Как определить степень окисления ~ Инструкции на все случаи жизни

Степень окисления — это формальный заряд атома. Слово «формальный» означает, что этого заряда у атома в действительности может и не быть, вернее, он может оказаться немного другим. Однако по разным причинам эти условные заряды удобны и химики всего мира пользуются понятием «степень окисления».

Отметим, что степень окисления указывается в верхнем правом углу атома в формате или , где – целое число. Например:

Существуют определённые правила нахождения степени окисления.

Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомню, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов. Примеры:
Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

— Исключения у водорода соединения , в которых у водорода степень окисления
— Исключения у кислорода

Сумма степеней окисления всех атомов сложного соединения должна быть равна нулю. Пользуясь именно эти правилом, мы будем расставлять степени окисления в сложных соединениях.
Как именно?

Пример 1: расставьте степени окисления в соединении .
Мы знаем степень окисления тогда мы можем найти, что общее количество «плюсов» у четырех атомов . Чтобы в сумме был ноль, у трех атомов заряд должен быть , значит у каждого атома

Пример 2: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Сначала подпишем постоянные степени окисления

Посчитаем общее количество плюсов и минусов

Для того, чтобы плюсов и минусов было одинаковое количество у двух хромов в сумме должно быть , а значит, у каждого атома

Пример 3: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Для начала заметим, что для нахождения степени окисления удобно «раскрыть скобки» и представить соединение как и тогда задание выполняется аналогично заданию из примера 2.
Ответ:

В некоторых устоявшихся группах атомов в составе веществ (кислотные остатки и ион аммония) степени окисления атомов неизменны и их тоже стоит запомнить.

Пользуясь этими правилами, можно расставить степени окисления практически во всех соединений, встречающихся на ЕГЭ по химии.

Валентность

Валентность (лат. valere — иметь значение) — мера «соединительной способности» химического элемента, равная числу индивидуальных химических связей, которые может образовать один атом.

Определяют валентность по числу связей, которые один атом образует с другими. Для примера рассмотрим две молекулы

Для определения валентности нужно хорошо представлять графические формулы веществ. В этой статье вы увидите множество формул. Сообщаю вам также о химических элементах с постоянной валентностью, знать которые весьма полезно.

В электронной теории считается, что валентность связи определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии. Мы касались с вами темы валентных электронов и возбужденного состояния атома. На примере фосфора объединим эти две темы для полного понимания.

Подавляющее большинство химических элементов обладает непостоянным значением валентности. Переменная валентность характерна для меди, железа, фосфора, хрома, серы.

Ниже вы увидите элементы с переменной валентностью и их соединения. Заметьте, определить их непостоянную валентность нам помогают другие элементы — с постоянной валентностью.

Запомните, что у некоторых простых веществ валентность принимает значения: III — у азота, II — кислорода. Подведем итог полученным знаниям, написав графические формулы азота, кислорода, углекислого и угарного газов, карбоната натрия, фосфата лития, сульфата железа (II) и ацетата калия.

Как вы заметили, валентности обозначаются римскими цифрами: I, II, III и т.д. На представленных формулах валентности веществ равны:

N — III
O — II
H, Na, K, Li — I
S — VI
C — II (в угарном газе CO), IV (в углекислом газе CO₂ и карбонате натрия Na₂CO₃
Fe — II

Степень окисления

Степенью окисления (СО) называют условный показатель, который характеризует заряд атома в соединении и его поведение в ОВР (окислительно-восстановительной реакции). В простых веществах СО всегда равна нулю, в сложных — ее определяют исходя из постоянных степеней окисления у некоторых элементов.

Численно степень окисления равна условному заряду, который можно приписать атому, руководствуясь предположением, что все электроны, образующие связи, перешли к более электроотрицательному элементу.

Определяя степень окисления, одним элементам мы приписываем условный заряд «+», а другим «-«. Это связано с электроотрицательностью — способностью атома притягивать к себе электроны. Знак «+» означает недостаток электронов, а «-» — их избыток. Повторюсь, СО — условное понятие.

Сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю — это важно помнить для самопроверки.

Зная изменения электроотрицательности в периодах и группах периодической таблицы Д.И. Менделеева, можно сделать вывод о том какой элемент принимает «+», а какой минус. Помогают в этом вопросе и элементы с постоянной степенью окисления.

Кто более электроотрицательный, тот сильнее притягивает к себе электроны и «уходит в минус». Кто отдает свои электроны и испытывает их недостаток — получает знак «+».

