Как да определим степента на окисляване

Видео: Ай да Герман Стерлигов. Ярмарка в Слободе. Выпечка хлеба. Траволечение.

Съдържание

Стъпки
Част 1 от 2: Определяне на степента на окисляване съгласно законите на химията
Част 2 от 2: Определяне на окислителното състояние без използване на законите на химията
Съвети
Какво ти е необходимо

В химията термините "окисляване" и "редукция" означават реакции, при които атом или група от атоми губят или съответно получават електрони. Окислителното състояние е числова стойност, присвоена на един или повече атоми, която характеризира броя на преразпределените електрони и показва как тези електрони се разпределят между атомите по време на реакция. Определянето на тази стойност може да бъде както проста, така и доста сложна процедура, в зависимост от атомите и молекулите, състоящи се от тях. Освен това атомите на някои елементи могат да имат няколко степени на окисление. За щастие има прости, недвусмислени правила за определяне на степента на окисляване, за чието уверено използване е достатъчно да се познават основите на химията и алгебрата.

Стъпки

Част 1 от 2: Определяне на степента на окисляване съгласно законите на химията

1 Определете дали въпросното вещество е елементарно. Окислителното състояние на атомите извън химичното съединение е нула. Това правило е валидно както за вещества, образувани от отделни свободни атоми, така и за тези, които се състоят от две или многоатомни молекули от един елемент.
- Например Ал_(с) и Cl₂ имат степен на окисление 0, тъй като и двете са в химически несвързано елементарно състояние.
- Обърнете внимание, че алотропната форма на сяра S₈, или октацера, въпреки атипичната си структура, също се характеризира с нулево състояние на окисление.
2 Определете дали въпросното вещество е съставено от йони. Окислителното състояние на йони е равно на техния заряд. Това важи както за свободните йони, така и за тези, които са част от химични съединения.
- Например, окислителното състояние на йона Cl е -1.
- Окислителното състояние на йона Cl в химичното съединение NaCl също е -1. Тъй като йонът Na по дефиниция има заряд +1, заключаваме, че зарядът на йона Cl е -1 и по този начин неговото състояние на окисление е -1.
3 Моля, обърнете внимание, че металните йони могат да имат няколко степени на окисление. Атомите на много метални елементи могат да йонизират до различни количества. Например, йонният заряд на метал като желязо (Fe) е +2 или +3. Зарядът на метални йони (и тяхното окислително състояние) може да се определи чрез зарядите на йони на други елементи, с които този метал е част от химично съединение; в текста този заряд се обозначава с римски цифри: например желязото (III) има степен на окисление +3.
- Като пример, помислете за съединение, съдържащо алуминиев йон. Общ заряд на съединение AlCl₃ е нула.Тъй като знаем, че йони Cl имат заряд -1 и съединението съдържа 3 такива йона, за общата неутралност на въпросното вещество, йонът Al трябва да има заряд +3. По този начин в този случай степента на окисляване на алуминия е +3.
4 Окислителното състояние на кислорода е -2 (с някои изключения). В почти всички случаи кислородните атоми имат степен на окисление -2. Има няколко изключения от това правило:
- Ако кислородът е в елементарно състояние (O₂), неговото състояние на окисляване е 0, както в случая с други елементарни вещества.
- Ако кислородът е част от кислородна вода, неговото състояние на окисление е -1. Пероксидите са група съединения, съдържащи проста кислород-кислородна връзка (т.е. пероксиден анион О₂). Например, в състава на H₂О₂ (водороден пероксид) кислородът има заряд и окислително състояние -1.
- Когато се комбинира с флуор, кислородът има окислително състояние +2, прочетете правилото за флуор по -долу.
5 Водородът има степен на окисление +1, с малки изключения. Както при кислорода, има и изключения. По правило окислителното състояние на водорода е +1 (ако не е в елементарно състояние Н₂). Въпреки това, в съединения, наречени хидриди, окислителното състояние на водорода е -1.
- Например, в H₂O Окислителното състояние на водорода е +1, тъй като кислородният атом има заряд -2 и са необходими два +1 заряда за цялостна неутралност. Независимо от това, в състава на натриев хидрид, окислителното състояние на водорода вече е -1, тъй като Na -йонът носи заряд +1, а за общата електронеутралност зарядът на водородния атом (и следователно неговото състояние на окисление) трябва бъде -1.
6 Флуор винаги има степен на окисление -1. Както вече беше отбелязано, степента на окисляване на някои елементи (метални йони, кислородни атоми в пероксиди и т.н.) може да варира в зависимост от редица фактори. Окислителното състояние на флуора обаче е неизменно -1. Това се дължи на факта, че този елемент има най -голяма електроотрицателност - с други думи, флуорните атоми са най -малко склонни да се разделят със собствените си електрони и най -активно привличат чужди електрони. Следователно таксата им остава непроменена.
7 Сумата от окислителните състояния в съединението е равна на неговия заряд. Степента на окисление на всички атоми, които съставляват химично съединение, трябва да се добави към заряда на това съединение. Например, ако съединението е неутрално, сумата от окислителните състояния на всички негови атоми трябва да е нула; ако съединението е многоатомен йон с заряд -1, сумата от окислителните състояния е -1 и т.н.
- Това е добър метод за изпитване - ако сумата от състоянията на окисляване не е равна на общия заряд на съединението, значи грешите някъде.

