Ako určiť oxidačný stav prvku? Najvyšší oxidačný stav Najvyšší oxidačný stav je 1.

Správne umiestniť oxidačné stavy, musíte mať na pamäti štyri pravidlá.

1) V jednoduchej látke je oxidačný stav ľubovoľného prvku 0. Príklady: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Mali by ste pamätať na prvky, ktoré sú charakteristické konštantné oxidačné stavy. Všetky sú uvedené v tabuľke.

3) Najvyšší oxidačný stav prvku sa spravidla zhoduje s číslom skupiny, v ktorej sa prvok nachádza (napríklad fosfor je v skupine V, najvyššia s.d. fosforu je +5). Dôležité výnimky: F, O.

4) Hľadanie oxidačných stavov iných prvkov je založené na jednoduchom pravidle:

V neutrálnej molekule je súčet oxidačných stavov všetkých prvkov nulový a v ióne - náboj iónu.

Niekoľko jednoduchých príkladov na určenie oxidačných stavov

Príklad 1. Je potrebné nájsť oxidačné stavy prvkov v amoniaku (NH 3).

Riešenie. Už vieme (pozri 2), že čl. OK. vodík je +1. Zostáva nájsť túto charakteristiku pre dusík. Nech x je požadovaný oxidačný stav. Vytvoríme najjednoduchšiu rovnicu: x + 3 (+1) = 0. Riešenie je zrejmé: x = -3. Odpoveď: N-3H3+1.

Príklad 2. Uveďte oxidačné stavy všetkých atómov v molekule H 2 SO 4.

Riešenie. Oxidačné stavy vodíka a kyslíka sú už známe: H(+1) a O(-2). Vytvoríme rovnicu na určenie oxidačného stavu síry: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Vyriešením tejto rovnice zistíme: x = +6. Odpoveď: H + 1 2 S + 6 O -2 4.

Príklad 3. Vypočítajte oxidačné stavy všetkých prvkov v molekule Al(NO 3) 3.

Riešenie. Algoritmus zostáva nezmenený. Zloženie „molekuly“ dusičnanu hlinitého obsahuje jeden atóm Al (+3), 9 atómov kyslíka (-2) a 3 atómy dusíka, ktorých oxidačný stav musíme vypočítať. Zodpovedajúca rovnica je: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpoveď: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Príklad 4. Určite oxidačné stavy všetkých atómov v (AsO 4) 3- ióne.

Riešenie. V tomto prípade sa súčet oxidačných stavov už nebude rovnať nule, ale náboju iónu, t.j. -3. Rovnica: x + 4 (-2) = -3. Odpoveď: As(+5), O(-2).

Čo robiť, ak nie sú známe oxidačné stavy dvoch prvkov

Je možné pomocou podobnej rovnice určiť oxidačné stavy viacerých prvkov naraz? Ak zvážime tento problém z matematického hľadiska, odpoveď bude negatívna. Lineárna rovnica s dvoma premennými nemôže mať jedinečné riešenie. Ale riešime viac ako len rovnicu!

Príklad 5. Určte oxidačné stavy všetkých prvkov v (NH 4) 2 SO 4.

Riešenie. Oxidačné stavy vodíka a kyslíka sú známe, ale síra a dusík nie. Klasický príklad problému s dvoma neznámymi! Síran amónny nebudeme považovať za jednu „molekulu“, ale za kombináciu dvoch iónov: NH 4 + a SO 4 2-. Náboje iónov sú nám známe, každý z nich obsahuje iba jeden atóm s neznámym oxidačným stavom. Pomocou skúseností získaných pri riešení predchádzajúcich problémov ľahko zistíme oxidačné stavy dusíka a síry. Odpoveď: (N-3H4+1)2S+604-2.

Záver: ak molekula obsahuje niekoľko atómov s neznámymi oxidačnými stavmi, skúste molekulu „rozdeliť“ na niekoľko častí.

Ako usporiadať oxidačné stavy v organických zlúčeninách

Príklad 6. Uveďte oxidačné stavy všetkých prvkov v CH 3 CH 2 OH.

Riešenie. Hľadanie oxidačných stavov v organických zlúčeninách má svoje špecifiká. Najmä je potrebné samostatne nájsť oxidačné stavy pre každý atóm uhlíka. Môžete to zdôvodniť nasledovne. Zoberme si napríklad atóm uhlíka v metylovej skupine. Tento atóm uhlíka je spojený s 3 atómami vodíka a susedným atómom uhlíka. Pozdĺž väzby C-H sa hustota elektrónov posúva smerom k atómu uhlíka (pretože elektronegativita C prevyšuje EO vodíka). Ak by bol tento posun úplný, atóm uhlíka by získal náboj -3.

