Metallerin ve metal olmayanların oksidasyon durumları. Kimyasal elementlerin değerliliği. Kimyasal elementlerin oksidasyon derecesi

Bileşiklerdeki elementlerin durumunu karakterize etmek için oksidasyon derecesi kavramı tanıtıldı. Oksidasyon durumu, bileşiğin iyonlardan oluştuğu varsayımına göre hesaplanan, bir bileşikteki bir atomun koşullu yükü olarak anlaşılır. Oksidasyon derecesi, elementin sembolünün önüne yerleştirilen bir Arap rakamıyla, elektronların bağışlanmasına veya alınmasına karşılık gelen "+" veya "-" işaretiyle gösterilir. Oksidasyon durumu, elektron transferini hesaba katmak için sadece uygun bir formdur, moleküldeki bir atomun etkin yükü olarak düşünülmemelidir (örneğin, LiF molekülünde, Li ve F'nin etkin yükleri eşittir). oksidasyon dereceleri +1 ve -1 iken, sırasıyla +0.89 ve −0.89'a kadar veya elementin değeri olarak (örneğin, CH 4, CH30H, HCOOH, CO2 bileşiklerinde, karbonun değeri 4'tür ve oksidasyon durumları sırasıyla -4, -2, +2, +4)'tür.

Değerin sayısal değerleri ve oksidasyon derecesi, yalnızca iyonik bağı olan bileşikler oluştuğunda mutlak değerde çakışabilir. Oksidasyon derecesini belirlerken aşağıdaki kurallar kullanılır:

1. Serbest durumda veya basit maddelerin molekülleri biçiminde olan elementlerin atomları, sıfıra eşit bir oksidasyon durumuna sahiptir, örneğin Fe, Cu, H 2, N 2, vb.

2. İyonik yapıya sahip bir bileşikte monatomik iyon formundaki bir elementin oksidasyon durumu, bu iyonun yüküne eşittir, örneğin,

3. Hidrojenin oksidasyon durumunun -1 olduğu metal hidritler (NaH, LiH) haricinde, çoğu bileşikte hidrojen +1 oksidasyon durumuna sahiptir.

Bileşiklerde oksijenin en yaygın oksidasyon durumu, peroksitler (Na 2 O 2, H 2 O 2 - oksijenin oksidasyon durumu −1) ve F 2 O (oksijen oksidasyon durumu + 2).

Değişken oksidasyon durumuna sahip elementler için değeri, bileşiğin formülü bilinerek ve moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamının sıfır olduğu dikkate alınarak hesaplanabilir. Karmaşık bir iyonda, bu toplam iyonun yüküne eşittir. Örneğin, molekülün toplam yükünden hesaplanan HClO 4 molekülündeki klor atomunun oksidasyon durumu = 0, x klor atomunun oksidasyon durumudur), +7'dir. SO iyonundaki kükürt atomunun oksidasyon durumu +6'dır.

Bir elementin redoks özellikleri, oksidasyon derecesine bağlıdır. Aynı elementin atomları daha düşük , daha yüksek Ve ara oksidasyon durumları.

Bir bileşikteki bir elementin oksidasyon durumunu bilerek, bu bileşiğin oksitleyici veya indirgeyici özellikler gösterip göstermediğini tahmin etmek mümkündür.

Örnek olarak, kükürt S'yi ve onun H2S, SO2 ve SO3 bileşiklerini ele alalım. Kükürt atomunun elektronik yapısı ile bu bileşiklerdeki redoks özellikleri arasındaki ilişki Tablo 7.1'de açıkça gösterilmektedir.

Oksidasyon derecesi nasıl belirlenir? Periyodik tablo, herhangi bir kimyasal element için belirli bir nicel değeri kaydetmenizi sağlar.

Tanım

İlk önce, bu terimin ne olduğunu anlamaya çalışalım. Periyodik tabloya göre oksidasyon durumu, kimyasal etkileşim sürecinde bir element tarafından alınan veya verilen elektronların sayısıdır. Hem negatif hem de pozitif değerler alabilir.

tabloya bağlantı

Oksidasyon durumu nasıl belirlenir? Periyodik tablo, dikey olarak düzenlenmiş sekiz gruptan oluşur. Her birinin iki alt grubu vardır: ana ve ikincil. Öğeler için göstergeler ayarlamak için belirli kurallar kullanılmalıdır.

