Paano matukoy ang pinakamataas at pinakamababang estado ng oksihenasyon. Basic Chemistry: Oxidation State
mesa. Mga antas ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal.
mesa. Mga antas ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal.
Katayuan ng oksihenasyon ay ang conditional charge ng mga atomo ng isang kemikal na elemento sa isang compound, na kinakalkula mula sa pagpapalagay na ang lahat ng mga bono ay nasa uri ng ionic. Ang mga estado ng oksihenasyon ay maaaring magkaroon ng positibo, negatibo o zero na halaga, samakatuwid ang algebraic na kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento sa isang molekula, na isinasaalang-alang ang bilang ng kanilang mga atomo, ay 0, at sa isang ion - ang singil ng ion.
|
Talahanayan: Mga elementong may pare-parehong estado ng oksihenasyon. |
mesa. Ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal sa pagkakasunud-sunod ng alpabeto.
|
mesa. Ang estado ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal sa pamamagitan ng numero.
|
Rating ng artikulo:
Ang antas ng oksihenasyon. Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon ng isang atom ng isang elemento sa pamamagitan ng chemical formula ng compound. Pagsasama-sama ng formula ng tambalan ayon sa mga kilalang estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng mga elemento
Ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento ay ang conditional charge ng isang atom sa isang substance, na kinakalkula gamit ang pag-aakalang ito ay binubuo ng mga ion. Upang matukoy ang antas ng oksihenasyon ng mga elemento, kinakailangang tandaan ang ilang mga patakaran:
1. Ang estado ng oksihenasyon ay maaaring positibo, negatibo o zero. Ito ay tinutukoy ng isang Arabic numeral na may plus o minus sign sa itaas ng simbolo ng elemento.
2. Kapag tinutukoy ang mga estado ng oksihenasyon, nagpapatuloy sila mula sa electronegativity ng sangkap: ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo sa tambalan ay zero.
3. Kung ang tambalan ay nabuo ng mga atomo ng isang elemento (sa isang simpleng sangkap), kung gayon ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo na ito ay zero.
4. Ang mga atomo ng ilang elemento ng kemikal ay karaniwang itinatalaga ng mga estado ng oksihenasyon sa bakal. Halimbawa, ang estado ng oksihenasyon ng fluorine sa mga compound ay palaging -1; lithium, sodium, potassium, rubidium at cesium +1; magnesium, calcium, strontium, barium at zinc +2, aluminyo +3.
5. Ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen sa karamihan ng mga compound ay +1, at tanging sa mga compound na may ilang mga metal ay katumbas ito ng -1 (KH, BaH2).
6. Ang estado ng oksihenasyon ng oxygen sa karamihan ng mga compound ay -2, at sa ilang mga compound lamang ito ay itinalaga ng isang estado ng oksihenasyon ng -1 (H2O2, Na2O2 o +2 (OF2).
7. Ang mga atom ng maraming elemento ng kemikal ay nagpapakita ng mga variable na estado ng oksihenasyon.
8. Ang estado ng oksihenasyon ng isang metal na atom sa mga compound ay positibo at ayon sa bilang ay katumbas ng valency nito.
9. Ang pinakamataas na positibong estado ng oksihenasyon ng isang elemento ay karaniwang katumbas ng numero ng pangkat sa periodic system kung saan matatagpuan ang elemento.
10. Ang pinakamababang estado ng oksihenasyon para sa mga metal ay zero. Para sa mga hindi metal, sa karamihan ng mga kaso, ang mas mababang estado ng negatibong oksihenasyon ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng numero ng pangkat at numerong walo.
11. Ang estado ng oksihenasyon ng isang atom ay bumubuo ng isang simpleng ion (binubuo ng isang atom), katumbas ng singil ng ion na ito.
Gamit ang mga panuntunan sa itaas, tinutukoy namin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal sa komposisyon ng H2SO4. Ito ay isang kumplikadong sangkap na binubuo ng tatlong elemento ng kemikal - hydrogen H, sulfur S at oxygen O. Napansin namin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento kung saan sila ay pare-pareho. Sa aming kaso, ito ay hydrogen H at oxygen O.
Alamin natin ang hindi kilalang estado ng oksihenasyon ng asupre. Hayaang ang estado ng oksihenasyon ng asupre sa tambalang ito ay x.
Gumawa tayo ng mga equation sa pamamagitan ng pag-multiply para sa bawat elemento ng index nito sa estado ng oksihenasyon at i-equate ang nakuhang halaga sa zero: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0
2 + X - 8 = 0
x = +8 - 2 = +6
Samakatuwid, ang estado ng oksihenasyon ng asupre ay plus anim.
