En metall som uppvisar ett oxidationstillstånd av 1 i föreningar. Den lägsta graden av oxidation. Överföring av elektroner i kemiska reaktioner

När man studerade joniska och kovalenta polära kemiska bindningar fick man bekanta sig med komplexa ämnen bestående av två kemiska grundämnen. Sådana ämnen kallas binära (från latin bi - två) eller tvåelement.

Låt oss komma ihåg de typiska binära föreningarna som vi citerade som exempel för att överväga mekanismerna för bildandet av joniska och kovalenta polära kemiska bindningar: NaCl - natriumklorid och HCl - väteklorid.

I det första fallet är bindningen jonisk: natriumatomen överförde sin yttre elektron till kloratomen och förvandlades till en jon med en laddning på +1, och kloratomen accepterade en elektron och förvandlades till en jon med en laddning av - 1. Schematiskt kan processen för omvandling av atomer till joner avbildas enligt följande:

I HC1-vätekloridmolekylen bildas en kemisk bindning på grund av parningen av oparade yttre elektroner och bildandet av ett gemensamt elektronpar av väte- och kloratomer:

Det är mer korrekt att representera bildandet av en kovalent bindning i en vätekloridmolekyl som en överlappning av ett en-elektron s-moln av en väteatom med ett en-elektron p-moln av en kloratom:

Under kemisk interaktion förskjuts det gemensamma elektronparet mot den mer elektronegativa kloratomen: dvs elektronen kommer inte helt att överföras från väteatomen till kloratomen, utan delvis, och därigenom orsaka en partiell laddning av atomerna 5 (se § 12). ): . Om vi ​​föreställer oss att i HCl-molekylen, såväl som i natriumklorid NaCl, passerade elektronen helt från väteatomen till kloratomen, då skulle de få laddningar +1 och -1: . Sådana villkorade laddningar kallas oxidationstillståndet. Vid definition av detta begrepp antas det villkorligt att i kovalenta polära föreningar har bindningselektronerna fullständigt överförts till en mer elektronegativ atom, och därför består föreningarna endast av positivt och negativt laddade joner.

Oxidationstillståndet kan ha ett negativt, positivt eller noll värde, som vanligtvis placeras ovanför elementsymbolen överst, till exempel:

De atomer som har tagit emot elektroner från andra atomer eller till vilka vanliga elektronpar är förskjutna, det vill säga atomer av mer elektronegativa element, har ett negativt oxidationstillstånd. Fluor har alltid ett oxidationstillstånd på -1 i alla föreningar. Syre, det näst mest elektronegativa grundämnet efter fluor, har nästan alltid ett oxidationstillstånd på -2, förutom föreningar med fluor, till exempel:

De atomer som donerar sina elektroner till andra atomer eller från vilka vanliga elektronpar dras, d.v.s. atomer med mindre elektronegativa element, har ett positivt oxidationstillstånd. Metaller i föreningar har alltid ett positivt oxidationstillstånd. För metaller i huvudundergrupperna: grupp I (grupp IA) i alla föreningar är oxidationstillståndet +1, grupp II (grupp IIA) är +2, grupp III (grupp IIIA) - +3, till exempel:

men i föreningar med metaller har väte ett oxidationstillstånd på -1:

Nollvärdet för oxidationstillståndet har atomer i molekylerna av enkla ämnen och atomer i det fria tillståndet, till exempel:

Nära begreppet "oxidationstillstånd" ligger begreppet "valens", som man mötte när man övervägde en kovalent kemisk bindning. De är dock inte samma sak.

Begreppet "valens" är tillämpligt på ämnen som har en molekylär struktur. De allra flesta organiska ämnen som du kommer att bekanta dig med i årskurs 10 har just en sådan struktur. På grundskolan läser du oorganisk kemi, vars ämne är ämnen av både molekylär och icke-molekylär, till exempel jonisk, struktur. Därför är det att föredra att använda begreppet "oxidationstillstånd".

Vad är skillnaden mellan valens och oxidationstillstånd?