Talimat

Elementlerin oksidasyon durumları nasıl hesaplanır? Tablo, benzer bir sorunla tam olarak başa çıkmanıza izin verir. Birinci grupta (ana alt grup) yer alan alkali metaller bileşiklerde oksidasyon durumunu gösterir, +'ya tekabül eder, en yüksek değerliklerine eşittir. İkinci grubun (alt grup A) metalleri +2 oksidasyon durumuna sahiptir.

Tablo, bu değeri yalnızca metalik özellikler gösteren elementler için değil, aynı zamanda metal olmayanlar için de belirlemenizi sağlar. Maksimum değerleri en yüksek değere karşılık gelecektir. Örneğin, kükürt için +6, azot için +5 olacaktır. Minimum (en düşük) rakamları nasıl hesaplanır? Tablo bu soruya da cevap veriyor. Grup numarasını sekizden çıkarın. Örneğin oksijen için -2, nitrojen için -3 olacaktır.

Diğer maddelerle kimyasal etkileşime girmeyen basit maddeler için belirlenen gösterge sıfır olarak kabul edilir.

İkili bileşiklerdeki düzenleme ile ilgili ana eylemleri belirlemeye çalışalım. Onlara oksidasyon derecesini nasıl koyabilirim? Periyodik tablo sorunu çözmeye yardımcı olur.

Örneğin, kalsiyum oksit CaO alın. İkinci grubun ana alt grubunda yer alan kalsiyum için değer, +2'ye eşit sabit olacaktır. Metalik olmayan özelliklere sahip oksijen için bu gösterge negatif bir değer olacaktır ve -2'ye karşılık gelir. Tanımın doğruluğunu kontrol etmek için elde edilen sayıları özetliyoruz. Sonuç olarak, sıfır alıyoruz, bu nedenle hesaplamalar doğru.

Bir tane daha ikili bileşik CuO'da benzer göstergeleri belirleyelim. Bakır ikincil bir alt grupta (birinci grup) bulunduğundan, bu nedenle incelenen gösterge farklı değerler gösterebilir. Bu nedenle, belirlemek için önce oksijen göstergesini tanımlamanız gerekir.

İkili formülün sonunda bulunan metal olmayan bir madde için oksidasyon durumu negatif bir değere sahiptir. Bu element altıncı grupta yer aldığından, sekizden altıyı çıkardığımızda, oksijenin oksidasyon durumunun -2'ye karşılık geldiğini anlıyoruz. Bileşikte indeks olmadığından, bu nedenle bakırın oksidasyon durumu +2'ye eşit pozitif olacaktır.

Kimya tablosu başka nasıl kullanılır? Üç elementten oluşan formüllerde elementlerin oksidasyon durumları da belli bir algoritmaya göre hesaplanır. İlk olarak, bu göstergeler ilk ve son öğeye yerleştirilir. Birincisi için, bu gösterge pozitif bir değere sahip olacak, değerliliğe karşılık gelecek. Metal olmayan uç element için bu gösterge negatif bir değere sahiptir, fark olarak belirlenir (grup numarası sekizden çıkarılır). Merkezi elemanın oksidasyon durumunu hesaplarken matematiksel bir denklem kullanılır. Hesaplamalar, her bir öğe için mevcut olan endeksleri dikkate alır. Tüm oksidasyon durumlarının toplamı sıfır olmalıdır.

Sülfürik asitte tayin örneği

Bu bileşiğin formülü H2S04'tür. Hidrojen +1 oksidasyon durumuna sahiptir, oksijen -2'ye sahiptir. Sülfürün oksidasyon durumunu belirlemek için matematiksel bir denklem oluştururuz: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Sülfürün oksidasyon durumunun +6'ya karşılık geldiğini elde ederiz.

Çözüm

Kuralları kullanırken redoks reaksiyonlarında katsayıları düzenleyebilirsiniz. Bu konu, okul müfredatının dokuzuncu sınıfının kimya dersinde ele alınmaktadır. Ek olarak, oksidasyon dereceleri hakkında bilgi, OGE ve Birleşik Devlet Sınavının görevlerini tamamlamanıza izin verir.

Kimyada, çeşitli redoks işlemlerinin tanımı tamamlanmadan tamamlanmaz. oksidasyon durumları - herhangi bir kimyasal elementin atomunun yükünü belirleyebileceğiniz özel koşullu değerler.

