Oxidační stav. Stanovení oxidačního stavu atomu prvku pomocí chemický vzorec spojení. Sestavení vzorce sloučeniny na základě známých oxidačních stavů elementárních atomů

Oxidační stav prvku je podmíněný náboj atomu v látce, vypočítaný za předpokladu, že se skládá z iontů. Chcete-li určit oxidační stav prvků, musíte si pamatovat určitá pravidla:

1. Oxidační stav může být kladný, záporný nebo nulový. Označuje se arabskou číslicí se znaménkem plus nebo mínus nad symbolem prvku.

2. Při určování oxidačních stavů vycházíme z elektronegativity látky: součet oxidačních stavů všech atomů ve sloučenině je nulový.

3. Je-li sloučenina tvořena atomy jednoho prvku (v jednoduché látce), pak je oxidační stav těchto atomů nulový.

4. Některé atomy chemické prvky obvykle přičítáno oxidačnímu stavu oceli. Například oxidační stav fluoru ve sloučeninách je vždy -1; lithium, sodík, draslík, rubidium a cesium +1; hořčík, vápník, stroncium, baryum a zinek +2, hliník +3.

5. Oxidační stav vodíku u většiny sloučenin je +1 a pouze u sloučenin s některými kovy je roven -1 (KH, BaH2).

6. Oxidační stav kyslíku u většiny sloučenin je -2 a pouze u některých sloučenin je mu přiřazen oxidační stav -1 (H2O2, Na2O2 nebo +2 (OF2).

7. Atomy mnoha chemických prvků mají proměnlivé oxidační stavy.

8. Oxidační stav atomu kovu ve sloučeninách je kladný a číselně se rovná jeho mocenství.

9. Maximální kladný oxidační stav prvku je obvykle roven číslu skupiny v periodické tabulce, ve které se prvek nachází.

10. Minimální oxidační stav kovů je nula. U nekovů se ve většině případů pod záporným oxidačním stavem rovná rozdílu mezi číslem skupiny a číslem osm.

11. Oxidační stav atomu tvoří jednoduchý iont (skládá se z jednoho atomu) a je roven náboji tohoto iontu.

Pomocí výše uvedených pravidel určíme oxidační stavy chemických prvků ve složení H2SO4. Jedná se o komplexní látku skládající se ze tří chemických prvků - vodíku H, síry S a kyslíku O. Všimněme si oxidačních stavů těch prvků, pro které jsou konstantní. V našem případě se jedná o vodík H a kyslík O.

Stanovme neznámý oxidační stav síry. Nechť oxidační stav síry v této sloučenině je x.

Vytvořme rovnice tak, že pro každý prvek vynásobíme jeho index oxidačním stavem a přirovnáme extrahované množství k nule: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X – 8 = 0

x = +8 – 2 = +6

Proto je oxidační číslo síry plus šest.

V následující příklad Pojďme zjistit, jak vytvořit vzorec pro sloučeninu se známými oxidačními stavy elementárních atomů. Vytvořme vzorec pro oxid železitý. Slovo „oxid“ znamená, že napravo od symbolu železa musíte napsat symbol kyslíku: FeO.

Všimněme si oxidačních stavů chemických prvků nad jejich symboly. Oxidační stav železa je uveden v názvu v závorce (III), proto je roven +3, oxidační stav kyslíku v oxidech je -2.

Najděte nejmenší společný násobek čísel 3 a 2, to je 6. Vydělte číslo 6 3, dostaneme číslo 2 - to je index pro železo. Vydělte číslo 6 2, dostaneme číslo 3 - to je index pro kyslík.

V následujícím příkladu zjistíme, jak vytvořit vzorec pro sloučeninu se známými oxidačními stavy atomů prvků a nábojů iontů. Vytvořme vzorec pro ortofosforečnan vápenatý. Slovo „ortofosfát“ znamená, že napravo od symbolu vápníku musíte napsat kyselý zbytek kyseliny ortofosfátu: CaPO4.

Všimněme si oxidačního stavu vápníku (pravidlo číslo čtyři) a náboje zbytku kyseliny (podle tabulky rozpustnosti).

Najděte nejmenší společný násobek čísel 2 a 3, to je 6. Vydělte číslo 6 2, dostaneme číslo 3 - to je index pro vápník. Vydělte číslo 6 3, dostaneme číslo 2 - to je index pro zbytek kyseliny.

