§ 18. степень окисления

Не смешивайте понятия «валентность» и «степень окисления»!

Степень окисления часто путают с валентностью. Не совершайте подобной ошибки. Перечислю основные отличия:

степень окисления имеет знак (+ или -), валентность — нет;
степень окисления может быть равна нулю даже в сложном веществе, равенство валентности нулю означает, как правило, что атом данного элемента не соединен с другими атомами (всякого рода соединения включения и прочую «экзотику» здесь обсуждать не будем);
степень окисления — формальное понятие, которое приобретает реальный смысл лишь в соединениях с ионными связями, понятие «валентность», наоборот, наиболее удобно применять по отношению к ковалентным соединениям.

Степень окисления (точнее, ее модуль) часто численно равен валентности, но еще чаще эти величины НЕ совпадают. Например, степень окисления углерода в CO₂ равна +4; валентность С также равна IV. А вот в метаноле (CH₃OH) валентность углерода остается той же, а степень окисления С равна -1.

Как расставлять степени окисления в органических соединениях

Пример 6. Укажите степени окисления всех элементов в CH₃CH₂OH.

Решение. Нахождение степеней окисления в органических соединениях имеет свою специфику. В частности, необходимо отдельно находить степени окисления для каждого атома углерода. Рассуждать можно следующим образом. Рассмотрим, например, атом углерода в составе метильной группы. Данный атом С соединен с 3 атомами водорода и соседним атомом углерода. По связи С-Н происходит смещение электронной плотности в сторону атома углерода (т. к. электроотрицательность С превосходит ЭО водорода). Если бы это смещение было полным, атом углерода приобрел бы заряд -3.

Атом С в составе группы -СН₂ОН связан с двумя атомами водорода (смещение электронной плотности в сторону С), одним атомом кислорода (смещение электронной плотности в сторону О) и одним атомом углерода (можно считать, что смещения эл. плотности в этом случае не происходит). Степень окисления углерода равна -2 +1 +0 = -1.

Ответ: С-3H+1₃C-1H+1₂O-2H+1.

Слайд 4Степень окисления простых веществ равна нулю

Например: S0, H02, Cl02, O02, Na0.Максимальная (высшая) степень окисления равна

+ номер группы (элемент на первом месте) Например: P2+5O5 , S+6F6. Если степень окисления переменная – будет указано в скобках.Минимальная степень окисления равна – ( 8 – номер группы) (элемент на втором месте) Например: SCl2-1 , Li3P-3.Постоянные степени окисления:H +1 (кроме гидридов активных металлов, например:Na+1H-1)O-2 (кроме O+2F2, H2O2-1,пероксидов металлов)F-1металлы первой группы (кроме Cu, Au) –степень окисленияметаллы второй группы (кроме Hg) – степень окисления B и металлы третьей группы – степень окисления

Определение степени окисления

Несколько простых примеров на определение степеней окисления

Пример 1. Необходимо найти степени окисления элементов в аммиаке (NH₃).

Решение. Мы уже знаем (см. 2), что ст. ок. водорода равна +1. Осталось найти эту характеристику для азота. Пусть х — искомая степень окисления. Составляем простейшее уравнение: х + 3 • (+1) = 0. Решение очевидно: х = -3. Ответ: N-3H₃+1.

Пример 2. Укажите степени окисления всех атомов в молекуле H₂SO₄.

Решение. Степени окисления водорода и кислорода уже известны: H(+1) и O(-2). Составляем уравнение для определения степени окисления серы: 2 • (+1) + х + 4 • (-2) = 0. Решая данное уравнение, находим: х = +6. Ответ: H+1₂S+6O-2₄.

Пример 3. Рассчитайте степени окисления всех элементов в молекуле Al(NO₃)₃.

Решение. Алгоритм остается неизменным. В состав «молекулы» нитрата алюминия входит один атом Al(+3), 9 атомов кислорода (-2) и 3 атома азота, степень окисления которого нам и предстоит вычислить. Соответствующее уравнение: 1 • (+3) + 3х + 9 • (-2) = 0. Ответ: Al+3(N+5O-2₃)₃.

Пример 4. Определите степени окисления всех атомов в ионе (AsO₄)3-.

Решение. В данном случае сумма степеней окисления будет равна уже не нулю, а заряду иона, т. е., -3. Уравнение: х + 4 • (-2) = -3. Ответ: As(+5), O(-2).

Что делать, если неизвестны степени окисления двух элементов

А можно ли определить степени окисления сразу нескольких элементов, пользуясь похожим уравнением? Если рассматривать данную задачу с точки зрения математики, ответ будет отрицательным. Линейное уравнение с двумя переменными не может иметь однозначного решения. Но ведь мы решаем не просто уравнение!

Пример 5. Определите степени окисления всех элементов в (NH₄)₂SO₄.

