Степень окисления - определение, правила, расчет, примеры

Окислительно -восстановительный потенциал — это химический процесс, который включает изменение степени окисления атомов. Фактический или формальный перенос электронов между химическими веществами определяется окислительно-восстановительными реакциями, которые обычно включают одно вещество (восстановитель), подвергающееся окислению (теряющее электроны), в то время как другое вещество (окислитель) подвергается восстановлению (приобретает электроны). Химические соединения, потерявшие электрон, называются окисленными, а химические соединения, получившие электрон, — восстановленными. Другими словами:

The loss of electrons or a rise in the oxidation state of an atom, an ion, or specific atoms in a molecule is referred to as oxidation.

The gain of electrons or a drop in the oxidation state of an atom, an ion, or specific atoms in a molecule is referred to as reduction (a reduction in the oxidation state).

числа окисления

Мы можем идентифицировать окисленный материал, восстановленное вещество, а также восстановители и окислители в химической реакции. Согласно понятию окислительно-восстановительной реакции, такую идентификацию можно провести, определив, какой материал передает электроны другим соединениям. С другой стороны, это объяснение с точки зрения потери и присоединения электронов применимо только к ионным соединениям с полным переносом электронов и исключает другие реакции, такие как:

Н ₂ +О ₂ →2НО

H ₂ +Cl ₂ →2HCl

“When all other atoms in a molecule leave as ions, the oxidation number determines the leftover charge that an atom has or seems to have.”

Термины степень окисления и степень окисления обычно взаимозаменяемы. Это потому, что периодическое качество электроотрицательности основано на стандартных обозначениях степеней окисления. Оценивая свое окружение, атом в молекуле может присвоить отрицательную, положительную или нулевую степень окисления. В некоторых случаях степени окисления могут быть даже дробными.

Правила присвоения степеней окисления элементам:

Знание следующих критериев может быть использовано для расчета степени окисления элементов в соединениях.

Правило 1: Сумма всех атомов в степенях окисления молекулы равна нулю.

например , в KMnO ₄ степень окисления K равна +1, степень окисления Mn равна +7, а степень окисления кислорода равна -2.

Правило 2: Степень окисления атома всегда равна 0 в его основной форме.

например , степень окисления H , O , N , P , S , Se , Cu, Ag в их формах элементов составляет H ₂ , O ₂ , N ₂ , P ₄ , S ₈ , Se ₈ , Cu, Ag соответственно, равна нулю. .

Правило 3: Щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs) в своих соединениях имеют степень окисления +1.

например , в NaCl степень окисления Na равна +1.

Правило 4: Щелочноземельные металлы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) в своих соединениях обычно имеют степень окисления +2.

например , степень окисления Mg в MgO равна +2.

Правило 5: За исключением гидридов металлов, степень окисления H в его соединении всегда равна +1.

например , в HCl степень окисления H равна +1, а в NaH (гидрид натрия) степень окисления H равна -1.

Правило 6: Степень окисления фтора равна 1 во всех его соединениях.

например , в NaF степень окисления F равна -1.

Правило 7: За исключением перекиси, супероксидов, оксифторидов и озонидов, кислород имеет степень окисления -2 в большинстве своих оксидов.

например , в Na ₂ O степень окисления O равна -2.

Exceptional Cases:

• Peroxides: The oxidation number of oxygen in peroxides is 1.  Examples, H₂O₂ , Na₂O₂ .

          The oxidation number of oxygen in fluorine compounds is +2. Examples F₂O or OF₂ , etc.

• Super oxides: The oxidation number of oxygen in super oxides is –1/2.
• Ozonide’s: Each oxygen atom in an ozonide has an oxidation number of –1/3.

Правило 8: Заряд ионного соединения равен сумме степеней окисления всех атомов.

например , в SO ₂ ^–4 степень окисления серы равна +6. Степень окисления кислорода равна -2.

Правило 9: За исключением кислорода и фтора, максимальная степень окисления любого элемента равна номеру его группы.

Например , степень окисления серы в H ₂ S ₂ O ₈ , K ₂ S ₂ O ₈ , S ₂ O ^–2 ₈ и H ₂ SO ₅ равна +6 из-за наличия перекисной связи.

Правило 10: Возможно, что не все атомы одного и того же элемента имеют одинаковую степень окисления в определенных соединениях. Мы получаем средний результат, когда вычисляем степень окисления этого элемента в таких компонентах.