Oksidasyon durumunu bir not defterinde bir giriş olarak temsil edersek (değerlik ile karıştırmayın, çünkü çoğu durumda eşleşmezler), o zaman sadece sıfır işaretli sayıları göreceğiz (0 - basit bir maddede), artı (+ ) veya eksi (-) yukarıda bizi ilgilendiren madde. Olması gerektiği gibi, kimyada büyük bir rol oynarlar ve CO2'yi (oksidasyon durumu) belirleme yeteneği, bu konunun incelenmesinde gerekli bir temeldir, bu olmadan daha fazla eylem anlamsızdır.

CO bir maddenin (veya bireysel bir elementin) kimyasal özelliklerini, uluslararası adının (kullanılan dilden bağımsız olarak herhangi bir ülke ve ulus için anlaşılabilir) ve formülün doğru yazılışını ve ayrıca özelliklere göre sınıflandırmayı tanımlamak için kullanırız.

Derece üç tip olabilir: en yüksek (bunu belirlemek için elemanın hangi grupta olduğunu bilmeniz gerekir), orta ve en düşük (elemanın bulunduğu grubun sayısını sayıdan çıkarmak gerekir) 8; doğal olarak 8 sayısı alınır çünkü periyodik sistemdeki toplam D. Mendeleev 8 grupları). Oksidasyon derecesinin belirlenmesi ve doğru yerleştirilmesi ile ilgili ayrıntılar aşağıda tartışılacaktır.

Oksidasyon durumu nasıl belirlenir: sabit CO

İlk olarak, CO değişken veya sabit olabilir.

Sabit oksidasyon durumunu belirlemek zor değildir, bu nedenle derse onunla başlamak daha iyidir: bunun için sadece PS'yi (periyodik sistem) kullanma yeteneğine ihtiyacınız vardır. Bu nedenle, bir dizi belirli kural vardır:

1. Sıfır derece. Yukarıda sadece basit maddelerin sahip olduğu belirtilmişti: S, O2, Al, K, vb.
2. Moleküller nötr ise (başka bir deyişle, elektrik yükleri yoktur), oksidasyon durumlarının toplamı sıfırdır. Ancak iyonlar söz konusu olduğunda, toplam iyonun kendi yüküne eşit olmalıdır.
3. Periyodik tablonun I, II, III gruplarında esas olarak metaller bulunur. Bu grupların elemanları, sayısı grup numarasına (+1, +2 veya +3) karşılık gelen pozitif bir yüke sahiptir. Belki de en büyük istisna demirdir (Fe) - CO'su hem +2 hem de +3 olabilir.
4. Hidrojen CO (H) çoğunlukla +1'dir (metal olmayanlarla etkileşime girdiğinde: HCl, H2S), ancak bazı durumlarda -1 olarak ayarladık (metallerle bileşiklerde hidritler oluştuğunda: KH, MgH2).
5. CO oksijen (O) +2. Bu elemente sahip bileşikler oksitler (MgO, Na2O, H20 - su) oluşturur. Bununla birlikte, oksijenin -1 oksidasyon durumuna sahip olduğu (peroksitlerin oluşumunda) veya hatta bir indirgeyici madde olarak hareket ettiği (oksijen oksitleyici özellikleri daha zayıf olduğu için flor F ile kombinasyon halinde) olduğu durumlar vardır.

Bu bilgilere dayanarak, oksidasyon durumları çeşitli karmaşık maddelere yerleştirilir, redoks reaksiyonları açıklanır, vb.

CO değişkeni

Bazı kimyasal elementler, birden fazla oksidasyon durumuna sahip olmaları ve içinde bulundukları formüle bağlı olarak değiştirmeleri bakımından farklılık gösterir. Kurallara göre, tüm güçlerin toplamı da sıfıra eşit olmalıdır, ancak onu bulmak için bazı hesaplamalar yapmanız gerekir. Yazılı versiyonda, sadece cebirsel bir denklem gibi görünüyor, ancak zamanla “elimizi dolduruyoruz” ve tüm eylem algoritmasını zihinsel olarak oluşturmak ve hızlı bir şekilde yürütmek zor değil.