Решение. Степени окисления водорода и кислорода известны, серы и азота — нет. Классический пример задачи с двумя неизвестными! Будем рассматривать сульфат аммония не как единую «молекулу», а как объединение двух ионов: NH₄+ и SO₄2-. Заряды ионов нам известны, в каждом из них содержится лишь один атом с неизвестной степенью окисления. Пользуясь опытом, приобретенным при решении предыдущих задач, легко находим степени окисления азота и серы. Ответ: (N-3H₄+1)₂S+6O₄-2.

Вывод: если в молекуле содержится несколько атомов с неизвестными степенями окисления, попробуйте «разделить» молекулу на несколько частей.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1 Химия
Степень окисления

– степень окисления в ионе.Глава4 — составление формул по степеням

окисления.Глава5 – правило креста.Глава6 – тренировочные задания.Глава7 – правильные ответы.Глава8 – проверочная работа, ответы.Глава9 – степень окисления углерода.

Слайд 3Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в

соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения (и ионные,

и ковалентные полярные) состоят только из ионов .

Степень окисления

Слайд 4Степень окисления простых веществ равна нулю

Например: S0, H02, Cl02, O02, Na0.Максимальная (высшая) степень окисления равна

Определение степени окисления

Слайд 5Алгебраическая сумма степеней окисления
в веществе равна нулю

Слайд 6Определение степени окисления +6 -2SO3

+7 -2Mn2O7 +5

-2P2O5 +1 -2Li2O +3 -2B2O3

+1 -3H3N +2 -1BaCl2 +6 -1SF6 +2 -1MgH2 +2 -2CaS

Слайд 7Алгебраическая сумма степеней
окисления в ионеПравило: алгебраическая сумма степеней окисления

в сложном ионе равна суммарному заряду этого иона.Рассмотрим пример:Обозначим степень

окисления кислорода-2 .Три иона кислорода будут иметь общий отрицательный заряд(-2).3=-6. Тогда общий заряд двух ионов серы будет равен+4, а одного иона (+4):2=+2 (S22+O3-2)2-

надо записать соответствующие знаки химических элементов и указать степени окисления

каждого из них.Например, оксид алюминия — Al+3O-2. Затем по «правилу креста» степень окисления кислорода равна индексу у атома Al, а степень окисления алюминия-индексу у атома O. Al+3 O-2 Al2O3

Слайд 10Составление формул по степени окисленияОксид натрия -Хлорид железа (III) -Нитрид

магния -Оксид серы (IV) -Сульфид алюминия — Гидрид магния -Na+1O-2

Fe+3Cl-1Mg+2N-3 S+4O-2 сокращается на два — SO2Al+3S-2Mg+2H-1

Слайд 11Тренировочные задания (подготовка к с/р) Расставьте степени

железа(III) Оксид серы(VI) Гидрид калияНитрид бария

Назовите вещества, представленные формулами:

P2O5 AgBr CuS NaH

Слайд 12 Правильные ответы Mg+2O-2 , Zn0

Слайд 13Хлорид железа(III) – Fe+3Cl3 -1 Оксид

серы(VI) – S+6O3-2 Гидрид калия – K+1H-1

Нитрид бария – Ba3+2N2 -1P2O5 – оксид фосфора(V) AgBr – бромид серебра CuS – сульфид меди(II) NaH – гидрид натрия

Слайд 14II вариантCaBr2 KClO4 S8 Na2Cr2O7

Li2SO4 MgSiO3 (ClO2)- ,(NO3)- I вариант

H2SO3 H4P2O7 ZnF2 BaCO3 O2 Na2SO4(PO4)3-, (MnO4)-

Расставьте степени окисления в соединениях и в ионах:

Составьте формулы следующих соединений:

Назовите вещества, представленные формулами:

Проверочная работа

Слайд 15Ответы к проверочной работеI вариант1H2+1S+4O3-2 H4+1P2+5O7-2Zn+2F2-1

Ba+2C+4O3-2 O20 Na2+1S+6O4-2(P+5O4-2)3-(Mn+7O4-2)-II вариант 1Ca+2Br2-1

K+1CL+7O4-2 S80 Na2+1Cr2+6O7-2 Li2+1S+6O4-2 Mg+2Si+4O3-2 (Cl+3O2-2)-(N+5O3-2)-

Слайд 162.Хлорид магния- MgCl2, Сульфид железа (III)- Fe2S3Оксид бора — B2O3Нитрид

кальция — Ca3N2Оксид азота(II) — NO 3.Гидрид лития — LiHОксил

меди(II) — CuOХлорид железа(III) — FeCl3Сульфид серебра — Ag2S

2.Фторид алюминия — AlF3Гидрид бария — BaH2Оксид серы(IV) — SO2Сульфид магния — MgSНитрид лития — Li3N3.Хлорид железа(II) — FeCl2Гидрид кальция — CaH2Оксид углерода(IV) — CO2Сульфид алюминия — Al2S3