Sa sumusunod na halimbawa, alamin natin kung paano ka makakasulat ng pormula para sa isang tambalan na may mga kilalang estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng mga elemento. Gawin natin ang formula ng ferrum (III) oxide. Ang salitang "oxide" ay nangangahulugan na sa kanan ng simbolo para sa bakal, ang simbolo para sa oxygen ay dapat na nakasulat: FeO.
Pansinin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal sa itaas ng kanilang mga simbolo. Ang estado ng oksihenasyon ng bakal ay ipinahiwatig sa pangalan sa mga bracket (III), samakatuwid, ito ay katumbas ng +3, ang estado ng oksihenasyon ng oxygen sa mga oxide ay -2.
Hanapin natin ang hindi bababa sa karaniwang maramihang para sa mga numero 3 at 2, ito ay 6. Hatiin ang numero 6 sa 3, makuha natin ang numero 2 - ito ang index para sa bakal. Hinahati namin ang numero 6 sa 2, nakuha namin ang numero 3 - ito ang index para sa oxygen.
Sa sumusunod na halimbawa, alamin natin kung paano bumalangkas ng compound formula na may mga kilalang estado ng oksihenasyon ng mga atom ng elemento at mga singil ng ion. Gumawa tayo ng formula ng calcium orthophosphate. Ang salitang "orthophosphate" ay nangangahulugan na sa kanan ng simbolo ng Calcium, ang acid residue ng orthophosphate acid ay dapat na nakasulat: CaPO4.
Pansinin ang estado ng oksihenasyon ng calcium (panuntunan bilang apat) at ang singil ng residue ng acid (ayon sa talahanayan ng solubility).
Hanapin natin ang hindi bababa sa karaniwang maramihang para sa mga numero 2 at 3, ito ay 6. Hatiin ang numero 6 sa 2, makuha natin ang numero 3 - ito ang index para sa calcium. Hinahati namin ang numero 6 sa 3, nakuha namin ang numero 2 - ito ang index para sa residue ng acid.
Ang pormal na singil ng isang atom sa mga compound ay isang pantulong na dami, kadalasang ginagamit ito sa mga paglalarawan ng mga katangian ng mga elemento sa kimika. Ang conditional electric charge na ito ay ang antas ng oksihenasyon. Nagbabago ang halaga nito bilang resulta ng maraming proseso ng kemikal. Bagama't pormal ang singil, malinaw nitong inilalarawan ang mga katangian at pag-uugali ng mga atom sa mga reaksyong redox (ORD).
Oksihenasyon at pagbabawas
Noong nakaraan, ginamit ng mga chemist ang terminong "oxidation" upang ilarawan ang pakikipag-ugnayan ng oxygen sa ibang mga elemento. Ang pangalan ng mga reaksyon ay nagmula sa Latin na pangalan para sa oxygen - Oxygenium. Nang maglaon ay lumabas na ang iba pang mga elemento ay nag-oxidize din. Sa kasong ito, naibalik ang mga ito - nakakabit sila ng mga electron. Ang bawat atom sa panahon ng pagbuo ng isang molekula ay nagbabago sa istraktura ng valence electron shell nito. Sa kasong ito, lumilitaw ang isang pormal na singil, ang halaga nito ay nakasalalay sa bilang ng mga kondisyon na ibinigay o natanggap na mga electron. Upang makilala ang halagang ito, ang salitang kemikal sa Ingles na "numero ng oksihenasyon" ay dating ginamit, na nangangahulugang "numero ng oksihenasyon" sa pagsasalin. Ang paggamit nito ay batay sa pagpapalagay na ang mga bonding electron sa mga molekula o ion ay nabibilang sa atom na may mas mataas na electronegativity (EO). Ang kakayahang mapanatili ang kanilang mga electron at maakit ang mga ito mula sa iba pang mga atomo ay mahusay na ipinahayag sa malakas na non-metal (halogens, oxygen). Ang mga malalakas na metal (sodium, potassium, lithium, calcium, iba pang elemento ng alkali at alkaline earth) ay may magkasalungat na katangian.
