V kemiji izraza "oksidacija" in "redukcija" pomenita reakcije, pri katerih atom ali skupina atomov izgubi oziroma pridobi elektrone. Oksidacijsko stanje je številčna vrednost, pripisana enemu ali več atomom, ki označuje število prerazporejenih elektronov in kaže, kako se ti elektroni med reakcijo porazdelijo med atome. Določanje te količine je lahko tako preprost kot precej zapleten postopek, odvisno od atomov in molekul, ki jih sestavljajo. Poleg tega imajo lahko atomi nekaterih elementov več oksidacijskih stanj. Na srečo obstajajo preprosta nedvoumna pravila za določanje stopnje oksidacije, za samozavestno uporabo katerih je dovolj poznati osnove kemije in algebre.

Koraki

1. del

Ugotovite, ali je zadevna snov elementarna. Oksidacijsko stanje atomov zunaj kemične spojine je nič. To pravilo velja tako za snovi, ki so sestavljene iz posameznih prostih atomov, kot za tiste, ki so sestavljene iz dveh ali večatomskih molekul enega elementa.

• Na primer, Al(s) in Cl 2 imata oksidacijsko stanje 0, ker sta oba v kemično nekombiniranem elementarnem stanju.
• Upoštevajte, da je za alotropno obliko žvepla S 8 ali oktažvepla kljub svoji netipični strukturi značilno tudi ničelno oksidacijsko stanje.

1. Ugotovite, ali je zadevna snov sestavljena iz ionov. Oksidacijsko stanje ionov je enako njihovemu naboju. To velja tako za proste ione kot za tiste, ki so del kemičnih spojin.

   • Na primer, oksidacijsko stanje iona Cl je -1.
   • Oksidacijsko stanje iona Cl v kemični spojini NaCl je prav tako -1. Ker ima ion Na po definiciji naboj +1, sklepamo, da je naboj iona Cl -1, zato je njegovo oksidacijsko stanje -1.

2. Upoštevajte, da imajo kovinski ioni lahko več oksidacijskih stanj. Atomi številnih kovinskih elementov so lahko ionizirani v različnih obsegih. Na primer, naboj ionov kovine, kot je železo (Fe), je +2 ali +3. Naboj kovinskih ionov (in njihovo stopnjo oksidacije) je mogoče določiti z naboji ionov drugih elementov, s katerimi je ta kovina del kemične spojine; v besedilu je ta naboj označen z rimskimi številkami: na primer železo (III) ima oksidacijsko stanje +3.

   • Kot primer si oglejte spojino, ki vsebuje aluminijev ion. Skupni naboj spojine AlCl 3 je nič. Ker vemo, da imajo ioni Cl - naboj -1, spojina pa vsebuje 3 take ione, mora za popolno nevtralnost obravnavane snovi imeti Al ion naboj +3. Tako je v tem primeru oksidacijsko stanje aluminija +3.

3. Oksidacijsko stanje kisika je -2 (z nekaj izjemami). V skoraj vseh primerih imajo atomi kisika oksidacijsko stanje -2. Obstaja več izjem od tega pravila:

   • Če je kisik v elementarnem stanju (O 2 ), je njegovo oksidacijsko stanje 0, kot velja za druge elementarne snovi.
   • Če je vključen kisik peroksidi, njegovo oksidacijsko stanje je -1. Peroksidi so skupina spojin, ki vsebujejo eno vez kisik-kisik (tj. peroksidni anion O 2 -2). Na primer, v sestavi molekule H 2 O 2 (vodikov peroksid) ima kisik naboj in oksidacijsko stanje -1.
   • V kombinaciji s fluorom ima kisik oksidacijsko stanje +2, glej pravilo za fluor spodaj.

4. Vodik ima oksidacijsko stanje +1, z nekaj izjemami. Tako kot pri kisiku so tudi izjeme. Oksidacijsko stanje vodika je praviloma +1 (razen če je v elementarnem stanju H 2). Vendar pa je v spojinah, imenovanih hidridi, oksidacijsko stanje vodika -1.

