Predmety


Ступінь окиснення

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. Ступінь окиснення Флуору як найбільш електронегативного елемента в усіх сполуках дорівнює -1.

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:

 Ступінь окиснення

6. Ступені окиснення неметалічних елементів можуть бути як позитивними, так і негативними:  Ступінь окиснення

7. Арифметична сума ступенів окиснення всіх елементів сполуки дорівнює нулю.

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 Ступінь окиснення Сульфуру – – 1, а валентність – II.

Гідроген пероксид Н2O2  Ступінь окиснення Ступінь окиснення Оксигену – -1, а валентність – II.

Ацетилен С2Н2  Ступінь окиснення 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:

 Ступінь окиснення

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:

 Ступінь окиснення

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:

 Ступінь окиснення

Приклади:

1. При зміні ступеня окиснення Нітрогену від +5 до -3 відбувається приєднання 8 електронів, що записують:

 Ступінь окиснення (відновлення)

2. При зміні ступеня окиснення Сульфуру від +6 до +4 відбувається приєднання 2 електронів:

 Ступінь окиснення(відновлення)

3. Нітроген змінює ступінь окиснення від -3 до +2:

 Ступінь окиснення(окиснення)

4. Сульфур змінює ступінь окиснення від -2 до +4:

 Ступінь окиснення(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:

 Ступінь окиснення(відновлення)

6. Хлор змінює ступінь окиснення від -1 до нуля (утворюється газ):

 Ступінь окиснення(окиснення)

7. Азот змінює ступінь окиснення Нітрогену від нуля до -3:

 Ступінь окиснення (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:

 Ступінь окиснення(окиснення)

Якщо ж речовина-реагент є типовим відновником, то сульфур(ІV) оксид виявлятиме окисні властивості:

 Ступінь окиснення

Типові окисники та продукти їхнього відновлення

Окисники

Приклади

Прості речовини, утворені типовими неметалічними елементами

 Ступінь окиснення

Оксигеновмісні сполуки галогенів

 Ступінь окиснення

Оксигеновмісні сполуки Сульфуру

 Ступінь окиснення (3 активними металами К, Na, Са і з КI)

 Ступінь окиснення (з малоактивними металами Cu, Ag, Hg)

 Ступінь окиснення (у кислому середовищі)

 Ступінь окиснення

Сполуки Нітрогену

 Ступінь окиснення

 Ступінь окиснення (з активними металами Ca, Mg, Na)

 Ступінь окиснення (з активними металами)

 Ступінь окиснення (лужне середовище)

 Ступінь окиснення (кисле середовище)

Сполуки Мангану

 Ступінь окиснення (у сульфатно-кислому середовищі утвоюється MnSO4)

 Ступінь окиснення (у лужному середовищі)

 Ступінь окиснення (у нейтральному середовищі)

 Ступінь окиснення (у слаболужному середовищі)

 Ступінь окиснення (у кислому середовищі)

Сполуки Хрому

 Ступінь окиснення (у сульфатно-кислому середовищі утворюється Cr2(SO4)3)

 Ступінь окиснення

Сполуки металічних елементів, що містять металічний елемент з його найвищим ступенем окиснення

 Ступінь окиснення

Йони благородних металів

 Ступінь окиснення

Оксиди малоактивних металічних елементів

 Ступінь окиснення

Гідроген пероксид

 Ступінь окиснення

Типові відновники та продукти їхнього окиснення

Відновники

Приклади

Метали, особливо лужні, лужноземельні, алюміній і цинк

 Ступінь окиснення

Сполуки металічних елементів, що містять атом металічного елемента з найнижчим ступенем окиснення

 Ступінь окиснення

Галогеноводневі кислоти та їхні солі

 Ступінь окиснення

Прості речовини, утворені неметалічними елементами

 Ступінь окиснення

Деякі сполуки Нітрогену та Фосфору

 Ступінь окиснення

Сполуки Сульфуру

 Ступінь окиснення

Сполуки Мангану

 Ступінь окиснення (нейтральне середовище)

 Ступінь окиснення (лужне середовище)

 Ступінь окиснення (нейтральне середовище)

Сполуки Хрому

 Ступінь окиснення (лужне середовище)

 Ступінь окиснення (лужне середовище)

Гідроген пероксид

 Ступінь окиснення

___________________________________________________________________________

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.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...
Ступінь окиснення - Довідник з хімії