Atóm C v skupine -CH 2 OH je naviazaný na dva atómy vodíka (posun elektrónovej hustoty smerom k C), jeden atóm kyslíka (posun elektrónovej hustoty smerom k O) a jeden atóm uhlíka (možno predpokladať, že posun v elektrónovej hustote v tomto prípade nedôjde). Oxidačný stav uhlíka je -2 +1 +0 = -1.

Odpoveď: C-3H+13C-1H+120-2H+1.

Nezamieňajte si pojmy „valencia“ a „oxidačný stav“!

Oxidačné číslo sa často zamieňa s valenciou. Nerobte túto chybu. Uvediem hlavné rozdiely:

• oxidačný stav má znamienko (+ alebo -), valencia nie;
• oxidačný stav môže byť nulový aj v komplexnej látke nulová valencia spravidla znamená, že atóm daného prvku nie je spojený s inými atómami (nebudeme diskutovať o žiadnych inklúznych zlúčeninách a iných „exotikách“; tu);
• oxidačný stav je formálny pojem, ktorý nadobúda skutočný význam iba v zlúčeninách s iónovými väzbami, naopak, pojem „valencia“ sa najvýhodnejšie používa vo vzťahu ku kovalentným zlúčeninám.

Oxidačný stav (presnejšie, jeho modul) sa často numericky rovná valencii, ale ešte častejšie sa tieto hodnoty nezhodujú. Napríklad oxidačný stav uhlíka v C02 je +4; valencia C sa tiež rovná IV. Ale v metanole (CH30H) zostáva valencia uhlíka rovnaká a oxidačný stav C sa rovná -1.

Krátky test na tému "Oxidačný stav"

Nájdite si pár minút a skontrolujte, či tejto téme rozumiete. Musíte odpovedať na päť jednoduchých otázok. Veľa štastia!

Na charakterizáciu redoxnej schopnosti častíc je dôležitý pojem oxidačného stupňa. OXIDAČNÝ STUPEŇ je náboj, ktorý by mal atóm v molekule alebo ióne, ak by boli prerušené všetky jeho väzby s inými atómami a zdieľané elektrónové páry by šli s viacerými elektronegatívnymi prvkami.

Na rozdiel od skutočných nábojov iónov oxidačný stav ukazuje iba podmienený náboj atómu v molekule. Môže byť negatívny, pozitívny alebo nulový. Napríklad oxidačný stav atómov v jednoduchých látkach je „0“ (,
,,). V chemických zlúčeninách môžu mať atómy konštantný oxidačný stav alebo premenlivý. Pre kovy hlavných podskupín I, II a III skupín periodickej tabuľky v chemických zlúčeninách je oxidačný stav spravidla konštantný a rovný Me +1, Me +2 a Me +3 (Li + Ca+2, Al+3). Atóm fluóru má vždy -1. Chlór v zlúčeninách s kovmi je vždy -1. V drvivej väčšine zlúčenín má kyslík oxidačný stav -2 (okrem peroxidov, kde je jeho oxidačný stav -1) a vodík +1 (okrem hydridov kovov, kde je jeho oxidačný stav -1).

Algebraický súčet oxidačných stavov všetkých atómov v neutrálnej molekule je nula a v ióne je to náboj iónu. Tento vzťah umožňuje vypočítať oxidačné stavy atómov v komplexných zlúčeninách.

V molekule kyseliny sírovej H2SO4 má atóm vodíka oxidačný stav +1 a atóm kyslíka má oxidačný stav -2. Keďže existujú dva atómy vodíka a štyri atómy kyslíka, máme dva „+“ a osem „-“. Neutralita je vzdialená šesť „+“. Toto číslo je oxidačný stav síry -
. Molekula dvojchrómanu draselného K 2 Cr 2 O 7 pozostáva z dvoch atómov draslíka, dvoch atómov chrómu a siedmich atómov kyslíka. Draslík má vždy oxidačný stav +1 a kyslík má oxidačný stav -2. To znamená, že máme dve „+“ a štrnásť „-“. Zvyšných dvanásť „+“ tvoria dva atómy chrómu, z ktorých každý má oxidačný stav +6 (
).