Kelimeleri anlamak o kadar kolay olmayacak ve hemen uygulamaya geçmek daha iyidir:

HNO3 - bu formülde azotun (N) oksidasyon durumunu belirleyin. Kimyada elementlerin isimlerini okuruz ve oksidasyon durumlarının düzenlenmesine de sondan yaklaşırız. Yani oksijenin CO2'sinin -2 olduğu bilinmektedir. Oksidasyon durumunu sağdaki (varsa) katsayı ile çarpmalıyız: -2*3=-6. Sonra, hidrojene (H) geçiyoruz: denklemdeki CO'su +1 olacak. Bu, toplam CO'nun sıfır vermesi için 6 eklemeniz gerektiği anlamına gelir. Kontrol edin: +1+6-7=-0.

Sonunda ek alıştırmalar bulunabilir, ancak her şeyden önce hangi elementlerin değişken oksidasyon durumuna sahip olduğunu belirlememiz gerekir. Prensip olarak, ilk üç grup dışındaki tüm elementler derecelerini değiştirir. En çarpıcı örnekler halojenler (flor F hariç, grup VII'nin elemanları), grup IV ve soy gazlardır. Aşağıda, çeşitli derecelerde bazı metallerin ve metal olmayanların bir listesini göreceksiniz:

• H(+1, -1);
• Ol(-3, +1, +2);
• B (-1, +1, +2, +3);
• C (-4, -2, +2, +4);
• N (-3, -1, +1, +3, +5);
• 0(-2, -1);
• Mg (+1, +2);
• Si (-4, -3, -2, -1, +2, +4);
• P(-3, -2, -1, +1, +3, +5);
• S (-2, +2, +4, +6);
• Cl (-1, +1, +3, +5, +7).

Bu sadece az sayıda öğedir. SD'nin nasıl belirleneceğini öğrenmek için çalışmak ve pratik yapmak gerekir, ancak bu, SD'nin tüm sabitlerini ve değişkenlerini ezberlemeniz gerektiği anlamına gelmez: sadece ikincisinin çok daha yaygın olduğunu unutmayın. Genellikle, katsayı ve hangi maddenin temsil edildiği önemli bir rol oynar - örneğin, kükürt (S) sülfitlerde, oksijen (O) oksitlerde ve klor (Cl) klorürlerde negatif bir derece alır. Bu nedenle, bu tuzlarda başka bir element pozitif bir derece alır (ve bu durumda indirgeyici ajan olarak adlandırılır).

Oksidasyon derecesini belirlemek için problem çözme

Şimdi en önemli şeye geliyoruz - pratik. Aşağıdaki görevleri kendiniz deneyin ve ardından çözümün dağılımını izleyin ve yanıtları kontrol edin:

1. K2Cr2O7 - krom derecesini bulun.
   Oksijen için CO -2, potasyum için +1 ve krom için şimdilik bilinmeyen bir x değişkeni olarak gösteriyoruz. Toplam değer 0'dır. Bu nedenle, denklemi yapacağız: +1*2+2*x-2*7=0. Karardan sonra cevabı alıyoruz 6. Kontrol edelim - her şey çakıştı, bu da görevin çözüldüğü anlamına geliyor.
2. H2SO4 - kükürt derecesini bulun.
   Aynı kavramı kullanarak bir denklem kurarız: +2*1+x-2*4=0. Sonraki: 2+x-8=0.x=8-2; x=6.

Kısa sonuç

Oksidasyon durumunu kendi başınıza nasıl belirleyeceğinizi öğrenmek için, sadece denklemler yazabilmeniz değil, aynı zamanda çeşitli grupların elemanlarının özelliklerini kapsamlı bir şekilde incelemeniz, cebir derslerini hatırlamanız, bilinmeyen bir değişkenle denklemler oluşturmanız ve çözmeniz gerekir.
Kuralların istisnaları olduğunu ve bunların unutulmaması gerektiğini unutmayın: CO değişkenli öğelerden bahsediyoruz. Ayrıca birçok problemi ve denklemi çözmek için katsayıları ayarlayabilmek (ve bunun ne amaçla yapıldığını bilmek) gerekir.

Editoryal "web sitesi"

Oksidasyon durumu, bir moleküldeki bir atomun koşullu yüküdür, elektronların tamamen kabulü sonucunda bir atom alır, tüm bağların doğada iyonik olduğu varsayımından hesaplanır. Oksidasyon derecesi nasıl belirlenir?