   • Na primer, v H 2 O je oksidacijsko stanje vodika +1, saj ima atom kisika naboj -2, za celotno nevtralnost pa sta potrebna dva naboja +1. Vendar pa je v sestavi natrijevega hidrida oksidacijsko stanje vodika že -1, saj ima Na ion naboj +1, za popolno elektronevtralnost pa mora biti naboj vodikovega atoma (in s tem njegovo oksidacijsko stanje) -1.

5. Fluor nenehno ima oksidacijsko stanje -1. Kot smo že omenili, se lahko stopnja oksidacije nekaterih elementov (kovinskih ionov, kisikovih atomov v peroksidih itd.) razlikuje glede na številne dejavnike. Oksidacijsko stanje fluora pa je vedno -1. To je posledica dejstva, da ima ta element največjo elektronegativnost - z drugimi besedami, atomi fluora so najmanj pripravljeni ločiti se s svojimi elektroni in najbolj aktivno privlačijo elektrone drugih ljudi. Tako njihov naboj ostane nespremenjen.

6. Vsota oksidacijskih stanj v spojini je enaka njenemu naboju. Oksidacijsko stanje vseh atomov, ki sestavljajo kemično spojino, bi moralo skupaj dati naboj te spojine. Na primer, če je spojina nevtralna, mora biti vsota oksidacijskih stanj vseh njenih atomov enaka nič; če je spojina poliatomski ion z nabojem -1, je vsota oksidacijskih stanj -1 itd.

   • To je dobra metoda preverjanja – če vsota oksidacijskih stanj ni enaka skupnemu naboju spojine, se nekje motite.

   2. del

   Določanje oksidacijskega stanja brez uporabe kemijskih zakonov

   1. Poiščite atome, ki nimajo strogih pravil glede oksidacijskega stanja. V zvezi z nekaterimi elementi ni trdno uveljavljenih pravil za ugotavljanje stopnje oksidacije. Če atom ne ustreza nobenemu od zgornjih pravil in ne poznate njegovega naboja (na primer, atom je del kompleksa in njegov naboj ni naveden), lahko določite oksidacijsko stanje takega atoma z izločitvijo. Najprej določite naboj vseh drugih atomov spojine, nato pa iz znanega skupnega naboja spojine izračunajte oksidacijsko stanje tega atoma.

      • Na primer v spojini Na 2 SO 4 naboj žveplovega atoma (S) ni znan – vemo le, da ni nič, saj žveplo ni v elementarnem stanju. Ta spojina služi kot dober primer za ponazoritev algebraične metode določanja oksidacijskega stanja.

   2. Poiščite oksidacijska stanja preostalih elementov v spojini. Z uporabo zgoraj opisanih pravil določite oksidacijska stanja preostalih atomov spojine. Ne pozabite na izjeme od pravila v primeru O, H itd.

      • Za Na 2 SO 4 z uporabo naših pravil ugotovimo, da je naboj (in s tem oksidacijsko stanje) Na iona +1, za vsakega od atomov kisika pa -2.

   3. Poiščite neznano oksidacijsko stanje iz naboja spojine. Zdaj imate vse podatke za preprost izračun želenega oksidacijskega stanja. Zapišite enačbo, na levi strani katere bo vsota števila, pridobljenega v prejšnjem koraku izračuna, in neznanega oksidacijskega stanja, na desni strani pa skupni naboj spojine. Z drugimi besedami, (Vsota znanih oksidacijskih stanj) + (želeno oksidacijsko stanje) = (naboj spojine).

