Qual è lo stato di ossidazione più elevato di un elemento? Elettronegatività

Nei processi chimici, il ruolo principale è svolto da atomi e molecole, le cui proprietà determinano l'esito delle reazioni chimiche. Una delle caratteristiche importanti di un atomo è il numero di ossidazione, che semplifica il metodo di contabilizzazione del trasferimento di elettroni in una particella. Come determinare lo stato di ossidazione o la carica formale di una particella e quali regole è necessario conoscere a tal fine?

Qualsiasi reazione chimica è causata dall'interazione di atomi di diverse sostanze. Il processo di reazione e il suo risultato dipendono dalle caratteristiche delle particelle più piccole.

Con il termine ossidazione (ossidazione) in chimica si intende una reazione durante la quale un gruppo di atomi o uno di essi perde o acquista elettroni; in caso di acquisizione la reazione è detta “riduzione”.

Lo stato di ossidazione è una quantità che viene misurata quantitativamente e caratterizza gli elettroni ridistribuiti durante una reazione. Quelli. Durante il processo di ossidazione, gli elettroni in un atomo diminuiscono o aumentano, ridistribuendosi tra altre particelle interagenti, e il livello di ossidazione mostra esattamente come vengono riorganizzati. Questo concetto è strettamente correlato all'elettronegatività delle particelle, ovvero alla loro capacità di attrarre e respingere gli ioni liberi.

La determinazione del livello di ossidazione dipende dalle caratteristiche e dalle proprietà di una particolare sostanza, quindi la procedura di calcolo non può essere definita inequivocabilmente facile o complessa, ma i suoi risultati aiutano a registrare condizionatamente i processi delle reazioni redox. Dovrebbe essere chiaro che il risultato del calcolo risultante è il risultato della presa in considerazione del trasferimento di elettroni e non ha alcun significato fisico e non è la vera carica del nucleo.

È importante sapere! La chimica inorganica usa spesso il termine valenza al posto di stato di ossidazione degli elementi; questo non è un errore, ma bisogna tenere presente che il secondo concetto è più universale.

I concetti e le regole per calcolare il movimento degli elettroni costituiscono la base per classificare le sostanze chimiche (nomenclatura), descriverne le proprietà ed elaborare formule di comunicazione. Ma molto spesso questo concetto viene utilizzato per descrivere e lavorare con le reazioni redox.

Regole per determinare il grado di ossidazione

Come scoprire lo stato di ossidazione? Quando si lavora con le reazioni redox, è importante sapere che la carica formale di una particella sarà sempre uguale al valore dell'elettrone, espresso in un valore numerico. Questa caratteristica è dovuta al presupposto che le coppie di elettroni che formano un legame siano sempre completamente spostate verso particelle più negative. Dovrebbe essere chiaro che stiamo parlando di legami ionici e, nel caso di una reazione, gli elettroni saranno divisi equamente tra particelle identiche.

Il numero di ossidazione può avere valori sia positivi che negativi. Il fatto è che durante la reazione l'atomo deve diventare neutro, e per questo è necessario aggiungere un certo numero di elettroni allo ione, se è positivo, o portarli via se è negativo. Per denotare questo concetto, quando si scrive una formula, sopra la designazione dell'elemento viene solitamente scritto un numero arabo con il segno corrispondente. Ad esempio, o ecc.

Dovresti sapere che la carica formale dei metalli sarà sempre positiva e, nella maggior parte dei casi, puoi utilizzare la tavola periodica per determinarla. Ci sono una serie di caratteristiche che devono essere prese in considerazione per determinare correttamente gli indicatori.

Grado di ossidazione:

Ricordando queste caratteristiche, sarà abbastanza semplice determinare il numero di ossidazione degli elementi, indipendentemente dalla complessità e dal numero di livelli atomici.

Video utile: determinazione dello stato di ossidazione

La tavola periodica di Mendeleev contiene quasi tutte le informazioni necessarie per lavorare con gli elementi chimici. Ad esempio, gli scolari lo usano solo per descrivere le reazioni chimiche. Quindi, per determinare i valori massimi positivi e negativi del numero di ossidazione, è necessario controllare la designazione dell'elemento chimico nella tabella:

Il positivo massimo è il numero del gruppo in cui si trova l'elemento.
Lo stato di ossidazione negativo massimo è la differenza tra il limite positivo massimo e il numero 8.

Pertanto, è sufficiente scoprire semplicemente i confini estremi della carica formale di un particolare elemento. Questa azione può essere eseguita utilizzando calcoli basati sulla tavola periodica.

È importante sapere! Un elemento può avere contemporaneamente diversi tassi di ossidazione.

Esistono due metodi principali per determinare il livello di ossidazione, di cui di seguito vengono presentati esempi. Il primo di questi è un metodo che richiede conoscenza e capacità di applicare le leggi della chimica. Come organizzare gli stati di ossidazione utilizzando questo metodo?

