Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович (2025)
§ 32. Ступінь окиснення хімічниї елементів
Поняття про ступінь окиснення
Важливою характеристикою частинок у складі хімічних сполук є число відданих або прийнятих атомом електронів. Якщо речовина має йонну будову (складається з йонів) для цього достатньо знати заряди утворених йонів, проте в інших речовинах визначити, скільки атом віддав чи приєднав електронів, складніше. Тому для всіх сполук, незалежно від будови, застосовують більш універсальне поняття — ступінь окиснення.
Ступінь окиснення визначається числом відданих або прийнятих електронів у речовинах із йонним зв’язком і числом електронів у складі спільних електронних пар, що зумовлюють ковалентний полярний зв’язок.
Ступінь окиснення — це умовний заряд на атомі в молекулі або кристалі, обчислений із припущенням, що всі спільні електронні пари повністю зміщені в бік більш електронегативного елемента.
У найпростіших йонних сполуках ступінь окиснення збігається із зарядами йонів, наприклад:
Розглядаючи сполуки з ковалентним полярним зв’язком, роблять припущення, що спільна електронна пара повністю переходить до більш електронегативного елемента. У цьому разі в гідроген флуориді та воді ступені окиснення такі:
Можливі ступені окиснення хімічних елементів
Ступені окиснення, які хімічні елементи можуть виявляти в різних сполуках, здебільшого можна визначити за будовою зовнішнього електронного рівня або за положенням елемента в Періодичній системі.
Атоми металічних елементів можуть тільки віддавати електрони, тому в сполуках вони виявляють позитивні ступені окиснення. Максимальне значення — вищий ступінь окиснення — зазвичай дорівнює числу електронів на зовнішньому рівні.
Атоми неметалічних елементів можуть виявляти як позитивний, так і негативний ступінь окиснення. Максимальний позитивний ступінь окиснення — вищий ступінь окиснення, як і для металічних елементів, дорівнює числу електронів на зовнішньому енергетичному рівні. А нижчий ступінь окиснення визначається тим, скільки електронів бракує атому, щоб на зовнішньому рівні їх було вісім (табл. 10).
Окрім вищого та нижчого ступеня окиснення, багато елементів можуть також виявляти й проміжні ступені окиснення. Визначити їх для для деяких хімічних елементів можна за таблицею 10.
Таблиця 10. Найбільш характерні ступені окиснення хімічних елементів 1, 2, 13-17 груп
|
Номер групи |
1 |
2 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
Вищий ступінь окиснення |
+1 |
+2 |
+3 |
+4 |
+5 |
+6 (крім О) |
+7 (крім F) |
|
Проміжні ступіні окиснення |
— |
— |
— |
+2, 0 |
+3, 0 |
+4, +2, 0 |
+5, +3, +1, 0 |
|
Нижчий ступінь окиснення |
0 |
0 |
0 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
Деякі хімічні елементи не підпорядковуються цим правилам. З-поміж них Гідроген, Оксиген, Флуор:
Визначення ступенів окиснення хімічних елементів у сполуках
Визначаючи ступені окиснення хімічних елементів у сполуках, слід пам’ятати правила:
1. Ступінь окиснення хімічного елемента в простій речовині дорівнює нулю.
2. Флуор — найбільш електронегативний хімічний елемент, тому ступінь окиснення Флуору в усіх сполуках дорівнює -1.
3. Оксиген — найбільш електронегативний елемент після Флуору, тому ступінь окиснення Оксигену в усіх сполуках, крім флуоридів, негативний: у більшості випадків він дорівнює -2, а в пероксидах — -1.
4. Ступінь окиснення Гідрогену в більшості сполук дорівнює +1, а в сполуках із металічними елементами (гідридах NaH, СаН2 тощо) — -1.
5. Ступінь окиснення металічних елементів у сполуках завжди позитивний.
6. Більш електронегативний елемент завжди має негативний ступінь окиснення.
7. Сума ступенів окиснення всіх елементів у сполуці дорівнює нулю.
Алгоритм: визначаємо ступені окиснення хімічних елементів у сполуках
Складання формул сполук за ступенем окиснення елементів
Використовуючи ступені окиснення, формули бінарних сполук складають так само, як і за зарядами йонів. Складаючи формули, слід керуватися правилом електронейтральності.
Алгоритм: складаємо формул сполук за відомими ступенями окиснення хімічних елементів
Ви вже знаєте, як складати формули бінарних сполук. Якщо для хімічного елемента характерний лише один ступінь окиснення в сполуках, то в назві його не зазначають:
Na2O — натрій оксид;
Аl2О3 — алюміній оксид.
Якщо хімічний елемент виявляє різні ступені окиснення, то в назвах зазначають або заряди йонів:
Fe2O3 — ферум(3+) оксид;
Ag2O — аргентум(1+) оксид;
або ступінь окиснення цього елемента. Ступінь окиснення позначають римськими цифрами:
СО2 — карбон(ІV) оксид;
P2S5 — фосфор(V) сульфід.
Розуміння явищ природи (робота в групах)
382. Порівняйте поняття «ступінь окиснення» й «заряд йонів», склавши для них діаграми Венна.
383. За формулами речовин визначте ступені окиснення всіх хімічних елементів.
а) Н2, Н2О, НСl, NaOH, NaH;
б) РН3, NO2, Н2О2;
в) НСl, Сl2, СuСl2, КСlО3;
г) N2, N2H4, N2O3, HNO3.
384. За місцем елементів у Періодичній таблиці визначте можливі ступені окиснення — вищий, нижчий і проміжні (якщо вони є) — для елементів: Оксиген, Хлор, Фосфор, Натрій, Кальцій, Карбон, Плюмбум, Алюміній.
385. Обчисліть ступені окиснення Карбону в сполуках: СН4, СН3Сl, СН2Сl2, С2Н5Сl, С2Н2Сl4, С2Сl6. (Візьміть до уваги, що в усіх цих сполуках ступінь окиснення Гідрогену — +1, а Хлору — -1).
386. Наведіть формули сполук Нітрогену з позитивним і негативним ступенем окиснення цього хімічного елемента.
387. Хімічна номенклатура впродовж кількох століть зазнавала суттєвих змін. Зокрема, сполуки з Оксигеном — оксиди — раніше називали інакше. Проаналізуйте назви оксидів.
Закис вуглецю — С3О2
Закис заліза — FeO
Закис азоту — N2O
Окис вуглецю — CO
Окис заліза — Fe2O3
Окис азоту — NO
Двоокис вуглецю — СО2
Двоокис азоту — NO2
Визначте правильність тверджень.
• Закисами називали оксиди хімічних елементів із найнижчим (із можливих в оксидах) ступенем окиснення.
• Окисами називали оксиди хімічних елементів у проміжному ступені окиснення.
• У назвах вищих оксидів число атомів Оксигену зазначали в назвах цих оксидів префіксами дво-, три- тощо.