      • V našem primeru Na 2 SO 4 je rešitev videti takole:
        • (Vsota znanih oksidacijskih stanj) + (želeno oksidacijsko stanje) = (naboj spojine)
        • -6+S=0
        • S=0+6
        • S = 6. V Na 2 SO 4 ima žveplo oksidacijsko stanje 6 .
   • V spojinah mora biti vsota vseh oksidacijskih stanj enaka naboju. Na primer, če je spojina dvoatomski ion, mora biti vsota oksidacijskih stanj atomov enaka celotnemu ionskemu naboju.
   • Zelo koristno je uporabljati periodni sistem Mendelejeva in vedeti, kje se v njem nahajajo kovinski in nekovinski elementi.
   • Oksidacijsko stanje atomov v osnovni obliki je vedno nič. Oksidacijsko stanje posameznega iona je enako njegovemu naboju. Elementi skupine 1A periodnega sistema, kot so vodik, litij, natrij, imajo v elementarni obliki oksidacijsko stanje +1; oksidacijsko stanje kovin skupine 2A, kot sta magnezij in kalcij, v svoji elementarni obliki je +2. Kisik in vodik imata lahko, odvisno od vrste kemične vezi, 2 različni oksidacijski stopnji.

Tabela. Stopnje oksidacije kemičnih elementov.

Tabela. Stopnje oksidacije kemičnih elementov.

Ocena članka:

Za pravilno namestitev oksidacijska stanja Upoštevati je treba štiri pravila.

1) V preprosti snovi je oksidacijsko stanje katerega koli elementa 0. Primeri: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Zapomniti si morate elemente, za katere so značilni stalna oksidacijska stanja. Vsi so navedeni v tabeli.

3) Najvišje oksidacijsko stanje elementa praviloma sovpada s številko skupine, v kateri se ta element nahaja (na primer, fosfor je v skupini V, najvišji SD fosforja je +5). Pomembne izjeme: F, O.

4) Iskanje oksidacijskih stanj preostalih elementov temelji na preprostem pravilu:

V nevtralni molekuli je vsota oksidacijskih stanj vseh elementov nič, v ionu pa vsota ionskega naboja.

Nekaj ​​preprostih primerov za določanje oksidacijskih stanj

Primer 1. Treba je najti oksidacijska stanja elementov v amoniaku (NH 3).

Rešitev. Že vemo (glej 2), da je čl. V REDU. vodik je +1. To lastnost dušika je treba še ugotoviti. Naj bo x želeno oksidacijsko stanje. Sestavimo najpreprostejšo enačbo: x + 3 (+1) \u003d 0. Rešitev je očitna: x \u003d -3. Odgovor: N -3 H 3 +1.

Primer 2. Navedite oksidacijska stanja vseh atomov v molekuli H 2 SO 4 .

Rešitev. Oksidacijski stanji vodika in kisika sta že znana: H(+1) in O(-2). Sestavimo enačbo za določanje stopnje oksidacije žvepla: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Z reševanjem te enačbe najdemo: x \u003d +6. Odgovor: H +1 2 S +6 O -2 4 .

Primer 3. Izračunajte oksidacijska stanja vseh elementov v molekuli Al(NO 3) 3.

Rešitev. Algoritem ostaja nespremenjen. Sestava "molekule" aluminijevega nitrata vključuje en atom Al (+3), 9 atomov kisika (-2) in 3 atome dušika, katerih oksidacijsko stanje moramo izračunati. Ustrezna enačba: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odgovor: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Primer 4. Določite oksidacijska stanja vseh atomov v ionu (AsO 4) 3-.

Rešitev. V tem primeru vsota oksidacijskih stanj ne bo več enaka nič, ampak naboju iona, to je -3. Enačba: x + 4 (-2) = -3. Odgovor: As(+5), O(-2).

Kaj storiti, če oksidacijsko stanje dveh elementov ni znano

Ali je mogoče s podobno enačbo določiti oksidacijska stanja več elementov hkrati? Če ta problem obravnavamo z vidika matematike, bo odgovor negativen. Linearna enačba z dvema spremenljivkama ne more imeti edinstvene rešitve. Ampak ne rešujemo samo enačbe!

