Oksidacijos būsena yra sąlyginis atomo krūvis molekulėje, jis gauna atomą visiškai priėmus elektronus, apskaičiuojamas darant prielaidą, kad visos jungtys yra joninės. Kaip nustatyti oksidacijos laipsnį?
Oksidacijos laipsnio nustatymas
Yra įkrautų dalelių, jonų, kurių teigiamas krūvis lygus elektronų, gautų iš vieno atomo, skaičiui. Neigiamas jono krūvis yra lygus elektronų skaičiui, kurį priima vienas cheminio elemento atomas. Pavyzdžiui, tokio elemento kaip Ca2 + įvedimas reiškia, kad elementų atomai prarado vieną, du ar tris elementus. Norėdami sužinoti joninių junginių ir molekulių junginių sudėtį, turime žinoti, kaip nustatyti elementų oksidacijos būseną. Oksidacijos būsenos yra neigiamos, teigiamos ir nulis. Jei atsižvelgsime į atomų skaičių, tada algebrinė oksidacijos būsena molekulėje yra lygi nuliui.
Norėdami nustatyti elemento oksidacijos būseną, turite vadovautis tam tikromis žiniomis. Pavyzdžiui, metalų junginiuose oksidacijos būsena yra teigiama. O aukščiausia oksidacijos būsena atitinka periodinės sistemos, kurioje yra elementas, grupės numerį. Metaluose oksidacijos būsenos gali būti teigiamos arba neigiamos. Tai priklausys nuo faktoriaus, kuriuo atomas yra prijungtas prie metalo. Pavyzdžiui, jei jis yra prijungtas prie metalo atomo, tada laipsnis bus neigiamas, bet jei jis yra prijungtas prie nemetalo, tada laipsnis bus teigiamas.
Neigiamą aukščiausią metalo oksidacijos būseną galima nustatyti iš aštuonių atėmus grupės, kurioje yra reikalingas elementas, skaičių. Paprastai jis yra lygus elektronų, esančių išoriniame sluoksnyje, skaičiui. Šių elektronų skaičius taip pat atitinka grupės numerį.
Kaip apskaičiuoti oksidacijos būseną
Daugeliu atvejų konkretaus elemento atomo oksidacijos būsena nesutampa su jo suformuotų ryšių skaičiumi, tai yra, ji nėra lygi šio elemento valentiškumui. Tai aiškiai matyti organinių junginių pavyzdyje.
Priminsiu, kad anglies valentingumas organiniuose junginiuose yra 4 (tai yra, sudaro 4 ryšius), tačiau anglies oksidacijos laipsnis, pavyzdžiui, metanolyje CH 3 OH yra -2, CO 2 +4, CH4 -4, skruzdžių rūgštyje HCOOH + 2. Valencija matuojama kovalentinių cheminių ryšių skaičiumi, įskaitant tuos, kuriuos sudaro donoro-akceptoriaus mechanizmas.
Nustatant atomų oksidacijos būseną molekulėse, elektronneigiamas atomas, vienai elektronų porai pasislinkus jo kryptimi, įgyja -1 krūvį, bet jei elektronų poros yra dvi, tai -2 bus krūvis. Oksidacijos laipsniui įtakos neturi ryšys tarp tų pačių atomų. Pavyzdžiui:
- C-C atomų ryšys yra lygus jų nulinei oksidacijos būsenai.
- CH jungtis – čia anglis, kaip labiausiai elektroneigiamas atomas, atitiks -1 krūvį.
- C-O ryšys, anglies krūvis, būdamas mažiau elektronegatyvus, bus +1.
Oksidacijos laipsnio nustatymo pavyzdžiai
- Tokioje molekulėje kaip CH 3 Cl yra trys C-HC ryšiai). Taigi anglies atomo oksidacijos laipsnis šiame junginyje bus: -3 + 1 = -2.
- Raskime anglies atomų oksidacijos laipsnį acetaldehido molekulėje Cˉ³H3-C¹O-H. Šiame junginyje trys C-H ryšiai suteiks bendrą C atomo krūvį, kuris yra (Cº+3e→Cˉ³)-3. Dviguba jungtis C = O (čia deguonis paims elektronus iš anglies atomo, nes deguonis yra labiau elektronegatyvus) suteikia C atomo krūvį, jis yra +2 (Cº-2e → C²), o C-H ryšys turi krūvį. iš -1, o tai reiškia, kad bendras atomo C krūvis yra: (2-1=1)+1.
