Jedinjenja pokazuju oksidacijsko stanje 4. Ispravan sastav formula za supstance. Oksidacijsko stanje. Periodni sistem elemenata. Negativno oksidaciono stanje nemetala

Prilikom definiranja ovog koncepta, konvencionalno se pretpostavlja da se vezni (valentni) elektroni kreću do više elektronegativnih atoma (vidi Elektronegativnost), te se stoga spojevi sastoje od pozitivno i negativno nabijenih jona. Oksidacijski broj može imati nulte, negativne i pozitivne vrijednosti, koje se obično postavljaju iznad simbola elementa na vrhu.

Nulto oksidaciono stanje se dodeljuje atomima elemenata u slobodnom stanju, na primer: Cu, H2, N2, P4, S6. Oni atomi prema kojima se povezujući elektronski oblak (elektronski par) pomiče imaju negativnu vrijednost oksidacijskog stanja. Za fluor u svim njegovim jedinjenjima jednak je -1. Atomi koji doniraju valentne elektrone drugim atomima imaju pozitivno oksidacijsko stanje. Na primjer, za alkalne i zemnoalkalne metale jednak je +1 i +2, respektivno. U jednostavnim jonima kao što su Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+, jednak je naboju jona. U većini jedinjenja oksidaciono stanje atoma vodika je +1, ali u metalnim hidridima (njihova jedinjenja sa vodonikom) - NaH, CaH 2 i drugima - je -1. Kiseonik karakteriše oksidaciono stanje -2, ali, na primer, u kombinaciji sa fluorom OF2 biće +2, au peroksidnim jedinjenjima (BaO2 itd.) -1. U nekim slučajevima, ova vrijednost se može izraziti kao frakcija: za željezo u oksidu željeza (II, III) Fe 3 O 4 ona je jednaka +8/3.

Algebarski zbir oksidacionih stanja atoma u jedinjenju je nula, au kompleksnom jonu to je naboj jona. Koristeći ovo pravilo, izračunavamo, na primjer, oksidacijsko stanje fosfora u ortofosfornoj kiselini H 3 PO 4. Označavajući to sa x i množenjem oksidacionog stanja za vodonik (+1) i kiseonik (−2) brojem njihovih atoma u jedinjenju, dobijamo jednačinu: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , odakle je x=+5 . Slično, izračunavamo oksidaciono stanje hroma u jonu Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. U jedinjenjima MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4, oksidaciono stanje mangana će biti +2, +3, +4, +8/3, +6, +7, respektivno.

Najveće oksidaciono stanje je njegova najveća pozitivna vrijednost. Za većinu elemenata jednak je broju grupe u periodičnoj tablici i važna je kvantitativna karakteristika elementa u njegovim spojevima. Najniža vrijednost oksidacijskog stanja elementa koja se javlja u njegovim spojevima obično se naziva najnižim oksidacijskim stanjem; svi ostali su srednji. Dakle, za sumpor, najveće oksidaciono stanje je +6, najniže je -2, a srednje je +4.

Promena oksidacionih stanja elemenata po grupama periodnog sistema odražava periodičnost promena njihovih hemijskih svojstava sa povećanjem atomskog broja.

Koncept oksidacionog stanja elemenata koristi se u klasifikaciji supstanci, opisu njihovih svojstava, sastavljanju formula jedinjenja i njihovih međunarodnih naziva. Ali posebno se široko koristi u proučavanju redoks reakcija. Koncept “oksidacijskog stanja” se često koristi u neorganskoj hemiji umjesto koncepta “valencije” (vidi.

Hemijski element u jedinjenju, izračunat iz pretpostavke da su sve veze jonske.

Oksidacijska stanja mogu imati pozitivnu, negativnu ili nultu vrijednost, stoga je algebarski zbir oksidacijskih stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, jednak 0, au jonu - naboj jona .

1. Oksidacijska stanja metala u jedinjenjima su uvijek pozitivna.

2. Najviše oksidaciono stanje odgovara broju grupe periodnog sistema u kojoj se element nalazi (izuzeci su: Au +3(I grupa), Cu +2(II), iz grupe VIII oksidaciono stanje +8 može se naći samo u osmijumu Os i rutenijum Ru.

3. Stanja oksidacije nemetala zavise od toga s kojim atomom su povezani:

• ako je s atomom metala, tada je oksidacijsko stanje negativno;
• ako s atomom nemetala, tada oksidacijsko stanje može biti pozitivno ili negativno. Zavisi od elektronegativnosti atoma elemenata.

4. Najveće negativno oksidaciono stanje nemetala može se odrediti tako što se od 8 oduzme broj grupe u kojoj se element nalazi, tj. najviše pozitivno oksidaciono stanje je jednako broju elektrona u vanjskom sloju, što odgovara broju grupe.

5. Stanja oksidacije jednostavnih supstanci su 0, bez obzira da li se radi o metalu ili nemetalu.

Elementi sa konstantnim oksidacionim stanjima.