Primer 5. Določite oksidacijska stanja vseh elementov v (NH 4) 2 SO 4.

Rešitev. Oksidcijska stanja vodika in kisika so znana, žveplo in dušik pa ne. Klasičen primer problema z dvema neznankama! Amonijev sulfat ne bomo obravnavali kot eno samo "molekulo", temveč kot kombinacijo dveh ionov: NH 4 + in SO 4 2-. Naboji ionov so nam znani, vsak od njih vsebuje samo en atom z neznano stopnjo oksidacije. S pomočjo izkušenj, pridobljenih pri reševanju prejšnjih problemov, zlahka najdemo oksidacijska stanja dušika in žvepla. Odgovor: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Zaključek: če molekula vsebuje več atomov z neznanimi oksidacijskimi stanji, poskusite molekulo »razcepiti« na več delov.

Kako urediti oksidacijska stanja v organskih spojinah

Primer 6. Navedite oksidacijska stanja vseh elementov v CH 3 CH 2 OH.

Rešitev. Iskanje oksidacijskih stanj v organskih spojinah ima svoje posebnosti. Zlasti je treba posebej poiskati oksidacijska stanja za vsak ogljikov atom. Utemeljujete lahko na naslednji način. Razmislite na primer o ogljikovem atomu v metilni skupini. Ta atom C je povezan s 3 atomi vodika in sosednjim atomom ogljika. Na vezi C-H se elektronska gostota premakne proti ogljikovemu atomu (ker elektronegativnost C presega EO vodika). Če bi bil ta premik popoln, bi ogljikov atom pridobil naboj -3.

Atom C v skupini -CH 2 OH je vezan na dva atoma vodika (premik elektronske gostote proti C), en atom kisika (premik elektronske gostote proti O) in en ogljikov atom (predvidevamo lahko, da se premiki elektronske gostote pri tem primer se ne zgodi). Oksidacijsko stanje ogljika je -2 +1 +0 = -1.

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

Ne zamenjujte pojmov "valenca" in "oksidacijsko stanje"!

Oksidacijsko stanje se pogosto zamenjuje z valenco. Ne naredi te napake. Navedel bom glavne razlike:

• oksidacijsko stanje ima predznak (+ ali -), valenca - ne;
• stopnja oksidacije je lahko enaka nič tudi v kompleksni snovi, enakost valence na nič praviloma pomeni, da atom tega elementa ni povezan z drugimi atomi (ne bomo razpravljali o kakršnih koli inkluzijskih spojinah in druge "eksotike" tukaj);
• stopnja oksidacije je formalni koncept, ki dobi pravi pomen le v spojinah z ionskimi vezmi, pojem "valenca", nasprotno, se najprimerneje uporablja za kovalentne spojine.

Oksidacijsko stanje (natančneje, njegov modul) je pogosto številčno enako valenci, še pogosteje pa te vrednosti NE sovpadajo. Na primer, oksidacijsko stanje ogljika v CO 2 je +4; valenca C je tudi enaka IV. Toda v metanolu (CH 3 OH) ostane valenca ogljika enaka, oksidacijsko stanje C pa je -1.

Majhen test na temo "Stopnja oksidacije"

Vzemite si nekaj minut in preverite, kako ste razumeli to temo. Odgovoriti morate na pet preprostih vprašanj. Vso srečo!

Pri kemičnih procesih imajo glavno vlogo atomi in molekule, katerih lastnosti določajo izid kemičnih reakcij. Ena od pomembnih značilnosti atoma je oksidacijsko število, ki poenostavlja metodo upoštevanja prenosa elektronov v delcu. Kako določiti oksidacijsko stanje oziroma formalni naboj delca in katera pravila morate za to poznati?

Vsaka kemična reakcija je posledica interakcije atomov različnih snovi. Reakcijski proces in njegov rezultat sta odvisna od značilnosti najmanjših delcev.

