában, mint amilyennek látszik. A legtöbb tanulót aggasztja az egyik kérdés, hogy mi az oxidációs szám, és hogyan határozható meg az elemek oxidációs száma.

Fontos szabály – elhelyezési szabály, algoritmusok

Sok szó esik itt olyan vegyületekről, mint az oxidok. Kezdetben minden diáknak tanulnia kell oxidok meghatározása- ezek két elem összetett vegyületei, oxigént tartalmaznak. Az oxidokat bináris vegyületek közé sorolják, mivel az oxigén a második helyen áll az algoritmusban. Egy indikátor meghatározásakor fontos ismerni az elhelyezési szabályokat és kiszámítani az algoritmust.

Algoritmusok savas oxidokra

Oxidációs állapotok - Ezek az elemek vegyértékének numerikus kifejezései. Például a savas oxidok egy bizonyos algoritmus szerint képződnek: először jönnek a nemfémek vagy fémek (a vegyértékük általában 4-7), majd jön az oxigén, ahogy kell, második sorrendben, vegyértéke egyenlő két. Könnyen meghatározható Mengyelejev kémiai elemek periódusos rendszerével. Azt is fontos tudni, hogy az elemek oxidációs állapota olyan mutató, amely arra utal akár pozitív, akár negatív szám.

Az algoritmus elején a fém általában nem fém, és oxidációs állapota pozitív. Az oxidvegyületekben lévő nemfémes oxigén értéke stabilan -2. Az összes érték elrendezésének pontosságának meghatározásához meg kell szorozni az összes rendelkezésre álló számot egy adott elem indexeivel, ha a szorzat, figyelembe véve az összes mínuszt és pluszt, 0, akkor az elrendezés megbízható.

Oxigént tartalmazó savakban való elrendeződés

A savak összetett anyagok, valamilyen savas maradékhoz kapcsolódnak, és egy vagy több hidrogénatomot tartalmaznak. Itt a diploma kiszámításához matematikai ismeretekre van szükség, mivel a számításhoz szükséges mutatók digitálisak. Hidrogén vagy proton esetében mindig ugyanaz – +1. A negatív oxigénion negatív oxidációs foka -2.

Mindezen lépések után meghatározhatja a képlet központi elemének oxidációs állapotát. Kiszámításának kifejezése egy képlet egyenlet formájában. Például a kénsav esetében az egyenletnek egy ismeretlen lesz.

Az OVR alapfogalmai

Az ORR redukciós-oxidációs reakciók.

Bármely atom oxidációs állapota jellemzi az atom azon képességét, hogy ionok (vagy atomok) elektronjait más atomokhoz kapcsolja vagy adja át;
Általánosan elfogadott, hogy az oxidálószerek vagy töltött atomok vagy töltetlen ionok;
A redukálószer ebben az esetben töltött ionok, vagy éppen ellenkezőleg, töltetlen atomok, amelyek elveszítik elektronjaikat a kémiai kölcsönhatás során;
Az oxidáció az elektronok elvesztésével jár.

Hogyan rendeljünk oxidációs számokat a sókhoz

A sók egy fémből és egy vagy több savas maradékból állnak. A meghatározási eljárás ugyanaz, mint a savtartalmú savak esetében.

A sót közvetlenül alkotó fém a fő alcsoportban található, mértéke megegyezik a csoport számával, vagyis mindig stabil, pozitív mutató marad.

Példaként tekinthetjük a nátrium-nitrát oxidációs állapotainak elrendezését. A sót az 1. csoport fő alcsoportjának egy elemével állítják elő, ennek megfelelően az oxidációs állapot pozitív és eggyel egyenlő. A nitrátokban az oxigénnek egy értéke van - -2. A számérték megszerzéséhez először egy egyenletet készítünk egy ismeretlennel, figyelembe véve az értékek összes előnyét és hátrányát: +1+X-6=0. Az egyenlet megoldása után eljuthat arra a tényre, hogy a numerikus mutató pozitív és egyenlő + 5-tel. Ez a nitrogén mutatója. Az oxidációs állapot kiszámításának fontos kulcsa a táblázat.

