ХІМІЯ – Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання
РОЗДІЛ І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
3. Хімічний зв’язок
3.9. Ступінь окиснення
Для запису окисно-відновних реакцій користуються поняттям ступеня окиснення.
Ступінь окиснення – це умовна величина заряду атома елемента, яка визначається з припущення, що речовина має йонний тип хімічного зв’язку, тобто спільна електронна пара повністю належить атому більш електронегативного елемента.
1. Ступінь окиснення елемента в простій речовині дорівнює нулю.
2.
3. Ступінь окиснення Оксигену – -2, крім сполуки з Флуором OF2 (+2) і пероксидів: Na2O2, К2O4, Н2O2 (-1).
4. Ступінь окиснення Гідрогену – +1, крім сполук з активними металічними елементами: КН, СаН2 (-1).
5. Ступені окиснення металічних елементів завжди позитивні +n (n – валентність металічного елемента:
6. Ступені окиснення неметалічних елементів можуть бути як позитивними, так і негативними: 
7. Арифметична сума ступенів окиснення всіх елементів сполуки
8. Ступінь окиснення може не збігатися з валентністю і, на відміну від неї, може мати додатне, нульове або від’ємне значення. Наприклад:
Пірит FeS2 
Ступінь окиснення Сульфуру – – 1, а валентність – II.
Гідроген пероксид Н2O2 
Ступінь окиснення Оксигену – -1, а валентність – II.
Ацетилен С2Н2 
ступінь окиснення Карбону – – 1, а валентність – IV.
Ступінь окиснення елементів у сполуках, як видно з наведених вище прикладів, можна визначити і за графічною формулою.
9. Найвищий (позитивний) ступінь окиснення елемента, як правило, відповідає номеру групи в періодичній системі, де розміщений елемент (виняток: Оксиген не набуває ступеня окиснення +6, Флуор – ступеня окиснення +7). Мінімальний (негативний) ступінь окиснення неметалічного елемента визначають кількістю електронів, яких не вистачає до завершення зовнішнього електронного шару (до октету):
Номер групи Ступінь окиснення | І | II | III | IV | V | VI | VII |
Максимальний (позитивний) | +1 | +2 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 |
Мінімальний (негативний) | – | – | – | -4 | -3 | -2 | -1 |
В одній молекулі різні атоми можуть набувати різних ступенів окиснення. Наприклад, у молекулі глюкози ступені окиснення атомів Карбону становлять -1, 0, +1. Арифметична сума ступенів окиснення всіх атомів, які входять до складу електронейтральної сполуки, дорівнює нулю:
На відміну від заряду йона, при вказуванні ступеня окиснення спочатку ставлять знак, а потім числове значення: -3, -1, +2, +5… Ступінь окиснення вказують зверху над символом елемента.
Зміна ступенів окиснення під час перебігу окисно-відновних реакцій обумовлена повним або частковим переходом електронів від атомів (чи йонів) одного елемента до атомів (чи йонів) другого елемента. Закономірність зміни ступенів окиснення елементів у сполуках можна умовно подати за допомогою такого фрагмента числової осі:
Нижче наведено таблицю, куди занесеш всі відомі ступені окиснення перших 35 хімічних елементів; найбільш характерні виділено напівжирним накресленням. Ступінь окиснення перших інертних елементів дорівнює нулю:
Приклади:
1. При зміні ступеня окиснення Нітрогену від +5 до -3 відбувається приєднання 8 електронів, що записують:
(відновлення)
2. При зміні ступеня окиснення Сульфуру від +6 до +4 відбувається приєднання 2 електронів:
(відновлення)
3. Нітроген змінює ступінь окиснення від -3 до +2:
(окиснення)
4. Сульфур змінює ступінь окиснення від -2 до +4:
(окиснення)
5. Кисень під час окисно-відновної реакції змінює ступінь окиснення від 0 до -2. При записі процесу відновлення враховують склад молекули кисню, а саме – те, що вона складається з двох атомів Оксигену1:
(відновлення)
6. Хлор змінює ступінь окиснення від -1 до нуля (утворюється газ):
(окиснення)
7. Азот змінює ступінь окиснення Нітрогену від нуля до -3:
(відновлення)
Найважливіші окисники і відновники
Що більша електронегативність елемента, то сильніші окисні властивості він виявляє.