Самостоятельно определите степени окисления атомов в следующих веществах: RbOH, NaCl, BaO, NaClO₃, SO₂Cl₂, KMnO₄, Li₂SO₃, O₂, NaH₂PO₄. Ниже вы найдете решение этой задачи.

Сравнивайте значение электроотрицательности по таблице Менделеева, и, конечно, пользуйтесь интуицией 🙂 Однако по мере изучения химии, точное знание степеней окисления должно заменить даже самую развитую интуицию 😉

Особо хочу выделить тему ионов. Ион — атом, или группа атомов, которые за счет потери или приобретения одного или нескольких электронов приобрел(и) положительный или отрицательный заряд.

Определяя СО атомов в ионе, не следует стремиться привести общий заряд иона к «0», как в молекуле. Ионы даны в таблице растворимости, они имеют разные заряды — к такому заряду и нужно в сумме привести ион. Объясню на примере.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Валентность и степень окисления

Степень окисления – это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все связи имеют ионный тип.

Степени окисления могут иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, поэтому алгебраическая сумма степеней окисления элементов в молекуле с учётом числа их атомов равна 0, а в ионе – заряду иона.

1. Степени окисления металлов в соединениях всегда положительные.

2. Высшая степень окисления соответствует номеру группы периодической системы, где находится данный элемент (исключение составляют: Au +3 (I группа), Cu +2 (II), из VIII группы степень окисления +8 может быть только у осмия Os и рутения Ru.

3. Степени окисления неметаллов зависят от того, с каким атомом он соединён:

если с атомом металла, то степень окисления отрицательная;
если с атомом неметалла то степень окисления может быть и положительная, и отрицательная. Это зависит от электроотрицательности атомов элементов.

4. Высшую отрицательную степень окисления неметаллов можно определить вычитанием из 8 номера группы, в которой находится данный элемент, т.е. высшая положительная степень окисления равна числу электронов на внешнем слое, которое соответствует номеру группы.

5. Степени окисления простых веществ равны 0, независимо от того металл это или неметалл.

Элементы с неизменными степенями окисления.

Элемент

Характерная степень окисления

Разделы: Химия

Класс: 8

Тип урока: усвоение новых знаний.

Цели урока:

сформировать понятия “степень окисления”, “постоянная, переменная степень окисления” “бинарные соединения”;

познакомиться с правилами определения степеней окисления, с номенклатурой и принципом составления названий бинарных соединений, с алгоритмом составления формул веществ по названиям.

1. Степень окисления – это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения (и ионные, и ковалентные полярные) состоят из ионов.

2. С.О. положительная “+” и отрицательная “-” ставится над знаками элементов перед цифрами, в том числе и единицей.

ПРАВИЛА:

Степень окисления свободных атомов и простых веществ равна 0: (; Mg 0 )
Степень окисления водорода в соединениях с неметаллами равна +1, а с металлами равна -1: (NaH -1 , H +1 Cl).
Степень окисления фтора в соединениях всегда равна -1: (HF -1 , CaF -1 2).
Степень окисления кислорода в соединениях равна -2 (NO -2 , Al2O -2 3), а в пероксидах -1 (H2O -1 2, O +1 F2)
Степень окисления металлов в соединениях всегда положительная , у металлов I-A, II-A, III-A соответственно равна +1, +2, +3 .
Суммарная степень окисления всех атомов в молекуле равна 0.
Высшая степень окисления элемента равна (+№ группы).
Низшая степень окисления: для металлов равна 0, для неметаллов равна (№ группы -8).
Элементы в высшей степени окисления могут только принимать электроны
Элементы в низшей степени окисления могут только отдавать электроны
Элементы в промежуточной степени окисления могут и принимать, и отдавать электроны.

ЗАДАНИЕ:

Определить степени окисления элементов в веществах: Na2O; O2; H2SO4; N2; S; H2O; Al; Cu; HNO3; F2; Ca.

Подчеркнуть бинарные соединения.

Бинарные соединения (“би” – два) – состоят из двух химических элементов.

В соединениях на первом месте пишется элемент (или частица) с положительной степенью окисления, а на втором — с отрицательной с.о.

Алгоритм определения степеней окисления по формуле:

Определение степеней окисления начинают с того элемента, у которого С.О. (Р2О -2 ₅); постоянная или известна в соответствии с правилами (см. выше);

Умножить эту С.О. на индекс атома (или группы) (– 2 * 5 = – 10);

Полученное число разделить на индекс второго элемента (или группы) (– 10 / 2 = – 5);

Записать полученную С.О. с противоположным знаком (Р +5 2О -2 5).

