A kémiában az „oxidáció” és „redukció” kifejezések olyan reakciókat jelentenek, amelyek során egy atom vagy atomcsoport elektronokat veszít, illetve nyer. Az oxidációs állapot egy vagy több atomnak tulajdonított számérték, amely jellemzi az újraelosztott elektronok számát, és megmutatja, hogyan oszlanak meg ezek az elektronok az atomok között a reakció során. Ennek a mennyiségnek a meghatározása az atomoktól és az azokból álló molekuláktól függően egyszerű és meglehetősen bonyolult eljárás is lehet. Ezenkívül egyes elemek atomjai többféle oxidációs állapotúak lehetnek. Szerencsére vannak egyszerű, egyértelmű szabályok az oxidáció mértékének meghatározására, amelyek magabiztos használatához elegendő a kémia és az algebra alapjainak ismerete.

Lépések

1. rész

Határozza meg, hogy a kérdéses anyag elemi-e. A kémiai vegyületen kívüli atomok oxidációs állapota nulla. Ez a szabály mind az egyes szabad atomokból képződött anyagokra, mind azokra az anyagokra igaz, amelyek egy elem két vagy többatomos molekulájából állnak.

• Például az Al(s) és a Cl 2 oxidációs állapota 0, mivel mindkettő kémiailag nem kombinált elemi állapotban van.
• Felhívjuk figyelmét, hogy a kén S 8 vagy oktakén allotróp formáját atipikus szerkezete ellenére is nulla oxidációs állapot jellemzi.

1. Határozza meg, hogy a kérdéses anyag ionokból áll-e. Az ionok oxidációs állapota megegyezik a töltésükkel. Ez igaz mind a szabad ionokra, mind azokra, amelyek a kémiai vegyületek részét képezik.

   • Például a Cl-ion oxidációs állapota -1.
   • A NaCl kémiai vegyületben a Cl-ion oxidációs állapota is -1. Mivel a Na-ion definíció szerint +1 töltésű, arra a következtetésre jutunk, hogy a Cl-ion töltése -1, így oxidációs állapota -1.

2. Vegye figyelembe, hogy a fémionok többféle oxidációs állapotúak lehetnek. Számos fémelem atomja különböző mértékben ionizálható. Például egy fém, például a vas (Fe) ionjainak töltése +2 vagy +3. A fémionok töltése (és oxidációs foka) meghatározható más elemek ionjainak töltései alapján, amelyekkel ez a fém egy kémiai vegyület részét képezi; a szövegben ezt a töltést római számok jelzik: például a vas (III) oxidációs foka +3.

   • Példaként vegyünk egy alumíniumiont tartalmazó vegyületet. Az AlCl 3 vegyület teljes töltése nulla. Mivel tudjuk, hogy a Cl - ionok töltése -1, és a vegyület 3 ilyen iont tartalmaz, a szóban forgó anyag teljes semlegessége érdekében az Al ionnak +3 töltésűnek kell lennie. Így ebben az esetben az alumínium oxidációs állapota +3.

3. Az oxigén oxidációs állapota -2 (néhány kivételtől eltekintve). Az oxigénatomok oxidációs állapota szinte minden esetben -2. Ez alól a szabály alól számos kivétel van:

   • Ha az oxigén elemi állapotban van (O 2 ), akkor oxidációs állapota 0, mint más elemi anyagok esetében is.
   • Ha oxigént tartalmaz peroxidok, oxidációs állapota -1. A peroxidok egyetlen oxigén-oxigén kötést (azaz O 2 -2 peroxid-aniont) tartalmazó vegyületek csoportja. Például a H 2 O 2 molekula (hidrogén-peroxid) összetételében az oxigén töltése és oxidációs állapota -1.
   • Fluorral kombinálva az oxigén oxidációs állapota +2, lásd a fluorra vonatkozó szabályt alább.

4. A hidrogén oxidációs állapota néhány kivételtől eltekintve +1. Az oxigénhez hasonlóan itt is vannak kivételek. A hidrogén oxidációs állapota általában +1 (hacsak nem H 2 elemi állapotban van). A hidrideknek nevezett vegyületekben azonban a hidrogén oxidációs állapota -1.