Ofta är valensen och oxidationstillståndet numeriskt desamma, men valensen har inget laddningstecken, och det har oxidationstillståndet. Till exempel har envärt väte följande oxidationstillstånd i olika ämnen:

Det verkar som om monovalent fluor - det mest elektronegativa elementet - borde ha en fullständig sammanträffande av värdena för oxidationstillståndet och valensen. När allt kommer omkring kan dess atom bara bilda en enda kovalent bindning, eftersom den saknar en elektron tills det yttre elektroniska lagret är färdigt. Men även här är det skillnad:

Valensen och oxidationstillståndet skiljer sig ännu mer om de inte sammanfaller numeriskt. Till exempel:

I föreningar är det totala oxidationstillståndet alltid noll. Genom att känna till detta och oxidationstillståndet för ett av elementen, kan du hitta oxidationstillståndet för ett annat element genom formeln, till exempel en binär förening. Så låt oss hitta oxidationstillståndet för klor i föreningen C1 2 O 7.

Låt oss beteckna graden av oxidation av syre: . Därför kommer sju syreatomer att ha en total negativ laddning på (-2) × 7 = -14. Då blir den totala laddningen av två kloratomer +14, och en kloratom: (+14) : 2 = +7. Därför är oxidationstillståndet för klor .

På liknande sätt kan man, genom att känna till grundämnenas oxidationstillstånd, formulera formeln för en förening, till exempel aluminiumkarbid (en förening av aluminium och kol).

Det är lätt att se att du arbetade på liknande sätt med begreppet "valens" när du härledde formeln för en kovalent förening eller bestämde valensen för ett element genom formeln för dess förening.

Namnen på binära föreningar bildas av två ord - namnen på deras ingående kemiska element. Det första ordet betecknar den elektronegativa delen av föreningen - icke-metall, dess latinska namn med suffixet -id är alltid i nominativ. Det andra ordet betecknar den elektropositiva delen - en metall eller ett mindre elektronegativt element, dess namn är alltid i genitivfallet:

Till exempel: NaCl - natriumklorid, MgS - magnesiumsulfid, KH - kaliumhydrid, CaO - kalciumoxid. Om det elektropositiva elementet uppvisar olika grader av oxidation, återspeglas detta i namnet, vilket indikerar graden av oxidation med en romersk siffra, som är placerad i slutet av namnet, till exempel: - järnoxid (II) (läs " järnoxid två"), - järnoxid (III) (läs "järnoxid tre").

Om föreningen består av två icke-metalliska element, läggs suffixet -id till namnet på den mer elektronegativa av dem, den andra komponenten placeras efter det i genitivfallet. Till exempel: - syrefluorid (II), - svaveloxid (IV) och - svaveloxid (VI).

I vissa fall anges antalet atomer av element med hjälp av namnen på siffror på grekiska - mono, di, tre, tetra, penta, hexa, etc. Till exempel: - kolmonoxid eller kolmonoxid (II), - kol dioxid, eller oxid kol (IV), - blytetraklorid, eller bly (IV) klorid.

För att kemister från olika länder skulle förstå varandra var det nödvändigt att skapa en enhetlig terminologi och nomenklatur av ämnen. Principerna för kemisk nomenklatur utvecklades först av de franska kemisterna A. Lavoisier, A. Fourcroix, L. Giton de Mervaux och C. Berthollet 1785. För närvarande samordnar International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) forskarnas aktiviteter från olika länder och utfärdar rekommendationer om nomenklatur för ämnen och terminologi som används inom kemi.

Nyckelord och fraser

1. Binära, eller två-element, föreningar.
2. Graden av oxidation.
3. Kemisk nomenklatur.
4. Bestämning av grundämnenas oxidationstillstånd med formeln.
5. Utarbeta formler för binära föreningar enligt grundämnenas oxidationstillstånd.

Arbeta med dator

1. Se den elektroniska ansökan. Studera materialet i lektionen och slutför de föreslagna uppgifterna.
2. Sök på Internet efter e-postadresser som kan fungera som ytterligare källor som avslöjar innehållet i nyckelord och fraser i stycket. Erbjud läraren din hjälp med att förbereda en ny lektion - gör en rapport om nyckelorden och fraserna i nästa stycke.