Расставить степени окисления в соединениях: Na; K2O; Fe; CaCO3; AlCl3; Li3N; BaSO4; Zn; H2CO3; O3; OF2; CuSO4; NaOH; O2; SO3; KH; KOH; BaH2; H2O; NH3.

НАЗВАНИЯ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ:

латинское название элемента с отрицательной степенью окисления (“-”) + суффикс -ид

русское название элемента с положительной степенью окисления (“+”) в родительном падеже

(римская цифра переменной степени окисления)

Пример: Al +3 2O -2 3 – оксид алюминия; Cu +2 O -2 – оксид меди (II)

Cl -1 – хлорид; O -2 – оксид; Н -1 – гидрид; S -2 – сульфид; C -4 – карбид; N -3 – нитрид; P -3 — фосфид; Si -4 — силицид.

Алгоритм составления формул по названиям:

Записать знаки элементов (частиц) в порядке: на первом месте – положительно заряженную, на втором – отрицательно заряженную ( Al O );

Расставить степени окисления ( Al +3 O -2 );

Найти наименьшее общее кратное (НОК) между значениями степеней окисления, записать его между ними в “окошечко”;

Разделить НОК на значение степеней окисления, полученные результаты записать как индексы (6/3=2; 6/3=3 Al2O3).

Составить формулы веществ по названиям:

хлорид кальция
оксид железа (III)
оксид азота (V)
хлорид серы (IV)
сульфид хрома (VI)
гидрид магния
карбид алюминия

Для этого нужно придерживаться нескольких простых правил:

Степень окисления атомов в простых веществах всегда равна нулю. Например, в молекуле Cl₂ степень окисления хлора равна нулю.
В единичном ионе степень окисления атома равна заряду этого иона. Например, в ионах Fe 2+ и Fe 3+ степень окисления железа будет равна +2 и +3 соответственно.
В сложных соединениях сумма степеней окисления всех атомов должна равняться заряду этого соединения.
Отрицательный заряд находится у того атома, который расположен в таблице Менделеева правее. Кроме этого, можно использовать ряд Бекетова. В соединениях с неметаллами водород всегда имеет положительную степень окисления +1.
При расчетах степеней окисления нужно учитывать валентность химического элемента в соединении.

Рассмотрим на конкретных примерах.

Примеры

Определить степень окисления элементов в углекислом газе CO₂.

1. Молекула не имеет заряда, значит сумма зарядов атомов равна нулю.

2. Кислород в таблице Менделеева находится правее, чем углерод. Значит именно кислород имеет отрицательную степень окисления.

3. Валентность углерода равна четырём, а кислорода — двум.

Исходя из всех этих утверждений мы можем рассчитать степени окисления: C +4 O₂ -2 .

4. В конце проводим проверку: складываем степени окисления атомов в соединении (мы должны получить ноль — см. пункт 1). +4 (атом углерода) — 2 * 2 (степень окисления кислорода * 2 атома) = +4 — 4 =0. Значит у нас всё сходится.

Определить степень окисления элементов в H₂S.

Действуем по тому же принципу: молекула не имеет заряда, водород одновалентен и в соединении с неметаллом имеет степень окисления +1.

Делаем проверку: +1 * 2 — 2 = +2 -2 = 0.

Определить степень окисления элементов в H₂O.

Определить степень окисления элементов в P₂O₅.

Кислород находится правее фосфора, значит имеет отрицательную степень окисления. Валентность кислорода равна двум, значит валентность фосфора здесь равна пяти.

Проверяем: +5 * 2 — 2 * 5 = +10 — 10 = 0.

Определить степень окисления элементов в SO₂ и SO₃.

Определить степень окисления элементов в H₃BO₃.

Вспоминаем: в соединениях с неметаллами водород всегда имеет степень окисления +1.

Самым электроотрицательным элементом в соединении является кислород, значит именно он имеет отрицательную степень окисления. Исходя из этого вычислим степень окисления бора:

Определить степень окисления элементов в H₂SO₄.

Здесь аналогично примеру выше: водород +1, кислород -2. Находим степень окисления серы:

+1 * 2 + x — 2 * 4 = 0

Определить степень окисления элементов в ионе Cr₂O₇ 2- .