   • Például H 2 O-ban a hidrogén oxidációs állapota +1, mivel az oxigénatom töltése -2, és két +1 töltés szükséges a teljes semlegességhez. A nátrium-hidrid összetételében azonban a hidrogén oxidációs állapota már -1, mivel a Na-ion +1 töltést hordoz, a teljes elektrosemlegességhez pedig a hidrogénatom töltését (és így oxidációs állapotát) kell -1.

5. Fluor mindig oxidációs állapota -1. Mint már említettük, egyes elemek (fémionok, oxigénatomok peroxidokban stb.) oxidációs foka számos tényezőtől függően változhat. A fluor oxidációs foka azonban változatlanul -1. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ennek az elemnek a legnagyobb elektronegativitása - más szóval, a fluoratomok a legkevésbé hajlandóak megválni saját elektronjaitól, és a legaktívabban vonzzák mások elektronjait. Így a díjuk változatlan marad.

6. Egy vegyületben az oxidációs állapotok összege egyenlő a töltéssel. A kémiai vegyületet alkotó összes atom oxidációs állapotának összesen meg kell adnia a vegyület töltését. Például, ha egy vegyület semleges, akkor az összes atomja oxidációs állapotának összege nullának kell lennie; ha a vegyület -1 töltésű többatomos ion, akkor az oxidációs állapotok összege -1, és így tovább.

   • Ez egy jó módszer az ellenőrzésre - ha az oxidációs állapotok összege nem egyenlő a vegyület teljes töltésével, akkor valahol téved.

   2. rész

   Az oxidációs állapot meghatározása a kémia törvényeinek alkalmazása nélkül

   1. Keressen olyan atomokat, amelyekre nem vonatkoznak szigorú szabályok az oxidációs állapotra vonatkozóan. Egyes elemek esetében nincsenek szilárdan meghatározott szabályok az oxidáció mértékének meghatározására. Ha egy atom nem felel meg a fent felsorolt ​​szabályok egyikének sem, és nem ismeri a töltését (például az atom egy komplex része, és a töltése nincs feltüntetve), akkor meghatározhatja egy ilyen atom oxidációs állapotát. megszüntetésével. Először határozza meg a vegyület összes többi atomjának töltését, majd a vegyület ismert teljes töltéséből számítsa ki ennek az atomnak az oxidációs állapotát.

      • Például a Na 2 SO 4 vegyületben a kénatom (S) töltése ismeretlen - csak azt tudjuk, hogy nem nulla, mivel a kén nincs elemi állapotban. Ez a vegyület jó példaként szolgál az oxidációs állapot meghatározásának algebrai módszerének illusztrálására.

   2. Határozza meg a vegyület többi elemének oxidációs állapotát! A fent leírt szabályok segítségével határozza meg a vegyület többi atomjának oxidációs állapotát. Ne feledkezzünk meg a szabály alóli kivételekről O, H stb. esetén.

      • Na 2 SO 4 esetén szabályainkat használva azt találjuk, hogy a Na-ion töltése (és így az oxidációs állapota) +1, az oxigénatomok mindegyikére pedig -2.

   3. Keresse meg a vegyület töltéséből az ismeretlen oxidációs állapotot! Most már rendelkezik minden adattal a kívánt oxidációs állapot egyszerű kiszámításához. Írjon fel egy egyenletet, amelynek bal oldalán lesz az előző számítási lépésben kapott szám és az ismeretlen oxidációs állapot összege, a jobb oldalon pedig a vegyület teljes töltése. Más szavakkal, (Az ismert oxidációs állapotok összege) + (kívánt oxidációs állapot) = (vegyület töltés).