Frågor och uppgifter

1. Skriv ner formlerna för kväveoxider (II), (V), (I), (III), (IV).
2. Ge namnen på binära föreningar vars formler är: a) С1 2 0 7 , С1 2 O, С1O 2 ; b) FeCl2, FeCl3; c) MnS, Mn02, MnF4, MnO, MnCl4; r) Cu2O, Mg2Si, SiCl4, Na3N, FeS.
3. Hitta i uppslagsböcker och ordböcker alla typer av namn på ämnen med formler: a) CO 2 och CO; b) SO 2 och SO 3. Förklara deras etymologi. Ange två namn på dessa ämnen enligt den internationella nomenklaturen i enlighet med reglerna i stycket.
4. Vilket annat namn kan man ge ammoniak H 3 N?
5. Hitta volymen som de har vid n. y. 17 g svavelväte.
6. Hur många molekyler finns i denna volym?
7. Beräkna massan av 33,6 m3 metan CH 2 vid n. y. och bestäm antalet av dess molekyler som finns i denna volym.
8. Bestäm oxidationstillståndet för kol och skriv ner strukturformlerna för följande ämnen, med vetskap om att kol i organiska föreningar alltid är fyrvärt: metan CH 4, koltetraklorid CC1 4, etan C 2 H 4, acetylen C 2 H 2.

Kemiförberedelse för ZNO och DPA
Omfattande upplaga

DEL OCH

ALLMÄN KEMI

KEMISK BÄNDNING OCH ÄMNESSTRUKTUR

Oxidationstillstånd

Oxidationstillståndet är den villkorade laddningen på en atom i en molekyl eller kristall som uppstod på den när alla polära bindningar som skapades av den var av jonisk natur.

Till skillnad från valens kan oxidationstillstånd vara positivt, negativt eller noll. I enkla joniska föreningar sammanfaller oxidationstillståndet med jonernas laddningar. Till exempel i natriumklorid NaCl (Na + Cl-) Natrium har ett oxidationstillstånd på +1, och klor -1, i kalciumoxid CaO (Ca +2 O -2) Kalcium uppvisar ett oxidationstillstånd på +2 och Oxysen - -2. Denna regel gäller för alla grundläggande oxider: oxidationstillståndet för ett metalliskt element är lika med laddningen av metalljonen (natrium +1, barium +2, aluminium +3), och oxidationstillståndet för syre är -2. Oxidationsgraden indikeras av arabiska siffror, som placeras ovanför elementets symbol, som valens, och först indikerar laddningens tecken och sedan dess numeriska värde:

Om modulen för oxidationstillståndet är lika med en, kan siffran "1" utelämnas och endast tecknet kan skrivas: Na + Cl-.

Oxidationstillståndet och valensen är relaterade begrepp. I många föreningar sammanfaller det absoluta värdet av grundämnenas oxidationstillstånd med deras valens. Det finns dock många fall där valensen skiljer sig från oxidationstillståndet.

I enkla ämnen - icke-metaller, finns det en kovalent icke-polär bindning, ett gemensamt elektronpar förskjuts till en av atomerna, därför är graden av oxidation av element i enkla ämnen alltid noll. Men atomerna är anslutna till varandra, det vill säga de uppvisar en viss valens, som till exempel i syre är valensen för syre II, och i kväve är valensen av kväve III:

I en väteperoxidmolekyl är valensen för syre också II, och väte är I:

Definition av möjliga grader elementets oxidation

Oxidationstillstånden, som grundämnen kan uppvisa i olika föreningar, kan i de flesta fall bestämmas av strukturen hos den externa elektroniska nivån eller av grundämnets plats i det periodiska systemet.

Atomer av metalliska element kan bara donera elektroner, därför uppvisar de i föreningar positiva oxidationstillstånd. Dess absoluta värde i många fall (med undantag för d -element) är lika med antalet elektroner i den yttre nivån, det vill säga gruppnumret i det periodiska systemet. atomer d -element kan också donera elektroner från frontnivån, nämligen från ofyllda d -orbitaler. Därför, för d -element är det mycket svårare att bestämma alla möjliga oxidationstillstånd än för s- och p-element. Man kan lugnt säga att majoriteten d -element uppvisar ett oxidationstillstånd på +2 på grund av elektronerna på den yttre elektroniska nivån, och det maximala oxidationstillståndet är i de flesta fall lika med gruppnumret.

Atomer av icke-metalliska grundämnen kan uppvisa både positiva och negativa oxidationstillstånd, beroende på vilken atom av vilket grundämne de bildar en bindning med. Om elementet är mer elektronegativt, uppvisar det ett negativt oxidationstillstånd, och om det är mindre elektronegativt - positivt.

