În chimie, termenii „oxidare” și „reducere” înseamnă reacții în care un atom sau un grup de atomi pierde sau, respectiv, câștigă electroni. Starea de oxidare este o valoare numerică atribuită unuia sau mai multor atomi care caracterizează numărul de electroni redistribuiți și arată modul în care acești electroni sunt distribuiți între atomi în timpul reacției. Determinarea acestei cantități poate fi atât o procedură simplă, cât și destul de complexă, în funcție de atomi și de moleculele formate din aceștia. Mai mult, atomii unor elemente pot avea mai multe stări de oxidare. Din fericire, există reguli simple și lipsite de ambiguitate pentru determinarea gradului de oxidare, pentru a căror utilizare sigură este suficient să cunoașteți elementele de bază ale chimiei și algebrei.

Pași

Partea 1

Stabiliți dacă substanța în cauză este elementară. Starea de oxidare a atomilor din afara unui compus chimic este zero. Această regulă este valabilă atât pentru substanțele formate din atomi liberi individuali, cât și pentru cele care constau din două sau molecule poliatomice ale unui element.

• De exemplu, Al(s) și Cl2 au o stare de oxidare de 0 deoarece ambele sunt într-o stare elementară necombinată chimic.
• Vă rugăm să rețineți că forma alotropică a sulfului S 8, sau octasulfur, în ciuda structurii sale atipice, este, de asemenea, caracterizată printr-o stare de oxidare zero.

1. Determinați dacă substanța în cauză este formată din ioni. Starea de oxidare a ionilor este egală cu sarcina lor. Acest lucru este valabil atât pentru ionii liberi, cât și pentru cei care fac parte din compușii chimici.

   • De exemplu, starea de oxidare a ionului Cl este -1.
   • Starea de oxidare a ionului Cl în compusul chimic NaCl este de asemenea -1. Deoarece ionul Na, prin definiție, are o sarcină de +1, concluzionăm că sarcina ionului Cl este -1 și astfel starea sa de oxidare este -1.

2. Rețineți că ionii metalici pot avea mai multe stări de oxidare. Atomii multor elemente metalice pot fi ionizați în diferite măsuri. De exemplu, sarcina ionilor unui metal cum ar fi fierul (Fe) este +2 sau +3. Sarcina ionilor metalici (și gradul lor de oxidare) poate fi determinată de sarcinile ionilor altor elemente cu care acest metal face parte dintr-un compus chimic; în text, această sarcină este indicată cu cifre romane: de exemplu, fierul (III) are o stare de oxidare de +3.

   • Ca exemplu, luați în considerare un compus care conține un ion de aluminiu. Sarcina totală a compusului AlCl3 este zero. Întrucât știm că ionii Cl - au o sarcină de -1, iar compusul conține 3 astfel de ioni, pentru neutralitatea totală a substanței în cauză, ionul Al trebuie să aibă o sarcină de +3. Astfel, în acest caz, starea de oxidare a aluminiului este +3.

3. Starea de oxidare a oxigenului este -2 (cu unele excepții).În aproape toate cazurile, atomii de oxigen au o stare de oxidare de -2. Există mai multe excepții de la această regulă:

   • Dacă oxigenul se află în stare elementară (O 2 ), starea sa de oxidare este 0, ca și în cazul altor substanțe elementare.
   • Dacă este inclus oxigenul peroxizii, starea sa de oxidare este -1. Peroxizii sunt un grup de compuși care conțin o singură legătură oxigen-oxigen (adică anionul peroxid O 2 -2). De exemplu, în compoziția moleculei de H 2 O 2 (peroxid de hidrogen), oxigenul are o sarcină și o stare de oxidare de -1.
   • În combinație cu fluor, oxigenul are o stare de oxidare de +2, vezi regula pentru fluor de mai jos.

4. Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, cu câteva excepții. Ca și în cazul oxigenului, există și excepții. De regulă, starea de oxidare a hidrogenului este +1 (cu excepția cazului în care se află în starea elementară H 2). Cu toate acestea, în compușii numiți hidruri, starea de oxidare a hidrogenului este -1.

