Как да определим всички възможни степени на окисление. Как да подредите и как да определите степента на окисление на елементите. Отрицателни, нулеви и положителни стойности на степен на окисление

Такъв предмет училищна програмакак химията причинява множество трудности за повечето съвременните ученици, малко хора могат да определят степента на окисление в съединенията. Най-големи трудности имат учениците, които учат, тоест учениците от основното училище (8-9 клас). Неразбирането на предмета води до появата на враждебност сред учениците към този предмет.

Учителите идентифицират редица причини за такава „неприязън“ на учениците от средното и средното училище към химията: нежелание да разбират сложни химични термини, неспособност да използват алгоритми за разглеждане на конкретен процес, проблеми с математическите знания. Министерството на образованието на Руската федерация направи сериозни промени в съдържанието на предмета. Освен това се "съкрати" и броят на часовете за преподаване на химия. Това имаше отрицателно въздействие върху качеството на знанията по предмета, намаляване на интереса към изучаването на дисциплината.

Кои теми от курса по химия са най-трудни за учениците?

По новата програма в курса учебна дисциплина"Химия" на основното училище включва няколко сериозни теми: периодичната таблица на елементите на Д. И. Менделеев, класове неорганични вещества, йонен обмен. Най-трудно е осмокласниците да определят степента на окисление на оксидите.

Правила за поставяне

Преди всичко учениците трябва да знаят, че оксидите са сложни двуелементни съединения, които включват кислород. Предпоставка едно бинарно съединение да принадлежи към класа на оксидите е втората позиция на кислорода в това съединение.

Алгоритъм за киселинни оксиди

Като начало отбелязваме, че градусите са числени изрази на валентността на елементите. Киселинни оксидиобразувани от неметали или метали с валентност от четири до седем, вторият в такива оксиди е задължително кислород.

В оксидите валентността на кислорода винаги съответства на две, може да се определи от периодичната таблица на елементите на Д. И. Менделеев. Такъв типичен неметал като кислорода, който е в 6-та група на основната подгрупа на периодичната таблица, приема два електрона, за да завърши напълно своето външно енергийно ниво. Неметалите в съединения с кислород най-често проявяват по-висока валентност, която съответства на номера на самата група. Важно е да припомним, че степента на окисление на химичните елементи е показател, който предполага положително (отрицателно) число.

Неметалът в началото на формулата има положителна степен на окисление. Неметалният кислород е стабилен в оксиди, индексът му е -2. За да проверите надеждността на подреждането на стойностите в киселинните оксиди, ще трябва да умножите всички зададени от вас числа по индексите на конкретен елемент. Изчисленията се считат за надеждни, ако общата сума на всички плюсове и минуси на зададените градуси е 0.

Съставяне на двуелементни формули

Степента на окисление на атомите на елементите дава възможност за създаване и записване на съединения от два елемента. Когато създавате формула, за начало и двата символа се изписват един до друг, не забравяйте да поставите кислород втори. Над всеки от записаните знаци са предписани стойностите на степента на окисление, след което между намерените числа е числото, което ще се дели на двете цифри без остатък. Този показател трябва да се раздели отделно на цифровата стойност на степента на окисление, като се получат индекси за първия и втория компонент на двуелементното вещество. Най-високото състояние на окисление е числено равно на стойността на най-високата валентност на типичен неметал, идентичен с номера на групата, където неметалът стои в PS.

Алгоритъм за задаване на числени стойности в основни оксиди

Оксидите на типичните метали се считат за такива съединения. Те във всички съединения имат индекс на степен на окисление не повече от +1 или +2. За да разберете какво ще бъде степента на окисление на метала, можете да използвате периодичната таблица. За металите от основните подгрупи на първата група този параметър винаги е постоянен, той е подобен на номера на групата, т.е. +1.

Металите от основната подгрупа на втората група също се характеризират със стабилно състояние на окисление, числено +2. Степените на окисление на оксидите, като се вземат предвид техните индекси (числа), трябва да се добавят към нула, тъй като химическата молекула се счита за неутрална частица без заряд.

Подреждане на степените на окисление в кислородсъдържащи киселини

Киселините са сложни вещества, състоящи се от един или повече водородни атоми, които са свързани с някакъв вид киселинен остатък. Като се има предвид, че степени на окисление са числа, за изчисляването им са необходими някои математически умения. Такъв индикатор за водород (протон) в киселини винаги е стабилен, той е +1. След това можете да посочите степента на окисление за отрицателния кислороден йон, тя също е стабилна, -2.