Regola per la determinazione degli stati di ossidazione

Per fare questo è necessario:

Determina se una determinata sostanza è elementare e se è esterna al legame. Se è così, il suo numero di ossidazione sarà 0, indipendentemente dalla composizione della sostanza (singoli atomi o composti atomici a più livelli).
Determina se la sostanza in questione è costituita da ioni. Se è così, il grado di ossidazione sarà uguale alla loro carica.
Se la sostanza in questione è un metallo, guarda gli indicatori di altre sostanze nella formula e calcola le letture del metallo utilizzando operazioni aritmetiche.
Se l'intero composto ha una carica (essenzialmente è la somma di tutte le particelle degli elementi rappresentati), è sufficiente determinare gli indicatori delle sostanze semplici, quindi sottrarli dal totale e ottenere i dati sui metalli.
Se la relazione è neutra, la somma totale deve essere zero.

Ad esempio, consideriamo la combinazione con uno ione alluminio la cui carica netta è zero. Le regole della chimica confermano il fatto che lo ione Cl ha numero di ossidazione -1, e in questo caso ce ne sono tre nel composto. Ciò significa che lo ione Al deve essere +3 affinché l'intero composto sia neutro.

Questo metodo è molto buono poiché la correttezza della soluzione può sempre essere verificata sommando insieme tutti i livelli di ossidazione.

Il secondo metodo può essere utilizzato senza la conoscenza delle leggi chimiche:

Trova dati su particelle per le quali non esistono regole rigide e il numero esatto dei loro elettroni è sconosciuto (questo può essere fatto per esclusione).
Scopri gli indicatori di tutte le altre particelle e poi trova la particella desiderata dal totale mediante sottrazione.

Consideriamo il secondo metodo usando l'esempio della sostanza Na2SO4, in cui l'atomo di zolfo S non è determinato, è noto solo che è diverso da zero.

Per trovare a cosa sono uguali tutti gli stati di ossidazione:

Trova elementi noti, tenendo presente le regole e le eccezioni tradizionali.
Ione Na = +1 e ciascun ossigeno = -2.
Moltiplicare il numero di particelle di ciascuna sostanza per i loro elettroni per ottenere gli stati di ossidazione di tutti gli atomi tranne uno.
Na2SO4 contiene 2 sodio e 4 ossigeno; moltiplicato risulta: 2 X +1 = 2 è il numero di ossidazione di tutte le particelle di sodio e 4 X -2 = -8 - ossigeno.
Somma i risultati ottenuti 2+(-8) =-6 - questa è la carica totale del composto senza la particella di zolfo.
Rappresenta la notazione chimica come un'equazione: somma dei dati noti + numero sconosciuto = carica totale.
Na2SO4 è rappresentato come segue: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Pertanto, per utilizzare il secondo metodo, è sufficiente conoscere le semplici leggi dell'aritmetica.

Tavola di ossidazione

Per semplificare il lavoro e calcolare gli indicatori di ossidazione per ciascuna sostanza chimica, vengono utilizzate tabelle speciali in cui vengono registrati tutti i dati.

Sembra questo:

Video utile: imparare a determinare lo stato di ossidazione utilizzando le formule

Conclusione

Trovare il numero di ossidazione di una sostanza chimica è un compito semplice che richiede solo attenzione e conoscenza delle regole e delle eccezioni di base. Conoscendo le eccezioni e utilizzando tabelle speciali, questa azione non richiederà molto tempo.

Preparazione chimica per cancro e DPA
Edizione completa

PARTE E

CHIMICA GENERALE

LEGAME CHIMICO E STRUTTURA DELLA SOSTANZA

Stato di ossidazione

Lo stato di ossidazione è la carica condizionale su un atomo in una molecola o cristallo che si formerebbe su di esso quando tutti i legami polari da esso creati fossero di natura ionica.

A differenza della valenza, gli stati di ossidazione possono essere positivi, negativi o zero. Nei composti ionici semplici lo stato di ossidazione coincide con le cariche degli ioni. Ad esempio, nel cloruro di sodio NaCl (Na + Cl - ) Il sodio ha uno stato di ossidazione +1, il cloro -1, nell'ossido di calcio CaO (Ca +2 O -2), il calcio mostra uno stato di ossidazione +2 e l'ossisene - -2. Questa regola si applica a tutti gli ossidi basici: lo stato di ossidazione di un elemento metallico è uguale alla carica dello ione metallico (sodio +1, bario +2, alluminio +3) e lo stato di ossidazione dell'ossigeno è -2. Lo stato di ossidazione è indicato dai numeri arabi, che sono posti sopra il simbolo dell'elemento, come la valenza, e viene indicato prima il segno della carica, e poi il suo valore numerico:

Se il modulo dello stato di ossidazione è uguale a uno, allora si può omettere il numero “1” e si può scrivere solo il segno: Na + Cl - .