   • De exemplu, în H2O, starea de oxidare a hidrogenului este +1, deoarece atomul de oxigen are o sarcină de -2 și sunt necesare două sarcini +1 pentru neutralitatea generală. Cu toate acestea, în compoziția hidrurii de sodiu, starea de oxidare a hidrogenului este deja -1, deoarece ionul Na poartă o sarcină de +1, iar pentru electroneutralitate totală, sarcina atomului de hidrogen (și, prin urmare, starea sa de oxidare) trebuie să fie -1.

5. Fluor mereu are o stare de oxidare de -1. După cum sa menționat deja, gradul de oxidare a unor elemente (ioni de metal, atomi de oxigen din peroxizi și așa mai departe) poate varia în funcție de o serie de factori. Starea de oxidare a fluorului este însă invariabil -1. Acest lucru se explică prin faptul că acest element are cea mai mare electronegativitate - cu alte cuvinte, atomii de fluor sunt cei mai puțin dispuși să se despartă de proprii lor electroni și să atragă cel mai activ electronii altor oameni. Astfel, taxa lor rămâne neschimbată.

6. Suma stărilor de oxidare dintr-un compus este egală cu sarcina acestuia. Stările de oxidare ale tuturor atomilor care alcătuiesc un compus chimic, în total, ar trebui să dea sarcina acestui compus. De exemplu, dacă un compus este neutru, suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor săi trebuie să fie zero; dacă compusul este un ion poliatomic cu o sarcină de -1, suma stărilor de oxidare este -1 și așa mai departe.

   • Aceasta este o metodă bună de verificare - dacă suma stărilor de oxidare nu este egală cu sarcina totală a compusului, atunci vă înșelați undeva.

   Partea 2

   Determinarea stării de oxidare fără a folosi legile chimiei

   1. Găsiți atomi care nu au reguli stricte privind starea de oxidare.În legătură cu unele elemente, nu există reguli bine stabilite pentru a afla gradul de oxidare. Dacă un atom nu se încadrează în niciuna dintre regulile enumerate mai sus și nu îi cunoașteți încărcătura (de exemplu, atomul face parte dintr-un complex, iar sarcina lui nu este indicată), puteți determina starea de oxidare a unui astfel de atom prin eliminare. Mai întâi, determinați sarcina tuturor celorlalți atomi ai compusului și apoi din încărcătura totală cunoscută a compusului, calculați starea de oxidare a acestui atom.

      • De exemplu, în compusul Na 2 SO 4, sarcina atomului de sulf (S) este necunoscută - știm doar că nu este zero, deoarece sulful nu este în stare elementară. Acest compus servește ca un bun exemplu pentru a ilustra metoda algebrică de determinare a stării de oxidare.

   2. Găsiți stările de oxidare ale restului elementelor din compus. Folosind regulile descrise mai sus, determinați stările de oxidare ale atomilor rămași ai compusului. Nu uitați de excepțiile de la regulă în cazul lui O, H și așa mai departe.

      • Pentru Na 2 SO 4 , folosind regulile noastre, aflăm că sarcina (și, prin urmare, starea de oxidare) a ionului Na este +1, iar pentru fiecare dintre atomii de oxigen este -2.

   3. Găsiți starea de oxidare necunoscută din sarcina compusului. Acum aveți toate datele pentru un calcul simplu al stării de oxidare dorite. Scrieți o ecuație, pe partea stângă a căreia va fi suma numărului obținut în etapa anterioară de calcul și starea de oxidare necunoscută, iar în partea dreaptă - sarcina totală a compusului. Cu alte cuvinte, (Suma stărilor de oxidare cunoscute) + (starea de oxidare dorită) = (sarcină compusă).