Izraz oksidacija (oksidacija) v kemiji pomeni reakcijo, med katero skupina atomov ali eden izmed njih izgubi elektrone ali pridobi, v primeru pridobivanja pa se reakcija imenuje »redukcija«.

Oksidacijsko stanje je količina, ki se meri kvantitativno in označuje prerazporejene elektrone med reakcijo. tiste. v procesu oksidacije se elektroni v atomu zmanjšajo ali povečajo, prerazporedijo se med druge medsebojno delujoče delce, stopnja oksidacije pa natančno kaže, kako so reorganizirani. Ta koncept je tesno povezan z elektronegativnostjo delcev – njihovo sposobnostjo pritegniti in odbiti proste ione od sebe.

Določanje stopnje oksidacije je odvisno od značilnosti in lastnosti določene snovi, zato postopka izračuna ni mogoče nedvoumno imenovati lahek ali zapleten, vendar njegovi rezultati pomagajo pogojno beležiti procese redoks reakcij. Treba je razumeti, da je dobljeni rezultat izračunov rezultat upoštevanja prenosa elektronov in nima fizičnega pomena ter ni pravi naboj jedra.

Pomembno je vedeti! Anorganska kemija namesto oksidacijskega stanja elementov pogosto uporablja izraz valenca, to ni napaka, vendar je treba upoštevati, da je drugi koncept bolj univerzalen.

Koncepti in pravila za izračun gibanja elektronov so osnova za razvrščanje kemikalij (nomenklatura), opis njihovih lastnosti in sestavljanje komunikacijskih formul. Najpogosteje pa se ta koncept uporablja za opis in delo z redoks reakcijami.

Pravila za določanje stopnje oksidacije

Kako ugotoviti stopnjo oksidacije? Pri delu z redoks reakcijami je pomembno vedeti, da bo formalni naboj delca vedno enak velikosti elektrona, izraženi v številčni vrednosti. Ta lastnost je povezana s predpostavko, da so elektronski pari, ki tvorijo vez, vedno popolnoma premaknjeni proti bolj negativnim delcem. Treba je razumeti, da govorimo o ionskih vezi in v primeru reakcije pri , bodo elektroni enakomerno razdeljeni med enake delce.

Oksidacijsko število ima lahko tako pozitivne kot negativne vrednosti. Stvar je v tem, da mora atom med reakcijo postati nevtralen, za to pa morate na ion pritrditi določeno število elektronov, če je pozitiven, ali jih odvzeti, če je negativen. Za označevanje tega koncepta se pri pisanju formul nad oznako elementa običajno napiše arabska številka z ustreznim znakom. Na primer, ali itd.

Vedeti morate, da bo formalni naboj kovin vedno pozitiven in v večini primerov ga lahko določite s periodično tabelo. Za pravilno določitev kazalnikov je treba upoštevati številne značilnosti.

Stopnja oksidacije:

Ko se spomnimo teh lastnosti, bo precej preprosto določiti oksidacijsko število elementov, ne glede na kompleksnost in število atomskih ravni.

Uporaben video: določanje stopnje oksidacije

Periodični sistem Mendelejeva vsebuje skoraj vse potrebne informacije za delo s kemičnimi elementi. Na primer, šolarji ga uporabljajo samo za opis kemičnih reakcij. Torej, da bi določili največje pozitivne in negativne vrednosti oksidacijskega števila, je treba v tabeli preveriti oznako kemičnega elementa:

1. Največja pozitivna je številka skupine, v kateri se nahaja element.
2. Največje negativno oksidacijsko stanje je razlika med maksimalno pozitivno mejo in številom 8.

Tako je dovolj, da preprosto ugotovimo skrajne meje formalnega naboja elementa. Takšno dejanje je mogoče izvesti z izračuni na podlagi periodične tabele.

Pomembno je vedeti! En element ima lahko več različnih indeksov oksidacije hkrati.