Само след тези действия е възможно да се изчисли степента на окисление на централния компонент на формулата. Като специфична проба, разгледайте определянето на степента на окисление на елементите в сярна киселина H2SO4. Като се има предвид, че в молекулата на това сложно веществосъдържа два водородни протона, 4 кислородни атома, получаваме израз от тази форма +2+X-8=0. За да образува сумата нула, сярата ще има степен на окисление +6

Подреждане на степените на окисление в солите

Солите са сложни съединения, състоящи се от метални йони и един или повече киселинни остатъци. Метод за определяне степента на окисление на всеки от съставни частив сложна сол е същото като в кислородсъдържащите киселини. Като се има предвид, че степента на окисление на елементите е цифров индикатор, важно е правилно да се посочи степента на окисление на метала.

Ако солеобразуващият метал се намира в основната подгрупа, степента му на окисление ще бъде стабилна, съответства на номера на групата, е положителна стойност. Ако солта съдържа метал от подобна подгрупа на PS, е възможно да се покажат различни метали чрез киселинния остатък. След като степента на окисление на метала е зададена, поставете (-2), след което степента на окисление на централния елемент се изчислява с помощта на химическото уравнение.

Като пример, разгледайте определянето на степента на окисление на елементите в (средна сол). NaNO3. Солта се образува от метал от основната подгрупа на група 1, следователно степента на окисление на натрия ще бъде +1. Кислородът в нитратите има степен на окисление -2. За определяне на числената стойност на степента на окисление е уравнението +1+X-6=0. Решавайки това уравнение, получаваме, че X трябва да бъде +5, това е

Основни термини в ОВР

За окислителния и редукционния процес има специални термини, които учениците трябва да научат.

Степента на окисление на атома е неговата директна способност да прикрепя към себе си (дарява на други) електрони от някои йони или атоми.

Окислителят се счита за неутрални атоми или заредени йони, които придобиват електрони по време на химическа реакция.

Редукторът ще бъде незаредени атоми или заредени йони, които в процеса на химично взаимодействие губят собствените си електрони.

Окисляването се представя като процедура за отдаване на електрони.

Редукцията е свързана с приемането на допълнителни електрони от незареден атом или йон.

Редокс процесът се характеризира с реакция, по време на която степента на окисление на атома задължително се променя. Това определение ви позволява да разберете как можете да определите дали реакцията е OVR.

Правила за разбор на OVR

Използвайки този алгоритъм, можете да подредите коефициентите във всяка химична реакция.

За да се характеризира редокс способността на частиците, е важна такава концепция като степента на окисление. СЪСТОЯНИЕТО НА ОКИСЛЕНИЕ е зарядът, който един атом в молекула или йон би могъл да има, ако всички негови връзки с други атоми са прекъснати и общите електронни двойки останат с повече електроотрицателни елементи.

За разлика от зарядите на йоните в реалния живот, степента на окисление показва само условния заряд на атома в молекулата. Тя може да бъде отрицателна, положителна или нула. Например степента на окисление на атомите в прости вещества ax е равно на "0" (,
,,). В химичните съединения атомите могат да имат постоянно или променливо състояние на окисление. За метали от основните подгрупи I, II и III група Периодична системав химичните съединения степента на окисление по правило е постоянна и равна съответно на Me +1, Me +2 и Me +3 (Li +, Ca +2, Al +3). Флуорният атом винаги има -1. Хлорът в съединения с метали винаги има -1. В по-голямата част от съединенията кислородът има степен на окисление -2 (с изключение на пероксидите, където степента му на окисление е -1), а водородът +1 (с изключение на металните хидриди, където степента му на окисление е -1).

Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в неутрална молекула е равна на нула, а в йон е равна на заряда на йона. Тази връзка позволява да се изчислят степени на окисление на атомите в сложни съединения.

В молекулата на сярната киселина H 2 SO 4 водородният атом има степен на окисление +1, а кислородният атом е -2. Тъй като има два водородни атома и четири кислородни атома, имаме два "+" и осем "-". Шест "+" липсват към неутралността. Това число е степента на окисление на сярата -
. Молекулата на калиев дихромат K 2 Cr 2 O 7 се състои от два атома калий, два атома хром и седем атома кислород. Калият има степен на окисление +1, кислородът има -2. Така че имаме два "+" и четиринадесет "-". Останалите дванадесет "+" се падат на два хромни атома, всеки от които има степен на окисление +6 (
).