      • În cazul nostru Na 2 SO 4 soluția arată astfel:
        • (Suma stărilor de oxidare cunoscute) + (starea de oxidare dorită) = (sarcină compusă)
        • -6+S=0
        • S=0+6
        • S = 6. În Na 2 SO 4, sulful are o stare de oxidare 6 .
   • În compuși, suma tuturor stărilor de oxidare trebuie să fie egală cu sarcina. De exemplu, dacă compusul este un ion diatomic, suma stărilor de oxidare ale atomilor trebuie să fie egală cu sarcina ionică totală.
   • Este foarte util să poți folosi tabelul periodic al lui Mendeleev și să știi unde se află în el elementele metalice și nemetalice.
   • Starea de oxidare a atomilor în forma elementară este întotdeauna zero. Starea de oxidare a unui singur ion este egală cu sarcina acestuia. Elementele din grupa 1A a tabelului periodic, cum ar fi hidrogenul, litiul, sodiul, sub formă elementară au o stare de oxidare de +1; starea de oxidare a metalelor din grupa 2A, cum ar fi magneziul și calciul, în forma sa elementară este +2. Oxigenul și hidrogenul, în funcție de tipul de legătură chimică, pot avea 2 stări de oxidare diferite.

Masa. Gradele de oxidare ale elementelor chimice.

Masa. Gradele de oxidare ale elementelor chimice.

Evaluare articol:

Pentru a plasa corect stări de oxidare Există patru reguli de reținut.

1) Într-o substanță simplă, starea de oxidare a oricărui element este 0. Exemple: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Ar trebui să vă amintiți elementele pentru care sunt caracteristice stări constante de oxidare. Toate sunt enumerate în tabel.

3) Cea mai mare stare de oxidare a unui element, de regulă, coincide cu numărul grupului în care se află acest element (de exemplu, fosforul este în grupul V, cel mai mare SD al fosforului este +5). Excepții importante: F, O.

4) Căutarea stărilor de oxidare ale elementelor rămase se bazează pe o regulă simplă:

Într-o moleculă neutră, suma stărilor de oxidare ale tuturor elementelor este egală cu zero, iar într-un ion - sarcina ionului.

Câteva exemple simple pentru determinarea stărilor de oxidare

Exemplul 1. Este necesar să se găsească stările de oxidare ale elementelor din amoniac (NH 3).

Soluţie. Știm deja (vezi 2) că art. O.K. hidrogenul este +1. Rămâne de găsit această caracteristică pentru azot. Fie x starea de oxidare dorită. Compunem cea mai simplă ecuație: x + 3 (+1) \u003d 0. Soluția este evidentă: x \u003d -3. Răspuns: N-3H3+1.

Exemplul 2. Precizați stările de oxidare ale tuturor atomilor din molecula de H 2 SO 4.

Soluţie. Sunt deja cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului: H(+1) și O(-2). Compunem o ecuație pentru determinarea gradului de oxidare a sulfului: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Rezolvând această ecuație, găsim: x \u003d +6. Răspuns: H+12S+6O-24.

Exemplul 3. Calculați stările de oxidare ale tuturor elementelor din molecula de Al(NO 3) 3.

Soluţie. Algoritmul rămâne neschimbat. Compoziția „moleculei” de azotat de aluminiu include un atom de Al (+3), 9 atomi de oxigen (-2) și 3 atomi de azot, a căror stare de oxidare trebuie să o calculăm. Ecuația corespunzătoare: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Răspuns: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Exemplul 4. Determinați stările de oxidare ale tuturor atomilor din ionul (AsO 4) 3-.

Soluţie. În acest caz, suma stărilor de oxidare nu va mai fi egală cu zero, ci cu sarcina ionului, adică -3. Ecuația: x + 4 (-2) = -3. Răspuns: As(+5), O(-2).

Ce trebuie făcut dacă stările de oxidare a două elemente sunt necunoscute

Este posibil să se determine stările de oxidare ale mai multor elemente deodată folosind o ecuație similară? Dacă luăm în considerare această problemă din punct de vedere al matematicii, răspunsul va fi negativ. O ecuație liniară cu două variabile nu poate avea o soluție unică. Dar nu rezolvăm doar o ecuație!

Exemplul 5. Determinați stările de oxidare ale tuturor elementelor din (NH 4 ) 2 SO 4.

