Jak určit stupeň oxidace atomu chemického prvku

Formální náboj atomu ve sloučeninách je pomocná hodnota, obvykle se používá v popisu vlastností prvků v chemii. Tento podmíněný elektrický náboj a existuje oxidační stav. Jeho hodnota se mění v důsledku mnoha chemických procesů. Ačkoli náboj je formální, živě charakterizuje vlastnosti a chování atomů redoxní reakce (OVR).

Oxidace a redukce

V minulosti chemici používali výraz "oxidace" k popisu interakce kyslíku s jinými prvky. Název reakce pochází z latinského názvu pro kyslík - Oxygenium. Později se ukázalo, že další prvky jsou také oxidovány. V tomto případě jsou obnoveny - připojují elektrony. Každý atom ve vytváření molekuly mění strukturu svého valenčního elektronového pláště. V takovém případě se objeví oficiální náboj, jehož hodnota závisí na počtu podmíněně daných nebo přijatých elektronů. Pro charakterizaci této hodnoty se dříve používá anglický chemický výraz "oxidační číslo", který znamená "oxidační číslo". Při jeho použití se předpokládá, že vazebné elektrony v molekulách nebo iontech patří k atomu s vyšší hodnotou elektro-negativity (EO). Schopnost držet své elektrony a přitahovat je od jiných atomů je dobře vyjádřena v silných nekovech (halogeny, kyslík). Opačné vlastnosti mají silné kovy (sodík, draslík, lithium, vápník, jiné alkalické a alkalické zeminy).

Stanovení stupně oxidace

Oxidační stav se vztahuje na náboj, který by získal atom, pokud by elektrony podílející se na tvorbě vazby byly úplně přesunuty na více elektronativní prvek. Existují látky, které nemají molekulární strukturu (halogenidy alkalických kovů a další sloučeniny). V těchto případech se stupeň oxidace shoduje s nábojem iontu. Podmíněný nebo skutečný náboj označuje, který proces se objevil dříve, než atomy získaly svůj současný stav. Pozitivní hodnota pro stupeň oxidace je celkový počet elektronů, které byly odstraněny z atomů. Záporná hodnota stupně oxidace je počet získaných elektronů. Změnou oxidačního stavu chemického prvku se posuzuje, co se děje s jeho atomy během reakce (a naopak). Barva látky určuje, které změny se vyskytly v oxidačním stavu. Sloučeniny chromu, železa a řady dalších prvků, ve kterých vykazují různé valence, jsou barevně odlišné.

Negativní, nulové a pozitivní hodnoty oxidačního stavu

Jednoduché látky jsou tvořeny chemickými prvky se stejnou hodnotou EO. V tomto případě jsou vazebné elektrony rovnocenné všem strukturním částicím. Proto v jednoduchých látkách je oxidační stav (H ⁰ ₂ , O ⁰ ₂ , C ⁰ ) neobvyklý pro prvky. Když atomy přijímají elektrony nebo společné směny mraků v jejich směru, je obvyklé psát náboje s znaménkem mínus. Například F ^-1 , O ^-2 , C ^-4 . Darováním elektronů získávají atomy skutečný nebo formální kladný náboj. V oxidu OF ₂ atom kyslíku dává jeden elektron na dva atomy fluoru a je v oxidačním ^stavu O ^{+ 2} . Předpokládá se, že v molekule nebo v polyatomickém iontu získávají více elektronegativních atomů všechny vazné elektrony.

Síra - prvek, který vykazuje různé valenční a oxidační stavy

Chemické prvky hlavních podskupin často vykazují nižší valence rovnající se VIII. Například valence síry v sirovodíku a sulfidech kovů - II. Prvek je charakterizován střední a vyšší valencí v excitovaném stavu, když atom odevzdá jeden, dva, čtyři nebo všechny šest elektronů a vykazuje valence I, II, IV, resp. Stejné hodnoty mají pouze znaménko "mínus" nebo "plus", mají stupeň oxidace síry:

• jeden elektron v fluoridovém sulfidu dá: -1;
• v sírovodíku nejnižší hodnota: -2;
• Meziproduktový stav dioxidu: +4;
• v trioxidu, kyselina sírová a sírany: +6.