Кислород находится в таблице Менделеева правее, чем хром. Значит кислород имеет отрицательную степень окисления. Обращаю внимание, что ион имеет заряд -2. Найдем степень окисления хрома:

Цитата:

Заблуждаются не потому, что не знают, а потому, что думают, что знают.

Жан-Жак Руссо
философ, писатель и мыслитель эпохи Просвещения.

В школе химия до сих пор занимает место одного из самых сложных предметов, который, ввиду того, что скрывает множество затруднений, вызывает у учеников (обычно это в период с 8 по 9 классы) больше ненависти и безразличия к изучению, чем интереса. Всё это снижает качество и количество знаний по предмету, хотя во многих сферах по сей день требуются специалисты в этой области. Да, сложных моментов и непонятных правил в химии иногда даже больше, чем кажется. Один из вопросов, которые волнуют большинство учеников, это что такое степень окисления и как определять степени окисления элементов.

Важное правило — правило расстановки, алгоритмы

Здесь много говорится о таких соединениях, как оксиды. Для начала, любой ученик должен выучить определение оксидов — это сложные соединения из двух элементов, в их составе находится кислород. К классу бинарных соединений оксиды относят по той причине, что в алгоритме кислород стоит вторым по очереди. При определении показателя важно знать правила расстановки и рассчитать алгоритм.

Это интересно: полярная и неполярная ковалентная связь — что это?

Алгоритмы для кислотных оксидов

Степени окисления — это численные выражения валентности элементов. К примеру, кислотные оксиды образованы по определённому алгоритму: сначала идут неметаллы или металлы (их валентность обычно от 4 до 7), а после идёт кислород, как и должно быть, вторым по порядку, его валентность равняется двум. Определяется она легко — по периодической таблице химических элементов Менделеева. Также важно знать то, что степень окисления элементов — это показатель, который предполагает либо положительное, либо отрицательное число.

В начале алгоритма, как правило, неметалл, и его степень окисления — положительная. Неметалл кислород в оксидных соединениях имеет стабильное значение, которое равняется -2. Чтобы определить верность расстановки всех значений, нужно умножить все имеющиеся цифры на индексы у одного конкретного элемента, если произведение с учётом всех минусов и плюсов равняется 0, то расстановка достоверна.

Расстановка в кислотах, содержащих кислород

Кислоты являются сложными веществами, они связаны с каким-либо кислотным остатком и содержат в себе один или несколько атомов водорода. Здесь, для вычисления степени, требуются навыки в математике, так как показатели, необходимые для вычисления, цифровые. У водорода или протона он всегда одинаков — +1. У отрицательного иона кислорода отрицательная степень окисления -2.

После проведения всех этих действий можно определить степень окисления и центрального элемента формулы. Выражение для её вычисления представляет собой формулу в виде уравнения. Например, для серной кислоты уравнение будет с одним неизвестным.

Основные термины в ОВР

ОВР — это восстановительно-окислительные реакции.

Степень окисления любого атома — характеризует способность этого атома присоединять или отдавать другим атомам электроны ионов (или атомов);
Принято считать окислителями либо заряженные атомы, либо незаряженные ионы;
Восстановителем в этом случае будут заряженные ионы или же, напротив, незаряженные атомы, которые теряют свои электроны в процессе химического взаимодействия;
Окисление заключается в отдаче электронов.

Как расставлять степень окисления в солях

Соли состоят из одного металла и одного или нескольких кислотных остатков. Методика определения такая же, как и в кислотосодержащих кислотах.

Металл, который непосредственно образует соль, располагается в главной подгруппе, его степень будет равна номеру его группы, то есть всегда будет оставаться стабильным, положительным показателем.

В качестве примера можно рассмотреть расстановку степеней окисления в нитрате натрия. Соль образуется с помощью элемента главной подгруппы 1 группы, соответственно, степень окисления будет являться положительной и равна единице. В нитратах кислород имеет одного значение — -2. Для того чтобы получить численное значение, для начала составляется уравнение с одним неизвестным, учитывая все минусы и плюсы у значений: +1+Х-6=0. Решив уравнение, можно прийти к тому факту, что численный показатель положителен и равен + 5. Это показатель азота. Важный ключ чтобы высчитать степень окисления — таблица.

Правила определения валентности

Вале́нтность (от лат. valēns «имеющий силу») — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов.

Валентность атомов фтора всегда равна I

Li, Na, K, F, H , Rb , Cs — одновалентны;

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, O , Ra — обладают валентностью, равной II;

Al, B Ga, In — трехвалентны.