Soluţie. Sunt cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului, dar sulful și azotul nu sunt. Un exemplu clasic de problemă cu două necunoscute! Vom considera sulfatul de amoniu nu ca o singură „moleculă”, ci ca o combinație de doi ioni: NH 4 + și SO 4 2-. Cunoaștem încărcăturile ionilor, fiecare dintre ei conține doar un atom cu un grad necunoscut de oxidare. Folosind experiența acumulată în rezolvarea problemelor anterioare, putem găsi cu ușurință stările de oxidare ale azotului și sulfului. Răspuns: (N-3H4+1)2S+6O4-2.

Concluzie: dacă molecula conține mai mulți atomi cu stări de oxidare necunoscute, încercați să „împarți” molecula în mai multe părți.

Cum să aranjezi stările de oxidare în compușii organici

Exemplul 6. Indicați stările de oxidare ale tuturor elementelor din CH 3 CH 2 OH.

Soluţie. Găsirea stărilor de oxidare în compușii organici are propriile sale specificități. În special, este necesar să se găsească separat stările de oxidare pentru fiecare atom de carbon. Puteți raționa după cum urmează. Luați în considerare, de exemplu, atomul de carbon din grupa metil. Acest atom de C este conectat la 3 atomi de hidrogen și un atom de carbon adiacent. Pe legătura C-H, densitatea electronilor se deplasează către atomul de carbon (deoarece electronegativitatea lui C depășește EO a hidrogenului). Dacă această deplasare ar fi completă, atomul de carbon ar dobândi o sarcină de -3.

Atomul de C din grupa -CH 2 OH este legat de doi atomi de hidrogen (deplasarea densității electronilor către C), un atom de oxigen (deplasarea densității electronilor către O) și un atom de carbon (putem presupune că modificările densității electronilor în acest cazul nu se întâmplă). Starea de oxidare a carbonului este -2 +1 +0 = -1.

Răspuns: C-3H+13C-1H+12O-2H+1.

Nu confundați conceptele de „valență” și „stare de oxidare”!

Starea de oxidare este adesea confundată cu valența. Nu face această greșeală. Voi enumera principalele diferențe:

• starea de oxidare are semn (+ sau -), valență - nu;
• gradul de oxidare poate fi egal cu zero chiar și într-o substanță complexă, egalitatea valenței la zero înseamnă, de regulă, că atomul acestui element nu este conectat la alți atomi (nu vom discuta despre niciun fel de compuși de incluziune și alte „exotice” aici);
• gradul de oxidare este un concept formal care capătă sens real doar în compușii cu legături ionice, conceptul de „valență”, dimpotrivă, este cel mai convenabil aplicat în raport cu compușii covalenti.

Starea de oxidare (mai precis, modulul său) este adesea egală numeric cu valența, dar și mai des aceste valori NU coincid. De exemplu, starea de oxidare a carbonului din CO2 este +4; valența C este de asemenea egală cu IV. Dar în metanol (CH 3 OH), valența carbonului rămâne aceeași, iar starea de oxidare a lui C este -1.

Un mic test pe tema „Gradul de oxidare”

Acordați câteva minute pentru a verifica cum ați înțeles acest subiect. Trebuie să răspunzi la cinci întrebări simple. Mult noroc!

În procesele chimice, rolul principal îl au atomii și moleculele, ale căror proprietăți determină rezultatul reacțiilor chimice. Una dintre caracteristicile importante ale unui atom este numărul de oxidare, care simplifică metoda de luare în considerare a transferului de electroni într-o particulă. Cum se determină starea de oxidare sau încărcătura formală a unei particule și ce reguli trebuie să știi pentru aceasta?

Orice reacție chimică se datorează interacțiunii atomilor diferitelor substanțe. Procesul de reacție și rezultatul acestuia depind de caracteristicile celor mai mici particule.

Termenul de oxidare (oxidare) în chimie înseamnă o reacție în timpul căreia un grup de atomi sau unul dintre ei pierd electroni sau câștigă, în cazul achiziției, reacția se numește „reducere”.