      • A mi esetünkben Na 2 SO 4 a megoldás így néz ki:
        • (Az ismert oxidációs állapotok összege) + (kívánt oxidációs állapot) = (vegyület töltés)
        • -6+S=0
        • S=0+6
        • S = 6. Na 2 SO 4-ben a kén oxidációs állapotú 6 .
   • A vegyületekben az összes oxidációs állapot összegének meg kell egyeznie a töltéssel. Például, ha a vegyület kétatomos ion, az atomok oxidációs állapotának összegének meg kell egyeznie a teljes iontöltéssel.
   • Nagyon hasznos, ha használhatjuk Mengyelejev periódusos rendszerét, és tudjuk, hogy hol találhatók benne a fémes és nemfémes elemek.
   • Az atomok oxidációs állapota elemi formában mindig nulla. Egyetlen ion oxidációs állapota egyenlő a töltésével. A periódusos rendszer 1A csoportjának elemei, mint például a hidrogén, lítium, nátrium, elemi formában +1 oxidációs állapotúak; a 2A csoportba tartozó fémek, így a magnézium és a kalcium oxidációs állapota elemi formájában +2. Az oxigénnek és a hidrogénnek a kémiai kötés típusától függően 2 különböző oxidációs állapota lehet.

Asztal. A kémiai elemek oxidációs foka.

Asztal. A kémiai elemek oxidációs foka.

Cikk értékelése:

A helyes elhelyezéshez oxidációs állapotok Négy szabályt kell szem előtt tartani.

1) Egy egyszerű anyagban bármely elem oxidációs foka 0. Példák: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Emlékezzen azokra az elemekre, amelyekre jellemző állandó oxidációs állapotok. Mindegyik szerepel a táblázatban.

3) Egy elem legmagasabb oxidációs állapota általában egybeesik annak a csoportnak a számával, amelyben ez az elem található (például a foszfor az V. csoportban van, a foszfor legmagasabb SD-értéke +5). Fontos kivételek: F, O.

4) A fennmaradó elemek oxidációs állapotának keresése egy egyszerű szabályon alapul:

Semleges molekulában az összes elem oxidációs állapotának összege nulla, ionban pedig az ion töltése.

Néhány egyszerű példa az oxidációs állapotok meghatározására

1. példa. Meg kell találni az ammóniában (NH 3) lévő elemek oxidációs fokát.

Döntés. Azt már tudjuk (ld. 2), hogy az Art. RENDBEN. a hidrogén +1. A nitrogénre még meg kell találni ezt a jellemzőt. Legyen x a kívánt oxidációs állapot. Összeállítjuk a legegyszerűbb egyenletet: x + 3 (+1) \u003d 0. A megoldás nyilvánvaló: x \u003d -3. Válasz: N -3 H 3 +1.

2. példa. Adja meg a H 2 SO 4 molekula összes atomjának oxidációs állapotát!

Döntés. A hidrogén és az oxigén oxidációs állapota már ismert: H(+1) és O(-2). Összeállítunk egy egyenletet a kén oxidációs fokának meghatározására: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Ezt az egyenletet megoldva a következőket kapjuk: x \u003d +6. Válasz: H +1 2 S +6 O -2 4 .

3. példa. Számítsa ki az Al(NO 3) 3 molekula összes elemének oxidációs fokát!

Döntés. Az algoritmus változatlan marad. Az alumínium-nitrát "molekula" összetétele egy atom Al (+3), 9 oxigénatom (-2) és 3 nitrogénatomot tartalmaz, amelyek oxidációs állapotát ki kell számítanunk. Megfelelő egyenlet: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Válasz: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

4. példa. Határozza meg az (AsO 4) 3- ion összes atomjának oxidációs fokát!

Döntés. Ebben az esetben az oxidációs állapotok összege már nem nullával lesz egyenlő, hanem az ion töltésével, azaz -3. Egyenlet: x + 4 (-2) = -3. Válasz: As(+5), O(-2).

Mi a teendő, ha két elem oxidációs foka ismeretlen?

Meg lehet-e határozni több elem oxidációs fokát egyszerre hasonló egyenlettel? Ha ezt a problémát a matematika szemszögéből vizsgáljuk, akkor a válasz nemleges lesz. Egy kétváltozós lineáris egyenletnek nem lehet egyedi megoldása. De nem csak egy egyenletet oldunk meg!

5. példa. Határozza meg az (NH 4) 2 SO 4 összes elemének oxidációs fokát!

