Правила определения степени окисления элемента - Окислительно-восстановительные процессы

Степень окисления - это условный заряд, который приписывается атому При допущении, что все связи в веществе являются Ионными. Известно, что чисто ионной связи в природе не существует. Можно говорить лишь о преимущественно ионном типе химической связи. Ионная связь возникает за счет электростатического притяжения противоположно заряженных ионов. Для этого необходимо, чтобы более электроотрицательные атомы превратились в отрицательно заряженные ионы, а более электроположительные атомы - в положительно заряженные ионы. Такие превращения происходят при переходе валентных электронов от одних атомов к другим. Понятно, что ионная связь образуется при взаимодействии наиболее активных неметаллов и наиболее активных металлов.

Что же делать в случае, когда между атомами в молекуле образуется Ковалентная связь? В этом случае условно считают, что электронные пары, которые связывают данный атом с другими атомами, полностью смещены к атому более электроотрицательного элемента. Значения относительной электроотрицательности некоторых химических элементов представлены в Приложении А.

Степень окисления можно определить для любого атома в любом соединении, руководствуясь следующими правилами:

    - в простых веществах (водород Н2, кислород О2, Хлор Cl2, железо Fe и так далее) не происходит смещения связующих электронов, т. к. общие электронные пары в равной степени принадлежат всем взаимодействующим атомам одного вида, поэтому степени окисления атомов равны Нулю; - степени окисления атомов металлов в соединениях всегда Положительные, причем щелочные металлы имеют постоянную степень окисления (+1), бериллий, магний, цинк и щелочноземельные металлы (+2), остальные металлы могут иметь переменные степени окисления в зависимости от валентного состояния. Например, Fe (+2), Fe (+3) или Fe (+6); - для реально существующих простых ионов степень окисления совпадает с его зарядом, например: Са 2+, Al3+, Fe2+, Fe3+. - водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления (+1), а в солеобразных гидридах (CaH2, NaH и т. д.) степень окисления атомов водорода равна (- 1); - фтор является наиболее электроотрицательным элементом, поэтому в соединениях с другими элементами он всегда имеет степень окисления (- 1). - кислород в своих соединениях чаще всего проявляет степень окисления (- 2). Исключение составляют перекисные соединения, где степень окисления кислорода равна (- 1) и соединения с атомами фтора, где атомы фтора всегда заряжены отрицательно, следовательно, атомы кислорода имеют степень окисления (+1) или (+2); - в нейтральных молекулах алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов равна нулю; - сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав иона, определяет в конечном итоге полный заряд этого иона; - высшая положительная степень окисления атомов элементов обычно определяется номером группы, кроме элементов подгруппы меди и металлов восьмой группы побочной подгруппы; - степень окисления указывается в формуле вещества соответствующей цифрой над символом Элемента Сверху, знак (+) или (-) ставится Перед цифрой: +2 +6 +7 +3-3 Cu, S, Cl, N, N и т. д. - для реально существующих ионов при указании его заряда знак ставится После цифры: например, Cu2+, S2-.

Перечисленные выше правила позволяют определять неизвестные степени окисления атомов в молекулах. Рассмотрим в качестве примера ион ClO3Ї. Согласно правилам, степень окисления кислорода равна (- 2), но всего в состав данного иона входят три атома кислорода, поэтому в целом на них приходится заряд, равный 3Ч(- 2) = - 6. Таким образом, можно составить простое уравнение: х + (- 6) = - 1. Следовательно, атом хлора в данном ионе имеет степень окисления равную (+5).

Очень часто степень окисления элемента не совпадает с его валентностью, которая, в первом приближении, определяется числом электронов, принимающих участие в образовании общего электронного облака связи. Например, в молекулах HCl и H2 каждый из атомов отдает по одному электрону в общее пользование, однако степени окисления их различны. Водород - это простое вещество, поэтому в молекуле Н 2 максимальная электронная плотность находится на равном расстоянии от ядер обоих атомов, поскольку оба атома равноценны. В молекуле HCl максимальная электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому хлора, поэтому степень окисления водорода равна (+1), а хлора (- 1).

В общем случае вопрос о степени окисления (положительная или отрицательная) атомов А и В в молекулах сложных веществ типа А 2В, АВ, АВ 2 и т. п., решается при сопоставлении значений электроотрицательностей этих элементов (см. Приложение А). Максимальная плотность электронного облака всегда смещена к более электроотрицательному атому. Поэтому атомам с большей электроотрицательностью приписывают отрицательные степени окисления, а атомам с меньшей электроотрицательностью - положительные степени окисления.

Задание. Определить степени окисления атомов в следующих частицах: K3PO4, SO42-, HNO3, SiH4, Fe2+, CrO42-, KClO3.

Похожие статьи




Правила определения степени окисления элемента - Окислительно-восстановительные процессы

Предыдущая | Следующая