Typické oxidačné a redukčné činidlá

Z definície redukčných a oxidačných procesov vyplýva, že v zásade môžu ako oxidačné činidlá pôsobiť jednoduché a zložité látky obsahujúce atómy, ktoré nie sú v najnižšom oxidačnom stupni, a preto môžu svoj oxidačný stav znižovať. Podobne ako redukčné činidlá môžu pôsobiť jednoduché a zložité látky obsahujúce atómy, ktoré nie sú v najvyššom oxidačnom stave, a preto môžu zvýšiť svoj oxidačný stav.

Medzi najsilnejšie oxidačné činidlá patria:

1) jednoduché látky tvorené atómami s vysokou elektronegativitou, t.j. typické nekovy nachádzajúce sa v hlavných podskupinách šiestej a siedmej skupiny periodickej tabuľky: F, O, Cl, S (resp. F 2, O 2, Cl 2, S);

2) látky obsahujúce prvky vo vyšších a stredných

kladné oxidačné stavy, a to aj vo forme iónov, jednoduchých, elementárnych (Fe 3+) a oxoaniónov obsahujúcich kyslík (manganistanový ión - MnO 4 -);

3) peroxidové zlúčeniny.

Špecifické látky používané v praxi ako oxidačné činidlá sú kyslík a ozón, chlór, bróm, manganistan, dichrómany, chlóroxykyseliny a ich soli (napr.
,
,
), Kyselina dusičná (
), koncentrovaná kyselina sírová (
), oxid manganičitý (
), peroxid vodíka a peroxidy kovov (
,
).

Medzi najsilnejšie redukčné činidlá patria:

1) jednoduché látky, ktorých atómy majú nízku elektronegativitu („aktívne kovy“);

2) katióny kovov v nízkom oxidačnom stave (Fe 2+);

3) jednoduché elementárne anióny, napríklad sulfidový ión S2-;

4) anióny obsahujúce kyslík (oxoanióny), zodpovedajúce najnižším kladným oxidačným stavom prvku (dusitany
, siričitan
).

Špecifické látky používané v praxi ako redukčné činidlá sú napríklad alkalické kovy a kovy alkalických zemín, sulfidy, siričitany, halogenovodíky (okrem HF), organické látky - alkoholy, aldehydy, formaldehyd, glukóza, kyselina šťaveľová, ako aj vodík, uhlík , oxid uhličitý (
) a hliník pri vysokých teplotách.

V zásade, ak látka obsahuje prvok v strednom oxidačnom stave, potom tieto látky môžu vykazovať oxidačné aj redukčné vlastnosti. Všetko závisí od

„partner“ v reakcii: s dostatočne silným oxidačným činidlom môže reagovať ako redukčné činidlo a s dostatočne silným redukčným činidlom - ako oxidačné činidlo. Napríklad dusitanový ión NO 2 - pôsobí v kyslom prostredí ako oxidačné činidlo vo vzťahu k I - iónu:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCI + 2H20

a ako redukčné činidlo vo vzťahu k manganistanu MnO 4 -

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

Oxidačný stav je podmienený náboj atómov chemického prvku v zlúčenine, vypočítaný z predpokladu, že všetky väzby sú iónového typu. Oxidačné stavy môžu mať kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu, preto sa algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, rovná 0 a v ióne - náboj iónu .

Tento zoznam oxidačných stavov zobrazuje všetky známe oxidačné stavy chemických prvkov periodickej tabuľky. Zoznam je založený na Greenwoodovej tabuľke so všetkými dodatkami. Farebne zvýraznené čiary obsahujú inertné plyny, ktorých oxidačný stav je nula.

Najvyššiemu oxidačnému stavu prvku zodpovedá číslo skupiny periodickej sústavy, kde sa prvok nachádza (výnimky sú: Au+3 (skupina I), Cu+2 (II), zo skupiny VIII oxidačný stupeň +8 možno nájsť iba v osmium Os a ruténium Ru.

Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách

Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách sú vždy pozitívne, ale ak hovoríme o nekovoch, ich oxidačný stav závisí od toho, ku ktorému atómu je prvok pripojený:

• ak s nekovovým atómom, potom oxidačný stav môže byť pozitívny alebo negatívny. Závisí od elektronegativity atómov prvku;
• ak s atómom kovu, potom je oxidačný stav negatívny.

Negatívny oxidačný stav nekovov

Najvyšší negatívny oxidačný stav nekovov možno určiť tak, že od 8 odčítame číslo skupiny, v ktorej sa chemický prvok nachádza, t.j. najvyšší kladný oxidačný stav sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej vrstve, čo zodpovedá číslu skupiny.