Döntés. A hidrogén és az oxigén oxidációs állapota ismert, de a kén és a nitrogén nem. Klasszikus példa a két ismeretlen problémájára! Az ammónium-szulfátot nem egyetlen "molekulának", hanem két ion kombinációjának tekintjük: NH 4 + és SO 4 2-. Az ionok töltéseit ismerjük, mindegyik csak egy ismeretlen oxidációs fokú atomot tartalmaz. A korábbi feladatok megoldásában szerzett tapasztalatokat felhasználva könnyen megtalálhatjuk a nitrogén és a kén oxidációs állapotát. Válasz: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Következtetés: ha a molekula több ismeretlen oxidációs állapotú atomot tartalmaz, próbálja meg több részre "bontani" a molekulát.

Hogyan rendezzük el az oxidációs állapotokat a szerves vegyületekben

6. példa. Adja meg a CH 3 CH 2 OH összes elemének oxidációs fokát.

Döntés. A szerves vegyületek oxidációs állapotának meghatározásának megvannak a maga sajátosságai. Különösen meg kell találni az egyes szénatomok oxidációs állapotát. A következőképpen érvelhet. Vegyük például a metilcsoport szénatomját. Ez a szénatom 3 hidrogénatomhoz és egy szomszédos szénatomhoz kapcsolódik. A C-H kötésen az elektronsűrűség a szénatom felé tolódik el (mivel a C elektronegativitása meghaladja a hidrogén EO-ját). Ha ez az elmozdulás teljes lenne, a szénatom -3 töltést kapna.

A -CH 2 OH csoportban lévő C atom két hidrogénatomhoz (az elektronsűrűség eltolódása C felé), egy oxigénatomhoz (az elektronsűrűség eltolódása O felé) és egy szénatomhoz kötődik (feltételezhetjük, hogy az elektronsűrűség eltolódása ebben eset nem történik meg). A szén oxidációs állapota -2 +1 +0 = -1.

Válasz: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Ne keverje össze a "valencia" és az "oxidációs állapot" fogalmát!

Az oxidációs állapotot gyakran összekeverik a vegyértékkel. Ne kövesd el ezt a hibát. Felsorolom a főbb különbségeket:

• az oxidációs állapot előjele (+ vagy -), vegyértéke - nem;
• az oxidáció foka akár egy összetett anyagban is nulla lehet, a vegyérték nullával való egyenlősége általában azt jelenti, hogy ennek az elemnek az atomja nem kapcsolódik más atomokhoz (nem fogunk tárgyalni semmiféle zárványvegyületekről, ill. egyéb „egzotikumok” itt);
• Az oxidáció mértéke formális fogalom, amely csak az ionos kötésekkel rendelkező vegyületekben nyer valódi értelmet, a "valencia" fogalmát éppen ellenkezőleg, a legkényelmesebben a kovalens vegyületekre alkalmazzák.

Az oxidációs állapot (pontosabban a modulusa) számszerűen gyakran megegyezik a vegyértékkel, de még gyakrabban ezek az értékek NEM esnek egybe. Például a szén oxidációs állapota CO 2-ban +4; C vegyértéke is egyenlő IV. De a metanolban (CH 3 OH) a szén vegyértéke változatlan marad, és a C oxidációs állapota -1.

Egy kis teszt az "oxidációs fok" témában

Szánjon néhány percet annak ellenőrzésére, hogyan értette meg ezt a témát. Öt egyszerű kérdésre kell válaszolnia. Sok szerencsét!

A kémiai folyamatokban a főszerepet az atomok és molekulák játsszák, amelyek tulajdonságai határozzák meg a kémiai reakciók kimenetelét. Az atomok egyik fontos jellemzője az oxidációs szám, amely leegyszerűsíti a részecskében történő elektronátvitel figyelembevételének módszerét. Hogyan határozható meg egy részecske oxidációs állapota vagy formai töltése és milyen szabályokat kell ehhez tudni?

Bármely kémiai reakció különböző anyagok atomjainak kölcsönhatásának köszönhető. A reakció folyamata és eredménye a legkisebb részecskék jellemzőitől függ.

Az oxidáció (oxidáció) kifejezés a kémiában olyan reakciót jelent, amelynek során az atomok egy csoportja vagy egyike elektronokat veszít, vagy felvesz, akvizíció esetén a reakciót "redukciónak" nevezik.