Starea de oxidare este o mărime care se măsoară cantitativ și caracterizează electronii redistribuiți în timpul reacției. Acestea. în procesul de oxidare, electronii din atom scad sau cresc, fiind redistribuiți între alte particule care interacționează, iar nivelul de oxidare arată exact cum sunt reorganizați. Acest concept este strâns legat de electronegativitatea particulelor - capacitatea lor de a atrage și respinge ionii liberi de la sine.

Determinarea nivelului de oxidare depinde de caracteristicile și proprietățile unei anumite substanțe, astfel încât procedura de calcul nu poate fi numită fără ambiguitate simplă sau complexă, dar rezultatele sale ajută la înregistrarea convențională a proceselor reacțiilor redox. Trebuie înțeles că rezultatul obținut al calculelor este rezultatul luării în considerare a transferului de electroni și nu are sens fizic și nu este adevărata sarcină a nucleului.

Este important de știut! Chimia anorganică folosește adesea termenul de valență în locul stării de oxidare a elementelor, aceasta nu este o greșeală, dar trebuie avut în vedere că al doilea concept este mai universal.

Conceptele și regulile pentru calcularea mișcării electronilor stau la baza clasificării substanțelor chimice (nomenclatură), descrierii proprietăților acestora și compilarea formulelor de comunicare. Dar cel mai adesea acest concept este folosit pentru a descrie și a lucra cu reacții redox.

Reguli pentru determinarea gradului de oxidare

Cum să afli gradul de oxidare? Când lucrați cu reacții redox, este important să știți că sarcina formală a unei particule va fi întotdeauna egală cu mărimea electronului, exprimată în valoare numerică. Această caracteristică este legată de presupunerea că perechile de electroni care formează o legătură sunt întotdeauna complet deplasate către particule mai negative. Trebuie înțeles că vorbim despre legături ionice, iar în cazul unei reacții la , electronii vor fi împărțiți în mod egal între particule identice.

Numărul de oxidare poate avea atât valori pozitive, cât și negative. Chestia este că în timpul reacției, atomul trebuie să devină neutru, iar pentru aceasta trebuie fie să atașezi un anumit număr de electroni la ion, dacă este pozitiv, fie să-i îndepărtezi dacă este negativ. Pentru a desemna acest concept, la scrierea formulelor, o cifră arabă cu semnul corespunzător este de obicei scris deasupra desemnării elementului. De exemplu, sau etc.

Ar trebui să știți că sarcina formală a metalelor va fi întotdeauna pozitivă și, în majoritatea cazurilor, puteți utiliza tabelul periodic pentru a o determina. Există o serie de caracteristici care trebuie luate în considerare pentru a determina corect indicatorii.

Gradul de oxidare:

După ce ne-am amintit aceste caracteristici, va fi destul de simplu să determinați numărul de oxidare al elementelor, indiferent de complexitatea și numărul de niveluri atomice.

Video util: determinarea gradului de oxidare

Tabelul periodic al lui Mendeleev conține aproape toate informațiile necesare pentru a lucra cu elemente chimice. De exemplu, școlarii îl folosesc doar pentru a descrie reacții chimice. Deci, pentru a determina valorile maxime pozitive și negative ale numărului de oxidare, este necesar să se verifice denumirea elementului chimic din tabel:

1. Maximul pozitiv este numărul grupului în care se află elementul.
2. Starea de oxidare negativă maximă este diferența dintre limita maximă pozitivă și numărul 8.

Astfel, este suficient să aflați pur și simplu limitele extreme ale încărcăturii formale a unui element. O astfel de acțiune poate fi efectuată folosind calcule bazate pe tabelul periodic.

Este important de știut! Un element poate avea mai mulți indici de oxidare diferiți în același timp.

Există două modalități principale de a determina nivelul de oxidare, dintre care exemple sunt prezentate mai jos. Prima dintre acestea este o metodă care necesită cunoștințe și abilități pentru a aplica legile chimiei. Cum să aranjezi stările de oxidare folosind această metodă?