Pagpapasiya ng antas ng oksihenasyon
Ang estado ng oksihenasyon ay ang singil na makukuha ng isang atom kung ang mga electron na kasangkot sa pagbuo ng bono ay ganap na inilipat sa isang mas electronegative na elemento. May mga sangkap na walang istrukturang molekular (alkali metal halides at iba pang mga compound). Sa mga kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ay tumutugma sa singil ng ion. Ang conditional o real charge ay nagpapakita kung anong proseso ang naganap bago nakuha ng mga atomo ang kanilang kasalukuyang estado. Ang isang positibong estado ng oksihenasyon ay ang kabuuang bilang ng mga electron na naalis mula sa mga atomo. Ang negatibong halaga ng estado ng oksihenasyon ay katumbas ng bilang ng mga nakuhang electron. Sa pamamagitan ng pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng isang elemento ng kemikal, hinuhusgahan ng isa kung ano ang mangyayari sa mga atom nito sa panahon ng reaksyon (at kabaliktaran). Tinutukoy ng kulay ng sangkap kung anong mga pagbabago sa estado ng oksihenasyon ang naganap. Ang mga compound ng chromium, iron at ilang iba pang elemento kung saan nagpapakita ang mga ito ng iba't ibang valence ay naiiba ang kulay.
Negatibo, zero at positibong mga halaga ng estado ng oksihenasyon
Ang mga simpleng substance ay nabubuo ng mga kemikal na elemento na may parehong halaga ng EO. Sa kasong ito, ang mga bonding electron ay nabibilang sa lahat ng mga particle ng istruktura nang pantay. Samakatuwid, sa mga simpleng sangkap, ang estado ng oksihenasyon (H 0 2, O 0 2, C 0) ay hindi katangian ng mga elemento. Kapag ang mga atom ay tumatanggap ng mga electron o ang pangkalahatang ulap ay lumipat sa kanilang direksyon, kaugalian na magsulat ng mga singil na may minus sign. Halimbawa, F -1, O -2, C -4. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron, ang mga atom ay nakakakuha ng tunay o pormal na positibong singil. Sa OF 2 oxide, ang oxygen atom ay nag-donate ng isang electron bawat isa sa dalawang fluorine atoms at nasa O +2 oxidation state. Ito ay pinaniniwalaan na sa isang molekula o isang polyatomic ion, ang mas maraming electronegative atoms ay tumatanggap ng lahat ng mga nagbubuklod na electron.
Ang sulfur ay isang elemento na nagpapakita ng iba't ibang mga valency at estado ng oksihenasyon.
Ang mga kemikal na elemento ng mga pangunahing subgroup ay madalas na nagpapakita ng mas mababang valence na katumbas ng VIII. Halimbawa, ang valency ng sulfur sa hydrogen sulfide at metal sulfide ay II. Ang elemento ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga intermediate at mas mataas na valencies sa nasasabik na estado, kapag ang atom ay nagbigay ng isa, dalawa, apat o lahat ng anim na electron at nagpapakita ng mga valences I, II, IV, VI, ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong mga halaga, na may minus o plus sign lamang, ay may mga estado ng oksihenasyon ng sulfur:
- sa fluorine sulfide ay nagbibigay ng isang electron: -1;
- sa hydrogen sulfide, ang pinakamababang halaga: -2;
- sa dioxide intermediate state: +4;
- sa trioxide, sulfuric acid at sulfates: +6.
Sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon nito, ang asupre ay tumatanggap lamang ng mga electron; sa pinakamababang estado nito, nagpapakita ito ng malakas na mga katangian ng pagbabawas. Ang mga atomo ng S +4 ay maaaring kumilos bilang mga ahente ng pagbabawas o pag-oxidizing sa mga compound, depende sa mga kondisyon.
Paglipat ng mga electron sa mga reaksiyong kemikal
Sa pagbuo ng sodium chloride crystal, ang sodium ay nag-donate ng mga electron sa mas electronegative chlorine. Ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay tumutugma sa mga singil ng mga ion: Na +1 Cl -1 . Para sa mga molekula na nilikha ng pagsasapanlipunan at paglilipat ng mga pares ng elektron sa isang mas electronegative na atom, ang konsepto lamang ng isang pormal na singil ang naaangkop. Ngunit maaari itong ipalagay na ang lahat ng mga compound ay binubuo ng mga ion. Pagkatapos ang mga atomo, sa pamamagitan ng pag-akit ng mga electron, ay nakakakuha ng isang kondisyon na negatibong singil, at sa pamamagitan ng pagbibigay, nakakakuha sila ng isang positibo. Sa mga reaksyon, ipahiwatig kung gaano karaming mga electron ang inilipat. Halimbawa, sa molekula ng carbon dioxide C +4 O - 2 2, ang index na nakasaad sa kanang sulok sa itaas ng simbolo ng kemikal para sa carbon ay nagpapakita ng bilang ng mga electron na inalis mula sa atom. Ang oxygen sa sangkap na ito ay may estado ng oksihenasyon na -2. Ang kaukulang index na may chemical sign O ay ang bilang ng mga idinagdag na electron sa atom.