Det absoluta värdet av oxidationstillståndet för icke-metalliska element kan bestämmas från strukturen av det yttre elektroniska lagret. En atom kan ta emot så många elektroner att åtta elektroner finns på dess yttre nivå: icke-metalliska element i grupp VII tar en elektron och visar ett oxidationstillstånd av -1, grupp VI - två elektroner och visar ett oxidationstillstånd av - 2 osv.

Icke-metalliska grundämnen kan avge ett annat antal elektroner: maximalt lika många som finns på den yttre energinivån. Med andra ord är det maximala oxidationstillståndet för icke-metalliska element lika med gruppnumret. På grund av elektronspolning på den yttre nivån av atomer varierar antalet oparade elektroner som en atom kan donera i kemiska reaktioner, så icke-metalliska element kan uppvisa olika mellanliggande oxidationstillstånd.

Möjliga oxidationstillstånd s - och p-element

PS-gruppen
Högsta oxidationstillstånd
Mellanliggande oxidationstillstånd
Lägre oxidationstillstånd

Bestämning av oxidationstillstånd i föreningar

Vilken elektriskt neutral molekyl som helst, så summan av oxidationstillstånden för atomerna i alla grundämnen måste vara noll. Låt oss bestämma graden av oxidation i svavel (I V) oxid SO 2 taofosfor (V) sulfid P 2 S 5.

Svavel (och V) oxid SO 2 bildas av atomer av två grundämnen. Av dessa har syre den största elektronegativiteten, så syreatomer kommer att ha ett negativt oxidationstillstånd. För Oxygen är det -2. I detta fall har svavel ett positivt oxidationstillstånd. I olika föreningar kan Svavel visa olika oxidationstillstånd, så i det här fallet måste det beräknas. I en molekyl SO2 två syreatomer med ett oxidationstillstånd på -2, så den totala laddningen av syreatomerna är -4. För att molekylen ska vara elektriskt neutral måste svavelatomen fullständigt neutralisera laddningen av båda syreatomerna, så svavelets oxidationstillstånd är +4:

I fosformolekylen V) sulfid P2S5 det mer elektronegativa grundämnet är svavel, det vill säga det uppvisar ett negativt oxidationstillstånd och fosfor ett positivt. För svavel är det negativa oxidationstillståndet endast 2. Tillsammans bär fem svavelatomer en negativ laddning på -10. Därför måste två fosforatomer neutralisera denna laddning med en total laddning på +10. Eftersom det finns två fosforatomer i molekylen måste var och en ha ett oxidationstillstånd på +5:

Det är svårare att beräkna graden av oxidation i icke-binära föreningar - salter, baser och syror. Men för detta bör man också använda principen om elektrisk neutralitet, och kom också ihåg att i de flesta föreningar är oxidationstillståndet för syre -2, väte +1.

Överväg detta med exemplet med kaliumsulfat K2SO4. Oxidationstillståndet för kalium i föreningar kan bara vara +1, och syre -2:

Från principen om elektroneutralitet beräknar vi svavelets oxidationstillstånd:

2(+1) + 1(x) + 4(-2) = 0, därav x = +6.

Vid bestämning av oxidationstillstånden för grundämnen i föreningar bör följande regler följas:

1. Oxidationstillståndet för ett grundämne i ett enkelt ämne är noll.

2. Fluor är det mest elektronegativa kemiska elementet, så oxidationstillståndet för Fluor i alla föreningar är -1.

3. Syre är det mest elektronegativa grundämnet efter fluor, därför är oxidationstillståndet för syre i alla föreningar utom fluorider negativt: i de flesta fall är det -2 och i peroxider är det -1.

4. Oxidationstillståndet för väte i de flesta föreningar är +1, och i föreningar med metalliska element (hydrider) - -1.

5. Oxidationstillståndet för metaller i föreningar är alltid positivt.

6. Ett mer elektronegativt element har alltid ett negativt oxidationstillstånd.

7. Summan av oxidationstillstånden för alla atomer i en molekyl är noll.

Ett kemiskt element i en förening, beräknat utifrån antagandet att alla bindningar är joniska.

Oxidationstillstånden kan ha ett positivt, negativt eller nollvärde, därför är den algebraiska summan av oxidationstillstånden för element i en molekyl, med hänsyn till antalet deras atomer, 0, och i en jon - jonladdningen.