Regula pentru determinarea stărilor de oxidare

Pentru asta ai nevoie de:

1. Determinați dacă o anumită substanță este elementară și dacă nu este legată. Dacă da, atunci numărul său de oxidare va fi egal cu 0, indiferent de compoziția substanței (atomi individuali sau compuși atomici pe mai multe niveluri).
2. Determinați dacă substanța în cauză este formată din ioni. Dacă da, atunci gradul de oxidare va fi egal cu sarcina lor.
3. Dacă substanța în cauză este un metal, atunci uitați-vă la indicatorii altor substanțe din formulă și calculați citirile de metal prin aritmetică.
4. Dacă întregul compus are o singură sarcină (de fapt, aceasta este suma tuturor particulelor elementelor prezentate), atunci este suficient să determinați indicatorii substanțelor simple, apoi să le scădeți din cantitatea totală și să obțineți datele metalice.
5. Dacă relația este neutră, atunci totalul trebuie să fie zero.

De exemplu, luați în considerare combinarea cu un ion de aluminiu a cărui sarcină totală este zero. Regulile chimiei confirmă faptul că ionul Cl are un număr de oxidare de -1, iar în acest caz există trei dintre ele în compus. Deci ionul de Al trebuie să fie +3 pentru ca întregul compus să fie neutru.

Această metodă este destul de bună, deoarece corectitudinea soluției poate fi întotdeauna verificată prin adăugarea tuturor nivelurilor de oxidare împreună.

A doua metodă poate fi aplicată fără cunoștințele legilor chimice:

1. Găsiți date despre particule pentru care nu există reguli stricte și numărul exact al electronilor lor nu este cunoscut (posibil prin eliminare).
2. Aflați indicatorii tuturor celorlalte particule și apoi din cantitatea totală prin scădere găsiți particula dorită.

Să luăm în considerare a doua metodă folosind substanța Na2SO4 ca exemplu, în care atomul de sulf S nu este definit, se știe doar că este diferit de zero.

Pentru a afla cu ce sunt egale toate stările de oxidare:

1. Găsiți elemente cunoscute, ținând cont de regulile și excepțiile tradiționale.
2. Ion de Na = +1 și fiecare oxigen = -2.
3. Înmulțiți numărul de particule din fiecare substanță cu electronii lor și obțineți stările de oxidare ale tuturor atomilor, cu excepția unuia.
4. Na2SO4 este format din 2 sodiu și 4 oxigen, atunci când este înmulțit, rezultă: 2 X +1 \u003d 2 este numărul de oxidare al tuturor particulelor de sodiu și 4 X -2 \u003d -8 - oxigen.
5. Adăugați rezultatele 2+(-8) = -6 - aceasta este încărcătura totală a compusului fără particule de sulf.
6. Exprimați notația chimică ca o ecuație: suma datelor cunoscute + număr necunoscut = sarcina totală.
7. Na2SO4 este reprezentat astfel: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Astfel, pentru a folosi a doua metodă, este suficient să cunoașteți legile simple ale aritmeticii.

Tabelul de oxidare

Pentru ușurința în exploatare și calcularea indicatorilor de oxidare pentru fiecare substanță chimică, se folosesc tabele speciale, unde sunt înregistrate toate datele.

Arata cam asa:

Video util: învățarea determinării gradului de oxidare prin formule

Concluzie

Găsirea stării de oxidare pentru o substanță chimică este o operațiune simplă care necesită doar îngrijire și cunoaștere a regulilor de bază și a excepțiilor. Cunoscând excepțiile și folosind tabele speciale, această acțiune nu va dura mult timp.