Stepen oksidacije je konvencionalna vrijednost koja se koristi za snimanje redoks reakcija. Za određivanje stepena oksidacije koristi se tabela oksidacije hemijskih elemenata.

Značenje

Oksidacijsko stanje osnovnih hemijskih elemenata zasniva se na njihovoj elektronegativnosti. Vrijednost je jednaka broju elektrona pomaknutih u spojevima.

Oksidacijsko stanje se smatra pozitivnim ako se elektroni pomaknu iz atoma, tj. element donira elektrone u spoju i redukcijski je agens. Ovi elementi uključuju metale; njihovo oksidacijsko stanje je uvijek pozitivno.

Kada se elektron pomjeri prema atomu, vrijednost se smatra negativnom, a element se smatra oksidacijskim sredstvom. Atom prihvata elektrone sve dok se vanjski energetski nivo ne završi. Većina nemetala su oksidanti.

Jednostavne supstance koje ne reaguju uvek imaju nulto oksidaciono stanje.

Rice. 1. Tabela oksidacijskih stanja.

U spoju, atom nemetala s nižom elektronegativnošću ima pozitivno oksidacijsko stanje.

Definicija

Možete odrediti maksimalno i minimalno stanje oksidacije (koliko elektrona atom može dati i prihvatiti) koristeći periodni sistem.

Maksimalni stepen jednak je broju grupe u kojoj se element nalazi, odnosno broju valentnih elektrona. Minimalna vrijednost je određena formulom:

br (grupe) – 8.

Rice. 2. Periodni sistem.

Ugljik je u četvrtoj grupi, stoga je njegovo najveće oksidacijsko stanje +4, a najniže -4. Maksimalni stepen oksidacije sumpora je +6, minimalni -2. Većina nemetala uvijek ima promjenjivo - pozitivno i negativno - oksidacijsko stanje. Izuzetak je fluor. Njegovo oksidacijsko stanje je uvijek -1.

Treba imati na umu da se ovo pravilo ne odnosi na alkalne i zemnoalkalne metale grupe I i II. Ovi metali imaju konstantno pozitivno oksidaciono stanje - litijum Li +1, natrijum Na +1, kalijum K +1, berilijum Be +2, magnezijum Mg +2, kalcijum Ca +2, stroncijum Sr +2, barijum Ba +2. Ostali metali mogu pokazivati ​​različite stepene oksidacije. Izuzetak je aluminijum. Uprkos tome što je u grupi III, njegovo oksidaciono stanje je uvek +3.

Rice. 3. Alkalni i zemnoalkalni metali.

Iz grupe VIII samo rutenijum i osmijum mogu da ispolje najveće oksidaciono stanje +8. Zlato i bakar u grupi I pokazuju oksidaciona stanja od +3 i +2, respektivno.

Zapis

Da biste ispravno zabilježili stanje oksidacije, trebali biste zapamtiti nekoliko pravila:

• inertni gasovi ne reaguju, tako da je njihovo oksidaciono stanje uvek nula;
• u jedinjenjima, promjenjivo oksidacijsko stanje ovisi o varijabilnoj valentnosti i interakciji s drugim elementima;
• vodonik u jedinjenjima sa metalima pokazuje negativno oksidaciono stanje - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
• kiseonik uvek ima oksidaciono stanje -2, osim kiseonika fluorida i peroksida - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.

Šta smo naučili?

Oksidacijsko stanje je uvjetna vrijednost koja pokazuje koliko je elektrona atom elementa u spoju prihvatio ili odustao. Vrijednost ovisi o broju valentnih elektrona. Metali u jedinjenjima uvijek imaju pozitivno oksidacijsko stanje, tj. su redukcioni agensi. Za alkalne i zemnoalkalne metale, oksidacijsko stanje je uvijek isto. Nemetali, osim fluora, mogu poprimiti pozitivna i negativna oksidacijska stanja.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.5. Ukupno primljenih ocjena: 219.

DEFINICIJA

Oksidacijsko stanje je kvantitativna procjena stanja atoma nekog hemijskog elementa u jedinjenju, na osnovu njegove elektronegativnosti.

Uzima i pozitivne i negativne vrijednosti. Da biste označili oksidacijsko stanje elementa u spoju, trebate staviti arapski broj s odgovarajućim znakom (“+” ili “-”) iznad njegovog simbola.

Treba imati na umu da je oksidacijsko stanje veličina koja nema fizičko značenje, jer ne odražava stvarni naboj atoma. Međutim, ovaj koncept se vrlo široko koristi u hemiji.

Tabela oksidacionih stanja hemijskih elemenata

Maksimalno pozitivno i minimalno negativno oksidaciono stanje može se odrediti pomoću periodnog sistema D.I. Mendeljejev. Oni su jednaki broju grupe u kojoj se element nalazi i razlici između vrijednosti „najvišeg“ oksidacijskog stanja i broja 8, respektivno.