Част 2 от 2: Определяне на окислителното състояние без използване на законите на химията

1 Намерете атоми, които нямат строги правила за тяхното окислително състояние. За някои елементи няма строго установени правила за намиране на окислителното състояние. Ако атомът не отговаря на някое от правилата, изброени по -горе, и не знаете неговия заряд (например, атомът е част от комплекс и неговият заряд не е посочен), можете да определите степента на окисляване на такъв атом чрез изключване. Първо, определете заряда на всички други атоми в съединението и след това от известния общ заряд на съединението изчислете степента на окисление на този атом.
- Например, в съединението Na₂ТАКА₄ зарядът на серния атом (S) е неизвестен - знаем само, че не е нула, тъй като сярата не е в елементарно състояние. Това съединение служи като добър пример за илюстриране на алгебричния метод за определяне на окислителното състояние.
2 Намерете степента на окисляване на останалите елементи в съединението. Използвайки описаните по -горе правила, определете степента на окисляване на останалите атоми на съединението. Не забравяйте за изключенията от правилото за O, H и т.н.
- За Na₂ТАКА₄, използвайки нашите правила, откриваме, че зарядът (а оттам и степента на окисление) на Na йона е +1, а за всеки от кислородните атоми е -2.
3 Умножете броя на атомите по тяхното окислително състояние. Сега, когато знаем окислителните състояния на всички атоми, с изключение на един, е необходимо да се вземе предвид, че може да има няколко атома на някои елементи. Умножете броя на атомите на всеки елемент (той е посочен в химичната формула на съединението като индекс след символа на елемента) с неговото състояние на окисление.
- В Na₂ТАКА₄ имаме 2 атома Na и 4 атома О. Така, умножавайки 2 × +1, получаваме окислителното състояние на всички Na атоми (2), и умножавайки 4 × -2 -окислителното състояние на О (-8) атомите.
4 Добавете предишните резултати. Обобщавайки резултатите от умножението, получаваме окислителното състояние на съединението без като се вземе предвид приносът на желания атом.
- В нашия пример, за Na₂ТАКА₄ добавяме 2 и -8 и получаваме -6.
5 Намерете неизвестното състояние на окисление от заряда на съединението. Вече имате всички данни за лесно изчисляване на желаното състояние на окисление. Запишете уравнение, в лявата част на което ще има сумата от числото, получено в предишната стъпка на изчисление и неизвестното състояние на окисление, а от дясната страна на общия заряд на съединението. С други думи, (Сума от известни степени на окисляване) + (желано състояние на окисление) = (заряд на съединение).
- В нашия случай Na₂ТАКА₄ решението изглежда така:
  - (Сума от известни степени на окисляване) + (желано състояние на окисление) = (съединение заряд)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. V Na₂ТАКА₄ сярата има окислително състояние 6.

Съвети

В съединенията сумата от всички окислителни състояния трябва да е равна на заряда. Например, ако съединението е двуатомен йон, сумата от окислителните състояния на атомите трябва да е равна на общия йонен заряд.
Много е полезно да можете да използвате периодичната таблица и да знаете къде се намират металните и неметалните елементи в нея.
Степента на окисление на атомите в елементарна форма винаги е нула. Окислителното състояние на единичен йон е равно на неговия заряд. Елементи от група 1А на периодичната система, като водород, литий, натрий, в елементарна форма имат степен на окисление +1; Окислителното състояние на металите от група 2А, като магнезий и калций, е +2 в елементарна форма. Кислородът и водородът, в зависимост от вида на химическата връзка, могат да имат 2 различни степени на окисляване.