Înainte de a studia stările de oxidare, să ne amintim regulile de bază din cursul de chimie și fizică:

• toate substanțele sunt formate din molecule, iar moleculele din atomi;
• orice atom este neutru din punct de vedere electric, adică are o sarcină totală egală cu zero;
• sarcina zero a unui atom este determinată de același număr de particule încărcate pozitiv și negativ din el;
• particulele încărcate negativ din interiorul atomului - „electroni” - se mișcă în jurul nucleului atomului (sarcina unui electron este „-1”);
• sarcina negativă totală a tuturor electronilor unui atom este egală cu numărul lor;
• particulele pozitive ale unui atom se numesc „protoni” și sunt situate în interiorul nucleului său, iar sarcina unui proton este „+1”;
• sarcina pozitivă totală a nucleului este egală cu numărul total al celor din acesta;
• numărul exact de protoni și electroni dintr-un atom al oricărui element chimic poate fi găsit analizând numărul acestuia în sistemul periodic:

numărul elementului = numărul de protoni dintr-un atom = numărul de electroni dintr-un atom.

Luați în considerare toate cele de mai sus în exemplele de oxigen (O), hidrogen (H), calciu (Ca) și aluminiu (Al).

În sistemul periodic, are numărul de serie „8”, ceea ce înseamnă că există opt protoni în nucleul său, iar opt electroni se mișcă în jurul nucleului.

Astfel, sarcina nucleului atomului său este „+8”, iar sarcina totală a electronilor care se mișcă în jurul nucleului său este „-8”. Sarcina totală a unui atom pentru un element chimic este determinată prin adăugarea tuturor sarcinilor pozitive și negative din interiorul atomului său:

Ocupă primul loc în sistemul periodic și, prin urmare, există un proton în nucleul său și un electron se mișcă în jurul nucleului:

Este situat pe locul douăzecea al sistemului periodic. Aceasta înseamnă că în atomul său există douăzeci de protoni și electroni, ale căror sarcini totale sunt „+20” și, respectiv, „-20:

În ceea ce privește, locația sa în sistemul periodic (numărul de serie - 13) vorbește despre treisprezece protoni și treisprezece electroni:

Puțin despre gradul de oxidare

După cum știți, în scoarța terestră, elementele chimice nu sunt doar în stare liberă. Atomii lor intră, de asemenea, în interacțiuni chimice cu formarea de substanțe complexe. Acest lucru poate fi ușor ilustrat prin exemplul formării oxizilor.

Deci, oxigenul (O) poate interacționa cu hidrogenul (H). În acest caz, hidrogenul oferă oxigenului singurul său electron la dispoziția deplină. După aceea, nu mai rămân electroni liberi în atomul de hidrogen și, prin urmare, sarcina pozitivă a nucleului atomului (egal cu „+1”) devine nimic de neutralizat, iar întregul atom de hidrogen capătă o sarcină de „+1”. Astfel, atomul de hidrogen neutru din punct de vedere electric se transformă într-o particulă încărcată pozitiv - un proton:

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

Atomul de oxigen, care în stare liberă are și sarcină zero, poate atașa simultan doi electroni la sine. Aceasta înseamnă că reacționează simultan cu doi atomi de hidrogen, fiecare dintre care îi dă singurul său electron.

Astfel, oxigenul, care avea opt protoni și electroni înainte de reacția cu hidrogenul, dobândește încă doi electroni în timpul acestei interacțiuni chimice. Deci, sarcina sa totală devine egală cu:

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

Acest exemplu ilustrează o reacție în care un atom al unui element chimic și-a cedat electronii unui atom al altui element chimic. Astfel de reacții în chimie se numesc reacții redox.

Se crede că un atom care a donat electroni oxidatși atomul care le-a atașat - recuperat. În acest caz, hidrogenul este oxidat și oxigenul este redus. Sarcina pe care ambii atomi au primit-o ca urmare a reacției este scrisă în colțul din dreapta sus deasupra simbolurilor elementelor lor chimice.

De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că oxigenul și hidrogenul sunt gaze, ceea ce înseamnă că în moleculele lor există doi atomi identici. Prin urmare, reacția completă a interacțiunii oxigenului cu hidrogenul arată astfel:

2Н₂⁰ + О₂⁰ → 2Н₂⁺¹О⁻²

În acest caz, vorbim despre formarea de compuși de tip X₂O, în care doi atomi identici ai unui alt element sunt atașați unui atom de oxigen pentru a obține o moleculă dintr-o substanță complexă. Starea de oxidare „+1” este caracteristică elementelor primei grupe a sistemului periodic, aparținând subgrupului principal.