Типични окислители и редуциращи агенти

От дефиницията на процесите на редукция и окисление следва, че по принцип простите и сложните вещества, съдържащи атоми, които не са в най-ниска степен на окисление и следователно могат да понижат степента си на окисление, могат да действат като окислители. По същия начин, прости и сложни вещества, съдържащи атоми, които не са в най-високо състояние на окисление и следователно могат да повишат степента си на окисление, могат да действат като редуциращи агенти.

Най-силните окислители са:

1) прости вещества, образувани от атоми с голяма електроотрицателност, т.е. типични неметали, разположени в главните подгрупи на шеста и седма група на периодичната система: F, O, Cl, S (съответно F 2 , O 2 , Cl 2 , S);

2) вещества, съдържащи елементи от висш и междинен клас

положителни степени на окисление, включително под формата на йони, както прости, елементарни (Fe 3+), така и съдържащи кислород, оксоаниони (перманганатен йон - MnO 4 -);

3) пероксидни съединения.

Специфични вещества, използвани в практиката като окислители, са кислород и озон, хлор, бром, перманганати, дихромати, оксикиселини на хлор и техните соли (напр.
,
,
), Азотна киселина (
), концентрирана сярна киселина (
), манганов диоксид (
), водороден прекис и метални прекиси (
,
).

Най-мощните редуциращи агенти са:

1) прости вещества, чиито атоми имат ниска електроотрицателност ("активни метали");

2) метални катиони в ниски степени на окисление (Fe 2+);

3) прости елементарни аниони, например сулфиден йон S 2-;

4) кислородсъдържащи аниони (оксоаниони), съответстващи на най-ниските положителни степени на окисление на елемента (нитрит
, сулфит
).

Специфични вещества, използвани в практиката като редуциращи агенти, са например алкални и алкалоземни метали, сулфиди, сулфити, халогеноводороди (с изключение на HF), органични вещества - алкохоли, алдехиди, формалдехид, глюкоза, оксалова киселина, както и водород, въглерод , въглероден оксид (
) и алуминий при високи температури.

По принцип, ако дадено вещество съдържа елемент в междинно състояние на окисление, тогава тези вещества могат да проявяват както окислителни, така и редуциращи свойства. Всичко зависи от

"партньор" в реакцията: с достатъчно силен окислител може да реагира като редуциращ агент, а с достатъчно силен редуциращ агент - като окислител. Така например нитритният йон NO 2 - в кисела среда действа като окислител по отношение на йон I -:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCl + 2H 2 O

и като редуциращ агент по отношение на перманганатния йон MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K 2 SO 4 + 3H 2 O

Как да определим степента на окисление? Периодичната таблица ви позволява да запишете тази количествена стойност за всеки химичен елемент.

Определение

Първо, нека се опитаме да разберем какво представлява този термин. Степента на окисление според периодичната таблица е броят на електроните, които са приети или отдадени от даден елемент в процеса на химично взаимодействие. Може да приема както отрицателни, така и положителни стойности.

Връзка към таблицата

Как се определя степента на окисление? Периодичната таблица се състои от осем групи, разположени вертикално. Всяка от тях има две подгрупи: основна и второстепенна. За да се зададат индикатори за елементи, трябва да се използват определени правила.

Инструкция

Как да изчислим степента на окисление на елементите? Таблицата ви позволява напълно да се справите с подобен проблем. Алкалните метали, които се намират в първата група (главна подгрупа), показват степента на окисление в съединенията, тя съответства на +, е равна на тяхната най-висока валентност. Металите от втората група (подгрупа А) имат степен на окисление +2.

Таблицата ви позволява да определите тази стойност не само за елементи, които показват метални свойства, но и за неметали. Максималната им стойност ще съответства на най-високата валентност. Например за сярата ще бъде +6, за азота +5. Как се изчислява тяхната минимална (най-ниска) стойност? Таблицата отговаря и на този въпрос. Извадете номера на групата от осем. Например за кислород ще бъде -2, за азот -3.

За прости вещества, които не са влезли в химично взаимодействие с други вещества, определеният показател се счита за нула.

Нека се опитаме да идентифицираме основните действия, свързани с подреждането в бинарни съединения. Как да им поставим степента на окисление? Периодичната таблица помага за решаването на проблема.