Paano makalkula ang mga estado ng oksihenasyon
Ang pagbibilang ng bilang ng mga electron na naibigay at idinagdag ng mga atom ay maaaring matagal. Pinapadali ng mga sumusunod na patakaran ang gawaing ito:
- Sa mga simpleng sangkap, ang mga estado ng oksihenasyon ay zero.
- Ang kabuuan ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo o ion sa isang neutral na sangkap ay zero.
- Sa isang kumplikadong ion, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga elemento ay dapat na tumutugma sa singil ng buong particle.
- Ang isang mas electronegative atom ay nakakakuha ng isang negatibong estado ng oksihenasyon, na nakasulat na may minus sign.
- Ang mas kaunting mga electronegative na elemento ay tumatanggap ng mga positibong estado ng oksihenasyon, ang mga ito ay nakasulat na may plus sign.
- Ang oxygen sa pangkalahatan ay nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon na -2.
- Para sa hydrogen, ang katangian na halaga ay: +1, sa metal hydride ito ay nangyayari: H-1.
- Ang fluorine ay ang pinaka-electronegative sa lahat ng mga elemento, ang estado ng oksihenasyon nito ay palaging -4.
- Para sa karamihan ng mga metal, ang mga numero ng oksihenasyon at valence ay pareho.
Katayuan ng oksihenasyon at valency
Karamihan sa mga compound ay nabuo bilang isang resulta ng mga proseso ng redox. Ang paglipat o paglilipat ng mga electron mula sa isang elemento patungo sa isa pa ay humahantong sa isang pagbabago sa kanilang estado ng oksihenasyon at valency. Kadalasan ang mga halagang ito ay nagtutugma. Bilang kasingkahulugan para sa terminong "estado ng oksihenasyon", maaaring gamitin ang pariralang "electrochemical valence". Ngunit may mga pagbubukod, halimbawa, sa ammonium ion, ang nitrogen ay tetravalent. Kasabay nito, ang atom ng elementong ito ay nasa estado ng oksihenasyon -3. Sa mga organikong sangkap, ang carbon ay palaging tetravalent, ngunit ang mga estado ng oksihenasyon ng C atom sa methane CH 4, formic alcohol CH 3 OH at HCOOH acid ay may iba't ibang halaga: -4, -2 at +2.
Mga reaksyon ng redox
Kasama sa Redox ang marami sa pinakamahalagang proseso sa industriya, teknolohiya, animate at inanimate na kalikasan: combustion, corrosion, fermentation, intracellular respiration, photosynthesis, at iba pang phenomena.
Kapag kino-compile ang mga equation ng OVR, pinipili ang mga coefficient gamit ang electronic balance method, kung saan pinapatakbo ang mga sumusunod na kategorya:
- mga estado ng oksihenasyon;
- ang ahente ng pagbabawas ay nagbibigay ng mga electron at na-oxidized;
- ang oxidizing agent ay tumatanggap ng mga electron at nabawasan;
- ang bilang ng mga ibinigay na electron ay dapat na katumbas ng bilang ng mga nakalakip.
Ang pagkuha ng mga electron sa pamamagitan ng isang atom ay humahantong sa pagbaba sa estado ng oksihenasyon nito (pagbawas). Ang pagkawala ng isa o higit pang mga electron ng isang atom ay sinamahan ng pagtaas ng bilang ng oksihenasyon ng elemento bilang resulta ng mga reaksyon. Para sa OVR, ang pag-agos sa pagitan ng mga ion ng malalakas na electrolyte sa mga may tubig na solusyon, hindi ang balanseng elektroniko, ngunit ang paraan ng mga kalahating reaksyon ay mas madalas na ginagamit.
Ang gawain ng pagtukoy sa antas ng oksihenasyon ay maaaring parehong isang simpleng pormalidad at isang kumplikadong palaisipan. Una sa lahat, ito ay depende sa formula ng compound ng kemikal, pati na rin ang pagkakaroon ng elementarya na kaalaman sa kimika at matematika.
Ang pag-alam sa mga pangunahing patakaran at ang algorithm ng sunud-sunod na lohikal na mga aksyon, na tatalakayin sa artikulong ito, kapag nilutas ang mga problema ng ganitong uri, lahat ay madaling makayanan ang gawaing ito. At pagkakaroon ng sinanay at natutunan upang matukoy ang antas ng oksihenasyon ng magkakaibang mga compound ng kemikal, maaari mong ligtas na gawin ang pagkakapantay-pantay ng mga kumplikadong reaksyon ng redox sa pamamagitan ng paraan ng pag-iipon ng isang elektronikong balanse.