Obstajata dva glavna načina za določitev stopnje oksidacije, katerih primeri so predstavljeni spodaj. Prva od teh je metoda, ki zahteva znanje in spretnosti za uporabo zakonov kemije. Kako s to metodo urediti oksidacijska stanja?

Pravilo za določanje oksidacijskih stanj

Za to potrebujete:

1. Ugotovite, ali je dana snov elementarna in ali je izven vezi. Če je odgovor pritrdilen, bo njegovo oksidacijsko število enako 0, ne glede na sestavo snovi (posamezni atomi ali atomske spojine na več ravneh).
2. Ugotovite, ali je zadevna snov sestavljena iz ionov. Če je odgovor pritrdilen, bo stopnja oksidacije enaka njihovemu naboju.
3. Če je zadevna snov kovina, si oglejte kazalnike drugih snovi v formuli in izračunajte kovinske odčitke z aritmetiko.
4. Če ima celotna spojina en naboj (pravzaprav je to vsota vseh delcev predstavljenih elementov), ​​potem je dovolj, da določimo kazalnike preprostih snovi, nato jih odštejemo od skupne količine in dobimo kovinske podatke.
5. Če je razmerje nevtralno, mora biti vsota nič.

Na primer, razmislite o kombinaciji z aluminijevim ionom, katerega skupni naboj je nič. Kemijska pravila potrjujejo dejstvo, da ima Cl ion oksidacijsko število -1, v tem primeru pa so v spojini trije. Torej mora biti ion Al +3, da je celotna spojina nevtralna.

Ta metoda je precej dobra, saj je pravilnost raztopine vedno mogoče preveriti tako, da seštejemo vse stopnje oksidacije.

Drugo metodo je mogoče uporabiti brez poznavanja kemijskih zakonov:

1. Poiščite podatke o delcih, za katere ni strogih pravil in natančno število njihovih elektronov ni znano (možno z izločitvijo).
2. Ugotovite indikatorje vseh ostalih delcev in nato od skupne količine z odštevanjem poiščite želeni delec.

Razmislimo o drugi metodi na primer s snovjo Na2SO4, pri kateri atom žvepla S ni definiran, znano je le, da ni nič.

Če želite ugotoviti, koliko so enaka vsa oksidacijska stanja:

1. Poiščite znane elemente, pri čemer upoštevajte tradicionalna pravila in izjeme.
2. Na ion = +1 in vsak kisik = -2.
3. Pomnožite število delcev vsake snovi z njihovimi elektroni in dobite oksidacijsko stanje vseh atomov razen enega.
4. Na2SO4 je sestavljen iz 2 natrija in 4 kisika, ko se pomnoži, se izkaže: 2 X +1 \u003d 2 je oksidacijsko število vseh natrijevih delcev in 4 X -2 \u003d -8 - kisik.
5. Dodajte rezultate 2+(-8) = -6 - to je celoten naboj spojine brez žveplovih delcev.
6. Kemični zapis izrazite kot enačbo: vsota znanih podatkov + neznano število = skupni naboj.
7. Na2SO4 je predstavljen na naslednji način: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Tako je za uporabo druge metode dovolj poznati preproste aritmetične zakone.

Tabela oksidacije

Za enostavno delovanje in izračun indikatorjev oksidacije za vsako kemikalijo se uporabljajo posebne tabele, kjer so zabeleženi vsi podatki.

Izgleda takole:

Uporaben video: učenje določanja stopnje oksidacije s formulami

Zaključek

Iskanje oksidacijskega stanja za kemikalijo je preprosta operacija, ki zahteva le skrb in poznavanje osnovnih pravil in izjem. Ob poznavanju izjem in uporabi posebnih tabel to dejanje ne bo vzelo veliko časa.