Ako preciznije razmotrimo kemijska jedinjenja, onda je u tvarima s nepolarnim vezama oksidacijsko stanje elemenata nula (N 2, H 2, Cl 2).

Oksidacijsko stanje metala u elementarnom stanju je nula, jer je raspodjela elektronske gustine u njima jednolična.

U jednostavnim ionskim jedinjenjima, oksidacijsko stanje elemenata uključenih u njih jednako je električnom naboju, jer tokom formiranja ovih spojeva dolazi do gotovo potpunog prijelaza elektrona s jednog atoma na drugi: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

Prilikom određivanja oksidacijskog stanja elemenata u spojevima s polarnim kovalentnim vezama uspoređuju se njihove vrijednosti elektronegativnosti. Budući da se tijekom stvaranja kemijske veze elektroni pomiču na atome više elektronegativnih elemenata, potonji imaju negativno oksidacijsko stanje u spojevima.

Postoje elementi koje karakteriše samo jedna vrednost oksidacionog stanja (fluor, metali grupa IA i IIA itd.). Fluor, karakteriziran najvećom vrijednošću elektronegativnosti, uvijek ima konstantno negativno oksidacijsko stanje (-1) u jedinjenjima.

Alkalni i zemnoalkalni elementi, koji se odlikuju relativno niskom vrijednošću elektronegativnosti, uvijek imaju pozitivno oksidacijsko stanje jednako (+1) i (+2), respektivno.

Međutim, postoje i hemijski elementi koje karakteriše nekoliko oksidacionih stanja (sumpor - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) itd.).

Da biste lakše zapamtili koliko i koja oksidaciona stanja su karakteristična za određeni hemijski element, koristite tabele oksidacionih stanja hemijskih elemenata, koje izgledaju ovako:

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

• Oksidacijsko stanje fosfora u fosfinu je (-3), au ortofosfornoj kiselini - (+5). Promjena oksidacionog stanja fosfora: +3 → +5, tj. prva opcija odgovora.
• Oksidacijsko stanje kemijskog elementa u jednostavnoj tvari je nula. Stepen oksidacije fosfora u oksidu sastava P 2 O 5 je (+5). Promjena oksidacionog stanja fosfora: 0 → +5, tj. treća opcija odgovora.
• Stepen oksidacije fosfora u kiselom sastavu HPO 3 je (+5), a H 3 PO 2 je (+1). Promjena oksidacionog stanja fosfora: +5 → +1, tj. peta opcija odgovora.

PRIMJER 2

Oksidacijsko stanje je uvjetni naboj atoma kemijskog elementa u spoju, izračunat iz pretpostavke da su sve veze jonskog tipa. Oksidacijska stanja mogu imati pozitivnu, negativnu ili nultu vrijednost, stoga je algebarski zbir oksidacijskih stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, jednak 0, au jonu - naboj jona .

Ova lista oksidacionih stanja pokazuje sva poznata oksidaciona stanja hemijskih elemenata periodnog sistema. Lista je zasnovana na Greenwoodovoj tabeli sa svim dodacima. Linije koje su označene bojom sadrže inertne gasove čije je oksidaciono stanje nula.

Najviše oksidaciono stanje elementa odgovara broju grupe periodnog sistema u kojoj se element nalazi (izuzeci su: Au+3 (grupa I), Cu+2 (II), iz grupe VIII oksidaciono stanje +8 može se naći samo u osmijumu Os i rutenijumu Ru.

Oksidacijska stanja metala u jedinjenjima

Stanja oksidacije metala u jedinjenjima su uvijek pozitivna, ali ako govorimo o nemetalima, onda njihovo oksidacijsko stanje ovisi o tome na koji atom je element povezan:

• ako s atomom nemetala, tada oksidacijsko stanje može biti pozitivno ili negativno. Zavisi od elektronegativnosti atoma elementa;
• ako je s atomom metala, tada je oksidacijsko stanje negativno.

Negativno oksidaciono stanje nemetala

Najveće negativno oksidaciono stanje nemetala može se odrediti oduzimanjem od 8 broja grupe u kojoj se hemijski element nalazi, tj. najviše pozitivno oksidaciono stanje je jednako broju elektrona u vanjskom sloju, što odgovara broju grupe.

Imajte na umu da su oksidaciona stanja jednostavnih supstanci 0, bez obzira da li se radi o metalu ili nemetalu.

Izvori:

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements - 2nd ed. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
• Zeleni stabilni magnezijum(I) spojevi sa Mg-Mg vezama / Jones C.; Stasch A.. - Science Magazine, 2007. - decembar (br. 318 (br. 5857)
• Naučni časopis, 1970. - Vol. 3929. - br. 168. - str. 362.
• Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - str. 760b-761.
• Irving Langmuir Raspored elektrona u atomima i molekulima. - J.Am Magazin Chem. Soc., 1919. - Br. 41.