Ang konsepto ng estado ng oksihenasyon
Upang malaman kung paano matukoy ang antas ng oksihenasyon, kailangan mo munang malaman kung ano ang ibig sabihin ng konseptong ito?
- Ang estado ng oksihenasyon ay ginagamit kapag nagre-record sa mga reaksyon ng redox, kapag ang mga electron ay inililipat mula sa atom patungo sa atom.
- Inaayos ng estado ng oksihenasyon ang bilang ng mga electron na inilipat, na nagsasaad ng conditional charge ng atom.
- Ang estado ng oksihenasyon at valency ay madalas na magkapareho.
Ang pagtatalagang ito ay nakasulat sa ibabaw ng elemento ng kemikal, sa kanang sulok nito, at isang integer na may "+" o "-" na senyales. Ang zero na halaga ng antas ng oksihenasyon ay hindi nagdadala ng isang palatandaan.
Mga panuntunan para sa pagtukoy ng antas ng oksihenasyon
Isaalang-alang ang mga pangunahing canon para sa pagtukoy ng antas ng oksihenasyon:
- Ang mga simpleng elementong sangkap, iyon ay, ang mga binubuo ng isang uri ng mga atomo, ay palaging magkakaroon ng zero oxidation state. Halimbawa, Na0, H02, P04
- Mayroong ilang mga atom na palaging may isa, pare-pareho, estado ng oksihenasyon. Mas mainam na tandaan ang mga halaga na ibinigay sa talahanayan.
- Tulad ng nakikita mo, ang tanging pagbubukod ay ang hydrogen sa kumbinasyon ng mga metal, kung saan nakakakuha ito ng estado ng oksihenasyon na "-1" na hindi katangian nito.
- Kinukuha din ng oxygen ang estado ng oksihenasyon na "+2" sa kumbinasyong kemikal na may fluorine at "-1" sa mga komposisyon ng mga peroxide, superoxide o ozonides, kung saan ang mga atomo ng oxygen ay konektado sa isa't isa.
- Ang mga ion ng metal ay may ilang mga halaga ng antas ng oksihenasyon (at mga positibo lamang), kaya natutukoy ito ng mga kalapit na elemento sa compound. Halimbawa, sa FeCl3, ang chlorine ay may oxidation state na "-1", mayroon itong 3 atoms, kaya pinarami namin ang -1 sa 3, nakukuha namin ang "-3". Upang ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng tambalan ay maging "0", ang bakal ay dapat magkaroon ng isang estado ng oksihenasyon na "+3". Sa formula na FeCl2, ang bakal, ayon sa pagkakabanggit, ay babaguhin ang antas nito sa "+2".
- Sa matematikal na pagbubuod ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo sa formula (isinasaalang-alang ang mga palatandaan), isang zero na halaga ang dapat palaging makuha. Halimbawa, sa hydrochloric acid H + 1Cl-1 (+1 at -1 = 0), at sa sulfurous acid H2 + 1S + 4O3-2 (+1 * 2 = +2 para sa hydrogen, +4 para sa sulfur at -2 * 3 = -6 para sa oxygen; +6 at -6 ay nagdaragdag ng hanggang 0).
- Ang estado ng oksihenasyon ng isang monatomic ion ay magiging katumbas ng singil nito. Halimbawa: Na+, Ca+2.
- Ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon, bilang panuntunan, ay tumutugma sa numero ng pangkat sa periodic system ng D.I. Mendeleev.
Algorithm ng mga aksyon para sa pagtukoy ng antas ng oksihenasyon
Ang pagkakasunud-sunod ng paghahanap ng antas ng oksihenasyon ay hindi kumplikado, ngunit nangangailangan ng pansin at ilang mga aksyon.
Gawain: Ayusin ang mga estado ng oksihenasyon sa tambalang KMnO4
- Ang unang elemento, potassium, ay may pare-parehong estado ng oksihenasyon na "+1".
Upang suriin, maaari mong tingnan ang periodic system, kung saan ang potasa ay nasa 1st group ng mga elemento. - Sa natitirang dalawang elemento, ang oxygen ay may posibilidad na kumuha ng isang estado ng oksihenasyon na "-2".
- Nakukuha namin ang sumusunod na formula: K + 1MnxO4-2. Ito ay nananatiling upang matukoy ang estado ng oksihenasyon ng mangganeso.
Kaya, ang x ay ang estado ng oksihenasyon ng manganese na hindi natin alam. Ngayon ay mahalaga na bigyang-pansin ang bilang ng mga atomo sa tambalan.