Preden preučimo oksidacijska stanja, se spomnimo osnovnih pravil iz tečaja kemije in fizike:

• vse snovi nastanejo iz molekul, molekule pa iz atomov;
• vsak atom je električno nevtralen, t.j. ima skupni naboj enak nič;
• ničelni naboj atoma določa enako število pozitivno in negativno nabitih delcev v njem;
• negativno nabiti delci znotraj atoma - "elektroni" - se gibljejo okoli jedra atoma (naboj enega elektrona je "-1");
• skupni negativni naboj vseh elektronov atoma je enak njihovemu številu;
• pozitivni delci atoma se imenujejo "protoni" in se nahajajo znotraj njegovega jedra, naboj enega protona pa je "+1";
• skupni pozitivni naboj jedra je enak celotnemu številu tistih v njem;
• natančno število protonov in elektronov v atomu katerega koli kemičnega elementa je mogoče najti tako, da pogledamo njegovo število v periodnem sistemu:

število elementov = število protonov v atomu = število elektronov v atomu.

Upoštevajte vse zgoraj navedeno na primerih kisika (O), vodika (H), kalcija (Ca) in aluminija (Al).

V periodičnem sistemu ima zaporedno številko "8", kar pomeni, da je v njegovem jedru osem protonov, okoli jedra pa se giblje osem elektronov.

Tako je naboj jedra njegovega atoma "+8", skupni naboj elektronov, ki se gibljejo okoli njegovega jedra, pa je "-8". Celoten naboj atoma za kemični element je določen z seštevanjem vseh pozitivnih in negativnih nabojev znotraj njegovega atoma:

Zavzema prvo mesto v periodičnem sistemu, zato je v njegovem jedru en proton in en elektron se giblje okoli jedra:

Nahaja se na dvajsetem mestu periodnega sistema. To pomeni, da je v njegovem atomu dvajset protonov in elektronov, katerih skupni naboji so "+20" oziroma "-20":

Kar zadeva, njegova lokacija v periodičnem sistemu (serijska številka - 13) govori o trinajstih protonih in trinajstih elektronih:

Malo o stopnji oksidacije

Kot veste, v zemeljski skorji kemični elementi niso le v prostem stanju. Njihovi atomi vstopajo tudi v kemične interakcije s tvorbo kompleksnih snovi. To lahko enostavno ponazorimo s primerom nastajanja oksidov.

Torej lahko kisik (O) komunicira z vodikom (H). V tem primeru vodik daje kisiku edini elektron, ki je na voljo. Po tem v atomu vodika ni več prostih elektronov in posledično pozitivni naboj jedra atoma (enako "+1") ne postane nič za nevtraliziranje in celoten atom vodika pridobi naboj "+1". Tako se električno nevtralen atom vodika spremeni v pozitivno nabit delec - proton:

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

Atom kisika, ki ima v prostem stanju tudi nič naboja, lahko hkrati nase pritrdi dva elektrona. To pomeni, da hkrati reagira z dvema atomoma vodika, od katerih ima vsak svoj edini elektron.

Tako kisik, ki je imel pred reakcijo z vodikom osem protonov in elektronov, med to kemično interakcijo pridobi še dva elektrona. Torej, njegov skupni naboj postane enak:

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

Ta primer ponazarja reakcijo, pri kateri atom enega kemičnega elementa preda svoje elektrone atomu drugega kemičnega elementa. Takšne reakcije v kemiji imenujemo redoks reakcije.

Verjame se, da je atom, ki je daroval elektrone oksidirano in atom, ki jih je pritrdil - okreval. V tem primeru se vodik oksidira in kisik zmanjša. Naboj, ki sta ga oba atoma prejela kot rezultat reakcije, je zapisan v zgornjem desnem kotu nad simboli njihovih kemičnih elementov.

Upoštevati je treba tudi, da sta kisik in vodik plina, kar pomeni, da sta v njunih molekulah dva enaka atoma. Zato je popolna reakcija interakcije kisika z vodikom videti tako:

2Н₂⁰ + О₂⁰ → 2Н₂⁺¹О⁻²

V tem primeru govorimo o tvorbi spojin tipa X₂O, pri katerih sta dva enaka atoma drugega elementa vezana na en atom kisika, da dobimo molekulo kompleksne snovi. Oksidacijsko stanje "+1" je značilno za elemente prve skupine periodnega sistema, ki spadajo v glavno podskupino.