Ve svém nejvyšším oxidačním stavu síra přijímá pouze elektrony, v nejnižší míře vykazuje silné redukční vlastnosti. S ⁺⁴ atomy mohou v závislosti na podmínkách vykazovat funkce redukčních nebo oxidačních činidel ve sloučeninách.

Přechod elektronů v chemických reakcích

Když se tvoří chlorid sodný, sodík dává elektronům více elektrogativnímu chlóru. Oxidační stavy prvků se shodují s iontovými náboji: Na ⁺¹ Cl ^-1 . Pro molekuly vytvořené socializací a přemístěním elektronových párů do více elektono-negativního atomu platí pouze koncepce formálního náboje. Lze však předpokládat, že všechny sloučeniny jsou složeny z iontů. Pak atomy, přitahující elektrony, získávají podmíněný záporný náboj a dávají, pozitivní. V reakcích uveďte, kolik elektronů je posunuto. Například v molekule oxidu uhličitého C ⁺⁴ O ^{- 2} ₂ index v pravém horním rohu s chemickým symbolem uhlíku zobrazuje počet elektronů odebraných z atomu. Kyslík v této látce je charakterizován oxidačním stavem -2. Odpovídající index v chemickém znamení O je počet přidaných elektronů v atomu.

Jak vypočítat stupeň oxidace

Počítání počtu oddaných elektronů a připojených atomy může být časově náročné. Následující pravidla usnadňují tento úkol:

1. V jednoduchých látkách jsou oxidační stavy nulové.
2. Součet oxidace všech atomů nebo iontů v neutrální látce je nulový.
3. V komplexním ionu musí součet oxidačních stavů všech prvků odpovídat náboji celé částice.
4. Čím více elektronativní atom získává negativní oxidační stav, který je psán se znaménkem mínus.
5. Méně elektronegativní prvky získají pozitivní oxidační stavy, jsou psány znaménkem plus.
6. Kyslík obecně vykazuje oxidační stav -2.
7. U vodíku je charakteristická hodnota +1, v hydridu kovu nastane: H - 1.
8. Fluor je nejvíce elektroonegativní ze všech prvků, jeho oxidační stav je vždy -4.
9. U většiny kovů jsou oxidační čísla a valence stejná.

Oxidační stav a valence

Většina sloučenin vzniká v důsledku redoxních procesů. Přechod nebo posun elektronů z jednoho prvku do druhého vede ke změně jejich oxidačního stavu a valence. Často jsou tyto hodnoty stejné. Jako synonymum pro termín "stupeň oxidace" můžete použít výraz "elektrochemická valencia". Existují však výjimky, například v amoniovém iontu, je dusík čtyřmocný. Současně je atom tohoto prvku v oxidačním stavu -3. In organické látky uhlík je vždy čtyřmocný, ale oxidační stavy atomu C v metanu CH4, mravenčím alkoholu CH3OH a kyselině HCOOH mají různé hodnoty: -4, -2 a +2.

Redox reakce

Redox zahrnuje mnoho nejdůležitějších procesů v průmyslu, technologii, divočině a neživé přírodě: hoření, koroze, fermentace, intracelulární dýchání, fotosyntéza a další jevy.

Při přípravě rovnic OVR vybírají koeficienty s využitím metody elektronické rovnováhy, které pracují v následujících kategoriích:

• oxidační stavy;
• redukční činidlo dodává elektrony a je oxidováno;
• oxidant pořizuje elektrony a je snížen;
• počet emitovaných elektronů se musí rovnat počtu připojených elektronů.

Získání elektronů atomem vede ke snížení jeho stupně oxidace (redukce). Ztráta jednoho nebo více elektronů atomem je doprovázena zvýšením oxidačního čísla prvku v důsledku reakcí. Pro OVR, který proudí mezi ionty silných elektrolytů ve vodných roztocích, ne elektronická rovnováha, ale častěji se používá polovičná reakční metoda.