Ang bilang ng potassium atoms ay 1, manganese - 1, oxygen - 4.
Isinasaalang-alang ang elektrikal na neutralidad ng molekula, kapag ang kabuuang (kabuuang) singil ay zero,
1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1x+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(kapag lumipat, palitan ang sign)
1x = +7, x = +7
Kaya, ang estado ng oksihenasyon ng mangganeso sa tambalan ay "+7".
Gawain: ayusin ang mga estado ng oksihenasyon sa tambalang Fe2O3.
- Ang oxygen, tulad ng alam mo, ay may oxidation state na "-2" at gumaganap bilang isang oxidizing agent. Isinasaalang-alang ang bilang ng mga atomo (3), ang kabuuang halaga ng oxygen ay "-6" (-2*3= -6), i.e. i-multiply ang estado ng oksihenasyon sa bilang ng mga atomo.
- Upang balansehin ang formula at dalhin ito sa zero, 2 iron atoms ay magkakaroon ng oxidation state na "+3" (2*+3=+6).
- Sa kabuuan, makakakuha tayo ng zero (-6 at +6 = 0).
Gawain: ayusin ang mga estado ng oksihenasyon sa Al(NO3)3 compound.
- Ang aluminyo atom ay isa at may pare-parehong estado ng oksihenasyon na "+3".
- Mayroong 9 (3 * 3) na mga atomo ng oxygen sa molekula, ang estado ng oksihenasyon ng oxygen, tulad ng alam mo, ay "-2", na nangangahulugang sa pamamagitan ng pagpaparami ng mga halagang ito, makakakuha tayo ng "-18".
- Ito ay nananatiling pantay-pantay ang negatibo at positibong mga halaga, kaya tinutukoy ang antas ng nitrogen oxidation. -18 at +3, + 15 ang nawawala. At dahil mayroong 3 nitrogen atoms, madaling matukoy ang estado ng oksihenasyon nito: hatiin ang 15 sa 3 at makakuha ng 5.
- Ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay "+5", at ang formula ay magiging katulad ng: Al + 3 (N + 5O-23) 3
- Kung mahirap matukoy ang nais na halaga sa ganitong paraan, maaari kang bumuo at malutas ang mga equation:
1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
x=5
Kaya, ang antas ng oksihenasyon ay isang medyo mahalagang konsepto sa kimika, na sumisimbolo sa estado ng mga atomo sa isang molekula.
Nang walang kaalaman sa ilang mga probisyon o base na nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy nang tama ang antas ng oksihenasyon, imposibleng makayanan ang gawaing ito. Samakatuwid, mayroon lamang isang konklusyon: upang lubusang maging pamilyar at pag-aralan ang mga patakaran para sa paghahanap ng antas ng oksihenasyon, malinaw at maigsi na ipinakita sa artikulo, at matapang na magpatuloy sa mahirap na landas ng karunungan sa kemikal.
Sa maraming mga aklat-aralin at manual ng paaralan, itinuturo nila kung paano magsulat ng mga formula para sa mga valencies, kahit para sa mga compound na may mga ionic bond. Upang gawing simple ang pamamaraan para sa pag-compile ng mga formula, ito, sa aming opinyon, ay katanggap-tanggap. Ngunit kailangan mong maunawaan na hindi ito ganap na tama dahil sa mga dahilan sa itaas.
Ang isang mas unibersal na konsepto ay ang konsepto ng antas ng oksihenasyon. Sa pamamagitan ng mga halaga ng mga estado ng oksihenasyon ng mga atomo, pati na rin sa mga halaga ng valence, ang mga formula ng kemikal ay maaaring maipon at ang mga yunit ng formula ay maaaring isulat.
Katayuan ng oksihenasyon ay ang conditional charge ng isang atom sa isang particle (molekula, ion, radical), na kinakalkula sa pagtatantya na ang lahat ng mga bono sa particle ay ionic.
Bago matukoy ang mga estado ng oksihenasyon, kinakailangan upang ihambing ang electronegativity ng mga bonding atom. Ang isang atom na may mas mataas na electronegativity ay may negatibong estado ng oksihenasyon, habang ang isang atom na may mas mababang electronegativity ay may positibo.
Upang layuning ihambing ang mga halaga ng electronegativity ng mga atom kapag kinakalkula ang mga estado ng oksihenasyon, noong 2013 ay inirerekomenda ng IUPAC ang paggamit ng Allen scale.
* Kaya, halimbawa, sa Allen scale, ang electronegativity ng nitrogen ay 3.066, at ang chlorine ay 2.869.