Elrendezési szabály bázikus oxidokban

A tipikus fémek oxidjai bármely vegyületben stabil oxidációs indexűek, ez mindig nem haladja meg a +1-et, vagy más esetekben +2-t;
A fém digitális indikátorát a periódusos táblázat segítségével számítják ki. Ha egy elem az 1. csoport fő alcsoportjában található, akkor értéke +1 lesz;
Az oxidok értékének indexeiket figyelembe véve szorzás és összegzés után nullával kell egyenlőnek lennie, mert a bennük lévő molekula semleges, töltés nélküli részecske;
A 2. csoport fő alcsoportjának fémei szintén stabil pozitív mutatóval rendelkeznek, amely +2.

Vegyértékösszetett fogalom. Ez a kifejezés a kémiai kötés elméletének fejlődésével egy időben jelentős átalakuláson ment keresztül. Kezdetben a vegyérték egy atom azon képessége volt, hogy bizonyos számú más atomot vagy atomcsoportot kapcsolódjon vagy helyettesítsen kémiai kötés létrehozása céljából.

Egy elem atomjának vegyértékének mennyiségi mértéke azon hidrogén- vagy oxigénatomok száma volt (ezeket az elemeket egy-, illetve kétértékűnek tekintették), amelyekhez az elem EHx képletû hidridet vagy E képletû oxidot hoz létre. n O m.

Így az NH 3 ammónia molekulában a nitrogénatom vegyértéke három, a H 2 S molekulában a kénatom pedig kettővel, mivel a hidrogénatom vegyértéke egy.

A Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2 vegyületekben a nátrium, bárium és szilícium vegyértéke 1, 2, 3 és 4.

A vegyérték fogalmát Frankland angol kémikus 1853-ban vezette be a kémiába, mielőtt az atom szerkezete ismertté vált volna. Mára megállapították, hogy egy elem vegyértéke szorosan összefügg az atomok külső elektronjainak számával, mivel az atomok belső héjának elektronjai nem vesznek részt a kémiai kötések kialakításában.

A kovalens kötések elektronikus elméletében úgy gondolják, hogy egy atom vegyértéke az alap vagy gerjesztett állapotban lévő párosítatlan elektronjainak száma határozza meg, amelyek részt vesznek más atomok elektronjaival közös elektronpárok kialakításában.

Egyes elemeknél a vegyérték állandó érték. Így a nátrium vagy kálium minden vegyületben egyértékű, a kalcium, a magnézium és a cink kétértékű, az alumínium három vegyértékű stb. A legtöbb kémiai elem azonban változó vegyértékű, ami a partnerelem természetétől és a folyamat körülményeitől függ. Így a vas két vegyületet képezhet a klórral - FeCl 2 és FeCl 3, amelyekben a vas vegyértéke 2, illetve 3.

Oxidációs állapot- egy fogalom, amely egy kémiai vegyületben lévő elem állapotát és redox reakciókban való viselkedését jellemzi; számszerűen az oxidációs állapot megegyezik az elemhez rendelhető formális töltéssel, abból a feltételezésből kiindulva, hogy az egyes kötéseiben lévő összes elektron átkerült egy elektronegatívabb atomhoz.

Elektronegativitás- az atom azon képességének mértéke, hogy negatív töltést szerezzen kémiai kötés kialakítása során, vagy egy molekulában lévő atom azon képességét, hogy vonzza a vegyértékelektronokat, amelyek részt vesznek a kémiai kötés kialakításában. Az elektronegativitás nem abszolút érték, és különféle módszerekkel számítják ki. Ezért a különböző tankönyvekben és referenciakönyvekben megadott elektronegativitási értékek eltérhetnek.

A 2. táblázat néhány kémiai elem elektronegativitását mutatja a Sanderson-skálán, a 3. táblázat pedig a Pauling-skála elemeinek elektronegativitását.

Az elektronegativitás értéke a megfelelő elem szimbóluma alatt található. Minél nagyobb egy atom elektronegativitásának számértéke, annál elektronegatívabb az elem. A legelektronegatívabb a fluoratom, a legkevésbé elektronegatív a rubídiumatom. A két különböző kémiai elem atomjai által alkotott molekulában a formális negatív töltés azon az atomon lesz, amelynek elektronegativitásának számértéke nagyobb. Így a kén-dioxid SO2 molekulájában a kénatom elektronegativitása 2,5, az oxigénatom elektronegativitása pedig nagyobb - 3,5. Ezért a negatív töltés az oxigénatomon, a pozitív töltés a kénatomon lesz.