Az oxidációs állapot kvantitatívan mért mennyiség, amely a reakció során újraeloszló elektronokat jellemzi. Azok. Az oxidáció során az atomban lévő elektronok mennyisége csökken vagy nő, újra eloszlanak a kölcsönhatásban lévő részecskék között, és az oxidáció mértéke pontosan mutatja, hogyan szerveződnek újra. Ez a fogalom szorosan összefügg a részecskék elektronegativitásával - azzal a képességükkel, hogy magukhoz vonzzák és taszítják a szabad ionokat.

Az oxidáció mértékének meghatározása az adott anyag jellemzőitől, tulajdonságaitól függ, így a számítási eljárás nem nevezhető egyértelműen könnyűnek vagy bonyolultnak, de eredményei segítenek a redoxreakciók folyamatainak feltételes rögzítésében. Meg kell érteni, hogy a számítások kapott eredménye az elektronok átvitelének figyelembevételének eredménye, és nincs fizikai jelentése, és nem az atommag valódi töltése.

Fontos tudni! A szervetlen kémia gyakran a vegyérték kifejezést használja az elemek oxidációs állapota helyett, ez nem hiba, de figyelembe kell venni, hogy a második fogalom univerzálisabb.

Az elektronok mozgásának számítási fogalmai és szabályai képezik a vegyi anyagok osztályozásának (nómenklatúra), tulajdonságaik leírásának és kommunikációs képletek összeállításának alapját. De leggyakrabban ezt a fogalmat használják a redox reakciók leírására és kezelésére.

Az oxidáció mértékének meghatározására vonatkozó szabályok

Hogyan lehet megtudni az oxidáció mértékét? A redoxreakciókkal végzett munka során fontos tudni, hogy egy részecske formális töltése mindig egyenlő lesz az elektron nagyságával, számértékben kifejezve. Ez a tulajdonság azzal a feltételezéssel függ össze, hogy a kötést alkotó elektronpárok mindig teljesen eltolódnak a negatívabb részecskék felé. Meg kell érteni, hogy ionos kötésekről beszélünk, és a -nél végbemenő reakció esetén az elektronok egyenlő arányban oszlanak meg az azonos részecskék között.

Az oxidációs számnak lehetnek pozitív és negatív értékei is. A helyzet az, hogy a reakció során az atomnak semlegessé kell válnia, és ehhez vagy bizonyos számú elektront kell az ionhoz kötni, ha az pozitív, vagy el kell venni, ha negatív. Ennek a fogalomnak a jelölésére képletek írásakor általában egy arab számot írnak a megfelelő jellel az elem megnevezése fölé. Például, vagy stb.

Tudnia kell, hogy a fémek formális töltése mindig pozitív lesz, és a legtöbb esetben a periódusos rendszer segítségével határozhatja meg. A mutatók helyes meghatározásához számos jellemzőt figyelembe kell venni.

Oxidációs fok:

Emlékezve ezekre a jellemzőkre, meglehetősen egyszerű lesz meghatározni az elemek oxidációs számát, függetlenül az atomi szintek összetettségétől és számától.

Hasznos videó: az oxidáció mértékének meghatározása

Mengyelejev periódusos táblázata szinte minden szükséges információt tartalmaz a kémiai elemekkel való munkához. Például az iskolások csak a kémiai reakciók leírására használják. Tehát az oxidációs szám maximális pozitív és negatív értékének meghatározásához ellenőrizni kell a kémiai elem jelölését a táblázatban:

1. A maximális pozitív annak a csoportnak a száma, amelyben az elem található.
2. A maximális negatív oxidációs állapot a maximális pozitív határérték és a 8-as szám különbsége.

Így elég egyszerűen kideríteni egy elem formai töltésének szélső határait. Egy ilyen művelet elvégezhető a periódusos rendszeren alapuló számításokkal.

Fontos tudni! Egy elemnek több különböző oxidációs indexe lehet egyszerre.