Например, вземете калциев оксид CaO. За калция, разположен в основната подгрупа на втората група, стойността ще бъде постоянна, равна на +2. За кислорода, който има неметални свойства, този показател ще бъде отрицателна стойност и съответства на -2. За да проверим правилността на определението, обобщаваме получените числа. В резултат на това получаваме нула, следователно изчисленията са правилни.

Нека определим подобни показатели в още едно бинарно съединение CuO. Тъй като медта се намира във вторична подгрупа (първа група), следователно, изследваният индикатор може да покаже различни значения. Следователно, за да го определите, първо трябва да идентифицирате индикатора за кислород.

За неметал, разположен в края на двоичната формула, степента на окисление има отрицателна стойност. Тъй като този елемент се намира в шестата група, при изваждане на шест от осем, получаваме, че степента на окисление на кислорода съответства на -2. Тъй като в съединението няма индекси, следователно степента на окисление на медта ще бъде положителна, равна на +2.

Как иначе се използва химическата таблица? Степените на окисление на елементите във формули, състоящи се от три елемента, също се изчисляват по определен алгоритъм. Първо, тези индикатори се поставят на първия и последния елемент. За първи път този индикатор ще има положителна стойност, съответстваща на валентността. За екстремния елемент, който е неметал, този показател има отрицателна стойност, определя се като разлика (номерът на групата се изважда от осем). При изчисляване на степента на окисление на централния елемент се използва математическо уравнение. Изчисленията вземат предвид наличните индекси за всеки елемент. Сумата от всички степени на окисление трябва да бъде нула.

Пример за определяне в сярна киселина

Формула това съединениеима формата H 2 SO 4 . Водородът има степен на окисление +1, кислородът има -2. За да определим степента на окисление на сярата, съставяме математическо уравнение: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Получаваме, че степента на окисление на сярата съответства на +6.

Заключение

Когато използвате правилата, можете да подредите коефициентите в редокс реакциите. Този въпрос се разглежда в курса по химия от девети клас на училищната програма. Освен това информацията за степента на окисление ви позволява да изпълнявате Задачи на OGEи ИЗПОЛЗВАЙТЕ.

В химичните процеси основна роля играят атомите и молекулите, чиито свойства определят резултата химична реакция. Една от важните характеристики на атома е окислителното число, което опростява метода за отчитане на преноса на електрони в частица. Как да определите степента на окисление или формалния заряд на една частица и какви правила трябва да знаете за това?

Определение

Всяка химическа реакция се дължи на взаимодействието на атомите на различни вещества. Реакционният процес и неговият резултат зависят от характеристиките на най-малките частици.

Терминът окисление (оксидация) в химията означава реакция, по време на която група атоми или един от тях губят електрони или печелят, в случай на придобиване, реакцията се нарича "редукция".

Степента на окисление е величина, която се измерва количествено и характеризира преразпределените електрони по време на реакцията. Тези. в процеса на окисляване електроните в атома намаляват или се увеличават, като се преразпределят между другите взаимодействащи частици, а степента на окисление показва как точно се реорганизират. Тази концепция е тясно свързана с електроотрицателността на частиците - тяхната способност да привличат и отблъскват свободни йони от себе си.

Определянето на нивото на окисление зависи от характеристиките и свойствата на конкретно вещество, така че процедурата за изчисление не може да се нарече недвусмислено лесна или сложна, но нейните резултати помагат за конвенционално записване на процесите на редокс реакции. Трябва да се разбере, че полученият резултат от изчисленията е резултат от отчитане на преноса на електрони и няма физически смисъл, и също не е истинският заряд на ядрото.

Важно е да се знае! Неорганична химиячесто използва термина валентност вместо степента на окисление на елементите, това не е грешка, но трябва да се има предвид, че второто понятие е по-универсално.

Концепциите и правилата за изчисляване на движението на електроните са в основата на класификацията химически вещества(номенклатура), описания на техните свойства и съставяне на формули за свързване. Но най-често тази концепция се използва за описание и работа с редокс реакции.

Правила за определяне на степента на окисление

Как да разберете степента на окисление? Когато работите с окислително-редукционни реакции, е важно да знаете, че формалният заряд на една частица винаги ще бъде равен на величината на електрона, изразена в числена стойност. Тази особеност е свързана с предположението, че електронните двойки, които образуват връзка, винаги са напълно изместени към по-отрицателни частици. Трябва да се разбере, че говорим за йонни връзки и в случай на реакция при , електроните ще бъдат разделени по равно между идентични частици.