Upozorňujeme, že oxidačné stavy jednoduchých látok sú 0 bez ohľadu na to, či ide o kov alebo nekov.

Zdroje:

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements - 2nd ed. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
• zelené stabilné zlúčeniny horčíka (I) s Mg-Mg väzbami / Jones C.; Stasch A.. - Science Magazine, 2007. - December (vydanie 318 (č. 5857)
• Vedecký časopis, 1970. - Vol. 3929. - Č. 168. - S. 362.
• Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - str. 760b-761.
• Irving Langmuir Usporiadanie elektrónov v atómoch a molekulách. - časopis J.Am Chem. Soc., 1919. - Vydanie. 41.

Na charakterizáciu stavu prvkov v zlúčeninách bol zavedený pojem oxidačný stav.

DEFINÍCIA

Počet elektrónov vytlačených z atómu daného prvku alebo do atómu daného prvku v zlúčenine sa nazýva oxidačný stav.

Pozitívny oxidačný stav označuje počet elektrónov, ktoré sú vytesnené z daného atómu, a záporný oxidačný stav označuje počet elektrónov, ktoré sú posunuté smerom k danému atómu.

Z tejto definície vyplýva, že v zlúčeninách s nepolárnymi väzbami je oxidačný stav prvkov nulový. Príkladmi takýchto zlúčenín sú molekuly pozostávajúce z rovnakých atómov (N2, H2, Cl2).

Oxidačný stav kovov v elementárnom stave je nulový, pretože distribúcia hustoty elektrónov v nich je rovnomerná.

V jednoduchých iónových zlúčeninách sa oxidačný stav prvkov, ktoré sú v nich obsiahnuté, rovná elektrickému náboju, pretože počas tvorby týchto zlúčenín dochádza k takmer úplnému prechodu elektrónov z jedného atómu na druhý: Na +1 I -1, Mg +2 Cl-12, Al+3F-13, Zr+4Br-14.

Pri určovaní oxidačného stavu prvkov v zlúčeninách s polárnymi kovalentnými väzbami sa porovnávajú ich hodnoty elektronegativity. Pretože počas tvorby chemickej väzby sú elektróny premiestnené na atómy viacerých elektronegatívnych prvkov, tieto majú v zlúčeninách negatívny oxidačný stav.

Najnižší oxidačný stav

Pre prvky, ktoré vo svojich zlúčeninách vykazujú rôzne oxidačné stavy, existujú koncepty najvyšších (maximálne kladných) a najnižších (minimálne záporných) oxidačných stavov. Najnižší oxidačný stav chemického prvku sa obyčajne číselne rovná rozdielu medzi číslom skupiny v D.I. Mendelejevovej periodickej tabuľke, v ktorej sa chemický prvok nachádza, a číslom 8. Napríklad dusík je v skupine VA, čo znamená. jeho najnižší oxidačný stav je (-3): V-VIII = -3; síra je v skupine VIA, čo znamená, že jej najnižší oxidačný stav je (-2): VI-VIII = -2 atď.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Chemický prvok v zlúčenine vypočítaný z predpokladu, že všetky väzby sú iónové.

Oxidačné stavy môžu mať kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu, preto sa algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, rovná 0 a v ióne - náboj iónu .

1. Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách sú vždy kladné.

2. Najvyšší oxidačný stav zodpovedá číslu skupiny periodického systému, kde sa prvok nachádza (výnimkou sú: Au +3(ja skupina), Cu +2(II), zo skupiny VIII sa oxidačný stav +8 nachádza len v osmie Os a ruténium Ru.

3. Oxidačné stavy nekovov závisia od toho, ku ktorému atómu je pripojený:

• ak s atómom kovu, potom je oxidačný stav negatívny;
• ak s nekovovým atómom, potom oxidačný stav môže byť pozitívny alebo negatívny. Závisí od elektronegativity atómov prvkov.

4. Najvyšší negatívny oxidačný stav nekovov možno určiť tak, že od 8 odčítame číslo skupiny, v ktorej sa prvok nachádza, t.j. najvyšší kladný oxidačný stav sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej vrstve, čo zodpovedá číslu skupiny.

5. Oxidačné stavy jednoduchých látok sú 0 bez ohľadu na to, či ide o kov alebo nekov.

Prvky s konštantnými oxidačnými stavmi.