Jak určit oxidační stav prvku? Nejvyšší oxidační stav Nejvyšší oxidační stav je 1.

Správně umístit oxidační stavy, musíte mít na paměti čtyři pravidla.

1) V jednoduché látce je oxidační stav libovolného prvku 0. Příklady: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Měli byste si pamatovat prvky, které jsou charakteristické konstantní oxidační stavy. Všechny jsou uvedeny v tabulce.

3) Nejvyšší oxidační stav prvku se zpravidla shoduje s číslem skupiny, ve které se prvek nachází (např. fosfor je ve skupině V, nejvyšší s.d. fosforu je +5). Důležité výjimky: F, O.

4) Hledání oxidačních stavů ostatních prvků je založeno na jednoduchém pravidle:

V neutrální molekule je součet oxidačních stavů všech prvků nulový a v iontu - náboj iontu.

Několik jednoduchých příkladů pro stanovení oxidačních stavů

Příklad 1. Je nutné najít oxidační stavy prvků v amoniaku (NH 3).

Řešení. Již víme (viz 2), že čl. OK. vodík je +1. Zbývá najít tuto charakteristiku pro dusík. Nechť x je požadovaný oxidační stav. Vytvoříme nejjednodušší rovnici: x + 3 (+1) = 0. Řešení je zřejmé: x = -3. Odpověď: N-3H3+1.

Příklad 2. Uveďte oxidační stavy všech atomů v molekule H 2 SO 4.

Řešení. Oxidační stavy vodíku a kyslíku jsou již známy: H(+1) a O(-2). Vytvoříme rovnici pro určení oxidačního stavu síry: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Řešením této rovnice zjistíme: x = +6. Odpověď: H + 1 2 S + 6 O -2 4.

Příklad 3. Vypočítejte oxidační stavy všech prvků v molekule Al(NO 3) 3.

Řešení. Algoritmus zůstává nezměněn. Složení „molekuly“ dusičnanu hlinitého zahrnuje jeden atom Al (+3), 9 atomů kyslíku (-2) a 3 atomy dusíku, jejichž oxidační stav musíme vypočítat. Odpovídající rovnice je: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpověď: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Příklad 4. Určete oxidační stavy všech atomů v (AsO 4) 3- iontu.

Řešení. V tomto případě se součet oxidačních stavů již nebude rovnat nule, ale náboji iontu, tj. -3. Rovnice: x + 4 (-2) = -3. Odpověď: As(+5), O(-2).

Co dělat, když nejsou známy oxidační stavy dvou prvků

Je možné pomocí podobné rovnice určit oxidační stavy více prvků najednou? Pokud tento problém zvážíme z matematického hlediska, odpověď bude záporná. Lineární rovnice se dvěma proměnnými nemůže mít jednoznačné řešení. Ale řešíme víc než jen rovnici!

Příklad 5. Určete oxidační stavy všech prvků v (NH 4) 2 SO 4.

Řešení. Oxidační stavy vodíku a kyslíku jsou známé, ale síra a dusík nikoli. Klasický příklad problému se dvěma neznámými! Síran amonný nebudeme považovat za jedinou „molekulu“, ale za kombinaci dvou iontů: NH 4 + a SO 4 2-. Náboje iontů jsou nám známé; každý z nich obsahuje pouze jeden atom s neznámým oxidačním stavem. S využitím zkušeností získaných při řešení předchozích problémů snadno zjistíme oxidační stavy dusíku a síry. Odpověď: (N-3H4+1)2S+604-2.

Závěr: pokud molekula obsahuje několik atomů s neznámým oxidačním stavem, pokuste se molekulu „rozdělit“ na několik částí.

Jak uspořádat oxidační stavy v organických sloučeninách

Příklad 6. Uveďte oxidační stavy všech prvků v CH 3 CH 2 OH.

Řešení. Zjišťování oxidačních stavů v organických sloučeninách má svá specifika. Zejména je nutné samostatně najít oxidační stavy pro každý atom uhlíku. Můžete zdůvodnit následovně. Uvažujme například atom uhlíku v methylové skupině. Tento atom C je spojen se 3 atomy vodíku a sousedním atomem uhlíku. Podél vazby C-H se elektronová hustota posouvá směrem k atomu uhlíku (protože elektronegativita C převyšuje EO vodíku). Pokud by byl tento posun úplný, atom uhlíku by získal náboj -3.