1. Oxidationstillstånden för metaller i föreningar är alltid positiva.

2. Det högsta oxidationstillståndet motsvarar gruppnumret för det periodiska systemet där detta element är beläget (undantaget är: Au+3(jag grupp), Cu+2(II), från grupp VIII kan oxidationstillståndet +8 endast vara i osmium Os och rutenium Ru.

3. Oxidationstillstånden för icke-metaller beror på vilken atom den är kopplad till:

• om med en metallatom är oxidationstillståndet negativt;
• om med en icke-metallatom kan oxidationstillståndet vara både positivt och negativt. Det beror på elektronegativiteten hos elementens atomer.

4. Det högsta negativa oxidationstillståndet för icke-metaller kan bestämmas genom att subtrahera från 8 numret på den grupp i vilken detta element är beläget, dvs. det högsta positiva oxidationstillståndet är lika med antalet elektroner på det yttre lagret, vilket motsvarar gruppnumret.

5. Oxidationstillstånden för enkla ämnen är 0, oavsett om det är en metall eller en icke-metall.

Grundämnen med konstant oxidationstillstånd.

Element	Karakteristiskt oxidationstillstånd	Undantag
		Metallhydrider: LIH-1
		oxidationstillstånd kallas partikelns villkorliga laddning under antagandet att bindningen är helt bruten (har en jonisk karaktär). H- Cl = H + + Cl - , Bindningen i saltsyra är kovalent polär. Elektronparet är mer förspänt mot atomen Cl - , eftersom det är mer elektronegativt hela element. Hur bestämmer man graden av oxidation? Elektronnegativitetär atomers förmåga att attrahera elektroner från andra grundämnen. Oxidationstillståndet anges ovanför elementet: Br 2 0 , NaO, O+2F2-1,K + Cl - etc. Det kan vara negativt och positivt. Oxidationstillståndet för ett enkelt ämne (obundet, fritt tillstånd) är noll. Oxidationstillståndet för syre i de flesta föreningar är -2 (undantaget är peroxider H2O2, där det är -1 och föreningar med fluor - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oxidationstillstånd en enkel monoatomisk jon är lika med dess laddning: Na + , Ca +2 . Väte i dess föreningar har ett oxidationstillstånd på +1 (undantag är hydrider - Na + H - och typanslutningar C +4 H 4 -1 ). I metall-icke-metallbindningar har den atom som har högst elektronegativitet ett negativt oxidationstillstånd (elektronegativitetsdata ges på Pauling-skalan): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NEJ 3 ) - etc. Regler för att bestämma graden av oxidation i kemiska föreningar. Låt oss ta en koppling KMnO 4 , det är nödvändigt att bestämma oxidationstillståndet för manganatomen. Resonemang: Kalium är en alkalimetall i grupp I i ​​det periodiska systemet och har därför endast ett positivt oxidationstillstånd på +1. Syre är känt för att ha ett oxidationstillstånd på -2 i de flesta av dess föreningar. Detta ämne är inte en peroxid, vilket betyder att det inte är något undantag. Gör en ekvation: K+MnXO 4 -2 Låta X- okänd för oss graden av oxidation av mangan. Antalet kaliumatomer är 1, mangan - 1, syre - 4. Det är bevisat att molekylen som helhet är elektriskt neutral, så dess totala laddning måste vara lika med noll. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Därför är oxidationstillståndet för mangan i kaliumpermanganat = +7. Låt oss ta ett annat exempel på en oxid Fe2O3. Det är nödvändigt att bestämma oxidationstillståndet för järnatomen. Resonemang: Järn är en metall, syre är en icke-metall, vilket betyder att det är syre som kommer att vara ett oxidationsmedel och ha en negativ laddning. Vi vet att syre har ett oxidationstillstånd på -2. Vi överväger antalet atomer: järn - 2 atomer, syre - 3. Vi gör en ekvation var X- oxidationstillståndet för järnatomen: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Slutsats: oxidationstillståndet för järn i denna oxid är +3. Exempel. Bestäm oxidationstillstånden för alla atomer i molekylen. 1. K2Cr2O7. Oxidationstillstånd K+1 syre O-2. Angivna index: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Eftersom den algebraiska summan av oxidationstillstånden för grundämnen i en molekyl, med hänsyn till antalet deras atomer, är 0, då är antalet positiva oxidationstillstånd lika med antalet negativa. Oxidationstillstånd K+O=(-14)+(+2)=(-12). Av detta följer att antalet positiva potenser i kromatomen är 12, men det finns 2 atomer i molekylen, vilket betyder att det finns (+12):2=(+6) per atom. Svar: K2 + Cr2+6O7-2. 2.(AsO 4) 3-. I detta fall kommer summan av oxidationstillstånden inte längre att vara lika med noll, utan med jonens laddning, d.v.s. - 3. Låt oss göra en ekvation: x+4×(- 2)= - 3 . Svar: (Som +504-2) 3-.