Az NH 3 ammónia molekulában a nitrogénatom elektronegativitási értéke 3,0, a hidrogénatomé 2,1. Ezért a nitrogénatom negatív, a hidrogénatom pedig pozitív töltésű lesz.

Világosan ismernie kell az elektronegativitás változásának általános tendenciáit. Mivel bármely kémiai elem atomja hajlamos a külső elektronréteg - egy inert gáz oktetthéjának - stabil konfigurációjára, az elemek elektronegativitása egy periódusban növekszik, és egy csoportban az elektronegativitás általában csökken az atomszám növekedésével. elem. Ezért például a kén elektronegatívabb, mint a foszfor és a szilícium, a szén pedig elektronegatívabb a szilíciumhoz képest.

Amikor két nemfémből álló vegyületek képleteit állítjuk össze, ezek közül mindig az elektronegatívabb kerül jobbra: PCl 3, NO 2. Ez alól a szabály alól van néhány történelmi kivétel, például NH 3, PH 3 stb.

Az oxidációs számot általában egy arab szám jelzi (a szám előtt egy jellel), amely az elem szimbóluma felett helyezkedik el, például:

A kémiai vegyületekben lévő atomok oxidációs állapotának meghatározásához a következő szabályokat kell követni:

Az egyszerű anyagokban lévő elemek oxidációs állapota nulla.
A molekulában lévő atomok oxidációs állapotának algebrai összege nulla.
A vegyületekben lévő oxigén főként –2 oxidációs állapotot mutat (oxigén-fluoridban OF 2 + 2, fém-peroxidokban, például M 2 O 2 –1).
A vegyületekben lévő hidrogén oxidációs foka + 1, kivéve az aktív fémek hidridjeit, például az alkáli- vagy alkáliföldfémeket, amelyekben a hidrogén oxidációs foka –1.
Egyatomos ionok esetén az oxidációs állapot megegyezik az ion töltésével, például: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br – - –1, S 2– - –2 stb.
A kovalens poláris kötéssel rendelkező vegyületekben az elektronegatívabb atom oxidációs állapota mínusz, a kevésbé elektronegatív atom pedig plusz előjelű.
Szerves vegyületekben a hidrogén oxidációs állapota +1.

Illusztráljuk a fenti szabályokat néhány példával.

1. példa Határozza meg az elemek oxidációs fokát a kálium K 2 O, a szelén SeO 3 és a vas Fe 3 O 4 oxidjaiban.

K 2 O kálium-oxid. A molekulában lévő atomok oxidációs állapotának algebrai összege nulla. Az oxidokban lévő oxigén oxidációs állapota –2. Jelöljük a kálium oxidációs állapotát oxidjában n-nel, akkor 2n + (–2) = 0 vagy 2n = 2, tehát n = +1, azaz a kálium oxidációs foka +1.

Szelén-oxid SeO 3. A SeO 3 molekula elektromosan semleges. A három oxigénatom teljes negatív töltése –2 × 3 = –6. Ezért ahhoz, hogy ezt a negatív töltést nullára csökkentsük, a szelén oxidációs állapotának +6-nak kell lennie.

Fe3O4 molekula elektromosan semleges. A négy oxigénatom teljes negatív töltése –2 × 4 = –8. A negatív töltés kiegyenlítéséhez a három vasatom teljes pozitív töltése +8 legyen. Ezért egy vasatomnak 8/3 = +8/3 töltéssel kell rendelkeznie.

Hangsúlyozni kell, hogy egy vegyületben egy elem oxidációs foka lehet törtszám. Az ilyen frakcionált oxidációs állapotok nem értelmesek a kémiai vegyület kötéseinek magyarázatakor, de felhasználhatók redox-reakciók egyenleteinek megalkotására.

2. példa Határozza meg az elemek oxidációs fokát a NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7 vegyületekben!

A NaClO 3 molekula elektromosan semleges. A nátrium oxidációs foka +1, az oxigéné –2. Jelöljük a klór oxidációs állapotát n-nel, akkor +1 + n + 3 × (–2) = 0, vagy +1 + n – 6 = 0, vagy n – 5 = 0, tehát n = +5. Így a klór oxidációs foka +5.