например , один атом серы в Na ₂ S ₂ O ₃ имеет степень окисления +6, тогда как другие атомы серы имеют степень окисления -2. В результате средняя степень окисления серы в Na ₂ S ₂ O ₃ равна +2.

Правило 11: Углерод в органических молекулах может иметь любую степень окисления от -4 до +4.

например , в HCHO степень окисления углерода равна нулю.

Правило 12: Общая степень окисления элемента эквивалентна его номеру группы от IA до IV A. Формула (группа номер -8) дает общую степень окисления любого элемента от VA до VIII-A.

например

• Степень окисления элементов группы IA =+1.
• Степень окисления элементов II А группы =+2.
• Степень окисления элементов III А группы =+3.
• Степень окисления элементов IV А группы =+4.
• Степень окисления элементов группы VA =–3.
• Степень окисления элементов VI А группы =–2.
• Степень окисления элементов VII А группы =–1.
• Степень окисления элементов VIII А группы =0.

Правило 13: C, N, P и S имеют степени окисления 4, –3, –3 и –2 для всех карбидов, нитридов, фосфидов и сульфидов соответственно.

например , в Mg ₃ N ₂ степень окисления азота равна -3.

Правило 14: Во всех карбонилах металлов степень окисления металлов равна нулю.

например , в Ni(CO) ₄ степень окисления Ni равна нулю.

Расчет степеней окисления

• Степень окисления серы в H ₂ SO ₄

Пусть степень окисления серы в H2SO4 равна X

Степень окисления водорода =+1

Степень окисления кислорода = –2

2(+1)+(Х)+4×(–2)=0

2+Х–8=0

Х = 8–2 = +6.

Степень окисления серы в H ₂ SO ₄ равна +6.

• Степень окисления хрома в ионе Cr ₂ O ^2– ₇ .

Степень окисления кислорода = –2

Степень окисления хрома =Х

2Х+7(-2)=-2

2Х–14=–2

2X=–2+14=12

Поэтому Х=+6.

Степень окисления хрома в Cr ₂ O ^2–7 _равна +6.

• Степень окисления азота в нитрите аммония

Нитрит аммония представляет собой ионное соединение, содержащее ионы NH+4 и NO–2.

Степень окисления азота в ион NH ⁺ ₄ =–3

Степень окисления азота в NO ^– ₂ =+3.

Таким образом, один атом азота в нитрите аммония находится в степени окисления а-3, а другой атом азота находится в степени окисления а+3.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Какова общая степень окисления инертных газов?

Отвечать:

Inert gases have an oxidation number of zero.

Вопрос 2: Каковы правила для степеней окисления?

Отвечать:

The rules for oxidation numbers are:

1. The total of all the atoms in a molecule’s oxidation numbers equals zero.
2. An atom’s oxidation number in its most basic form is always zero.
3. In their compounds, the oxidation number of alkali metals (Li, Na ,K ,Rb ,Cs) is always +1.
4. In their compounds, the oxidation number of alkaline earth metals (Be ,Mg ,Ca ,Sr ,Ba) is always +2.
5. Except in metal hydrides, the oxidation number of H in its compound is always +1.
6. Fluorine has an oxidation number of 1 in all of its compounds.
7. Except for peroxide, super oxides, oxyfluoride, and ozonides, the oxidation number of oxygen in most of its oxides is -2.
8. Carbon in organic molecules can have any oxidation number between -4 and +4.

Вопрос 3: Какова степень окисления ртути в амальгаме.

Отвечать:

Mercury amalgam has a zero oxidation number. Each element in an alloy or amalgam has an oxidation number of zero.

Вопрос 4: Какова степень окисления кислорода в O ₃ и в MgO?

Отвечать:

The oxidation number of O in O3=0

The oxidation number of O in MgO=–2

Вопрос 5: Какова степень окисления хрома в ионе Cr2O2–7?

Отвечать:

Oxidation number of oxygen is =–2

Oxidation number of chromium =X

2X+7(–2)=–2

2X–14=–2

2X=–2+14=12

Therefore X=+6.

The oxidation number of chromium in Cr₂O^2–₇ is +6.

Вопрос 6: Какова степень окисления серы в S8?

Отвечать:

S8 is a polyatomic molecule, it is in its most basic form. As a result, sulphur’s oxidation number in this molecule is zero.