Atom C ve skupině -CH 2 OH je vázán na dva atomy vodíku (posun elektronové hustoty směrem k C), jeden atom kyslíku (posun elektronové hustoty směrem k O) a jeden atom uhlíku (lze předpokládat, že posun v elektronové hustotě v tomto případě nenastane). Oxidační stav uhlíku je -2 +1 +0 = -1.

Odpověď: C-3H+13C-1H+120-2H+1.

Nezaměňujte pojmy „valence“ a „oxidační stav“!

Oxidační číslo je často zaměňováno s valencí. Nedělejte tuto chybu. Uvedu hlavní rozdíly:

• oxidační stav má znaménko (+ nebo -), valence ne;
• oxidační stav může být nulový i v komplexní látce nulová valence zpravidla znamená, že atom daného prvku není spojen s jinými atomy (nebudeme diskutovat o žádných inkluzních sloučeninách a jiných „exotikách“; zde);
• oxidační stav je formální pojem, který nabývá skutečného významu pouze u sloučenin s iontovými vazbami, naopak pojem „valence“ se nejvýhodněji používá ve vztahu ke kovalentním sloučeninám.

Oxidační stav (přesněji jeho modul) se často numericky rovná valenci, ale ještě častěji se tyto hodnoty neshodují. Například oxidační stav uhlíku v C02 je +4; valence C je také rovna IV. Ale v methanolu (CH 3 OH) zůstává mocenství uhlíku stejné a oxidační stav C je roven -1.

Krátký test na téma "Oxidační stav"

Věnujte několik minut kontrole, zda tomuto tématu rozumíte. Musíte odpovědět na pět jednoduchých otázek. Hodně štěstí!

Pro charakterizaci redoxní schopnosti částic je důležitý koncept oxidačního stupně. OXIDAČNÍ STUPEŇ je náboj, který by měl atom v molekule nebo iontu, kdyby všechny jeho vazby s jinými atomy byly přerušeny a sdílené elektronové páry by šly s více elektronegativními prvky.

Na rozdíl od skutečných nábojů iontů ukazuje oxidační stav pouze podmíněný náboj atomu v molekule. Může být záporná, kladná nebo nulová. Například oxidační stav atomů v jednoduchých látkách je „0“ (,
,,). V chemických sloučeninách mohou mít atomy konstantní oxidační stav nebo proměnný. Pro kovy hlavních podskupin I, II a III skupin periodické tabulky v chemických sloučeninách je oxidační stav zpravidla konstantní a rovný Me +1, Me +2 a Me +3 (Li + Ca+2, AI+3). Atom fluoru má vždy -1. Chlor ve sloučeninách s kovy je vždy -1. V drtivé většině sloučenin má kyslík oxidační stav -2 (kromě peroxidů, kde je jeho oxidační stav -1), a vodík +1 (kromě hydridů kovů, kde je jeho oxidační stav -1).

Algebraický součet oxidačních stavů všech atomů v neutrální molekule je nula a v iontu je to náboj iontu. Tento vztah umožňuje vypočítat oxidační stavy atomů v komplexních sloučeninách.

V molekule kyseliny sírové H 2 SO 4 má atom vodíku oxidační stav +1 a atom kyslíku má oxidační stav -2. Protože existují dva atomy vodíku a čtyři atomy kyslíku, máme dva „+“ a osm „-“. Neutralita je vzdálena šest „+“. Toto číslo je oxidační stav síry -
. Molekula dichromanu draselného K 2 Cr 2 O 7 se skládá ze dvou atomů draslíku, dvou atomů chrómu a sedmi atomů kyslíku. Draslík má vždy oxidační stav +1 a kyslík má oxidační stav -2. To znamená, že máme dvě „+“ a čtrnáct „-“. Zbývajících dvanáct „+“ tvoří dva atomy chrómu, z nichž každý má oxidační stav +6 (
).

Typická oxidační a redukční činidla

Z definice redukčních a oxidačních procesů vyplývá, že v zásadě mohou jako oxidační činidla působit jednoduché i složité látky obsahující atomy, které nejsou v nejnižším oxidačním stavu, a proto mohou svůj oxidační stav snížit. Podobně jako redukční činidla mohou působit jednoduché a složité látky obsahující atomy, které nejsou v nejvyšším oxidačním stavu, a proto mohou svůj oxidační stav zvyšovat.