I många skolböcker och manualer lär de ut hur man skriver formler för valenser, även för föreningar med jonbindningar. För att förenkla förfarandet för att sammanställa formler är detta, enligt vår mening, acceptabelt. Men du måste förstå att detta inte är helt korrekt på grund av ovanstående skäl.

Ett mer universellt begrepp är begreppet oxidationsgrad. Genom värdena för oxidationstillstånden för atomer, såväl som med värdena för valens, kan kemiska formler sammanställas och formelenheter kan skrivas ner.

Oxidationstillståndär den villkorade laddningen av en atom i en partikel (molekyl, jon, radikal), beräknad i approximationen att alla bindningar i partikeln är joniska.

Innan man bestämmer oxidationstillstånden är det nödvändigt att jämföra elektronegativiteten hos bindningsatomerna. En atom med högre elektronegativitet har ett negativt oxidationstillstånd, medan en atom med lägre elektronegativitet har ett positivt.

För att objektivt jämföra elektronegativitetsvärdena för atomer vid beräkning av oxidationstillstånd, rekommenderade IUPAC 2013 att använda Allen-skalan.

* Så, till exempel, på Allen-skalan, är kvävets elektronegativitet 3,066 och klor 2,869.

Låt oss illustrera definitionen ovan med exempel. Låt oss göra en strukturformel för en vattenmolekyl.

Kovalenta polära O-H-bindningar visas i blått.

Föreställ dig att båda bindningarna inte är kovalenta, utan joniska. Om de var joniska, skulle en elektron passera från varje väteatom till den mer elektronegativa syreatomen. Vi betecknar dessa övergångar med blå pilar.

*I detExempelvis tjänar pilen till att illustrera den fullständiga överföringen av elektroner, och inte för att illustrera den induktiva effekten.

Det är lätt att se att antalet pilar visar antalet överförda elektroner, och deras riktning - riktningen för elektronöverföring.

Två pilar riktas mot syreatomen, vilket betyder att två elektroner passerar till syreatomen: 0 + (-2) = -2. En syreatom har en laddning på -2. Detta är graden av oxidation av syre i en vattenmolekyl.

En elektron lämnar varje väteatom: 0 - (-1) = +1. Detta betyder att väteatomer har ett oxidationstillstånd på +1.

Summan av oxidationstillstånden är alltid lika med partikelns totala laddning.

Till exempel är summan av oxidationstillstånd i en vattenmolekyl: +1(2) + (-2) = 0. En molekyl är en elektriskt neutral partikel.

Om vi ​​beräknar oxidationstillstånden i en jon så är summan av respektive oxidationstillstånd lika med dess laddning.

Värdet på oxidationstillståndet anges vanligtvis i det övre högra hörnet av elementsymbolen. Dessutom, tecknet skrivs framför numret. Om tecknet står efter siffran är detta jonens laddning.

Till exempel är S -2 en svavelatom i oxidationstillståndet -2, S 2- är en svavelanjon med en laddning av -2.

S +6 O -2 4 2- - värdena för oxidationstillstånden för atomer i sulfatanjonen (jonens laddning är markerad i grönt).

Betrakta nu fallet där föreningen har blandade bindningar: Na 2 SO 4 . Bindningen mellan sulfatanjonen och natriumkatjoner är jonisk, bindningarna mellan svavelatomen och syreatomerna i sulfatjonen är kovalenta polära. Vi skriver ner den grafiska formeln för natriumsulfat, och pilarna indikerar elektronövergångens riktning.

*Strukturformeln återspeglar ordningen för kovalenta bindningar i en partikel (molekyl, jon, radikal). Strukturformler används endast för partiklar med kovalenta bindningar. För partiklar med jonbindningar är konceptet med en strukturformel meningslöst. Om det finns jonbindningar i partikeln används den grafiska formeln.

Vi ser att sex elektroner lämnar den centrala svavelatomen, vilket betyder att svavlets oxidationstillstånd är 0 - (-6) = +6.