A K 2 Cr 2 O 7 molekula elektromosan semleges. A kálium oxidációs foka +1, az oxigéné –2. Jelöljük a króm oxidációs állapotát n-nel, akkor 2 × 1 + 2n + 7 × (–2) = 0, vagy +2 + 2n – 14 = 0, vagy 2n – 12 = 0, 2n = 12, tehát n = +6. Így a króm oxidációs állapota +6.

3. példa Határozzuk meg a kén oxidációs fokát az SO 4 2– szulfátionban. Az SO 4 2– ion töltése –2. Az oxigén oxidációs állapota –2. Jelöljük a kén oxidációs állapotát n-nel, akkor n + 4 × (–2) = –2, vagy n – 8 = –2, vagy n = –2 – (–8), tehát n = +6. Így a kén oxidációs állapota +6.

Emlékeztetni kell arra, hogy az oxidációs állapot néha nem egyenlő egy adott elem vegyértékével.

Például az NH 3 ammónia molekulában vagy az N 2 H 4 hidrazin molekulában a nitrogénatom oxidációs foka –3, illetve –2, míg a nitrogén vegyértéke ezekben a vegyületekben három.

A fő alcsoportok elemeinek maximális pozitív oxidációs állapota általában megegyezik a csoportszámmal (kivétel: oxigén, fluor és néhány más elem).

A maximális negatív oxidációs állapot 8 - a csoportszám.

Képzési feladatok

1. Melyik vegyületben a foszfor oxidációs foka +5?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 P
4) AlP

2. Melyik vegyületben a foszfor oxidációs foka –3?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 PO 4
4) AlP

3. Melyik vegyületben a nitrogén oxidációs állapota +4?

1) HNO2
2) N 2 O 4
3) N 2 O
4) HNO3

4. Melyik vegyületben a nitrogén oxidációs foka –2?

1) NH3
2) N 2 H 4
3) N 2 O 5
4) HNO2

5. Melyik vegyületben a kén oxidációs foka +2?

1) Na 2SO 3
2) SO2
3) SCl 2
4) H2SO4

6. Melyik vegyületben a kén oxidációs foka +6?

1) Na 2SO 3
2) SO 3
3) SCl 2
4) H 2 SO 3

7. Azokban az anyagokban, amelyek képlete CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4, a króm oxidációs állapota rendre megegyezik

1) +2, +3, +6
2) +3, +6, +6
3) +2, +6, +5
4) +2, +6, +6

8. Egy kémiai elem minimális negatív oxidációs állapota általában egyenlő

1) időszakszám
3) a hiányzó elektronok száma, amíg a külső elektronréteg elkészül

9. A fő alcsoportokban található kémiai elemek maximális pozitív oxidációs állapota általában egyenlő

1) időszakszám
2) a kémiai elem sorozatszáma
3) csoportszám
4) az elemben lévő elektronok teljes száma