Numero di ossidazione e valenza sono concetti correlati. In molti composti il valore assoluto dello stato di ossidazione degli elementi coincide con la loro valenza. Tuttavia, ci sono molti casi in cui la valenza differisce dallo stato di ossidazione.

Nelle sostanze semplici - non metalli, esiste un legame covalente non polare; la coppia di elettroni condivisa viene spostata su uno degli atomi, quindi lo stato di ossidazione degli elementi nelle sostanze semplici è sempre zero. Ma gli atomi sono collegati tra loro, cioè mostrano una certa valenza, come, ad esempio, nell'ossigeno la valenza dell'ossigeno è II, e nell'azoto la valenza dell'azoto è III:

Nella molecola del perossido di idrogeno, anche la valenza dell'ossigeno è II e quella dell'idrogeno è I:

Definizione dei possibili gradi ossidazione degli elementi

Gli stati di ossidazione che gli elementi possono esibire in vari composti possono nella maggior parte dei casi essere determinati dalla struttura del livello elettronico esterno o dalla posizione dell’elemento nella tavola periodica.

Gli atomi degli elementi metallici possono donare solo elettroni, quindi mostrano stati di ossidazione positivi nei composti. Il suo valore assoluto in molti casi (eccetto D -elementi) è uguale al numero di elettroni nel livello esterno, cioè il numero del gruppo nella tavola periodica. Atomi D Gli elementi -possono anche donare elettroni da un livello superiore, cioè da quelli non riempiti D -orbitali. Pertanto per D -elementi, determinare tutti i possibili stati di ossidazione è molto più difficile che per S- ed elementi p. Si può dire con certezza che la maggioranza D Gli elementi -mostrano uno stato di ossidazione +2 a causa degli elettroni nel livello elettronico esterno e lo stato di ossidazione massimo nella maggior parte dei casi è uguale al numero del gruppo.

Gli atomi di elementi non metallici possono mostrare stati di ossidazione sia positivi che negativi, a seconda dell'atomo dell'elemento con cui formano un legame. Se un elemento è più elettronegativo allora presenta uno stato di ossidazione negativo, mentre se è meno elettronegativo presenta uno stato di ossidazione positivo.

Il valore assoluto dello stato di ossidazione degli elementi non metallici può essere determinato dalla struttura dello strato elettronico esterno. Un atomo è in grado di accettare così tanti elettroni che otto elettroni si trovano al suo livello esterno: gli elementi non metallici del gruppo VII accettano un elettrone e presentano uno stato di ossidazione di -1, gruppo VI - due elettroni e presentano uno stato di ossidazione di - 2, ecc.

Gli elementi non metallici sono in grado di donare un numero diverso di elettroni: al massimo tanti quanti si trovano al livello energetico esterno. In altre parole, il massimo stato di ossidazione degli elementi non metallici è pari al numero del gruppo. A causa della circolazione degli elettroni al livello esterno degli atomi, il numero di elettroni spaiati che un atomo può cedere nelle reazioni chimiche varia, quindi gli elementi non metallici sono in grado di mostrare diversi valori intermedi dello stato di ossidazione.

Possibili stati di ossidazione elementi s e p

Gruppo PS
Stato di ossidazione massimo
Stato di ossidazione intermedio
Stato di ossidazione inferiore

Determinazione degli stati di ossidazione nei composti

Qualsiasi molecola elettricamente neutra, quindi la somma degli stati di ossidazione degli atomi di tutti gli elementi deve essere uguale a zero. Determiniamo il grado di ossidazione dello zolfo(I) V) ossido SO 2 taufosforo (V) solfuro P 2 S 5.

Ossido di zolfo(IV) SO 2 formato da atomi di due elementi. Di questi, l'ossigeno ha la maggiore elettronegatività, quindi gli atomi di ossigeno avranno uno stato di ossidazione negativo. Per l'ossigeno è pari a -2. In questo caso lo zolfo ha uno stato di ossidazione positivo. Lo zolfo può presentare diversi stati di ossidazione in diversi composti, quindi in questo caso deve essere calcolato. In una molecola COSÌ 2 due atomi di ossigeno con uno stato di ossidazione pari a -2, quindi la carica totale degli atomi di ossigeno è -4. Affinché la molecola sia elettricamente neutra, l'atomo di Zolfo deve neutralizzare completamente la carica di entrambi gli atomi di Ossigeno, quindi lo stato di ossidazione dello Zolfo è +4:

Nella molecola è presente il fosforo ( V) solfuro P 2 S 5 L'elemento più elettronegativo è lo zolfo, cioè presenta uno stato di ossidazione negativo, mentre il fosforo ha uno stato di ossidazione positivo. Per lo zolfo, lo stato di ossidazione negativo è solo 2. Insieme, i cinque atomi di zolfo portano una carica negativa di -10. Pertanto due atomi di Fosforo devono neutralizzare questa carica con una carica totale di +10. Poiché nella molecola sono presenti due atomi di fosforo, ciascuno deve avere uno stato di ossidazione pari a +5:

È più difficile calcolare lo stato di ossidazione nei composti non binari: sali, basi e acidi. Ma per questo dovresti usare anche il principio della neutralità elettrica, e ricordare anche che nella maggior parte dei composti lo stato di ossidazione dell'ossigeno è -2, l'idrogeno +1.

Diamo un'occhiata a questo usando il solfato di potassio come esempio. K2SO4. Lo stato di ossidazione del potassio nei composti può essere solo +1 e l'ossigeno -2:

Utilizzando il principio della neutralità elettrica, calcoliamo lo stato di ossidazione dello Zolfo:

2(+1) + 1 (x) + 4 (-2) = 0, da cui x = +6.

Quando si determinano gli stati di ossidazione degli elementi nei composti, è necessario seguire le seguenti regole:

1. Lo stato di ossidazione di un elemento in una sostanza semplice è zero.

2. Il fluoro è l'elemento chimico più elettronegativo, quindi lo stato di ossidazione del fluoro in tutti i composti è uguale a -1.

3. L'ossigeno è l'elemento più elettronegativo dopo il fluoro, quindi lo stato di ossidazione dell'ossigeno in tutti i composti tranne i fluoruri è negativo: nella maggior parte dei casi è -2 e nei perossidi - -1.

4. Lo stato di ossidazione dell'idrogeno nella maggior parte dei composti è +1 e nei composti con elementi metallici (idruri) - -1.

5. Lo stato di ossidazione dei metalli nei composti è sempre positivo.

6. Un elemento più elettronegativo ha sempre uno stato di ossidazione negativo.

7. La somma degli stati di ossidazione di tutti gli atomi in una molecola è zero.

Valenzaè un concetto complesso. Questo termine ha subito una trasformazione significativa contemporaneamente allo sviluppo della teoria del legame chimico. Inizialmente, la valenza era la capacità di un atomo di attaccare o sostituire un certo numero di altri atomi o gruppi atomici per formare un legame chimico.

Una misura quantitativa della valenza dell'atomo di un elemento era il numero di atomi di idrogeno o di ossigeno (questi elementi erano considerati rispettivamente mono- e bivalenti) che l'elemento si lega per formare un idruro di formula EH x o un ossido di formula E nO m.

Pertanto, la valenza dell'atomo di azoto nella molecola di ammoniaca NH 3 è uguale a tre e l'atomo di zolfo nella molecola di H 2 S è uguale a due, poiché la valenza dell'atomo di idrogeno è uguale a uno.

Nei composti Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2, le valenze di sodio, bario e silicio sono rispettivamente 1, 2, 3 e 4.

Il concetto di valenza fu introdotto in chimica prima che la struttura dell'atomo fosse conosciuta, precisamente nel 1853 dal chimico inglese Frankland. È ormai accertato che la valenza di un elemento è strettamente correlata al numero di elettroni esterni degli atomi, poiché gli elettroni degli strati interni degli atomi non partecipano alla formazione dei legami chimici.

Nella teoria elettronica dei legami covalenti si ritiene che valenza di un atomoè determinato dal numero dei suoi elettroni spaiati nello stato fondamentale o eccitato, che partecipano alla formazione di coppie di elettroni comuni con elettroni di altri atomi.

Per alcuni elementi, la valenza è un valore costante. Pertanto, il sodio o il potassio in tutti i composti sono monovalenti, il calcio, il magnesio e lo zinco sono bivalenti, l'alluminio è trivalente, ecc. Ma la maggior parte degli elementi chimici presenta una valenza variabile, che dipende dalla natura dell'elemento partner e dalle condizioni del processo. Pertanto, il ferro può formare due composti con cloro: FeCl 2 e FeCl 3, in cui la valenza del ferro è rispettivamente 2 e 3.

Stato di ossidazione- un concetto che caratterizza lo stato di un elemento in un composto chimico e il suo comportamento nelle reazioni redox; numericamente, lo stato di ossidazione è uguale alla carica formale che può essere assegnata ad un elemento, partendo dal presupposto che tutti gli elettroni in ciascuno dei suoi legami si siano trasferiti ad un atomo più elettronegativo.

Elettronegatività- una misura della capacità di un atomo di acquisire una carica negativa durante la formazione di un legame chimico o della capacità di un atomo in una molecola di attrarre gli elettroni di valenza coinvolti nella formazione di un legame chimico. L'elettronegatività non è un valore assoluto e viene calcolata con vari metodi. Pertanto, i valori di elettronegatività forniti in diversi libri di testo e libri di consultazione possono differire.

La Tabella 2 mostra l'elettronegatività di alcuni elementi chimici sulla scala Sanderson e la Tabella 3 mostra l'elettronegatività degli elementi sulla scala Pauling.

Il valore dell'elettronegatività è riportato sotto il simbolo dell'elemento corrispondente. Quanto più alto è il valore numerico dell'elettronegatività di un atomo, tanto più elettronegativo è l'elemento. Il più elettronegativo è l'atomo di fluoro, il meno elettronegativo è l'atomo di rubidio. In una molecola formata da atomi di due elementi chimici diversi, la carica formale negativa si troverà sull'atomo il cui valore numerico di elettronegatività è maggiore. Pertanto, in una molecola di anidride solforosa SO2, l'elettronegatività dell'atomo di zolfo è 2,5 e l'elettronegatività dell'atomo di ossigeno è maggiore - 3,5. Pertanto, la carica negativa sarà sull'atomo di ossigeno e la carica positiva sarà sull'atomo di zolfo.

Nella molecola di ammoniaca NH 3, il valore di elettronegatività dell'atomo di azoto è 3,0 e quello dell'atomo di idrogeno è 2,1. Pertanto, l'atomo di azoto avrà una carica negativa e l'atomo di idrogeno avrà una carica positiva.

Dovresti conoscere chiaramente le tendenze generali dei cambiamenti di elettronegatività. Poiché un atomo di qualsiasi elemento chimico tende ad acquisire una configurazione stabile dello strato elettronico esterno - un guscio di ottetto di un gas inerte, l'elettronegatività degli elementi in un periodo aumenta e in un gruppo l'elettronegatività generalmente diminuisce all'aumentare del numero atomico dell'elemento. elemento. Pertanto, ad esempio, lo zolfo è più elettronegativo rispetto al fosforo e al silicio, e il carbonio è più elettronegativo rispetto al silicio.

Quando si redigono formule per composti costituiti da due non metalli, il più elettronegativo viene sempre posto a destra: PCl 3, NO 2. Ci sono alcune eccezioni storiche a questa regola, ad esempio NH 3, PH 3, ecc.

Il numero di ossidazione è solitamente indicato da un numero arabo (con un segno davanti al numero) situato sopra il simbolo dell'elemento, ad esempio:

Per determinare il grado di ossidazione degli atomi nei composti chimici, vengono seguite le seguenti regole:

Lo stato di ossidazione degli elementi nelle sostanze semplici è zero.
La somma algebrica degli stati di ossidazione degli atomi in una molecola è zero.
L'ossigeno nei composti presenta principalmente uno stato di ossidazione –2 (nel fluoruro di ossigeno OF 2 + 2, nei perossidi metallici come M 2 O 2 –1).
L'idrogeno nei composti presenta uno stato di ossidazione di + 1, ad eccezione degli idruri di metalli attivi, ad esempio quelli alcalini o alcalino-terrosi, in cui lo stato di ossidazione dell'idrogeno è – 1.
Per gli ioni monoatomici, lo stato di ossidazione è uguale alla carica dello ione, ad esempio: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br – - –1, S 2– - –2, ecc.
Nei composti con un legame polare covalente, lo stato di ossidazione dell'atomo più elettronegativo ha un segno meno, mentre l'atomo meno elettronegativo ha un segno più.
Nei composti organici lo stato di ossidazione dell'idrogeno è +1.

Illustriamo le regole di cui sopra con diversi esempi.

Esempio 1. Determinare il grado di ossidazione degli elementi negli ossidi di potassio K 2 O, selenio SeO 3 e ferro Fe 3 O 4.

Ossido di potassio K2O. La somma algebrica degli stati di ossidazione degli atomi in una molecola è zero. Lo stato di ossidazione dell'ossigeno negli ossidi è –2. Indichiamo lo stato di ossidazione del potassio nel suo ossido come n, quindi 2n + (–2) = 0 o 2n = 2, quindi n = +1, cioè lo stato di ossidazione del potassio è +1.

Ossido di selenio SeO 3. La molecola SeO 3 è elettricamente neutra. La carica negativa totale dei tre atomi di ossigeno è –2 × 3 = –6. Pertanto, per ridurre a zero questa carica negativa, lo stato di ossidazione del selenio deve essere +6.

Molecola di Fe3O4 elettricamente neutro. La carica negativa totale dei quattro atomi di ossigeno è –2 × 4 = –8. Per equalizzare questa carica negativa, la carica positiva totale sui tre atomi di ferro deve essere +8. Pertanto un atomo di ferro deve avere una carica pari a 8/3 = +8/3.

Va sottolineato che lo stato di ossidazione di un elemento in un composto può essere un numero frazionario. Tali stati di ossidazione frazionaria non sono significativi quando si spiega il legame in un composto chimico, ma possono essere utilizzati per costruire equazioni per reazioni redox.

Esempio 2. Determinare il grado di ossidazione degli elementi nei composti NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7.

La molecola di NaClO 3 è elettricamente neutra. Lo stato di ossidazione del sodio è +1, lo stato di ossidazione dell'ossigeno è –2. Indichiamo lo stato di ossidazione del cloro come n, quindi +1 + n + 3 × (–2) = 0, oppure +1 + n – 6 = 0, oppure n – 5 = 0, quindi n = +5. Pertanto, lo stato di ossidazione del cloro è +5.

La molecola K 2 Cr 2 O 7 è elettricamente neutra. Lo stato di ossidazione del potassio è +1, lo stato di ossidazione dell'ossigeno è –2. Indichiamo lo stato di ossidazione del cromo come n, quindi 2 × 1 + 2n + 7 × (–2) = 0, o +2 + 2n – 14 = 0, o 2n – 12 = 0, 2n = 12, quindi n = +6. Pertanto, lo stato di ossidazione del cromo è +6.

Esempio 3. Determiniamo il grado di ossidazione dello zolfo nello ione solfato SO 4 2–. Lo ione SO 4 2– ha una carica pari a –2. Lo stato di ossidazione dell'ossigeno è –2. Indichiamo lo stato di ossidazione dello zolfo come n, quindi n + 4 × (–2) = –2, oppure n – 8 = –2, oppure n = –2 – (–8), quindi n = +6. Pertanto, lo stato di ossidazione dello zolfo è +6.

Va ricordato che lo stato di ossidazione talvolta non è uguale alla valenza di un dato elemento.

Ad esempio, gli stati di ossidazione dell'atomo di azoto nella molecola di ammoniaca NH 3 o nella molecola di idrazina N 2 H 4 sono rispettivamente –3 e –2, mentre la valenza dell'azoto in questi composti è tre.

Lo stato di ossidazione positivo massimo per gli elementi dei sottogruppi principali, di regola, è uguale al numero del gruppo (eccezioni: ossigeno, fluoro e alcuni altri elementi).

Lo stato di ossidazione negativo massimo è 8, il numero del gruppo.

Compiti di formazione

1. In quale composto lo stato di ossidazione del fosforo è +5?

1) HPO3
2)H3PO3
3) Li3P
4) AlP

2. In quale composto lo stato di ossidazione del fosforo è pari a –3?

1) HPO3
2)H3PO3
3) Li3PO4
4) AlP

3. In quale composto lo stato di ossidazione dell'azoto è pari a +4?

1)HNO2
2) N2O4
3) N2O
4) HNO3

4. In quale composto lo stato di ossidazione dell'azoto è pari a –2?

1) NH3
2) N2H4
3) N2O5
4)HNO2

5. In quale composto lo stato di ossidazione dello zolfo è +2?

1) Na2SO3
2)SO2
3) SCl2
4) H2SO4

6. In quale composto lo stato di ossidazione dello zolfo è +6?

1) Na2SO3
2) COSÌ 3
3) SCl2
4) H2SO3

7. Nelle sostanze le cui formule sono CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4, lo stato di ossidazione del cromo è rispettivamente uguale a

1) +2, +3, +6
2) +3, +6, +6
3) +2, +6, +5
4) +2, +6, +6

8. Lo stato di ossidazione negativo minimo di un elemento chimico è solitamente pari a

1) numero del periodo
3) il numero di elettroni mancanti per completare lo strato elettronico esterno

9. Lo stato di ossidazione positivo massimo degli elementi chimici situati nei sottogruppi principali, di regola, è uguale a

1) numero del periodo
2) il numero di serie dell'elemento chimico
3) numero del gruppo
4) il numero totale di elettroni nell'elemento

10. Il fosforo mostra il massimo stato di ossidazione positivo nel composto

1) HPO3
2)H3PO3
3) Na3P
4) Ca3P2

11. Il fosforo presenta uno stato di ossidazione minimo nel composto

1) HPO3
2)H3PO3
3) Na3PO4
4) Ca3P2

12. Gli atomi di azoto nel nitrito di ammonio, situati nel catione e nell'anione, mostrano rispettivamente stati di ossidazione

1) –3, +3
2) –3, +5
3) +3, –3
4) +3, +5

13. La valenza e lo stato di ossidazione dell'ossigeno nel perossido di idrogeno sono rispettivamente uguali

1) II, –2
2) II, –1
3) Io, +4
4) III, –2

14. La valenza e il grado di ossidazione dello zolfo nella pirite FeS2 sono rispettivamente uguali

1) IV, +5
2) II, –1
3) II, +6
4) III, +4

15. La valenza e lo stato di ossidazione dell'atomo di azoto nel bromuro di ammonio sono rispettivamente uguali a

1) IV, –3
2) III, +3
3) IV, –2
4) III, +4

16. L'atomo di carbonio presenta uno stato di ossidazione negativo quando combinato con

1) ossigeno
2) sodio
3) fluoro
4) cloro

17. presenta uno stato costante di ossidazione nei suoi composti

1) stronzio
2) ferro
3) zolfo
4) cloro

18. Lo stato di ossidazione +3 nei loro composti può esibire

1) cloro e fluoro
2) fosforo e cloro
3) carbonio e zolfo
4) ossigeno e idrogeno

19. Lo stato di ossidazione +4 nei loro composti può esibire

1) carbonio e idrogeno
2) carbonio e fosforo
3) carbonio e calcio
4) azoto e zolfo

20. Lo stato di ossidazione è uguale al numero del gruppo nei suoi composti

1) cloro
2) ferro
3) ossigeno
4) fluoro

Per caratterizzare lo stato degli elementi nei composti è stato introdotto il concetto di stato di ossidazione.

DEFINIZIONE

Il numero di elettroni spostati da un atomo di un dato elemento o da un atomo di un dato elemento in un composto è chiamato stato di ossidazione.

Uno stato di ossidazione positivo indica il numero di elettroni che vengono spostati da un dato atomo e uno stato di ossidazione negativo indica il numero di elettroni che vengono spostati verso un dato atomo.

Da questa definizione segue che nei composti con legami non polari lo stato di ossidazione degli elementi è zero. Esempi di tali composti sono molecole costituite da atomi identici (N 2, H 2, Cl 2).

Lo stato di ossidazione dei metalli nello stato elementare è zero, poiché la distribuzione della densità elettronica in essi è uniforme.

Nei composti ionici semplici, lo stato di ossidazione degli elementi in essi contenuti è uguale alla carica elettrica, poiché durante la formazione di questi composti avviene una transizione quasi completa degli elettroni da un atomo all'altro: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

Quando si determina lo stato di ossidazione degli elementi nei composti con legami covalenti polari, vengono confrontati i loro valori di elettronegatività. Poiché durante la formazione di un legame chimico, gli elettroni vengono spostati negli atomi di elementi più elettronegativi, questi ultimi hanno uno stato di ossidazione negativo nei composti.

Stato di ossidazione massimo

Per gli elementi che presentano diversi stati di ossidazione nei loro composti, esistono concetti di stato di ossidazione massimo (massimo positivo) e minimo (minimo negativo). Lo stato di ossidazione più elevato di un elemento chimico di solito coincide numericamente con il numero del gruppo nella tavola periodica di D.I. Mendeleev. Le eccezioni sono il fluoro (lo stato di ossidazione è -1 e l'elemento si trova nel gruppo VIIA), l'ossigeno (lo stato di ossidazione è +2 e l'elemento si trova nel gruppo VIA), l'elio, il neon, l'argon (lo stato di ossidazione è 0 e gli elementi si trovano nel gruppo VIII), così come gli elementi del sottogruppo cobalto e nichel (lo stato di ossidazione è +2 e gli elementi si trovano nel gruppo VIII), per i quali lo stato di ossidazione più alto è espresso da un numero il cui valore è inferiore al numero del gruppo a cui appartengono. Gli elementi del sottogruppo del rame, al contrario, hanno uno stato di ossidazione massimo maggiore di uno, sebbene appartengano al gruppo I (il massimo stato di ossidazione positivo di rame e argento è +2, oro +3).

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Risposta Determineremo alternativamente il grado di ossidazione dello zolfo in ciascuno degli schemi di trasformazione proposti, quindi selezioneremo la risposta corretta.

Nell'idrogeno solforato, lo stato di ossidazione dello zolfo è (-2) e in una sostanza semplice - zolfo - 0:

Cambiamento dello stato di ossidazione dello zolfo: -2 → 0, cioè sesta risposta.

In una sostanza semplice - lo zolfo - lo stato di ossidazione dello zolfo è 0 e in SO 3 - (+6):

Cambiamento dello stato di ossidazione dello zolfo: 0 → +6, cioè quarta opzione di risposta.

Nell'acido solforoso, lo stato di ossidazione dello zolfo è (+4) e in una sostanza semplice - zolfo - 0:

1×2 +x+ 3×(-2) =0;

Cambiamento dello stato di ossidazione dello zolfo: +4 → 0, cioè terza opzione di risposta.

ESEMPIO 2

Esercizio

L'azoto mostra valenza III e stato di ossidazione (-3) nel composto: a) N 2 H 4 ; b) NH3; c) NH4CI; d) N2O5

Soluzione

Per dare la risposta corretta alla domanda posta, determineremo alternativamente la valenza e lo stato di ossidazione dell'azoto nei composti proposti.

a) la valenza dell'idrogeno è sempre uguale a I. Il numero totale di unità di valenza dell'idrogeno è pari a 4 (1 × 4 = 4). Dividiamo il valore ottenuto per il numero di atomi di azoto presenti nella molecola: 4/2 = 2, quindi la valenza dell'azoto è II. Questa opzione di risposta non è corretta.

b) la valenza dell'idrogeno è sempre uguale a I. Il numero totale di unità di valenza dell'idrogeno è pari a 3 (1 × 3 = 3). Dividiamo il valore ottenuto per il numero di atomi di azoto presenti nella molecola: 3/1 = 2, quindi la valenza dell'azoto è III. Il grado di ossidazione dell'azoto nell'ammoniaca è (-3):

Questa è la risposta corretta.