- Dabar suraskime oksidacijos būseną etanolio molekulėje: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH. Čia trys C-H ryšiai duos bendrą C atomo krūvį, jis lygus (Cº+3e→Cˉ³)-3. Dvi C-H jungtys duos C atomo krūvį, kuris bus -2, o C→O ryšys duos +1 krūvį, o tai reiškia bendrą C atomo krūvį: (-2+1=-1 )-1.
Dabar jūs žinote, kaip nustatyti elemento oksidacijos būseną. Jei turite bent elementarių chemijos žinių, ši užduotis jums nesukels problemų.
Lentelė. Cheminių elementų oksidacijos laipsniai.
Lentelė. Cheminių elementų oksidacijos laipsniai.
Oksidacijos būsena yra sąlyginis cheminio elemento atomų krūvis junginyje, apskaičiuojamas darant prielaidą, kad visi ryšiai yra joninio tipo. Oksidacijos būsenos gali turėti teigiamą, neigiamą arba nulinę reikšmę, todėl elementų oksidacijos būsenų algebrinė suma molekulėje, atsižvelgiant į jų atomų skaičių, yra 0, o jone – jono krūvis.
|
Lentelė: Elementai su pastovia oksidacijos būsena. |
Lentelė. Cheminių elementų oksidacijos būsenos abėcėlės tvarka.
|
Lentelė. Cheminių elementų oksidacijos būsenos pagal skaičių.
|
Straipsnio įvertinimas:
Mokykloje chemija vis dar yra vienas sunkiausių dalykų, kuris dėl to, kad slepia daug sunkumų, sukelia mokiniuose (dažniausiai nuo 8 iki 9 klasių) daugiau neapykantos ir abejingumo studijoms, nei domėjimosi. Visa tai mažina žinių šia tema kokybę ir kiekybę, nors daugelyje sričių vis dar reikalingi šios srities specialistai. Taip, kartais chemijoje būna net sunkesnių momentų ir nesuprantamų taisyklių, nei atrodo. Vienas iš daugelio studentų rūpimų klausimų – kokia yra oksidacijos būsena ir kaip nustatyti elementų oksidacijos būsenas.
Svarbi taisyklė – išdėstymo taisyklė, algoritmai
Čia daug kalbama apie junginius, tokius kaip oksidai. Pirmiausia kiekvienas mokinys turi išmokti oksidų nustatymas– Tai sudėtingi dviejų elementų junginiai, juose yra deguonies. Oksidai klasifikuojami kaip dvejetainiai junginiai, nes deguonis yra antras pagal algoritmą. Nustatant rodiklį svarbu žinoti išdėstymo taisykles ir apskaičiuoti algoritmą.
Rūgščių oksidų algoritmai
Oksidacijos būsenos - tai skaitinės elementų valentingumo išraiškos. Pavyzdžiui, rūgščių oksidai susidaro pagal tam tikrą algoritmą: pirmoje vietoje yra nemetalai arba metalai (jų valentingumas dažniausiai yra nuo 4 iki 7), o tada deguonis, kaip ir dera, yra antras, jo valentingumas yra du. Jis nustatomas lengvai – pagal periodinę Mendelejevo cheminių elementų lentelę. Taip pat svarbu žinoti, kad elementų oksidacijos būsena yra rodiklis, rodantis teigiamas arba neigiamas skaičius.
Algoritmo pradžioje, kaip taisyklė, nemetalas, o jo oksidacijos būsena yra teigiama. Nemetalinis deguonis oksidų junginiuose turi stabilią vertę, kuri yra -2. Norint nustatyti visų reikšmių išdėstymo teisingumą, reikia visus turimus skaičius padauginti iš vieno konkretaus elemento indeksų, jei sandauga, atsižvelgiant į visus minusus ir pliusus, yra 0, tai išdėstymas patikimas.