Максимальная валентность для атомов данного элемента совпадает с номером группы, в которой он находится в Периодической системе. Например, для Са это II , для серы — VI , для хлора — VII . Исключений из этого правила тоже немало:

-элемент VI группы, О, имеет валентность II (в H ₃ O+ — III);
— одновалентен F(вместо VII );
— двух- и трехвалентно обычно железо, элемент VIII группы;
— N может удержать возле себя только 4 атома, а не 5, как следует из номера группы;
— одно- и двухвалентна медь, расположенная в I группе.

Минимальное значение валентности для элементов, у которых она переменная, определяется по формуле: № группы в ПС — 8. Так, низшая валентность серы 8 — 6 = 2, фтора и других галогенов — (8 — 7) = 1, азота и фосфора — (8 — 5)= 3 и так далее.

В соединении сумма единиц валентности атомов одного элемента должна соответствовать суммарной валентности другого (или общее число валентностей одного химического элемента равно общему числу валентностей атомов другого химического элемента). Так, в молекуле воды Н-О-Н валентность Н равна I, таких атомов 2, значит, всего единиц валентности у водорода 2 (1×2=2). Такое же значение имеет и валентность кислорода.

При соединении металлов с неметаллами последние проявляют низшую валентность

В соединении, состоящем из атомов двух видов, элемент, расположенный на втором месте, обладает низшей валентностью. Так при соединении неметаллов между собой, низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в ПСХЭ Менделеева правее и выше, а высшую соответственно левее и ниже.

Валентность кислотного остатка совпадает с количеством атомов Н в формуле кислоты, валентность группы OH равна I.

В соединении, образованном атомами трех элементов, тот атом, который находится в середине формулы, называют центральным. Непосредственно с ним связаны атомы О, а с кислородом образуют связи остальные атомы.

Правила определения степени окисления химических элементов.

Степень окисления — это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединения состоят только из ионов. Степени окисления могут иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, причём знак ставится перед числом:-1, -2, +3, в отличие от заряда иона, где знак ставится после числа.
Степени окисления металлов в соединениях всегда положительные, высшая степень окисления соответствует номеру группы периодической системы, где находится данный элемент (исключая некоторые элементы: золото Au +3 (I группа), Cu +2 (II), из VIII группы степень окисления +8 может быть только у осмия Os и рутения Ru).
Степени неметаллов могут быть как положительными так и отрицательными, в зависимости от того с каким атомом он соединён: если с атомом металла то всегда отрицательная, если с неметаллом-то может быть и +, и -. При определении степеней окисления необходимо использовать следующие правила:

Степень окисления любого элемента в простом веществе равна 0.

Сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав частицы (молекул, ионов и т. д.) равна заряду этой частицы.

Сумма степеней окисления всех атомов в составе нейтральной молекулы равна 0.

Если соединение образовано двумя элементами, то у элемента с большей электроотрицательностью степень окисления меньше нуля, а у элемента с меньшей электроотрицательностью – больше нуля.

Максимальная положительная степень окисления любого элемента равна номеру группы в периодической системе элементов, а минимальная отрицательная равна N– 8, где N – номер группы.

Степень окисления фтора в соединениях равна -1.

Степень окисления щелочных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия) равна +1.

Степень окисления металлов главной подгруппы II группы периодической системы (магния, кальция, стронция, бария) равна +2.

Степень окисления алюминия равна +3.

Степень окисления водорода в соединениях равна +1 (исключение – соединения с металлами NaH, CaH ₂ , в этих соединениях степень окисления у водорода равна -1).

Степень окисления кислорода равна –2 (исключения – перекиси H ₂ O ₂ , Na ₂ O ₂ , BaO ₂ в них степень окисления кислорода равна -1, а в соединении с фтором — +2).

В молекулах алгебраическая сумма степеней окисления элементов с учётом числа их атомов равна 0.

Пример. Определить степени окисления в соединении K ₂ Cr ₂ O ₇ .
У двух химических элементов калия и кислорода степени окисления постоянны и равны соответственно +1 и -2. Число степеней окисления у кислорода равна (-2)·7=(-14), у калия (+1)·2=(+2). Число положительных степеней окисления равно числу отрицательных. Следовательно (-14)+(+2)=(-12). Значит у атома хрома число положительных степеней равно 12, но атомов 2, значит на один атом приходится (+12):2=(+6), записываем степени окисленя над элементами К + ₂ Cr +6 ₂ O -2 ₇