Ilarawan natin ang kahulugan sa itaas na may mga halimbawa. Gumawa tayo ng structural formula ng isang molekula ng tubig.
Ang mga covalent polar O-H bond ay ipinapakita sa asul.
Isipin na ang parehong mga bono ay hindi covalent, ngunit ionic. Kung sila ay ionic, kung gayon ang isang elektron ay dadaan mula sa bawat hydrogen atom patungo sa mas electronegative oxygen atom. Tinutukoy namin ang mga transition na ito gamit ang mga asul na arrow.
*Sa ganyanhalimbawa, ang arrow ay nagsisilbing ilarawan ang kumpletong paglipat ng mga electron, at hindi upang ilarawan ang inductive effect.
Madaling makita na ang bilang ng mga arrow ay nagpapakita ng bilang ng mga inilipat na electron, at ang kanilang direksyon - ang direksyon ng paglipat ng elektron.
Dalawang arrow ang nakadirekta sa oxygen atom, na nangangahulugang dalawang electron ang pumasa sa oxygen atom: 0 + (-2) = -2. Ang oxygen atom ay may singil na -2. Ito ang antas ng oksihenasyon ng oxygen sa isang molekula ng tubig.
Isang elektron ang umaalis sa bawat hydrogen atom: 0 - (-1) = +1. Nangangahulugan ito na ang mga atomo ng hydrogen ay may estado ng oksihenasyon na +1.
Ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ay palaging katumbas ng kabuuang singil ng particle.
Halimbawa, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon sa isang molekula ng tubig ay: +1(2) + (-2) = 0. Ang molekula ay isang electrically neutral na particle.
Kung kalkulahin natin ang mga estado ng oksihenasyon sa isang ion, kung gayon ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon, ayon sa pagkakabanggit, ay katumbas ng singil nito.
Ang halaga ng estado ng oksihenasyon ay karaniwang ipinahiwatig sa kanang sulok sa itaas ng simbolo ng elemento. Bukod dito, ang karatula ay nakasulat sa harap ng numero. Kung ang tanda ay pagkatapos ng numero, kung gayon ito ang singil ng ion.
Halimbawa, ang S -2 ay isang sulfur atom sa estado ng oksihenasyon -2, ang S 2- ay isang sulfur anion na may singil na -2.
S +6 O -2 4 2- - ang mga halaga ng mga estado ng oksihenasyon ng mga atom sa sulfate anion (ang singil ng ion ay naka-highlight sa berde).
Ngayon isaalang-alang ang kaso kung saan ang tambalan ay may halo-halong mga bono: Na 2 SO 4 . Ang bono sa pagitan ng sulfate anion at sodium cations ay ionic, ang mga bono sa pagitan ng sulfur atom at oxygen atoms sa sulfate ion ay covalent polar. Isinulat namin ang graphical na formula para sa sodium sulfate, at ang mga arrow ay nagpapahiwatig ng direksyon ng paglipat ng elektron.
*Ang pormula ng istruktura ay sumasalamin sa pagkakasunud-sunod ng mga covalent bond sa isang particle (molekula, ion, radical). Ang mga istrukturang formula ay ginagamit lamang para sa mga particle na may covalent bond. Para sa mga particle na may mga ionic bond, ang konsepto ng isang structural formula ay walang kahulugan. Kung mayroong mga ionic na bono sa butil, pagkatapos ay ginagamit ang graphic formula.
Nakita namin na anim na electron ang umalis sa gitnang sulfur atom, na nangangahulugan na ang estado ng oksihenasyon ng asupre ay 0 - (-6) = +6.
Ang terminal oxygen atoms ay kumukuha ng dalawang electron bawat isa, na nangangahulugang ang kanilang mga estado ng oksihenasyon ay 0 + (-2) = -2
Ang mga atomo ng oxygen sa tulay ay tumatanggap ng dalawang electron bawat isa, ang kanilang estado ng oksihenasyon ay -2.
Posible rin na matukoy ang antas ng oksihenasyon sa pamamagitan ng structural-graphic formula, kung saan ang mga gitling ay nagpapahiwatig ng mga covalent bond, at ang mga ion ay nagpapahiwatig ng singil.
Sa formula na ito, ang mga bridging oxygen atoms ay mayroon nang mga unit na negatibong singil at isang karagdagang electron ang dumarating sa kanila mula sa sulfur atom -1 + (-1) = -2, na nangangahulugang ang kanilang oxidation states ay -2.
Ang estado ng oksihenasyon ng mga sodium ions ay katumbas ng kanilang singil, i.e. +1.