Išdėstymas rūgštyse, kuriose yra deguonies
Rūgštys yra sudėtingos medžiagos, jie yra susiję su tam tikra rūgštine liekana ir turi vieną ar daugiau vandenilio atomų. Čia norint apskaičiuoti laipsnį, reikalingi matematikos įgūdžiai, nes skaičiavimui reikalingi rodikliai yra skaitmeniniai. Vandeniliui ar protonui jis visada yra tas pats - +1. Neigiamas deguonies jonas turi neigiamą oksidacijos būseną -2.
Atlikę visus šiuos veiksmus, galite nustatyti oksidacijos laipsnį ir pagrindinį formulės elementą. Jo apskaičiavimo išraiška yra lygties formos formulė. Pavyzdžiui, sieros rūgšties lygtis bus su vienu nežinomu.
Pagrindiniai OVR terminai
ORR yra redukcijos-oksidacijos reakcija.
- Bet kurio atomo oksidacijos būsena – apibūdina šio atomo gebėjimą prijungti arba atiduoti elektronus kitiems jonų (ar atomų) atomams;
- Oksiduojančiais agentais įprasta laikyti įkrautus atomus arba neįkrautus jonus;
- Reduktorius šiuo atveju bus įkrauti jonai arba, priešingai, neįkrauti atomai, kurie cheminės sąveikos procese praranda savo elektronus;
- Oksidacija yra elektronų donorystė.
Kaip sutvarkyti oksidacijos būseną druskose
Druskos susideda iš vieno metalo ir vienos ar kelių rūgščių liekanų. Nustatymo procedūra yra tokia pati kaip ir rūgščių turinčiose rūgštyse.
Metalas, kuris tiesiogiai sudaro druską, yra pagrindiniame pogrupyje, jo laipsnis bus lygus jo grupės skaičiui, tai yra, jis visada išliks stabilus, teigiamas rodiklis.
Kaip pavyzdį apsvarstykite oksidacijos būsenų išdėstymą natrio nitrate. Druska susidaro naudojant 1 grupės pagrindinio pogrupio elementą, atitinkamai oksidacijos būsena bus teigiama ir lygi vienetui. Nitratuose deguonis turi tą pačią vertę - -2. Norint gauti skaitinę reikšmę, pirmiausia sudaroma lygtis su vienu nežinomuoju, atsižvelgiant į visus reikšmių minusus ir pliusus: +1+X-6=0. Išspręsdami lygtį, galite prieiti prie to, kad skaitinis rodiklis yra teigiamas ir lygus + 5. Tai yra azoto rodiklis. Svarbus raktas oksidacijos laipsniui apskaičiuoti – lentelė.
Išdėstymo taisyklė baziniuose oksiduose
- Tipinių metalų oksidai bet kuriuose junginiuose turi stabilų oksidacijos indeksą, jis visada yra ne didesnis kaip +1, o kitais atvejais +2;
- Skaitmeninis metalo indikatorius apskaičiuojamas naudojant periodinę lentelę. Jei elementas yra pagrindiniame 1 grupės pogrupyje, tada jo reikšmė bus +1;
- Oksidų reikšmė, atsižvelgiant į jų indeksus, po padauginimo turėtų būti lygi nuliui, nes juose esanti molekulė yra neutrali, dalelė be krūvio;
- 2 grupės pagrindinio pogrupio metalai taip pat turi stabilų teigiamą rodiklį, kuris yra +2.
Daugelyje mokyklinių vadovėlių ir vadovų jie moko, kaip rašyti valentingumo formules, net ir junginiams su joninėmis jungtimis. Norint supaprastinti formulių sudarymo procedūrą, tai, mūsų nuomone, yra priimtina. Bet jūs turite suprasti, kad tai nėra visiškai teisinga dėl pirmiau minėtų priežasčių.
Universalesnė sąvoka yra oksidacijos laipsnio sąvoka. Pagal atomų oksidacijos būsenų reikšmes, taip pat valentingumo reikšmes galima sudaryti chemines formules ir užrašyti formulių vienetus.
Oksidacijos būsena yra sąlyginis dalelės (molekulės, jono, radikalo) atomo krūvis, apskaičiuojamas taip, kad visi dalelės ryšiai yra joniniai.
Prieš nustatant oksidacijos būsenas, būtina palyginti jungiamųjų atomų elektronegatyvumą. Didesnio elektronegatyvumo atomas turi neigiamą oksidacijos būseną, o mažesnio elektronegatyvumo atomas – teigiamą.