10. A foszfor a vegyületben a maximális pozitív oxidációs állapotot mutatja

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na3P
4) Ca 3 P 2

11. A foszfor minimális oxidációs állapotot mutat a vegyületben

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na 3 PO 4
4) Ca 3 P 2

12. Az ammónium-nitritben a kationban és anionban található nitrogénatomok oxidációs állapotot mutatnak, ill.

1) –3, +3
2) –3, +5
3) +3, –3
4) +3, +5

13. A hidrogén-peroxidban lévő oxigén vegyértéke és oxidációs állapota egyenlő

1) II, –2
2) II, –1
3) I, +4
4) III, –2

14. A pirit FeS2 kén vegyértéke és oxidációs foka egyenlő

1) IV, +5
2) II, –1
3) II, +6
4) III, +4

15. Az ammónium-bromid nitrogénatomjának vegyértéke és oxidációs állapota megegyezik

1) IV, –3
2) III, +3
3) IV, –2
4) III, +4

16. A szénatom negatív oxidációs állapotot mutat, ha kombinálódik

1) oxigén
2) nátrium
3) fluor
4) klór

17. vegyületeiben állandó oxidációs állapotot mutat

1) stroncium
2) vas
3) kén
4) klór

18. Vegyületeik oxidációs állapota +3 lehet

1) klór és fluor
2) foszfor és klór
3) szén és kén
4) oxigén és hidrogén

19. Vegyületeik oxidációs állapota +4 lehet

1) szén és hidrogén
2) szén és foszfor
3) szén és kalcium
4) nitrogén és kén

20. A vegyületeinek csoportszámával megegyező oxidációs állapot mutatkozik

1) klór
2) vas
3) oxigén
4) fluor

A redox reakciókat leíró kémiai egyenletek sikeres megoldásának előfeltétele a kémiai elemek oxidációs állapotának megtalálása. Enélkül nem tud pontos képletet létrehozni a különféle kémiai elemek reakciójából származó anyagra. Ennek eredményeként a kémiai problémák ilyen egyenletek alapján történő megoldása lehetetlen vagy hibás lesz.

Egy kémiai elem oxidációs állapotának fogalma
Oxidációs állapot egy hagyományos érték, amellyel a redox reakciókat szokás leírni. Számszerűen egyenlő az elektronok számával, amelyet egy pozitív töltést felvevő atom felad, vagy az elektronok számával, amelyet egy negatív töltést felvevő atom magához köt.

A redox reakciókban az oxidációs állapot fogalmát több anyag kölcsönhatásából származó elemvegyületek kémiai képleteinek meghatározására használják.

Első pillantásra úgy tűnhet, hogy az oxidációs szám egyenértékű egy kémiai elem vegyértékének fogalmával, de ez nem így van. Koncepció vegyérték kovalens vegyületek, azaz közös elektronpárok képződése révén keletkező vegyületek elektronkölcsönhatásainak számszerűsítésére szolgál. Az oxidációs számot olyan reakciók leírására használják, amelyek elektronokat veszítenek vagy nyernek.

Ellentétben a vegyértékkel, amely semleges jellemző, az oxidációs állapotnak lehet pozitív, negatív vagy nulla értéke. A pozitív érték a leadott elektronok számának, a negatív érték a hozzáadott elektronok számának felel meg. A nulla érték azt jelenti, hogy az elem vagy elemi formában van, oxidáció után 0-ra redukálódott, vagy előző redukció után nullára oxidálódott.

Hogyan határozható meg egy adott kémiai elem oxidációs állapota
Egy adott kémiai elem oxidációs állapotának meghatározására a következő szabályok vonatkoznak:

Az egyszerű anyagok oxidációs állapota mindig nulla.
A periódusos rendszer első csoportjába tartozó alkálifémek oxidációs állapota +1.
Az alkáliföldfémek, amelyek a periódusos rendszer második csoportját foglalják el, +2 oxidációs állapotúak.
A különféle nemfémeket tartalmazó vegyületekben a hidrogén oxidációs állapota mindig +1, a fémeket tartalmazó vegyületekben pedig +1.
A molekuláris oxigén oxidációs foka a szervetlen kémia iskolai kurzusában figyelembe vett összes vegyületben -2. Fluor -1.
A kémiai reakciók termékeinek oxidációs fokának meghatározásakor az elektromos semlegesség szabályából indulnak ki, amely szerint az anyagot alkotó különböző elemek oxidációs állapotának összege nullával kell, hogy legyen.
Az összes vegyületben lévő alumínium +3 oxidációs állapotot mutat.

Ezután általában nehézségek kezdődnek, mivel a fennmaradó kémiai elemek változó fokú oxidációt mutatnak és mutatnak a vegyületben részt vevő egyéb anyagok atomjainak típusától függően.

Vannak magasabb, alacsonyabb és közepes oxidációs állapotok. A legmagasabb oxidációs állapot a vegyértékhez hasonlóan egy kémiai elem csoportszámának felel meg a periódusos rendszerben, de pozitív értéke van. A legalacsonyabb oxidációs fok számszerűen megegyezik az elem 8-as számú csoportja közötti különbséggel. A közbenső oxidációs állapot bármely szám a legalacsonyabb oxidációs állapottól a legmagasabbig terjed.

A kémiai elemek sokféle oxidációs állapotában való eligazodás érdekében figyelmébe ajánljuk a következő segédtáblázatot. Válassza ki az Önt érdeklő elemet, és megkapja a lehetséges oxidációs állapotok értékeit. A ritkán előforduló értékeket zárójelben tüntetjük fel.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete