Народна Освіта » Хімія » Ступінь окиснення

НАРОДНА ОСВІТА

Ступінь окиснення

Матеріал параграфа допоможе вам:

• з'ясувати, що називають ступенем окиснення елемента;

• складати формули сполук за значеннями ступенів окиснення елементів;

• визначати ступені окиснення елементів за хімічними формулами сполук.

Атоми — електронейтральні частинки. Вони залишаються такими, сполучаючись у молекули простих речовин. Однак на атомах, які містяться в складних речовинах, як правило, зосереджуються невеликі заряди — як позитивні, так і негативні. Це є наслідком зміщення спільних електронних пар до атомів більш електронегативних елементів.

У § 16 було докладно розглянуто молекулу хлороводню НС1. Ковалентний полярний зв’язок між атомами забезпечує спільна електронна пара, зміщена до більш електронегативного атома Хлору (Н :С1, Н-»С1). На цьому атомі є невеликий негативний заряд, а на атомі Гідрогену — такий самий за значенням, але позитивний:

 

Ярлцо спільну елеьстронну пару повністю «передати» атому Хлору (тоді вона вже не буде

спільною), то до цього атома повернеться його електрон, який брав участь у ковалентному зв’язку, і надійде електрон від атома Гідрогену. За рахунок останнього атом Хлору отримає заряд —1, а атом Гідрогену, втративши свій єдиний електрон, набуде заряду +1.

Умовний цілочисельний заряд атома в речовині називають ступенем окиснення елемента.

Ступінь окиснення вказують у хімічній формулі над символом елемента, записуючи спочатку знак («+» або «—»), а потім — число:

ВПРАВА 1. Обчислити ступені окиснення елементів в амоніаку NH3. Розв'язання

Амоніак — молекулярна сполука. У молекулі NH3 тривалентний атом Нітрогену сполучений простими ковалентними зв’язками з кожним атомом Гідрогену:

Зв’язок N-H є полярним, бо елементи різняться за електроне-гативністю: Нітроген більш електронегативний, ніж Гідроген (табл. 6). Передаємо усі три спільні електронні пари атому Нітрогену. У результаті атом Нітрогену отримує заряд —3, оскільки до нього, крім своїх трьох електронів, надходять три «чужі» — від атомів Гідрогену. Кожний атом Гідрогену набуває заряду + 1, бо він втрачає електрон, передавши його атому Нітрогену. Запишемо формулу сполуки зі знайденими ступенями окиснення елементів:

Якщо речовина складається з йонів, то в ній ступінь окиснення кожного елемента збігається із зарядом йона, тобто є реальним зарядом частинки, а не умовним. Запишемо формули двох йонних сполук разом зі ступенями окиснення елементів:

(Нагадуємо, що заряд йона записують справа від символу елемента верхнім індексом, причому спочатку вказують цифру (одиницю опускають), а потім знак: Na1, AIli , Cl", O2".)

Сума ступенів окиснення всіх атомів у кожній речовині дорівнює нулю.

Це — правило електронейтральності речовини. Про нього ми згадували раніше, але стосовно йонних речовин. Щойно наведене його формулювання поширюється на речовини молекулярної та атомної будови.

Правило електронейтральності використовують при складанні формул хімічних сполук або для їх перевірки. Так, формула алюміній оксиду Al2O3 є правильною, оскільки сума ступенів окиснення всіх частинок (фактично — сума зарядів усіх йонів у формульній одиниці) становить 2 · (+3) + 3 · (-2) = О.

Ступінь окиснення елемента може дорівнювати й нулю. Нульові значення ступеня окиснення мають елементи у простих речовинах — водні H2, сірці S8, залізі Fe і т. д. (поясніть це), а також у бінарних сполуках, утворених елементами з однаковою електронегативністю — фосфіні PH3, карбон(ІУ) сульфіді CS2 та ін.

Щоб визначати ступені окиснення елементів у сполуках за їхніми хімічними формулами, а також складати формули сполук, потрібно знати такі закономірності:

1) металічні елементи мають у сполуках лише позитивні ступені окиснення;

2) ступінь окиснення Гідрогену' в сполуках з неметалічними елементами, як правило, становить +1, а в сполуках із металічними елементами дорівнює — 1;

3) Оксиген майже в усіх сполуках має ступінь окиснення -2;

4) Флуор як найбільш електронегативний елемент завжди має в сполуках ступінь окиснення -1;

5) максиматьний (позитивний) ступінь окиснення елемента збігається з номером групи, у якій він перебуває;

6) мінімальний (негативний) ступінь окиснення неметалічного елемента дорівнює номеру групи, у якій він перебуває, мінус 8.