Siekiant objektyviai palyginti atomų elektronegatyvumo reikšmes skaičiuojant oksidacijos būsenas, 2013 metais IUPAC rekomendavo naudoti Alleno skalę.
* Taigi, pavyzdžiui, Alleno skalėje azoto elektronegatyvumas yra 3,066, o chloro - 2,869.
Iliustruojame aukščiau pateiktą apibrėžimą pavyzdžiais. Padarykime vandens molekulės struktūrinę formulę.
Kovalentinės polinės OH jungtys rodomos mėlynai.
Įsivaizduokite, kad abu ryšiai yra ne kovalentiniai, o joniniai. Jei jie būtų joniniai, tada vienas elektronas pereitų iš kiekvieno vandenilio atomo į labiau elektroneigiamą deguonies atomą. Šiuos perėjimus žymime mėlynomis rodyklėmis.
*TamePavyzdžiui, rodyklė skirta iliustruoti visišką elektronų perdavimą, o ne iliustruoti indukcinį efektą.
Nesunku pastebėti, kad rodyklių skaičius rodo perduotų elektronų skaičių, o jų kryptis – elektronų perdavimo kryptį.
Dvi rodyklės nukreiptos į deguonies atomą, o tai reiškia, kad du elektronai pereina prie deguonies atomo: 0 + (-2) = -2. Deguonies atomo krūvis yra -2. Tai yra deguonies oksidacijos laipsnis vandens molekulėje.
Vienas elektronas palieka kiekvieną vandenilio atomą: 0 - (-1) = +1. Tai reiškia, kad vandenilio atomų oksidacijos būsena yra +1.
Oksidacijos būsenų suma visada lygi bendram dalelės krūviui.
Pavyzdžiui, vandens molekulėje oksidacijos būsenų suma yra tokia: +1(2) + (-2) = 0. Molekulė yra elektriškai neutrali dalelė.
Jeigu apskaičiuosime jono oksidacijos būsenas, tai oksidacijos būsenų suma atitinkamai lygi jo krūviui.
Oksidacijos būsenos reikšmė dažniausiai nurodoma viršutiniame dešiniajame elemento simbolio kampe. Be to, ženklas rašomas prieš skaičių. Jei ženklas yra po skaičiaus, tai yra jono krūvis.
Pavyzdžiui, S -2 yra sieros atomas oksidacijos būsenoje -2, S 2- yra sieros anijonas, kurio krūvis yra -2.
S +6 O -2 4 2- - atomų oksidacijos būsenų reikšmės sulfato anijone (jono krūvis paryškintas žaliai).
Dabar apsvarstykite atvejį, kai junginys turi mišrius ryšius: Na 2 SO 4 . Ryšys tarp sulfato anijono ir natrio katijonų yra joninis, sieros atomo ir deguonies atomų ryšiai sulfato jone yra kovalentiniai poliniai. Užrašome grafinę natrio sulfato formulę, o rodyklės nurodo elektronų perėjimo kryptį.
*Struktūrinė formulė atspindi kovalentinių ryšių tvarką dalelėje (molekulėje, jone, radikale). Struktūrinės formulės naudojamos tik dalelėms su kovalentiniais ryšiais. Dalelėms su joniniais ryšiais struktūrinės formulės sąvoka yra beprasmė. Jei dalelėje yra joninių ryšių, tada naudojama grafinė formulė.
Matome, kad šeši elektronai palieka centrinį sieros atomą, o tai reiškia, kad sieros oksidacijos laipsnis yra 0 - (-6) = +6.
Galiniai deguonies atomai užima po du elektronus, o tai reiškia, kad jų oksidacijos būsenos yra 0 + (-2) = -2
Tiltiniai deguonies atomai priima po du elektronus, jų oksidacijos būsena –2.
Taip pat oksidacijos laipsnį galima nustatyti pagal struktūrinę-grafinę formulę, kur brūkšneliai žymi kovalentinius ryšius, o jonai – krūvį.
Šioje formulėje jungiamieji deguonies atomai jau turi vienetinius neigiamus krūvius ir iš sieros atomo į juos ateina papildomas elektronas -1 + (-1) = -2, o tai reiškia, kad jų oksidacijos būsenos yra -2.