Окислителното число може да има както положителни, така и отрицателни стойности. Работата е там, че по време на реакцията атомът трябва да стане неутрален и за това трябва или да прикрепите определен брой електрони към йона, ако е положителен, или да ги отнемете, ако е отрицателен. За обозначаване на тази концепция, когато пишете формули, над обозначението на елемента обикновено се изписва арабска цифра със съответния знак. Например или т.н.

Трябва да знаете, че формалният заряд на металите винаги ще бъде положителен и в повечето случаи можете да използвате периодичната таблица, за да го определите. Има редица характеристики, които трябва да се вземат предвид, за да се определят правилно показателите.

Степен на окисление:

След като си спомним тези характеристики, ще бъде доста лесно да се определи степента на окисление на елементите, независимо от сложността и броя на атомните нива.

Полезно видео: определяне на степента на окисление

Периодичната таблица на Менделеев съдържа почти цялата необходима информация за работа с химични елементи. Например, учениците използват само него, за да опишат химични реакции. Така че, за да се определят максималните положителни и отрицателни стойности на окислителното число, е необходимо да се провери обозначението на химичния елемент в таблицата:

1. Максималният положителен е номерът на групата, в която се намира елементът.
2. Максимум отрицателна степенокисляването е разликата между максималната положителна граница и числото 8.

По този начин е достатъчно лесно да се знае крайни границиформалният заряд на елемент. Такова действие може да се извърши с помощта на изчисления, базирани на периодичната таблица.

Важно е да се знае! Един елемент може да има няколко различни индекса на окисление едновременно.

Има два основни начина за определяне на нивото на окисление, примери за които са представени по-долу. Първият от тях е метод, който изисква знания и умения за прилагане на законите на химията. Как да подредите степени на окисление с помощта на този метод?

Правилото за определяне на степени на окисление

За целта са ви необходими:

1. Определете дали дадено вещество е елементарно и дали не е свързано. Ако отговорът е да, тогава неговото окислително число ще бъде равно на 0, независимо от състава на веществото (отделни атоми или многостепенни атомни съединения).
2. Определете дали въпросното вещество се състои от йони. Ако да, тогава степента на окисление ще бъде равна на техния заряд.
3. Ако въпросното вещество е метал, тогава погледнете показателите на други вещества във формулата и изчислете показанията на метала чрез аритметика.
4. Ако цялото съединение има един заряд (всъщност това е сумата от всички частици на представените елементи), тогава е достатъчно да се определят показателите на простите вещества, след което да се извадят от общото количество и да се получат данните за метала.
5. Ако връзката е неутрална, тогава общата сума трябва да е нула.

Например, помислете за комбиниране с алуминиев йон, чийто общ заряд е нула. Правилата на химията потвърждават факта, че йонът Cl има степен на окисление -1 и в този случай в съединението има три от тях. Така че Al йонът трябва да е +3, за да бъде цялото съединение неутрално.

Този метод е доста добър, тъй като правилността на решението винаги може да бъде проверена чрез добавяне на всички нива на окисление заедно.

Вторият метод може да се приложи без познаване на химичните закони:

1. Намерете данни за частици, за които няма строги правила и точният брой на техните електрони е неизвестен (възможно чрез елиминиране).
2. Разберете показателите на всички останали частици и след това от общото количество чрез изваждане намерете желаната частица.

Нека разгледаме втория метод, използвайки веществото Na2SO4 като пример, в който серният атом S не е дефиниран, известно е само, че той е различен от нула.

За да намерите на какво са равни всички степени на окисление:

1. Намерете известни елементи, като имате предвид традиционните правила и изключения.
2. Na йон = +1 и всеки кислород = -2.
3. Умножете броя на частиците на всяко вещество по техните електрони и получете степента на окисление на всички атоми с изключение на един.
4. Na2SO4 се състои от 2 натрия и 4 кислорода, когато се умножи, се оказва: 2 X +1 \u003d 2 е окислителното число на всички натриеви частици и 4 X -2 \u003d -8 - кислород.
5. Добавете резултатите 2+(-8) = -6 - това е общият заряд на съединението без сярна частица.
6. Изразете химическата нотация като уравнение: сума от известни данни + неизвестно число = общ заряд.
7. Представен Na2SO4 по следния начин: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

По този начин, за да използвате втория метод, е достатъчно да знаете простите закони на аритметиката.