Stupeň oxidace je konvenční hodnota používaná pro záznam redoxních reakcí. Pro stanovení stupně oxidace se používá tabulka oxidace chemických prvků.

Význam

Oxidační stav základních chemických prvků je založen na jejich elektronegativitě. Hodnota se rovná počtu elektronů vytěsněných ve sloučeninách.

Oxidační stav je považován za pozitivní, pokud jsou elektrony z atomu vytěsněny, tzn. prvek daruje elektrony ve sloučenině a je redukčním činidlem. Mezi tyto prvky patří kovy, jejich oxidační stav je vždy kladný.

Když je elektron posunut směrem k atomu, hodnota je považována za zápornou a prvek je považován za oxidační činidlo. Atom přijímá elektrony, dokud není dokončena vnější energetická hladina. Většina nekovů jsou oxidační činidla.

Jednoduché látky, které nereagují, mají vždy nulový oxidační stav.

Rýže. 1. Tabulka oxidačních stavů.

Ve sloučenině má atom nekovu s nižší elektronegativitou kladný oxidační stav.

Definice

Pomocí periodické tabulky můžete určit maximální a minimální oxidační stavy (kolik elektronů může atom dát a přijmout).

Maximální stupeň je roven počtu skupiny, ve které se prvek nachází, nebo počtu valenčních elektronů. Minimální hodnota je určena vzorcem:

č. (skupiny) – 8.

Rýže. 2. Periodická tabulka.

Uhlík je ve čtvrté skupině, proto jeho nejvyšší oxidační stav je +4 a nejnižší -4. Maximální oxidační stupeň síry je +6, minimální -2. Většina nekovů má vždy proměnný - pozitivní a negativní - oxidační stav. Výjimkou je fluor. Jeho oxidační stav je vždy -1.

Je třeba mít na paměti, že toto pravidlo neplatí pro alkalické kovy a kovy alkalických zemin skupiny I a II. Tyto kovy mají konstantní kladný oxidační stav - lithium Li +1, sodík Na +1, draslík K +1, berylium Be +2, hořčík Mg +2, vápník Ca +2, stroncium Sr +2, baryum Ba +2. Jiné kovy mohou vykazovat různé stupně oxidace. Výjimkou je hliník. Přestože je ve skupině III, jeho oxidační stav je vždy +3.

Rýže. 3. Alkalické kovy a kovy alkalických zemin.

Ze skupiny VIII nejvyšší stupeň Pouze ruthenium a osmium mohou vykazovat oxidaci +8. Zlato a měď ve skupině I vykazují oxidační stavy +3 a +2.

Záznam

Chcete-li správně zaznamenat oxidační stav, měli byste si zapamatovat několik pravidel:

• inertní plyny nereagují, takže jejich oxidační stav je vždy nulový;
• u sloučenin závisí proměnný oxidační stav na proměnné valenci a interakci s jinými prvky;
• vodík ve sloučeninách s kovy vykazuje negativní oxidační stav - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
• kyslík má vždy oxidační stav -2, kromě fluoridu a peroxidu kyslíku - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.

co jsme se naučili?

Oxidační stav je podmíněná hodnota ukazující, kolik elektronů atom prvku ve sloučenině přijal nebo se vzdal. Hodnota závisí na počtu valenčních elektronů. Kovy ve sloučeninách mají vždy kladný oxidační stav, tzn. jsou redukční činidla. U alkalických kovů a kovů alkalických zemin je oxidační stav vždy stejný. Nekovy, kromě fluoru, mohou nabývat kladných a záporných oxidačních stavů.

Jak zjistit oxidační stav? Periodická tabulka umožňuje zaznamenat tuto kvantitativní hodnotu pro jakýkoli chemický prvek.

Definice

Nejprve se pokusme pochopit, co tento pojem představuje. Oxidační stav podle periodické tabulky představuje počet elektronů, které jsou přijaty nebo odevzdány prvkem v procesu chemické interakce. Může nabývat záporné i kladné hodnoty.

Propojení s tabulkou

Jak se určuje oxidační stav? Periodická tabulka se skládá z osmi skupin uspořádaných svisle. Každá z nich má dvě podskupiny: hlavní a vedlejší. Chcete-li nastavit metriky pro prvky, musíte použít určitá pravidla.