Az oxidációs szint meghatározásának két fő módja van, amelyekre az alábbiakban példákat mutatunk be. Ezek közül az első egy olyan módszer, amely tudást és készségeket igényel a kémia törvényeinek alkalmazásához. Hogyan rendezhetjük el az oxidációs állapotokat ezzel a módszerrel?

Az oxidációs állapot meghatározásának szabálya

Ehhez szüksége van:

1. Határozza meg, hogy egy adott anyag elemi-e, és nem kötődik-e. Ha igen, akkor az oxidációs száma 0 lesz, függetlenül az anyag összetételétől (egyedi atomok vagy többszintű atomi vegyületek).
2. Határozza meg, hogy a kérdéses anyag ionokból áll-e. Ha igen, akkor az oxidáció mértéke megegyezik a töltésükkel.
3. Ha a kérdéses anyag fém, akkor nézze meg a képletben szereplő többi anyag mutatóit, és számítsa ki a fémleolvasásokat aritmetikai módszerrel.
4. Ha a teljes vegyületnek egy töltete van (valójában ez a bemutatott elemek összes részecskéjének összege), akkor elegendő meghatározni az egyszerű anyagok mutatóit, majd kivonni őket a teljes mennyiségből, és megkapni a fémadatokat.
5. Ha a kapcsolat semleges, akkor a végösszegnek nullának kell lennie.

Például vegye fontolóra egy alumíniumionnal való kombinálást, amelynek teljes töltése nulla. A kémia szabályai megerősítik azt a tényt, hogy a Cl-ion oxidációs száma -1, és ebben az esetben három ilyen van a vegyületben. Tehát az Al-ionnak +3-nak kell lennie ahhoz, hogy az egész vegyület semleges legyen.

Ez a módszer nagyon jó, hiszen az oldat helyessége mindig ellenőrizhető az összes oxidációs szint összeadásával.

A második módszer a kémiai törvények ismerete nélkül is alkalmazható:

1. Keressen olyan részecskék adatait, amelyekre nincsenek szigorú szabályok, és elektronjaik pontos száma ismeretlen (eliminációval lehetséges).
2. Keresse meg az összes többi részecske mutatóit, majd a teljes mennyiségből kivonással keresse meg a kívánt részecskét.

Tekintsük a második, Na2SO4 anyagot használó módszert példaként, amelyben az S kénatom nincs definiálva, csak azt tudjuk, hogy nem nulla.

Az összes oxidációs állapot meghatározásához:

1. Találja meg az ismert elemeket, a hagyományos szabályokat és kivételeket szem előtt tartva.
2. Na-ion = +1 és mindegyik oxigén = -2.
3. Szorozzuk meg az egyes anyagok részecskéinek számát az elektronjaikkal, és kapjuk meg az összes atom oxidációs állapotát egy kivételével.
4. A Na2SO4 2 nátriumból és 4 oxigénből áll, megszorozva kiderül: 2 X +1 \u003d 2 az összes nátriumrészecske oxidációs száma és 4 X -2 \u003d -8 - oxigén.
5. Adjuk össze az eredményeket: 2+(-8) = -6 – ez a vegyület teljes töltése kénrészecske nélkül.
6. Fejezd ki a kémiai jelölést egyenletként: ismert adatok összege + ismeretlen szám = teljes töltés.
7. A Na2SO4 a következőképpen van ábrázolva: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Így a második módszer használatához elegendő ismerni az aritmetika egyszerű törvényeit.

Oxidációs táblázat

A kezelés megkönnyítése és az egyes vegyi anyagok oxidációs mutatóinak kiszámítása érdekében speciális táblázatokat használnak, amelyekben az összes adatot rögzítik.

Ez így néz ki:

Hasznos videó: megtanulják meghatározni az oxidáció mértékét képletekkel

Következtetés

A vegyi anyag oxidációs állapotának meghatározása egyszerű művelet, amely csak körültekintést és az alapvető szabályok és kivételek ismeretét igényel. A kivételek ismeretében és speciális táblák használatával ez a művelet nem fog sok időt igénybe venni.

