ЧИСЛО ОКИСЛЕНИЯ: ПОНЯТИЕ, КАК ПОЛУЧИТЬ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ

Степень окисления , также называемая степенью окисления, описывает рост или потерю электронов в атоме, предполагая, что соединение, частью которого он является, имеет чисто ионный характер. Поэтому, говоря о степени окисления, предполагается, что все атомы находятся в виде ионов, взаимодействующих электростатически.

Хотя реальная картина сложнее, чем наличие ионов повсюду, степень окисления действительно полезна для интерпретации окислительно-восстановительных (окислительно-восстановительных) реакций. Изменение этих чисел показывает, какие частицы были окислены или потеряли электроны, или были ли электроны восстановлены или получены.

Оксидный слой, покрывающий железные украшения и статуи, частично состоит из анионов O2-, где кислород имеет степень окисления -2. Источник: Dracénois

Ионный заряд одноатомного иона соответствует его степени окисления. Например, оксид-анион O ^2- , один из самых распространенных в бесчисленных минералах, имеет степень окисления -2. Это интерпретируется следующим образом: у него есть два дополнительных электрона по сравнению с атомом кислорода в основном состоянии O.

Число окисления легко вычисляется по молекулярной формуле, и часто оно более полезно и актуально, когда речь идет о неорганических соединениях с ионной упаковкой. Между тем, в органической химии он не имеет такого значения, поскольку почти все его связи по существу ковалентны.

Как узнать степень окисления?

Электронейтральность

Сумма ионных зарядов в соединении должна равняться нулю, чтобы оно было нейтральным. Только ионы могут иметь положительный или отрицательный заряд.

Следовательно, следует предположить, что сумма степеней окисления также должна быть равна нулю. Помня об этом и выполняя некоторые арифметические вычисления, мы можем извлечь или определить степень окисления атома в любом соединении.

Valencias

Валентность не является надежным средством определения степени окисления атома, хотя есть несколько исключений. Например, все элементы группы 1, щелочные металлы, имеют валентность 1 и, следовательно, неизменную степень окисления +1. То же самое происходит с щелочноземельными металлами группы 2 со степенью окисления +2.

Обратите внимание, что положительной степени окисления всегда предшествует символ «+»: +1, +2, +3 и т. Д. И точно так же минусы: -1, -2, -3 и т. Д.

Основные правила

Есть несколько общих правил, которые необходимо учитывать при определении степени окисления:

-Степень окисления кислорода и серы составляет -2: O ^2- и S ^2-

-Чистые элементы имеют степень окисления 0: Fe ⁰ , P ₄⁰ , S ₈⁰

-Атом водорода, в зависимости от того, с кем он связан, имеет степень окисления +1 (H ⁺ ) или -1 (H ^- ).

-Галогены, если они не связаны с кислородом или фтором, имеют степень окисления -1: F ^- , Cl ^- , Br ^- и I ^-

-Для многоатомного иона, такого как ОН ^- , сумма степеней окисления не должна быть равна нулю, а должна быть равна заряду иона, который будет равен -1 для ОН ^- (O ^2- H ⁺ ) ^-

-Металлы в обычных условиях имеют положительную степень окисления

Арифметические операции

Предположим, у нас есть соединение PbCO ₃ . Если мы идентифицируем карбонат-анион, CO ₃^2- , расчет всех степеней окисления будет простым. Начнем с того же карбоната, зная, что степень окисления кислорода -2:

(C ^x O ₃^2- ) ^2-

Сумма степеней окисления должна быть равна -2:

х + 3 (-2) = -2

х -6 = -2

х = +4

Следовательно, степень окисления углерода +4:

(С ⁴⁺ О ₃^2- ) ^2-

PbCO ₃ теперь будет выглядеть так:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃^2-

Снова складываем степени окисления, чтобы они равнялись нулю:

г + 4-6 = 0

г = +2

Следовательно, свинец имеет степень окисления +2, поэтому предполагается, что он существует в виде катиона Pb ²⁺ . На самом деле в этом даже не было необходимости, потому что, зная, что карбонат имеет заряд -2, свинец, его противоион обязательно должен иметь заряд +2, чтобы существовала электронейтральность.

