Степень окисления – это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все связи имеют ионный тип.

Степени окисления могут иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, поэтому алгебраическая сумма степеней окисления элементов в молекуле с учётом числа их атомов равна 0, а в ионе – заряду иона.

1. Степени окисления металлов в соединениях всегда положительные.

2. Высшая степень окисления соответствует номеру группы периодической системы, где находится данный элемент (исключение составляют: Au+3 (I группа), Cu+2 (II), из VIII группы степень окисления +8 может быть только у осмия Os и рутения Ru.

3. Степени окисления неметаллов зависят от того, с каким атомом он соединён:

  • если с атомом металла, то степень окисления отрицательная;
  • если с атомом неметалла то степень окисления может быть и положительная, и отрицательная. Это зависит от электроотрицательности атомов элементов.

4. Высшую отрицательную степень окисления неметаллов можно определить вычитанием из 8 номера группы, в которой находится данный элемент, т.е. высшая положительная степень окисления равна числу электронов на внешнем слое, которое соответствует номеру группы.

5. Степени окисления простых веществ равны 0, независимо от того металл это или неметалл.

Элементы с неизменными степенями окисления.

 

Элемент

Характерная степень окисления

Исключения

H

+1

Гидриды металлов: LIH-1

F

-1

 

O

-2

F2O+2; пероксиды, надпероксиды, озониды

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

 

 

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

 

 

Al

 

 

 

Степени окисления химических элементов (таблица).

 

Степенью окисления называют условный заряд частицы в предположении, что связь полностью разорвана (имеет ионных характер).

 

H­Cl = H+ + Cl-,

 

Связь в соляной кислоте ковалентная полярная. Электронная пара в большей степени смещена в сторону атома Cl-, т.к. он более электроотрицацельный элемент.

 

Как определить степень окисления?

Электроотрицательность – это способность атомов притягивать к себе электроны других элементов.

Степень окисления указывается над элементом: Br20, Na0, O+2F2-1, K+Cl- и т.д.

Она может быть отрицательной и положительной.

- Степень окисления простого вещества (несвязанное, свободное состояние) равна нулю.

- Степень окисления кислорода у большинстве соединений равна -2 (исключение составляют пероксиды Н2О2, где она равна -1 и соединения с фтором – O+2F2-1, O2+1F2-1).

- Степень окисления простого одноатомного иона равна его заряду: Na+, Ca+2.

- Водород в своих соединениях имеет степень окисления равную +1 (исключения составляют гидриды - Na+H- и соединения типа C+4H4-1).

- В связях «металл-неметалл» отрицательную степень окисления имеет тот атом, который обладает большей электрооприцательностью (данные об элеткроотрицательности приведены в шкале Полинга): H+F-, Cu+Br-, Ca+2(NO3)- и т.д.

 

Правила определения степени окисления в химических соединениях.

Возьмем соединение KMnO4, необходимо определить степень окисления у атома марганца.

Рассуждения:

  1. Калий – щелочной металл, стоящий в I группе периодической таблицы, в связи с чем, имеет только положительную степень окисления +1.
  2. Кислород, как известно, в большинстве своих соединений имеет степень окисления -2. Данное вещество не является пероксидом, а значит, - не исключение.
  3. Составляет уравнение:

К+MnXO4-2

 

Пусть Х – неизвестная нам степень окисления марганца.

Количество атомов калия – 1, марганца – 1, кислорода – 4.

Доказано, что молекула в целом электронейтральна, поэтому ее общий заряд должен быть равен нулю.

 

Отсюда: 

1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0,

Х = +7,

 

Значит, степень окисления марганца в перманганате калия = +7.

 

Возьмем другой пример оксида Fe2O3.

Необходимо определить степень окисления атома железа.

Рассуждение:

  1. Железо – металл, кислород – неметалл, значит, именно кислород будет окислителем и иметь отрицательный заряд. Мы знаем, что кислород имеет степень окисления -2.
  2. Считаем количества атомов: железа – 2 атома, кислорода – 3.
  3. Составляем уравнение, где Х – степень окисления атома железа:

 

2*(Х) + 3*(-2) = 0,

Х= +3.

 

Вывод: степень окисления железа в данном оксиде равна +3.

 

Примеры. Определить степени окисления всех атомов в молекуле.

1. K2Cr2O7.

Степень окисления К +1, кислорода О –2.

Учитывая индексы: О=(–2)×7=(–14), К=(+1)×2=(+2).

Т.к. алгебраическая сумма степеней окисления элементов в молекуле с учётом числа их атомов равна 0, то число положительных степеней окисления равно числу отрицательных. Степени окисления К+О=(–14)+(+2)=(-12).

Из этого следует, что у атома хрома число положительных степеней равно 12, но атомов в молекуле 2, значит на один атом приходится (+12):2=(+6). Ответ: К2+Cr2+6O7-2.

2. (AsO4)3-.

В данном случае сумма степеней окисления будет равна уже не нулю, а заряду иона, т. е. 3. Составим уравнение: х+4×(2)= 3.

Ответ: (As+5O4-2)3-.