Risposta

Opzione (b)

Stato di ossidazione. Determinazione dello stato di ossidazione dell'atomo di un elemento utilizzando la formula chimica del composto. Stesura della formula di un composto in base agli stati di ossidazione noti degli atomi elementari

Lo stato di ossidazione di un elemento è la carica condizionale di un atomo in una sostanza, calcolata presupponendo che sia costituita da ioni. Per determinare lo stato di ossidazione degli elementi, è necessario ricordare alcune regole:

1. Lo stato di ossidazione può essere positivo, negativo o zero. È indicato da un numero arabo con un segno più o meno sopra il simbolo dell'elemento.

2. Nel determinare gli stati di ossidazione, procediamo dall'elettronegatività della sostanza: la somma degli stati di ossidazione di tutti gli atomi nel composto è zero.

3. Se un composto è formato da atomi di un elemento (in una sostanza semplice), lo stato di ossidazione di questi atomi è zero.

4. Agli atomi di alcuni elementi chimici vengono solitamente assegnati stati di ossidazione dell'acciaio. Ad esempio, lo stato di ossidazione del fluoro nei composti è sempre -1; litio, sodio, potassio, rubidio e cesio +1; magnesio, calcio, stronzio, bario e zinco +2, alluminio +3.

5. Lo stato di ossidazione dell'idrogeno nella maggior parte dei composti è +1 e solo nei composti con alcuni metalli è pari a -1 (KH, BaH2).

6. Lo stato di ossidazione dell'ossigeno nella maggior parte dei composti è -2, e solo in alcuni composti gli viene assegnato uno stato di ossidazione -1 (H2O2, Na2O2 o +2 (OF2).

7. Gli atomi di molti elementi chimici hanno stati di ossidazione variabili.

8. Lo stato di ossidazione dell'atomo metallico nei composti è positivo ed è numericamente uguale alla sua valenza.

9. Il massimo stato di ossidazione positivo di un elemento è solitamente uguale al numero del gruppo nella tavola periodica in cui si trova l'elemento.

10. Lo stato di ossidazione minimo per i metalli è zero. Per i non metalli, nella maggior parte dei casi, lo stato di ossidazione inferiore a quello negativo è pari alla differenza tra il numero del gruppo e il numero otto.

11. Lo stato di ossidazione di un atomo forma uno ione semplice (costituito da un atomo) ed è uguale alla carica di questo ione.

Utilizzando le regole di cui sopra, determineremo gli stati di ossidazione degli elementi chimici nella composizione di H2SO4. Questa è una sostanza complessa composta da tre elementi chimici: idrogeno H, zolfo S e ossigeno O. Notiamo gli stati di ossidazione di quegli elementi per i quali sono costanti. Nel nostro caso, questi sono idrogeno H e ossigeno O.

Determiniamo lo stato di ossidazione sconosciuto dello zolfo. Sia x lo stato di ossidazione dello zolfo in questo composto.

Creiamo equazioni moltiplicando per ciascun elemento il suo indice per lo stato di ossidazione ed eguagliando a zero la quantità estratta: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X – 8 = 0

x = +8 – 2 = +6

Pertanto, il numero di ossidazione dello zolfo è più sei.

Nell'esempio seguente scopriremo come creare una formula per un composto con stati di ossidazione noti degli atomi elementari. Creiamo la formula per l'ossido di ferro (III). La parola “ossido” significa che a destra del simbolo del ferro bisogna scrivere il simbolo dell'ossigeno: FeO.

Notiamo gli stati di ossidazione degli elementi chimici sopra i loro simboli. Lo stato di ossidazione del ferro è indicato nel nome tra parentesi (III), quindi pari a +3, lo stato di ossidazione dell'ossigeno negli ossidi è -2.

Troviamo il minimo comune multiplo dei numeri 3 e 2, questo è 6. Dividi il numero 6 per 3, otteniamo il numero 2: questo è l'indice del ferro. Dividi il numero 6 per 2, otteniamo il numero 3: questo è l'indice dell'ossigeno.

Nell'esempio seguente scopriremo come creare una formula per un composto con stati di ossidazione noti degli atomi degli elementi e delle cariche ioniche. Creiamo la formula per l'ortofosfato di calcio. La parola “ortofosfato” significa che a destra del simbolo del Calcio bisogna scrivere il residuo acido dell'acido ortofosfato: CaPO4.

Notiamo lo stato di ossidazione del calcio (regola numero quattro) e la carica del residuo acido (secondo la tabella di solubilità).

Troviamo il minimo comune multiplo dei numeri 2 e 3, questo è 6. Dividi il numero 6 per 2, otteniamo il numero 3: questo è l'indice del calcio. Dividi il numero 6 per 3, otteniamo il numero 2: questo è l'indice del residuo acido.