Instrukce

Jak vypočítat oxidační stavy prvků? Tabulka vám umožní plně se s tímto problémem vyrovnat. Alkalické kovy, které se nacházejí v první skupině (hlavní podskupině), vykazují ve sloučeninách oxidační stav, který odpovídá +, rovný jejich nejvyšší mocenství. Kovy druhé skupiny (podskupina A) mají oxidační stav +2.

Tabulka umožňuje určit tuto hodnotu nejen pro prvky vykazující kovové vlastnosti, ale také pro nekovy. Jejich maximální hodnota bude odpovídat nejvyšší valenci. Například pro síru to bude +6, pro dusík +5. Jak se vypočítá jejich minimální (nejnižší) hodnota? I na tuto otázku odpovídá tabulka. Musíte odečíst číslo skupiny od osmi. Například pro kyslík to bude -2, pro dusík -3.

U jednoduchých látek, které nevstoupily do chemické interakce s jinými látkami, se stanovený ukazatel považuje za rovný nule.

Pokusme se identifikovat hlavní akce související s uspořádáním v binárních sloučeninách. Jak v nich nastavit oxidační stav? Periodická tabulka pomáhá vyřešit problém.

Vezměme si například oxid vápenatý CaO. Pro vápník, který se nachází v hlavní podskupině druhé skupiny, bude hodnota konstantní, rovna +2. Pro kyslík, který má nekovové vlastnosti, bude tento indikátor záporná hodnota a odpovídá -2. Abychom zkontrolovali správnost definice, shrneme získaná čísla. Výsledkem je nula, takže výpočty jsou správné.

Stanovme podobné indikátory v další binární sloučenině CuO. Vzhledem k tomu, že se měď nachází v sekundární podskupině (první skupině), může se studovaný indikátor projevit různé významy. Proto, abyste jej určili, musíte nejprve identifikovat indikátor pro kyslík.

Nekov umístěný na konci binárního vzorce má záporné oxidační číslo. Protože se tento prvek nachází v šesté skupině, při odečtení šesti od osmi dostaneme, že oxidační stav kyslíku odpovídá -2. Protože ve sloučenině nejsou žádné indexy, index oxidačního stavu mědi bude kladný, rovný +2.

Jak jinak se používá chemický stůl? Oxidační stavy prvků ve vzorcích sestávajících ze tří prvků se také vypočítávají pomocí specifického algoritmu. Nejprve jsou tyto indikátory umístěny na prvním a posledním prvku. U prvního bude mít tento ukazatel kladnou hodnotu, odpovídající valenci. Pro nejvzdálenější prvek, kterým je nekov, má tento ukazatel zápornou hodnotu, určuje se jako rozdíl (číslo skupiny se odečítá od osmi). Při výpočtu oxidačního stavu centrální prvek použít matematickou rovnici. Při výpočtu se berou v úvahu dostupné indexy pro každý prvek. Součet všech oxidačních stavů musí být nulový.

Příklad stanovení v kyselině sírové

Vzorec této sloučeniny je H2SO4. Vodík má oxidační stav +1 a kyslík má oxidační stav -2. Pro určení oxidačního stavu síry vytvoříme matematickou rovnici: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Zjistíme, že oxidační stav síry odpovídá +6.

Závěr

Pomocí pravidel můžete přiřadit koeficienty v redoxních reakcích. Tato otázka v kurzu chemie v deváté třídě školní osnovy. Kromě toho vám informace o oxidačních stavech umožňují provádět Úkoly OGE a Jednotná státní zkouška.

Formální náboj atomu ve sloučeninách je pomocná veličina, obvykle se používá při popisech vlastností prvků v chemii. Tento konvenční elektrický náboj je oxidační stav. Jeho hodnota se mění v důsledku mnoha chemických procesů. Přestože je náboj formální, jasně charakterizuje vlastnosti a chování atomů v redoxních reakcích (ORR).

Oxidace a redukce

V minulosti používali chemici termín „oxidace“ k popisu interakce kyslíku s jinými prvky. Název reakcí pochází z latinského názvu pro kyslík – Oxygenium. Později se ukázalo, že oxidují i ​​další prvky. V tomto případě jsou redukovány - získávají elektrony. Každý atom při tvorbě molekuly mění strukturu svého valenčního elektronového obalu. V tomto případě se objeví formální náboj, jehož velikost závisí na počtu konvenčně daných nebo akceptovaných elektronů. Pro charakterizaci této hodnoty se dříve používal anglický chemický termín „oxidační číslo“, což v překladu znamená „oxidační číslo“. Při jeho použití se vychází z předpokladu, že vazebné elektrony v molekulách nebo iontech patří atomu s vyšší hodnotou elektronegativity (EO). Schopnost zadržovat své elektrony a přitahovat je od jiných atomů je dobře vyjádřena u silných nekovů (halogeny, kyslík). Opačné vlastnosti mají silné kovy (sodík, draslík, lithium, vápník, další alkalické prvky a prvky alkalických zemin).