Az oxidációs állapotok tanulmányozása előtt emlékezzünk vissza a kémia és a fizika tantárgyainak alapszabályaira:

• minden anyag molekulákból, a molekulák pedig atomokból jönnek létre;
• bármely atom elektromosan semleges, pl. teljes töltése nullával egyenlő;
• egy atom nulla töltése annak köszönhető, hogy ugyanannyi pozitív és negatív töltésű részecske van benne;
• az atom belsejében negatív töltésű részecskék - "elektronok" - mozognak az atommag körül (egy elektron töltése "-1");
• egy atom összes elektronjának negatív töltése megegyezik számukkal;
• az atom pozitív részecskéit "protonoknak" nevezik, és az atommag belsejében helyezkednek el, és egy proton töltése "+1";
• az atommag teljes pozitív töltése megegyezik a benne lévők teljes számával;
• bármely kémiai elem atomjában található protonok és elektronok pontos számát a periódusos rendszerben megtekintheti:

elemszám = protonok száma egy atomban = elektronok száma egy atomban.

Tekintsük a fentieket az oxigén (O), hidrogén (H), kalcium (Ca) és alumínium (Al) példáján.

A periódusos rendszerben a "8" sorszámú, ami azt jelenti, hogy a magjában nyolc proton van, és nyolc elektron mozog az atommag körül.

Így atomja magjának töltése "+8", az atommagja körül mozgó elektronok teljes töltése pedig "-8". Egy kémiai elem atom teljes töltését az atomon belüli összes pozitív és negatív töltés összeadásával határozzuk meg:

A periódusos rendszerben az első helyet foglalja el, ezért a magjában egy proton van, és egy elektron mozog az atommag körül:

A periódusos rendszer huszadik helyén található. Ez azt jelenti, hogy atomjában húsz proton és elektron van, amelyek teljes töltése „+20”, illetve „-20”:

Ami a periódusos rendszerben való elhelyezkedését illeti (sorozatszám - 13), tizenhárom protonról és tizenhárom elektronról beszél:

Egy kicsit az oxidáció mértékéről

Mint tudják, a földkéregben a kémiai elemek nemcsak szabad állapotban vannak. Atomjaik kémiai kölcsönhatásba lépnek összetett anyagok képződésével. Ez könnyen szemléltethető az oxidok képződésének példájával.

Tehát az oxigén (O) kölcsönhatásba léphet a hidrogénnel (H). Ebben az esetben a hidrogén adja az oxigén egyetlen elektronját, amely teljes mértékben rendelkezésre áll. Ezt követően a hidrogénatomban nem marad több szabad elektron, következésképpen az atommag pozitív töltése ("+1") semmi semlegesíthetővé válik, és az egész hidrogénatom töltést kap. "+1". Így az elektromosan semleges hidrogénatom pozitív töltésű részecskévé - protonná - alakul:

(+1) + (-1) - (-1)= (+1).

A szabad állapotban szintén nulla töltésű oxigénatom egyidejűleg két elektront tud magához kötni. Ez azt jelenti, hogy egyidejűleg reagál két hidrogénatommal, amelyek mindegyike adja az egyetlen elektronját.

Így az oxigén, amelynek nyolc protonja és elektronja volt a hidrogénnel való reakció előtt, e kémiai kölcsönhatás során további két elektront szerez. Tehát a teljes töltése egyenlő lesz:

(+8)+(-8)+(-2)=(-2).

Ez a példa egy olyan reakciót szemléltet, amelyben az egyik kémiai elem atomja feladta elektronjait egy másik kémiai elem atomjának. Az ilyen reakciókat a kémiában redoxreakcióknak nevezik.

Úgy tartják, hogy egy atom, amely elektronokat adományozott oxidáltés az atom, amely hozzákapcsolta őket - felépült. Ebben az esetben a hidrogén oxidálódik és az oxigén redukálódik. Az a töltés, amelyet mindkét atom kapott a reakció eredményeként, a jobb felső sarokba van írva a kémiai elemeik szimbólumai fölé.