Mezi nejsilnější oxidační činidla patří:

1) jednoduché látky tvořené atomy mající vysokou elektronegativitu, tzn. typické nekovy nacházející se v hlavních podskupinách šesté a sedmé skupiny periodické tabulky: F, O, Cl, S (respektive F 2, O 2, Cl 2, S);

2) látky obsahující prvky ve vyšších a středních

kladné oxidační stavy, včetně ve formě iontů, jak jednoduchých, elementárních (Fe 3+), tak oxoaniontů obsahujících kyslík (manganistanový ion - MnO 4 -);

3) peroxidové sloučeniny.

Specifickými látkami používanými v praxi jako oxidační činidla jsou kyslík a ozón, chlor, brom, manganistan, dichromany, chloroxykyseliny a jejich soli (např.
,
,
), kyselina dusičná (
), koncentrovaná kyselina sírová (
), oxid manganičitý (
), peroxid vodíku a peroxidy kovů (
,
).

Mezi nejsilnější redukční činidla patří:

1) jednoduché látky, jejichž atomy mají nízkou elektronegativitu („aktivní kovy“);

2) kationty kovů v nízkých oxidačních stavech (Fe 2+);

3) jednoduché elementární anionty, například sulfidový ion S2-;

4) anionty obsahující kyslík (oxoanionty), odpovídající nejnižším kladným oxidačním stavům prvku (dusitany
, siřičitan
).

Specifickými látkami používanými v praxi jako redukční činidla jsou např. alkalické kovy a kovy alkalických zemin, sulfidy, siřičitany, halogenovodíky (kromě HF), organické látky - alkoholy, aldehydy, formaldehyd, glukóza, kyselina šťavelová, dále vodík, uhlík , oxid uhličitý (
) a hliníku při vysokých teplotách.

V zásadě platí, že pokud látka obsahuje prvek v přechodném oxidačním stavu, pak tyto látky mohou vykazovat jak oxidační, tak redukční vlastnosti. To vše závisí na

„partner“ v reakci: s dostatečně silným oxidačním činidlem může reagovat jako redukční činidlo a s dostatečně silným redukčním činidlem - jako oxidační činidlo. Například dusitanový ion NO 2 - působí v kyselém prostředí jako oxidační činidlo ve vztahu k I - iontu:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCI + 2H20

a jako redukční činidlo ve vztahu k manganistanovému iontu MnO 4 -

5
+ 2
+ 3H2S04 -> 2
+ 5
+K2S04 + 3H20

Oxidační stav je podmíněný náboj atomů chemického prvku ve sloučenině, vypočítaný z předpokladu, že všechny vazby jsou iontového typu. Oxidační stavy mohou mít kladnou, zápornou nebo nulovou hodnotu, proto je algebraický součet oxidačních stavů prvků v molekule, s přihlédnutím k počtu jejich atomů, roven 0 a v iontu - náboj iontu .

Tento seznam oxidačních stavů ukazuje všechny známé oxidační stavy chemických prvků periodické tabulky. Seznam je založen na Greenwoodově tabulce se všemi doplňky. Barevně zvýrazněné čáry obsahují inertní plyny, jejichž oxidační stav je nulový.

Nejvyšší oxidační stav prvku odpovídá číslu skupiny periodického systému, kde se prvek nachází (výjimky jsou: Au+3 (skupina I), Cu+2 (II), ze skupiny VIII oxidační stav +8 lze nalézt pouze v osmiu Os a ruthenium Ru.

Oxidační stavy kovů ve sloučeninách

Oxidační stavy kovů ve sloučeninách jsou vždy kladné, ale pokud mluvíme o nekovech, pak jejich oxidační stav závisí na tom, ke kterému atomu je prvek připojen:

• jestliže s nekovovým atomem, pak oxidační stav může být buď kladný, nebo záporný. Závisí na elektronegativitě atomů prvku;
• pokud s atomem kovu, pak je oxidační stav negativní.

Záporný oxidační stav nekovů

Nejvyšší negativní oxidační stav nekovů lze určit odečtením od 8 čísla skupiny, ve které se chemický prvek nachází, tzn. nejvyšší kladný oxidační stav je roven počtu elektronů ve vnější vrstvě, což odpovídá číslu skupiny.