Alamin natin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento sa potassium superoxide (superoxide). Upang gawin ito, gagawa kami ng isang graphical na formula para sa potassium superoxide, ipapakita namin ang muling pamamahagi ng mga electron na may isang arrow. Ang O-O bond ay covalent non-polar, kaya ang muling pamamahagi ng mga electron ay hindi ipinahiwatig dito.
* Ang superoxide anion ay isang radical ion. Ang pormal na singil ng isang oxygen atom ay -1, at ang isa pa, na may isang hindi pares na elektron, ay 0.
Nakikita namin na ang estado ng oksihenasyon ng potasa ay +1. Ang estado ng oksihenasyon ng oxygen atom na nakasulat sa formula na kabaligtaran ng potassium ay -1. Ang estado ng oksihenasyon ng pangalawang atom ng oxygen ay 0.
Sa parehong paraan, posibleng matukoy ang antas ng oksihenasyon sa pamamagitan ng structural-graphic formula.
Ang mga bilog ay nagpapahiwatig ng mga pormal na singil ng potassium ion at isa sa mga atomo ng oxygen. Sa kasong ito, ang mga halaga ng mga pormal na singil ay nag-tutugma sa mga halaga ng mga estado ng oksihenasyon.
Dahil ang parehong mga atomo ng oxygen sa superoxide anion ay may iba't ibang mga estado ng oksihenasyon, maaari nating kalkulahin arithmetic mean estado ng oksihenasyon oxygen.
Ito ay magiging katumbas ng / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0.5.
Ang mga halaga ng arithmetic mean oxidation states ay karaniwang ipinahiwatig sa mga gross formula o formula units upang ipakita na ang kabuuan ng mga oxidation state ay katumbas ng kabuuang singil ng system.
Para sa kaso na may superoxide: +1 + 2(-0.5) = 0
Madaling matukoy ang mga estado ng oksihenasyon gamit ang mga formula ng electron point, kung saan ang mga solong pares ng elektron at mga electron ng covalent bond ay ipinahiwatig ng mga tuldok.
Ang oxygen ay isang elemento ng pangkat ng VIA, samakatuwid mayroong 6 na valence electron sa atom nito. Isipin na ang mga bono sa molekula ng tubig ay ionic, kung saan ang oxygen atom ay makakatanggap ng isang octet ng mga electron.
Ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay ayon sa pagkakabanggit ay katumbas ng: 6 - 8 \u003d -2.
At hydrogen atoms: 1 - 0 = +1
Ang kakayahang matukoy ang antas ng oksihenasyon gamit ang mga graphic na formula ay napakahalaga para sa pag-unawa sa kakanyahan ng konseptong ito, dahil ang kasanayang ito ay kinakailangan sa kurso ng organikong kimika. Kung tayo ay nakikitungo sa mga di-organikong sangkap, kung gayon ito ay kinakailangan upang matukoy ang antas ng oksihenasyon sa pamamagitan ng mga molecular formula at formula units.
Upang gawin ito, una sa lahat, kailangan mong maunawaan na ang mga estado ng oksihenasyon ay pare-pareho at nagbabago. Dapat na kabisaduhin ang mga elementong nagpapakita ng patuloy na estado ng oksihenasyon.
Ang anumang elemento ng kemikal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mataas at mas mababang mga estado ng oksihenasyon.
Pinakamababang estado ng oksihenasyon ay ang singil na nakukuha ng isang atom bilang resulta ng pagtanggap ng pinakamataas na bilang ng mga electron sa panlabas na layer ng elektron.
Dahil dito, ang pinakamababang estado ng oksihenasyon ay negatibo, maliban sa mga metal, na ang mga atomo ay hindi kumukuha ng mga electron dahil sa mababang halaga ng electronegativity. Ang mga metal ay may pinakamababang estado ng oksihenasyon na 0.
Karamihan sa mga nonmetals ng mga pangunahing subgroup ay sumusubok na punan ang kanilang panlabas na layer ng elektron ng hanggang walong mga electron, pagkatapos nito ang atom ay nakakakuha ng isang matatag na pagsasaayos ( tuntunin ng octet). Samakatuwid, upang matukoy ang pinakamababang estado ng oksihenasyon, kinakailangan na maunawaan kung gaano karaming mga valence electron ang isang atom ay kulang sa isang octet.
Halimbawa, ang nitrogen ay isang elemento ng pangkat ng VA, na nangangahulugan na mayroong limang valence electron sa nitrogen atom. Ang nitrogen atom ay tatlong electron na kulang sa isang octet. Kaya ang pinakamababang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay: 0 + (-3) = -3