Stanovení oxidačního stavu

Oxidační stav je náboj, který by atom získal, kdyby elektrony účastnící se tvorby vazby byly zcela posunuty k elektronegativnějšímu prvku. Jsou látky, které nemají molekulární struktura(halogenidy alkalických kovů a další sloučeniny). V těchto případech se oxidační stav shoduje s nábojem iontu. Konvenční nebo skutečný náboj ukazuje, jaký proces nastal předtím, než atomy získaly svůj současný stav. Kladný oxidační stav je celkový elektrony, které byly odstraněny z atomů. Záporné oxidační číslo se rovná počtu získaných elektronů. Změnou oxidačního stavu chemického prvku se soudí, co se děje s jeho atomy během reakce (a naopak). Barva látky určuje, jaké změny nastaly v oxidačním stavu. Sloučeniny chrómu, železa a řady dalších prvků, ve kterých vykazují různé mocenství, jsou zbarveny odlišně.

Záporné, nulové a pozitivní hodnoty oxidačního stavu

Jednoduché látky jsou tvořeny chemickými prvky se stejnou hodnotou EO. V tomto případě patří vazebné elektrony ke všem strukturním částicím stejně. V jednoduchých látkách tedy prvky nemají oxidační stav (H 0 2, O 0 2, C 0). Když atomy přijímají elektrony nebo se obecný mrak posune v jejich směru, náboje jsou obvykle zapsány se znaménkem mínus. Například F-1, O-2, C-4. Darováním elektronů získávají atomy skutečný nebo formální kladný náboj. V oxidu OF2 předává atom kyslíku po jednom elektronu dvěma atomům fluoru a je v oxidačním stavu O +2. V molekule nebo polyatomovém iontu se říká, že elektronegativnější atomy přijímají všechny vazebné elektrony.

Síra je prvek vykazující různé mocenství a oxidační stavy

Chemické prvky hlavních podskupin často vykazují nižší valenci rovnou VIII. Například mocenství síry v sirovodíku a sirovodících kovů je II. Prvek se vyznačuje střední a nejvyšší valencí v excitovaném stavu, kdy atom odevzdá jeden, dva, čtyři nebo všech šest elektronů a vykazuje valence I, II, IV, VI. Stejné hodnoty, pouze se znaménkem mínus nebo plus, mají oxidační stavy síry:

• v sulfidu fluoru daruje jeden elektron: -1;
• v sirovodíku nejnižší hodnota: -2;
• v přechodném stavu oxidu: +4;
• v oxidu, kyselině sírové a síranech: +6.

V nejvyšším oxidačním stavu síra přijímá elektrony pouze v nižším stavu, vykazuje silné redukční vlastnosti. Atomy S+4 mohou působit jako redukční činidla nebo oxidační činidla ve sloučeninách v závislosti na podmínkách.

Přenos elektronů při chemických reakcích

Když se vytvoří krystal stolní sůl sodík daruje elektrony elektronegativnějšímu chloru. Oxidační stavy prvků se shodují s náboji iontů: Na +1 Cl -1. Pro molekuly vytvořené sdílením a posunem elektronových párů k více elektronegativnímu atomu je použitelný pouze koncept formálního náboje. Ale můžeme předpokládat, že všechny sloučeniny se skládají z iontů. Poté atomy přitahováním elektronů získají podmíněný negativní náboj a tím, že je odevzdají, kladný náboj. V reakcích ukazují, kolik elektronů je vytěsněno. Například v molekule oxidu uhličitého C +4 O - 2 2 index uvedený v pravém horním rohu chemického symbolu uhlíku odráží počet elektronů odstraněných z atomu. Kyslík v této látce je charakterizován oxidačním stavem -2. Odpovídající index pro chemický znak O je počet přidaných elektronů v atomu.