Natrio jonų oksidacijos būsena lygi jų krūviui, t.y. +1.
Nustatykime elementų oksidacijos būsenas kalio superokside (superokside). Norėdami tai padaryti, parengsime grafinę kalio superoksido formulę, rodykle parodysime elektronų persiskirstymą. O-O ryšys yra kovalentinis nepolinis, todėl elektronų persiskirstymas jame nenurodytas.
* Superoksido anijonas yra radikalų jonas. Formalus vieno deguonies atomo krūvis yra -1, o kito, turinčio nesuporuotą elektroną, yra 0.
Matome, kad kalio oksidacijos būsena yra +1. Deguonies atomo oksidacijos būsena, parašyta priešingoje kalio formulėje, yra -1. Antrojo deguonies atomo oksidacijos būsena yra 0.
Lygiai taip pat galima nustatyti oksidacijos laipsnį pagal struktūrinę-grafinę formulę.
Apskritimai rodo formalius kalio jonų ir vieno iš deguonies atomų krūvius. Šiuo atveju formalių krūvių reikšmės sutampa su oksidacijos būsenų reikšmėmis.
Kadangi abu superoksido anijono deguonies atomai turi skirtingas oksidacijos būsenas, galime apskaičiuoti aritmetinis oksidacijos laipsnio vidurkis deguonies.
Jis bus lygus / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0,5.
Aritmetinio vidurkio oksidacijos būsenų reikšmės paprastai nurodomos bendrosiose formulėse arba formulės vienetuose, kad būtų parodyta, jog oksidacijos būsenų suma yra lygi bendram sistemos įkrovimui.
Superoksido atveju: +1 + 2 (-0,5) = 0
Oksidacijos būsenas nesunku nustatyti naudojant elektronų taškų formules, kuriose taškais žymimos pavienės elektronų poros ir kovalentinių ryšių elektronai.
Deguonis yra VIA grupės elementas, todėl jo atome yra 6 valentiniai elektronai. Įsivaizduokite, kad ryšiai vandens molekulėje yra joniniai, tokiu atveju deguonies atomas gautų elektronų oktetą.
Deguonies oksidacijos būsena yra atitinkamai lygi: 6 - 8 \u003d -2.
O vandenilio atomai: 1 - 0 = +1
Gebėjimas nustatyti oksidacijos laipsnį naudojant grafines formules yra neįkainojamas norint suprasti šios sąvokos esmę, nes šis įgūdis bus reikalingas organinės chemijos kursuose. Jei kalbame apie neorganines medžiagas, tai būtina mokėti nustatyti oksidacijos laipsnį pagal molekulines formules ir formulių vienetus.
Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite suprasti, kad oksidacijos būsenos yra pastovios ir kintamos. Elementai, kurių oksidacijos būsena yra pastovi, turi būti įsimenami.
Bet kuriam cheminiam elementui būdinga aukštesnė ir žemesnė oksidacijos būsena.
Žemiausia oksidacijos būsena yra krūvis, kurį atomas įgyja gavęs didžiausią elektronų skaičių išoriniame elektronų sluoksnyje.
Atsižvelgiant į tai, žemiausia oksidacijos būsena yra neigiama, išskyrus metalus, kurių atomai niekada nepriima elektronų dėl mažų elektronegatyvumo verčių. Metalų oksidacijos būsena yra mažiausia – 0.
Dauguma pagrindinių pogrupių nemetalų bando užpildyti savo išorinį elektronų sluoksnį iki aštuonių elektronų, po to atomas įgauna stabilią konfigūraciją ( okteto taisyklė). Todėl, norint nustatyti žemiausią oksidacijos laipsnį, reikia suprasti, kiek valentinių elektronų atomui trūksta iki okteto.
Pavyzdžiui, azotas yra VA grupės elementas, o tai reiškia, kad azoto atome yra penki valentiniai elektronai. Azoto atomui iki okteto trūksta trijų elektronų. Taigi žemiausia azoto oksidacijos būsena yra: 0 + (-3) = -3
Chemijos paruošimas ZNO ir DPA
Išsamus leidimas
DALIS IR
BENDROJI CHEMIJA
CHEMINĖS RYŠYS IR MEDŽIAGOS STRUKTŪRA
Oksidacijos būsena
Oksidacijos būsena yra sąlyginis molekulės ar kristalo atomo krūvis, atsiradęs ant jo, kai visi jo sukurti poliniai ryšiai buvo joninio pobūdžio.