Неметалічні (S, Cl, N, С) та низка металічних елементів (Fe, Mn, Cu, Pb, Cr) утворюють сполуки, виявляючи в них різні ступені окиснення, а тому в реакціях вони можуть виявляти різні властивості:
1) окисні, якщо ступінь окиснення елемента в сполуці високий (H2SO4 (конц.), HNO3, KMnO4, FeCl3);
2) відновні, якщо ступінь окиснення елемента низький (NH3, H2S, НСl);
3) при проміжних ступенях окиснення елемента (тих значеннях, що лежать між найнижчими і найвищими) він може виявляти і окисні, і відновні властивості (SO2; KNO2).
1. Якщо в склад речовини входить елемент з найвищим ступенем окиснення, то він може лише його знижувати. Отже, така речовина здатна приєднувати електрони, а тому в окисно-відновних реакціях вона виявляє лише окисні властивості, тобто є окисником. Наприклад:
– властивості нітратної кислоти HNO3 визначаються ітупенем окиснення Нітрогену (+5), а це найвищий ступінь окиснення для цього елемента;
– концентрована сульфатна кислота H2SO4 містить Сульфур з найвищим ступенем окиснення Сульфуру (+6), а тому може брати участь лише в процесах відновлення;
– властивості калій перманганату КМnO4 обумовлюються найвищим ступенем окиснення Мангану (+7), а тому калій перманганат може виявляти лише окисні властивості.
2. Якщо до складу речовини входить елемент з найнижчим ступенем окиснення, то він може його лише підвищувати. Тобто така речовина віддаватиме електрони, а тому в реакціях виявлятиме властивості відновника:
– сірководень H2S містить Сульфур з найнижчим ступенем окиснення (-2), а тому може лише віддавати електрони;
– аміак NH3 містить Нітроген з його найнижчим ступенем окиснення (-3), а тому він здатний лише до віддачі електронів.
3. Якщо до складу речовини входить елемент, що виявляє проміжний ступінь окиснення, то він може бути і окисником, і відновником:
– сульфур(ІV) оксид SO2 містить Сульфур з проміжним ступенем окиснення (-2 – найнижчий, +6 – найвищий), а тому він буде виявляти окисні чи відновні властивості залежно від реагенту, тобто речовини, з якою SO2 взаємодіє. Якщо ця речовина є типовим окисником, то сульфур(ІV) оксид виявлятиме відновні властивості:
(окиснення)
Якщо ж речовина-реагент є типовим відновником, то сульфур(ІV) оксид виявлятиме окисні властивості:
Типові окисники та продукти їхнього відновлення
Окисники | Приклади |
Прості речовини, утворені типовими неметалічними елементами |
|
Оксигеновмісні сполуки галогенів |
|
Оксигеновмісні сполуки Сульфуру |
|
Сполуки Нітрогену |
|
Сполуки Мангану |
|
Сполуки Хрому |
|
Сполуки металічних елементів, що містять металічний елемент з його найвищим ступенем окиснення |
|
Йони благородних металів |
|
Оксиди малоактивних металічних елементів |
|
Гідроген пероксид |
|
(3 активними металами К, Na, Са і з КI)
(з малоактивними металами Cu, Ag, Hg)
(у кислому середовищі)
(з активними металами Ca, Mg, Na)
(з активними металами)
(лужне середовище)
(кисле середовище)
(у сульфатно-кислому середовищі утвоюється MnSO4)
(у лужному середовищі)
(у нейтральному середовищі)
(у слаболужному середовищі)
(у кислому середовищі)
(у сульфатно-кислому середовищі утворюється Cr2(SO4)3)
Типові відновники та продукти їхнього окиснення
Відновники | Приклади |
Метали, особливо лужні, лужноземельні, алюміній і цинк |
|
Сполуки металічних елементів, що містять атом металічного елемента з найнижчим ступенем окиснення |
|
Галогеноводневі кислоти та їхні солі |
|
Прості речовини, утворені неметалічними елементами |
|
Деякі сполуки Нітрогену та Фосфору |
|
Сполуки Сульфуру |
|
Сполуки Мангану |
|
Сполуки Хрому |
|
Гідроген пероксид |
|
(нейтральне середовище)
(лужне середовище)
(нейтральне середовище)
(лужне середовище)
(лужне середовище)
___________________________________________________________________________
1 Якщо в процесі окиснення чи відновлення бере участь проста речовина, молекула якої складається з двох (Сl2, O2, N2, Н2, Вr2, I2) або трьох (O3) атомів, то в електронній схемі записують формулу цієї речовини.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)