De terminala syreatomerna tar två elektroner vardera, vilket betyder att deras oxidationstillstånd är 0 + (-2) = -2

Brosyreatomer accepterar två elektroner vardera, deras oxidationstillstånd är -2.

Det är också möjligt att bestämma graden av oxidation med den strukturella grafiska formeln, där strecken indikerar kovalenta bindningar och jonerna indikerar laddningen.

I denna formel har de överbryggande syreatomerna redan negativa enheter och en extra elektron kommer till dem från svavelatomen -1 + (-1) = -2, vilket betyder att deras oxidationstillstånd är -2.

Oxidationstillståndet för natriumjoner är lika med deras laddning, dvs. +1.

Låt oss bestämma oxidationstillstånden för grundämnen i kaliumsuperoxid (superoxid). För att göra detta kommer vi att skapa en grafisk formel för kaliumsuperoxid, vi kommer att visa omfördelningen av elektroner med en pil. O-O-bindningen är kovalent icke-polär, så omfördelningen av elektroner indikeras inte i den.

* Superoxidanjonen är en radikaljon. Den formella laddningen för en syreatom är -1, och den andra, med en oparad elektron, är 0.

Vi ser att oxidationstillståndet för kalium är +1. Oxidationstillståndet för syreatomen skrivet i formeln mittemot kalium är -1. Oxidationstillståndet för den andra syreatomen är 0.

På samma sätt är det möjligt att bestämma graden av oxidation med den strukturgrafiska formeln.

Cirklarna indikerar de formella laddningarna av kaliumjonen och en av syreatomerna. I det här fallet sammanfaller värdena för formella laddningar med värdena för oxidationstillstånden.

Eftersom båda syreatomerna i superoxidanjonen har olika oxidationstillstånd kan vi beräkna aritmetiskt medel oxidationstillstånd syre.

Det kommer att vara lika med / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0,5.

Värdena för de aritmetiska medeloxidationstillstånden anges vanligtvis i bruttoformler eller formelenheter för att visa att summan av oxidationstillstånden är lika med systemets totala laddning.

För fallet med superoxid: +1 + 2(-0,5) = 0

Det är lätt att bestämma oxidationstillstånden med hjälp av elektronpunktsformler, där ensamma elektronpar och elektroner av kovalenta bindningar indikeras med punkter.

Syre är ett element i VIA-gruppen, därför finns det 6 valenselektroner i dess atom. Föreställ dig att bindningarna i vattenmolekylen är joniska, i så fall skulle syreatomen ta emot en oktett elektroner.

Oxidationstillståndet för syre är respektive lika med: 6 - 8 \u003d -2.

Och väteatomer: 1 - 0 = +1

Förmågan att bestämma graden av oxidation med grafiska formler är ovärderlig för att förstå essensen av detta koncept, eftersom denna färdighet kommer att krävas under loppet av organisk kemi. Om vi ​​har att göra med oorganiska ämnen så är det nödvändigt att kunna bestämma graden av oxidation med molekylformler och formelenheter.

För att göra detta måste du först och främst förstå att oxidationstillstånden är konstanta och varierande. Element som uppvisar ett konstant oxidationstillstånd måste memoreras.

Varje kemiskt element kännetecknas av högre och lägre oxidationstillstånd.

Lägsta oxidationstillståndär laddningen som en atom får som ett resultat av att ta emot det maximala antalet elektroner på det yttre elektronlagret.

Med tanke på detta, det lägsta oxidationstillståndet är negativt, med undantag för metaller, vars atomer aldrig tar elektroner på grund av låga elektronegativitetsvärden. Metaller har det lägsta oxidationstillståndet 0.

De flesta ickemetaller i huvudundergrupperna försöker fylla sitt yttre elektronskikt med upp till åtta elektroner, varefter atomen får en stabil konfiguration ( oktettregel). Därför, för att bestämma det lägsta oxidationstillståndet, är det nödvändigt att förstå hur många valenselektroner en atom saknar till en oktett.

Till exempel är kväve ett element i VA-gruppen, vilket betyder att det finns fem valenselektroner i kväveatomen. Kväveatomen är tre elektroner mindre än en oktett. Så det lägsta oxidationstillståndet för kväve är: 0 + (-3) = -3

För att karakterisera tillståndet hos grundämnen i föreningar har begreppet oxidationsgrad introducerats.