Oksidacijsko stanje v XO

V drugi skupini periodičnega sistema (in sicer v njegovi glavni podskupini) so kemični elementi, katerih vsak atom lahko kisiku že da dva elektrona. Tak atom bo med redoks reakcijo pridobil naboj "+2", kisik pa bo kot vedno prejel naboj "-2". Na primer, reakcija oksidacije kalcija:

2Ca⁰ + O₂⁰→2Ca⁺²O⁻².

Cink (Zn), ki se nahaja v sekundarni podskupini druge skupine, ima enako oksidacijsko stanje kot kalcij, in sicer XO:

2Zn⁰ + О₂⁰→2Zn⁺²О⁻²

Oksidacijsko stanje v X₂O₃

Značilnost elementov glavne podskupine tretje skupine periodičnega sistema je, da lahko vsak njihov atom atomu kisika zlahka da tri elektrone. Vendar pa lahko en atom kisika sprejme le dva elektrona.

Tako bo videti razmerje atomov v molekuli oksida za elemente tretje skupine na primeru aluminijevega oksida:

• če lahko en atom aluminija odda tri elektrone, potem dva atoma aluminija oddata šest elektronov (vsak po tri);
• en atom kisika lahko sprejme le dva elektrona, ker pa dva atoma aluminija darujeta šest elektronov, jih lahko trije atomi kisika v celoti sprejmejo;
• ne smemo pozabiti, da je molekula kisika dvoatomska, kar pomeni, da bo vsak od kisikovih atomov sprejel dva elektrona iz atomov aluminija:

4Al⁰ + 3O₂⁰ → 2Al₂⁺³O₃⁻²

Tako bodo v tej kemični reakciji sodelovali štirje atomi aluminija, ki bodo šestim atomom (ali trem molekulam) kisika dali dvanajst elektronov. Kot rezultat reakcije bo vsakemu atomu aluminija primanjkovalo treh elektronov na nič, kar pomeni, da bo pozitivni naboj jedra prevladal nad negativnim nabojem elektronov:

13 (naboj jedra atoma Al se ni spremenil) -10 (elektroni, ki ostanejo po reakciji) = (+3).

Oksidacijsko stanje v XO₂

To oksidacijsko stanje kažejo kemični elementi, ki se nahajajo v glavni podskupini četrte skupine periodnega sistema. Vsak njihov atom lahko odda štiri elektrone hkrati, in ker je molekula kisika dvoatomska, bo vsak od atomov kisika sprejel le dva elektrona.

Razmislite o podobni redoks reakciji na primeru interakcije kisika z ogljikom:

С⁰ + О₂⁰ → С⁺⁴О₂⁻²

Ta reakcija ponazarja zgorevanje trdne snovi (premoga) v prisotnosti plina (kisika). Zato je molekula kisika dvoatomska, molekula ogljika pa enoatomska. Kliknite, če želite izvedeti, kako se oksidirajo različne kovine.

Oksidacijska stanja v X₂O₅ in XO₃

Za nekatere elemente glavne podskupine pete skupine je značilna manifestacija oksidacijskega stanja (+5), to pomeni, da lahko atomu kisika naenkrat dajo pet elektronov. Na primer, reakcija zgorevanja fosforja v prisotnosti kisika:

4Р⁰ + 5О₂⁰ → 2Р₂⁺⁵О₅⁻².

Nekateri elementi šeste skupine lahko darujejo šest elektronov naenkrat, potem pa bo njihovo oksidacijsko stanje postalo enako (+6). Na primer, reakcija interakcije žvepla s kisikom:

2S⁰ + 3O₂⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²