Skirtingai nuo valentingumo, oksidacijos būsenos gali būti teigiamos, neigiamos arba nulinės. Paprastuose joniniuose junginiuose oksidacijos būsena sutampa su jonų krūviais. Pavyzdžiui, natrio chloride
NaCl (Na + Cl - ) Natrio oksidacijos būsena yra +1, o chloro -1, kalcio okside CaO (Ca +2 O -2) Kalcio oksidacijos būsena yra +2, o oksizeno - -2. Ši taisyklė galioja visiems baziniams oksidams: metalinio elemento oksidacijos būsena yra lygi metalo jono krūviui (natrio +1, bario +2, aliuminio +3), o deguonies oksidacijos laipsnis yra -2. Oksidacijos laipsnis nurodomas arabiškais skaitmenimis, kurie yra virš elemento simbolio, pavyzdžiui, valentingumo, ir pirmiausia nurodo krūvio ženklą, o tada jo skaitinę reikšmę:Jei oksidacijos būsenos modulis yra lygus vienetui, tada skaičių „1“ galima praleisti ir rašyti tik ženklą:
Na + Cl - .Oksidacijos būsena ir valentingumas yra susijusios sąvokos. Daugelyje junginių elementų oksidacijos būsenos absoliuti reikšmė sutampa su jų valentiškumu. Tačiau yra daug atvejų, kai valentingumas skiriasi nuo oksidacijos būsenos.
Paprastose medžiagose - nemetaluose yra kovalentinis nepolinis ryšys, jungtinė elektronų pora yra pasislinkusi į vieną iš atomų, todėl elementų oksidacijos laipsnis paprastose medžiagose visada lygus nuliui. Bet atomai yra sujungti vienas su kitu, tai yra, jie turi tam tikrą valentingumą, nes, pavyzdžiui, deguonies deguonies valentingumas yra II, o azoto - III:
Vandenilio peroksido molekulėje deguonies valentingumas taip pat yra II, o vandenilio - I:
Galimų laipsnių apibrėžimas elementų oksidacija
Oksidacijos būsenos, kurias elementai gali rodyti įvairiuose junginiuose, dažniausiai gali būti nulemtos išorinio elektroninio nivelyro sandaros arba elemento vietos periodinėje sistemoje.
Metalinių elementų atomai gali atiduoti tik elektronus, todėl junginiuose jie turi teigiamą oksidacijos būseną. Jo absoliuti vertė daugeliu atvejų (išskyrus d -elementai) yra lygus elektronų skaičiui išoriniame lygyje, tai yra grupės skaičiui periodinėje sistemoje. atomai d -elementai taip pat gali paaukoti elektronus iš priekinio lygio, būtent iš neužpildytų d - orbitos. Todėl už d -elementų, nustatyti visas įmanomas oksidacijos būsenas yra daug sunkiau nei už s- ir p-elementai. Galima drąsiai teigti, kad dauguma d -elementų oksidacijos būsena yra +2 dėl išorinio elektroninio lygio elektronų, o maksimali oksidacijos būsena daugeliu atvejų yra lygi grupės skaičiui.
Nemetalinių elementų atomai gali turėti tiek teigiamą, tiek neigiamą oksidacijos būseną, priklausomai nuo to, su kuriuo elemento atomu jie sudaro ryšį. Jei elementas yra labiau elektroneigiamas, tada jis turi neigiamą oksidacijos būseną, o jei mažiau elektroneigiamas - teigiamą.
Nemetalinių elementų oksidacijos laipsnio absoliučią vertę galima nustatyti pagal išorinio elektroninio sluoksnio struktūrą. Atomas gali priimti tiek elektronų, kad aštuoni elektronai išsidėstę jo išoriniame lygyje: VII grupės nemetaliniai elementai paima vieną elektroną ir parodo -1 oksidacijos būseną, VI grupės - du elektronus ir parodo oksidacijos būseną - 2 ir kt.