ВПРАВА 2. Визначити ступені окиснення елементів у сполуці, формула якої — K4P2O7.

Розв’язання

Калій — металічний елемент. Його ступінь окиснення у сполуці має бути позитивним (закономірність 1) і становить +1, оскільки Калій — елемент І групи (закономірність 5). Ступінь окиснення Оксигену в сполуці становить -2 (закономірність 3). Ступінь окиснення Фосфору обчислюємо, скориставшись правилом електро-нейтральності речовини:

 

 

ВПРАВА 3. Скласти формулу сполуки Магнію з Нітрогеном.

Розв’язання

Магній — металічний елемент; він перебуває в II групі та має у сполуках ступінь окиснення +2 (закономірності 1 і 5). Нітроген є неметалічним елементом; він належить до V групи. У сполуці з металічним елементом Нітроген виявляє негативний ступінь окиснення, який становить 5-8 = -3 (закономірність 6). Записуємо формулу сполуки з невідомими індексами і вказуємо ступені окиснення елементів:

Тепер знаходимо найменше число, яке ділиться без залишку на значення ступенів окиснення елементів; це число 6. Поділивши його на 2, отримуємо кількість атомів Магнію у формулі сполуки (6 : 2 = 3), а подшивши на 3 — кількість атомів Нітрогену (6:3 = 2). Формула сполуки — Mg3N2.

Значення ступеня окиснення і валентності елемента нерідко збігаються (наприклад. Гідрогену в сполуці НС1, Карбону в сполуці CO2). Проте їх не можна плутати й замінювати одне одним, бо поняття «ступінь окиснення» та «валентність» є різними за змістом. Ступінь окиснення дедалі ширше використовують як універсальну й однозначну величину, зручну для класифікації речовин, хоча для речовин молекулярної й атомної будови вона має умовний характер. Поняття «валентність» поступово втрачає своє значення в хімії, але залишиться в історії хімічної науки як одне з її перших фундаментальних понять.

Ступінь окиснення елемента — це умовний цілочисельний заряд атома в речовині. Його розраховують, повністю зміщуючи спільні електронні пари до атомів більш електронегативних елементів. Ступінь окиснення елемента в його йоні збігається із зарядом йона.

Сума ступенів окиснення всіх атомів у кожній речовині дорівнює нулю. Це — правило елек-тронейтральності. Його використовують при складанні формул різних сполук.

Значення ступеня окиснення і валентності елемента часто збігаються.

121. Що таке ступінь окиснення елемента?

122. Якого мінімального та максимального значень може набувати ступінь окиснення:

а) металічного елемента;

б) неметалічного елемента?

123. Які максимальні та мінімальні значення ступенів окиснення можуть мати Силіцій, Літій, Манган, Селен, Неон, Фосфор?

124. Визначте і вкажіть у наведених формулах речовин ступені окиснення елементів: NaH, P2S5, O3, OF2, CCI4, H2S1 Li3N, AIR

125. Складіть формули оксидів, у яких:

а) Хлор має ступені окиснення +1 і +7;

б) Арсен має ступені окиснення +3 та +5.

126. Визначте ступені окиснення елементів у сполуках із такими формулами: КОН, H2SO4, H3PO4, CaCO3, NaNO2, Mg(NO3)2.

127. Чим різняться поняття -валентність» і «ступінь окиснення»?

128. Визначте ступені окиснення елементів у сполуках за графічними формулами їхніх молекул:

Зіставте знайдені ступені окиснення зі значеннями валентності елементів у цих сполуках.

 

розділ

Кількість речовини. Розрахунки за хімічними формулами

Ще кілька століть тому алхіміки перед початком дослідів і після їх проведення зважували речовини, визначали їх об'єми. Після відкриття М. В. Ломоносовим і A.-JL Лавуазье закону збереження маси речовин під час реакцій хімія почала швидко розвиватися, набуваючи статусу точної науки. Нині розрахунки є невід’ємною частиною хімічних досліджень.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Попель

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-09-2016, 01:49, посмотрело: 1518