Jak vypočítat oxidační stavy

Počítání počtu elektronů darovaných a získaných atomy může být časově náročné. Následující pravidla usnadňují tento úkol:

1. V jednoduchých látkách jsou oxidační stavy nulové.
2. Součet oxidací všech atomů nebo iontů v neutrální látce je nulový.
3. V komplexním iontu musí součet oxidačních stavů všech prvků odpovídat náboji celé částice.
4. Více elektronegativní atom získává negativní oxidační stav, který se zapisuje se znaménkem mínus.
5. Méně elektronegativní prvky dostávají kladné oxidační stavy a jsou psány se znaménkem plus.
6. Kyslík obecně vykazuje oxidační stav -2.
7. Pro vodík je charakteristická hodnota: +1 v hydridech kovů: H-1;
8. Fluor je nejvíce elektronegativní ze všech prvků a jeho oxidační stav je vždy -4.
9. U většiny kovů jsou oxidační čísla a valence stejné.

Oxidační stav a valence

Většina sloučenin vzniká jako výsledek redoxních procesů. Přechod nebo přesun elektronů z jednoho prvku na druhý vede ke změně jejich oxidačního stavu a mocenství. Často se tyto hodnoty shodují. Fráze „elektrochemická valence“ může být použita jako synonymum pro výraz „oxidační stav“. Ale existují výjimky, například v amonném iontu je dusík čtyřmocný. Atom tohoto prvku je přitom v oxidačním stavu -3. V organických látkách je uhlík vždy čtyřmocný, ale oxidační stavy atomu C v metanu CH 4, mravenčím alkoholu CH 3 OH a kyselé HCOOH mají různé hodnoty: -4, -2 a +2.

Redoxní reakce

Redoxní procesy zahrnují mnohé z nejdůležitějších procesů v průmyslu, technice, živé i neživé přírodě: spalování, koroze, fermentace, intracelulární dýchání, fotosyntéza a další jevy.

Při sestavování rovnic OVR se koeficienty vybírají pomocí metody elektronické rovnováhy, která pracuje s následujícími kategoriemi:

• oxidační stavy;
• redukční činidlo uvolňuje elektrony a je oxidováno;
• oxidační činidlo přijímá elektrony a redukuje se;
• počet odevzdaných elektronů se musí rovnat počtu elektronů přidaných.

Získání elektronů atomem vede ke snížení jeho oxidačního stavu (redukce). Ztráta jednoho nebo více elektronů atomem je doprovázena zvýšením oxidačního čísla prvku v důsledku reakcí. Pro redoxní reakce probíhající mezi ionty silných elektrolytů ve vodných roztocích se často používá spíše metoda polovičních reakcí než elektronické rovnováhy.

Videokurz „Get an A“ obsahuje všechna témata, která potřebujete úspěšné dokončení Jednotná státní zkouška z matematiky za 60-65 bodů. Úplně všechny problémy 1-13 Jednotná státní zkouška profilu matematika. Vhodné i pro složení Základní jednotné státní zkoušky z matematiky. Pokud chcete složit jednotnou státní zkoušku s 90-100 body, musíte část 1 vyřešit za 30 minut a bezchybně!

Přípravný kurz k jednotné státní zkoušce pro ročníky 10-11 i pro učitele. Vše, co potřebujete k vyřešení 1. části jednotné státní zkoušky z matematiky (prvních 12 úloh) a úlohy 13 (trigonometrie). A to je na Jednotnou státní zkoušku více než 70 bodů a neobejde se bez nich ani stobodový student, ani student humanitních oborů.

Všechno nutná teorie. Rychlé způsobyřešení, úskalí a tajemství jednotné státní zkoušky. Byly analyzovány všechny aktuální úkoly části 1 z FIPI Task Bank. Kurz plně odpovídá požadavkům jednotné státní zkoušky 2018.

Kurz obsahuje 5 velkých témat, každé 2,5 hodiny. Každé téma je podáno od začátku, jednoduše a jasně.

Stovky úkolů jednotné státní zkoušky. Slovní úlohy a teorie pravděpodobnosti. Jednoduché a snadno zapamatovatelné algoritmy pro řešení problémů. Geometrie. Teorie, referenční materiál, analýza všech typů úkolů jednotné státní zkoušky. Stereometrie. Záludné trikyřešení, užitečné cheat sheets, rozvoj prostorové představivosti. Trigonometrie od nuly k problému 13. Porozumění místo nacpávání. Vizuální vysvětlení komplexní koncepty. Algebra. Odmocniny, mocniny a logaritmy, funkce a derivace. Podklad pro řešení složitých problémů 2. části jednotné státní zkoušky.