Azt is figyelembe kell venni, hogy az oxigén és a hidrogén gázok, ami azt jelenti, hogy molekuláiban két azonos atom található. Ezért az oxigén és a hidrogén kölcsönhatásának teljes reakciója így néz ki:

2Н₂⁰ + О₂⁰ → 2Н₂⁺¹О⁻²

Ebben az esetben X2O típusú vegyületek képződéséről beszélünk, amikor egy oxigénatomhoz egy másik elem két azonos atomja kapcsolódik, hogy egy komplex anyag molekuláját kapjuk. A „+1” oxidációs állapot a periodikus rendszer első csoportjának fő alcsoportjába tartozó elemeire jellemző.

Oxidációs állapot XO-ban

A periódusos rendszer második csoportjában (nevezetesen a fő alcsoportjában) olyan kémiai elemek találhatók, amelyek mindegyik atomja már két elektront tud adni az oxigénnek. Az ilyen atom a redoxreakció során "+2" töltést kap, az oxigén pedig, mint mindig, "-2" töltést kap. Például a kalcium oxidációs reakciója:

2Ca⁰ + O2⁰ → 2Ca⁺2O⁻2.

A második csoport másodlagos alcsoportjában található cink (Zn) ugyanolyan oxidációs állapotot mutat, mint a kalcium, nevezetesen XO:

2Zn⁰ + О₂⁰→2Zn⁺²О⁻²

Oxidációs állapot X2O3-ban

A periódusos rendszer harmadik csoportjának fő alcsoportjának elemeinek sajátossága, hogy mindegyik atomjuk könnyen három elektront tud adni egy oxigénatomnak. Egy oxigénatom azonban csak két elektront tud fogadni.

Ezért így fog kinézni az atomok aránya egy oxidmolekulában a harmadik csoport elemei esetében, ha például alumínium-oxidot használunk:

• ha egy alumíniumatom három elektront tud feladni, akkor két alumíniumatom hat elektront (mindegyik hármat);
• egy oxigénatom csak két elektront tud fogadni, de mivel két alumíniumatom hat elektront ad át, három oxigénatom képes ezeket teljesen befogadni;
• emlékeznünk kell arra, hogy az oxigénmolekula kétatomos, ami azt jelenti, hogy az oxigénatomok mindegyike két elektront fogad el az alumíniumatomoktól:

4Al⁰ + 3O₂⁰ → 2Al2⁺3O3⁻²

Így négy alumíniumatom vesz részt ebben a kémiai reakcióban, amely hat atom (vagy három molekula) oxigénhez tizenkét elektront ad. A reakció eredményeként minden alumínium atomból három elektron hiányzik a nulla töltésig, ami azt jelenti, hogy az atommag pozitív töltése érvényesül az elektronok negatív töltésével szemben:

13 (az Al atom magjának töltése nem változott) -10 (a reakció után visszamaradó elektronok) = (+3).

Oxidációs állapot XO2-ben

Ezt az oxidációs állapotot a periódusos rendszer negyedik csoportjának fő alcsoportjában található kémiai elemek mutatják. Mindegyik atomjuk egyszerre négy elektront tud feladni, és mivel az oxigénmolekula kétatomos, az oxigénatomok mindegyike csak két elektront fogad el.

Tekintsünk egy hasonló redox reakciót az oxigén és a szén kölcsönhatásának példáján:

С⁰ + О₂⁰ → С⁺⁴О₂⁻²

Ez a reakció szemlélteti egy szilárd anyag (szén) égését gáz (oxigén) jelenlétében. Ezért az oxigénmolekula kétatomos, a szénmolekula pedig egyatomos. Kattintson ide, hogy megtudja, hogyan oxidálódnak a különböző fémek.

Oxidációs állapotok X₂O5-ben és XO3-ban

Az ötödik csoport fő alcsoportjának egyes elemeire jellemző az oxidációs állapot (+5) megnyilvánulása, vagyis egyszerre öt elektront tudnak adni az oxigénatomnak. Például a foszfor égési reakciója oxigén jelenlétében:

4Р⁰ + 5О₂⁰ → 2Р₂⁺⁵О₅⁻².

A hatodik csoport egyes elemei egyszerre hat elektront tudnak leadni, ami után oxidációs állapotuk (+6) lesz. Például a kén és az oxigén kölcsönhatásának reakciója:

2S⁰ + 3O₂⁰ → 2S⁺⁶O3⁻²