Starea de oxidare în XO

În cea de-a doua grupă a sistemului periodic (și anume, în subgrupa sa principală) există elemente chimice, fiecare atom al cărora poate da deja doi electroni oxigenului. Un astfel de atom în cursul reacției redox va dobândi o sarcină de „+2”, iar oxigenul, ca întotdeauna, va primi o sarcină de „-2”. De exemplu, reacția de oxidare a calciului:

2Ca⁰ + O₂⁰→2Ca⁺²O⁻².

Zincul (Zn), situat în subgrupul secundar al celui de-al doilea grup, prezintă aceeași stare de oxidare ca și calciul, și anume XO:

2Zn⁰ + О₂⁰→2Zn⁺²О⁻²

Starea de oxidare în X₂O₃

O caracteristică a elementelor subgrupului principal al celui de-al treilea grup al sistemului periodic este că fiecare dintre atomii lor poate da cu ușurință trei electroni unui atom de oxigen. Cu toate acestea, un atom de oxigen poate accepta doar doi electroni.

Prin urmare, acesta este modul în care raportul atomilor dintr-o moleculă de oxid pentru elementele din al treilea grup va arăta ca folosind oxid de aluminiu ca exemplu:

• dacă un atom de aluminiu poate ceda trei electroni, atunci doi atomi de aluminiu vor ceda șase electroni (câte trei);
• un atom de oxigen poate accepta doar doi electroni, dar din moment ce doi atomi de aluminiu donează șase electroni, trei atomi de oxigen îi pot accepta pe deplin;
• trebuie amintit că molecula de oxigen este diatomică, ceea ce înseamnă că fiecare dintre atomii de oxigen va accepta doi electroni de la atomii de aluminiu:

4Al⁰ + 3O₂⁰ → 2Al₂⁺³O₃⁻²

Astfel, patru atomi de aluminiu vor lua parte la această reacție chimică, care va da doisprezece electroni la șase atomi (sau trei molecule) de oxigen. Ca rezultat al reacției, fiecărui atom de aluminiu îi lipsesc trei electroni până la sarcina zero, ceea ce înseamnă că sarcina pozitivă a nucleului va prevala asupra sarcinii negative a electronilor:

13 (sarcina nucleului atomului de Al nu s-a schimbat) -10 (electronii rămași după reacție) = (+3).

Starea de oxidare în XO₂

Această stare de oxidare este manifestată de elementele chimice situate în subgrupul principal al celui de-al patrulea grup al sistemului periodic. Fiecare dintre atomii lor poate elibera patru electroni în același timp și, deoarece molecula de oxigen este diatomică, fiecare dintre atomii de oxigen va accepta doar doi electroni.

Luați în considerare o reacție redox similară folosind exemplul interacțiunii oxigenului cu carbonul:

С⁰ + О₂⁰ → С⁺⁴О₂⁻²

Această reacție ilustrează arderea unui solid (cărbune) în prezența unui gaz (oxigen). Prin urmare, molecula de oxigen este diatomică, iar molecula de carbon este monoatomică. Faceți clic pentru a afla cum sunt oxidate diferite metale.

Starile de oxidare în X₂O₅ și XO₃

Pentru unele elemente din subgrupul principal al celui de-al cincilea grup, manifestarea stării de oxidare (+5) este caracteristică, adică pot da cinci electroni atomului de oxigen simultan. De exemplu, reacția de ardere a fosforului în prezența oxigenului:

4Р⁰ + 5О₂⁰ → 2Р₂⁺⁵О₅⁻².

Unele elemente din al șaselea grup pot dona șase electroni deodată, după care starea lor de oxidare va deveni egală cu (+6). De exemplu, reacția interacțiunii sulfului cu oxigenul:

2S⁰ + 3O₂⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²