DEFINITION

Antalet elektroner som förskjuts från en atom av ett givet grundämne eller till en atom av ett givet grundämne i en förening kallas oxidationstillstånd.

Ett positivt oxidationstillstånd indikerar antalet elektroner som förskjuts från en given atom, och ett negativt oxidationstillstånd indikerar antalet elektroner som förskjuts mot en given atom.

Av denna definition följer att i föreningar med opolära bindningar är grundämnenas oxidationstillstånd noll. Molekyler som består av identiska atomer (N 2 , H 2 , Cl 2) kan tjäna som exempel på sådana föreningar.

Oxidationstillståndet för metaller i elementärt tillstånd är noll, eftersom fördelningen av elektrondensitet i dem är enhetlig.

I enkla joniska föreningar är oxidationstillståndet för deras beståndsdelar lika med den elektriska laddningen, eftersom under bildningen av dessa föreningar sker en nästan fullständig överföring av elektroner från en atom till en annan: Na +1 I -1, Mg +2 Cl-12, Al+3F-13, Zr+4Br-14.

När man bestämmer graden av oxidation av element i föreningar med polära kovalenta bindningar, jämförs värdena för deras elektronegativitet. Eftersom elektroner under bildandet av en kemisk bindning förskjuts till atomer av mer elektronegativa element, har de senare ett negativt oxidationstillstånd i föreningar.

Högsta oxidationstillstånd

För grundämnen som uppvisar olika oxidationstillstånd i sina föreningar finns det begrepp om högre (maximalt positiva) och lägre (minsta negativa) oxidationstillstånd. Det högsta oxidationstillståndet för ett kemiskt element sammanfaller vanligtvis numeriskt med gruppnumret i D. I. Mendeleevs periodiska system. Undantagen är fluor (oxidationstillståndet är -1, och grundämnet är beläget i grupp VIIA), syre (oxidationstillståndet är +2, och elementet är beläget i grupp VIA), helium, neon, argon (oxidationstillståndet är 0, och grundämnena är belägna i grupp VIII-gruppen), såväl som element i undergrupperna kobolt och nickel (oxidationstillståndet är +2, och grundämnena är belägna i grupp VIII), för vilka det högsta oxidationstillståndet uttrycks med ett tal vars värde är lägre än numret på den grupp som de tillhör. Elementen i kopparundergruppen har tvärtom ett högre oxidationstillstånd på mer än ett, även om de tillhör grupp I (det maximala positiva oxidationstillståndet för koppar och silver är +2, guld +3).

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

Svar Vi kommer växelvis att bestämma graden av svaveloxidation i vart och ett av de föreslagna omvandlingsschemana och sedan välja rätt svar.

• I svavelväte är svavelets oxidationstillstånd (-2), och i ett enkelt ämne - svavel - 0:

Förändring i svavelets oxidationstillstånd: -2 → 0, dvs. sjätte svaret.

• I ett enkelt ämne - svavel - är svavelets oxidationstillstånd 0, och i SO 3 - (+6):

Förändring i svavelets oxidationstillstånd: 0 → +6, d.v.s. fjärde svaret.

• I svavelsyra är svavelets oxidationstillstånd (+4), och i ett enkelt ämne - svavel - 0:

1x2 +x+ 3x(-2) =0;

Förändring i svavelets oxidationstillstånd: +4 → 0, dvs. tredje svaret.

EXEMPEL 2

Träning	Valens III och oxidationstillstånd (-3) kväve visar i föreningen: a) N2H4; b) NH3; c) NH4CI; d) N2O5
Lösning	För att ge ett korrekt svar på den ställda frågan kommer vi växelvis att bestämma valens och oxidationstillstånd för kväve i de föreslagna föreningarna. a) vätevalensen är alltid lika med I. Det totala antalet vätevalensenheter är 4 (1 × 4 = 4). Dela värdet som erhålls med antalet kväveatomer i molekylen: 4/2 \u003d 2, därför är kvävevalensen II. Det här svaret är felaktigt. b) vätevalensen är alltid lika med I. Det totala antalet vätevalensenheter är 3 (1 × 3 = 3). Vi delar det erhållna värdet med antalet kväveatomer i molekylen: 3/1 \u003d 2, därför är kvävevalensen III. Oxidationstillståndet för kväve i ammoniak är (-3): Detta är det korrekta svaret.
Svar	Alternativ (b)