Nemetaliniai elementai gali išskirti skirtingą elektronų skaičių: daugiausia tiek, kiek yra išoriniame energijos lygyje. Kitaip tariant, maksimali nemetalinių elementų oksidacijos būsena yra lygi grupės skaičiui. Dėl elektronų sukimosi išoriniame atomų lygyje nesuporuotų elektronų, kuriuos atomas gali paaukoti cheminėse reakcijose, skaičius skiriasi, todėl nemetaliniai elementai gali turėti įvairias tarpines oksidacijos būsenas.
Galimos oksidacijos būsenos s - ir p-elementai
PS grupė |
|||||||
Aukščiausia oksidacijos būsena |
|||||||
Vidutinė oksidacijos būsena |
|||||||
Žemesnė oksidacijos būsena |
Junginių oksidacijos būsenų nustatymas
Bet kuri elektriškai neutrali molekulė, todėl visų elementų atomų oksidacijos būsenų suma turi būti lygi nuliui. Nustatykime oksidacijos laipsnį sieroje (I V) oksidas SO 2 tauposforas (V) sulfidas P 2 S 5.
Sieros (ir V) oksidas SO 2 sudarytas iš dviejų elementų atomų. Iš jų deguonis turi didžiausią elektronegatyvumą, todėl deguonies atomai turės neigiamą oksidacijos būseną. Deguoniui jis yra -2. Šiuo atveju siera turi teigiamą oksidacijos būseną. Skirtinguose junginiuose siera gali turėti skirtingas oksidacijos būsenas, todėl šiuo atveju ją reikia apskaičiuoti. Molekulėje SO2 du deguonies atomai, kurių oksidacijos laipsnis yra -2, taigi bendras deguonies atomų krūvis yra -4. Kad molekulė būtų elektriškai neutrali, sieros atomas turi visiškai neutralizuoti abiejų deguonies atomų krūvį, todėl sieros oksidacijos būsena yra +4:
Fosforo molekulėje V) sulfidas P 2 S 5 tuo labiau elektroneigiamas elementas yra siera, tai yra, jis turi neigiamą oksidacijos būseną, o fosforas - teigiamą. Sieros neigiama oksidacijos būsena yra tik 2. Kartu penki sieros atomai turi neigiamą krūvį -10. Todėl du fosforo atomai turi neutralizuoti šį krūvį, kurio bendras krūvis yra +10. Kadangi molekulėje yra du fosforo atomai, kiekvieno oksidacijos būsena turi būti +5:
Sunkiau apskaičiuoti oksidacijos laipsnį ne dvejetainiuose junginiuose – druskose, bazėse ir rūgštyse. Tačiau tam reikia naudoti ir elektrinio neutralumo principą, taip pat atsiminti, kad daugumoje junginių deguonies oksidacijos būsena yra -2, vandenilio +1.
Apsvarstykite tai naudodami kalio sulfato pavyzdį K2SO4. Kalio oksidacijos būsena junginiuose gali būti tik +1, o deguonies -2:
Remdamiesi elektroneutralumo principu, apskaičiuojame sieros oksidacijos būseną:
2 (+1) + 1 (x) + 4 (-2) = 0, taigi x = +6.
Nustatant junginių elementų oksidacijos būsenas, reikia laikytis šių taisyklių:
1. Paprastos medžiagos elemento oksidacijos laipsnis lygus nuliui.
2. Fluoras yra elektroneigiamiausias cheminis elementas, todėl Fluoro oksidacijos laipsnis visuose junginiuose yra -1.
3. Deguonis yra elektroneigiamiausias elementas po fluoro, todėl deguonies oksidacijos būsena visuose junginiuose, išskyrus fluoridus, yra neigiama: dažniausiai -2, o peroksiduose -1.
4. Vandenilio oksidacijos laipsnis daugumoje junginių yra +1, o junginiuose su metaliniais elementais (hidridais) - -1.
5. Metalų oksidacijos laipsnis junginiuose visada yra teigiamas.
6. Labiau elektronegatyvus elementas visada turi neigiamą oksidacijos būseną.
7. Visų molekulėje esančių atomų oksidacijos būsenų suma lygi nuliui.