Upozorňujeme, že oxidační stavy jednoduchých látek jsou 0, bez ohledu na to, zda se jedná o kov nebo nekov.

Zdroje:

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements - 2nd ed. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
• zelené stabilní sloučeniny hořčíku(I) s vazbami Mg-Mg / Jones C.; Stasch A.. - Science Magazine, 2007. - Prosinec (vydání 318 (č. 5857)
• Vědecký časopis, 1970. - Sv. 3929. - Č. 168. - S. 362.
• Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - str. 760b-761.
• Irving Langmuir Uspořádání elektronů v atomech a molekulách. - časopis J.Am Chem. Soc., 1919. - Vydání. 41.

Pro charakterizaci stavu prvků ve sloučeninách byl zaveden pojem oxidační stav.

DEFINICE

Počet elektronů vytěsněných z atomu daného prvku nebo do atomu daného prvku ve sloučenině se nazývá oxidačním stavu.

Kladný oxidační stav udává počet elektronů, které jsou vytěsněny z daného atomu, a záporný oxidační stav udává počet elektronů, které jsou vytěsněny směrem k danému atomu.

Z této definice vyplývá, že ve sloučeninách s nepolárními vazbami je oxidační stav prvků nulový. Příklady takových sloučenin jsou molekuly sestávající z identických atomů (N2, H2, Cl2).

Oxidační stav kovů v elementárním stavu je nulový, protože rozložení elektronové hustoty v nich je rovnoměrné.

V jednoduchých iontových sloučeninách se oxidační stav prvků v nich obsažených rovná elektrickému náboji, protože během tvorby těchto sloučenin dochází téměř k úplnému přechodu elektronů z jednoho atomu na druhý: Na +1 I -1, Mg +2 Cl-12, Al+3F-13, Zr+4Br-14.

Při určování oxidačního stavu prvků ve sloučeninách s polárními kovalentními vazbami se porovnávají jejich hodnoty elektronegativity. Protože během tvorby chemické vazby jsou elektrony vytlačovány na atomy více elektronegativních prvků, mají tyto prvky ve sloučeninách negativní oxidační stav.

Nejnižší oxidační stav

Pro prvky, které ve svých sloučeninách vykazují různé oxidační stavy, existují koncepty nejvyšších (maximálně pozitivních) a nejnižších (minimálně negativních) oxidačních stavů. Nejnižší oxidační stav chemického prvku je obvykle číselně roven rozdílu mezi číslem skupiny v D.I. Mendělejevově periodické tabulce, ve které se chemický prvek nachází, a číslem 8. Například dusík je ve skupině VA, což znamená. jeho nejnižší oxidační stav je (-3): V-VIII = -3; síra je ve skupině VIA, což znamená, že její nejnižší oxidační stav je (-2): VI-VIII = -2 atd.

Příklady řešení problémů

PŘÍKLAD 1

Chemický prvek ve sloučenině, vypočtený z předpokladu, že všechny vazby jsou iontové.

Oxidační stavy mohou mít kladnou, zápornou nebo nulovou hodnotu, proto je algebraický součet oxidačních stavů prvků v molekule, s přihlédnutím k počtu jejich atomů, roven 0 a v iontu - náboj iontu .

1. Oxidační stavy kovů ve sloučeninách jsou vždy kladné.

2. Nejvyšší oxidační stav odpovídá číslu skupiny periodické tabulky, kde se prvek nachází (výjimky jsou: Au +3(já skupina), Cu +2(II), ze skupiny VIII lze oxidační stav +8 nalézt pouze v osmiu Os a ruthenium Ru.

3. Oxidační stavy nekovů závisí na tom, ke kterému atomu je připojen:

• pokud s atomem kovu, pak je oxidační stav negativní;
• jestliže s nekovovým atomem, pak oxidační stav může být buď kladný, nebo záporný. Záleží na elektronegativitě atomů prvků.

4. Nejvyšší negativní oxidační stav nekovů lze určit odečtením od 8 čísla skupiny, ve které se prvek nachází, tzn. nejvyšší kladný oxidační stav je roven počtu elektronů ve vnější vrstvě, což odpovídá číslu skupiny.

5. Oxidační stavy jednoduchých látek jsou 0 bez ohledu na to, zda se jedná o kov nebo nekov.

Prvky s konstantním oxidačním stavem.