Oksidasyon derecesinin belirlenmesi

Pozitif yükü bir atomdan alınan elektron sayısına eşit olan yüklü parçacıklar, iyonlar vardır. Bir iyonun negatif yükü, bir kimyasal elementin bir atomunun kabul ettiği elektron sayısına eşittir. Örneğin Ca2+ gibi bir elementin girişi, elementlerin atomlarının bir, iki veya üç elementi kaybettiği anlamına gelir. İyonik bileşiklerin ve molekül bileşiklerinin bileşimini bulmak için elementlerin oksidasyon durumunu nasıl belirleyeceğimizi bilmemiz gerekir. Oksidasyon durumları negatif, pozitif ve sıfırdır. Atom sayısını hesaba katarsak, moleküldeki cebirsel oksidasyon durumu sıfırdır.

Bir elementin oksidasyon durumunu belirlemek için belirli bilgiler tarafından yönlendirilmeniz gerekir. Örneğin metal bileşiklerinde oksidasyon durumu pozitiftir. Ve en yüksek oksidasyon durumu, elementin bulunduğu periyodik sistemin grup numarasına karşılık gelir. Metallerde oksidasyon durumları pozitif veya negatif olabilir. Bu, metalin bağlı olduğu atomun faktörüne bağlı olacaktır. Örneğin, bir metal atomuna bağlıysa derece negatif, metal olmayan bir atoma bağlıysa derece pozitif olacaktır.

Metalin negatif en yüksek oksidasyon durumu, sekiz sayısından gerekli elementin bulunduğu grubun sayısı çıkarılarak belirlenebilir. Kural olarak, dış katmanda bulunan elektronların sayısına eşittir. Bu elektronların sayısı da grup numarasına karşılık gelir.

Oksidasyon Durumu Nasıl Hesaplanır

Çoğu durumda, belirli bir elementin atomunun oksidasyon durumu, oluşturduğu bağ sayısı ile eşleşmez, yani bu elementin değerlik değerine eşit değildir. Bu, organik bileşikler örneğinde açıkça görülebilir.

Organik bileşiklerde karbonun değerinin 4 olduğunu (yani 4 bağ oluşturduğunu) hatırlatmama izin verin, ancak karbonun oksidasyon durumu, örneğin metanolde CH30H -2, CO 2 +4'te CH4 -4, formik asitte HCOOH + 2. Değerlik, verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulanlar da dahil olmak üzere, kovalent kimyasal bağların sayısı ile ölçülür.

Moleküllerdeki atomların oksidasyon durumunu belirlerken, elektronegatif bir atom, bir elektron çifti yönünde yer değiştirdiğinde -1 yükü alır, ancak iki elektron çifti varsa -2 yük olur. Oksidasyon derecesi aynı atomlar arasındaki bağdan etkilenmez. Örneğin:

• C-C atomlarının bağı, sıfır oksidasyon durumuna eşittir.
• C-H bağı - burada, en elektronegatif atom olarak karbon, -1 yüküne karşılık gelir.
• Daha az elektronegatif olan karbon yükü olan C-O bağı +1 olacaktır.

Oksidasyon derecesini belirleme örnekleri

1. CH3Cl gibi bir molekülde üç C-HC bağı vardır). Böylece, bu bileşikteki karbon atomunun oksidasyon durumu şuna eşit olacaktır: -3 + 1 = -2.
2. Asetaldehit molekülü Cˉ³H3-C¹O-H'deki karbon atomlarının oksidasyon durumunu bulalım. Bu bileşikte, üç C-H bağı, C atomu üzerinde (Cº+3e→Cˉ³)-3 olan toplam bir yük verecektir. Çift bağ C \u003d O (burada oksijen karbon atomundan elektron alacaktır, çünkü oksijen daha elektronegatiftir) C atomu üzerinde bir yük verir, +2'dir (Cº-2e → C²), CH bağı ise -1 yükü, yani C atomu üzerindeki toplam yük: (2-1=1)+1.
3. Şimdi etanol molekülündeki oksidasyon durumunu bulalım: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH. Burada, üç C-H bağı, C atomu üzerinde (Cº+3e→Cˉ³)-3 olan toplam bir yük verecektir. İki CH bağı, C atomu üzerinde -2 olacak bir yük verirken, C→O bağı +1, yani C atomu üzerindeki toplam yük anlamına gelir: (-2+1=-1) )-1.

Artık bir elementin oksidasyon durumunu nasıl belirleyeceğinizi biliyorsunuz. En azından temel kimya bilgisine sahipseniz, bu görev sizin için sorun olmayacaktır.