Примеры

Некоторые примеры степеней окисления для различных элементов в различных соединениях будут упомянуты ниже.

кислород

Все оксиды металлов содержат кислород в виде O ² : CaO, FeO, Cr ₂ O ₃ , BeO, Al ₂ O ₃ , PbO ₂ и т. Д. Однако в пероксид-анионе O ₂^2- каждый атом кислорода имеет степень окисления -1. Точно так же в супероксид-анионе O ₂^- каждый атом кислорода имеет степень окисления -1/2.

С другой стороны, когда кислород связывается с фтором, он приобретает положительную степень окисления. Например, в дифториде кислорода OF ₂ кислород имеет положительную степень окисления. Который? Зная, что фтор равен -1, мы имеем:

O ^x F ₂^-1

х + 2 (-1) = 0

х -2 = 0

х = +2

Таким образом, кислород имеет степень окисления +2 (O ²⁺ ) в OF ₂ (O ²⁺ F ₂^- ).

азот

Основные степени окисления азота составляют -3 (N ^3- H ₃⁺¹ ), +3 (N ³⁺ F ₃^- ) и +5 (N ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

хлор

Одна из основных степеней окисления хлора -1. Но все меняется, когда он соединяется с кислородом, азотом или фтором, более электроотрицательными элементами. Когда это происходит, он приобретает положительные степени окисления, такие как: +1 (N ^3- Cl ₃⁺ , Cl ⁺ F ^- , Cl ₂⁺ O ^2- ), +2, +3 (ClO ₂^- ), +4, +5 (ClO ₂⁺ ), +6 и +7 (Cl ₂⁷⁺ O ₇^2- ).

калий

Калий во всех своих соединениях имеет степень окисления +1 (K ⁺ ); Если только это не особые условия, при которых степень окисления может достигать -1 (K ^- ).

сера

Случай серы аналогичен случаю хлора: она имеет степень окисления -2, если она не соединяется с кислородом, фтором, азотом или тем же хлором. Например, другие ваши степени окисления: -1, +1 (S ₂⁺¹ Cl ₂^- ), +2 (S ²⁺ Cl ₂^- ), +3 (S ₂ O ₄^2- ), +4 ( S ⁴⁺ O ₂^2- ), +5 и +6 (S ⁶⁺ O ₃^2- ).

углерод

Основными степенями окисления углерода являются -4 (C ^4- H ₄⁺ ) и +4 (C ⁴⁺ O ₂^2- ). Именно здесь мы начинаем видеть несостоятельность этой концепции. Ни в метане, CH ₄ , ни в диоксиде углерода, CO ₂ , мы не имеем углерода в виде ионов C ⁴ или C ⁴⁺ соответственно, а скорее образуют ковалентные связи.

Другие степени окисления углерода, такие как -3, -2, -1 и 0, находятся в молекулярных формулах некоторых органических соединений. Однако, опять же, предполагать наличие ионных зарядов на атоме углерода не очень корректно.

Соответствие

И, наконец, основные степени окисления фосфора: -3 (Ca ₃²⁺ P ₂^3- ), +3 (H ₃⁺ P ³⁺ O ₃^2- ) и +5 (P ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

Ссылки

Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
Кларк Дж. (2018). Состояние окисления (числа окисления). Получено с: chemguide.co.uk
Wikipedia. (2020). Состояние окисления. Получено с: en.wikipedia.org
Доктор Кристи М. Бейли. (SF). Присвоение чисел окисления. Получено с: occc.edu

ЧИСЛО ОКИСЛЕНИЯ: ПОНЯТИЕ, КАК ПОЛУЧИТЬ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024