www.wikidata.uk-ua.nina.az

Ступінь окиснення Сту пінь оки снення умовний електростатичний заряд який приписують атому в молекулі припускаючи що еле

Ступінь окиснення

Сту́пінь оки́снення — умовний електростатичний заряд, який приписують атому в молекулі, припускаючи, що електронні пари, які утворюють зв'язок, повністю зміщені в бік більш електронегативних атомів (тобто вважаючи, що всі зв'язки даного атома мають 100% йонний характер). На відміну від валентності, яка позначає кількість утворюваних зв'язків і є натуральним числом, ступінь окиснення може мати позитивне, негативне, нульове або дробове значення.

Наприклад, у молекулі хлороводню HCl відбувається зміщення однієї електронної пари і ступінь окиснення для водню набуває значення +1, а для хлору -1. Що більше електронів переходять до іншого атома, то більшим стає ступінь окиснення. Загалом він може набувати значень від +8 (як для осмію в OsO4) до -4 (кремній у Mg2Si), однак кожен хімічний елемент має ряд характерних саме для нього значень ступеня окиснення. Атоми в найвищому ступені окислення можуть бути тільки окисниками, а в найнижчому — тільки відновниками.

Ступінь окиснення є суто формальною величиною, оскільки не описує характер взаємодії у зв'язку. Так, ступінь окиснення атома хлору в молекулах HCl та NaCl набуває в обох випадках значення -1, проте його ефективний заряд (справжній ступінь поляризації) є різним.

Визначення ступеня окиснення

Розподіл ступенів окиснення у хлораті кальцію:
Кисень має типове значення -2, для кальцію, як лужноземельного елемента, ступінь окиснення набуває значення +2, а для хлору, виходячи з правила нейтральності загального заряду, — +5
Див. також: Електронегативність

Визначення ступенів окиснення у молекулі базується на порівнянні значень електронегативності для атомів. Так, позитивні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язувальна електронна хмара зміщена від них), а негативні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв'язувальна електронна хмара зміщена до них). Наприклад, у сполуці MgO хімічний елемент Магній має позитивний ступінь окиснення +2, а Оксиген — негативний ступінь окиснення −2.

Враховуючи те, що більшість елементів має характерні ступені окиснення (це пов'язано з будовою їхніх електронних оболонок), можна вивести наступні правила обчислення ступенів окиснення:

  1. алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх атомів у молекулі має дорівнювати нулю, у багатоатомних йонах сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює заряду йона.
  2. для одноатомних йонів ступінь окиснення дорівнює заряду йона.
  3. ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю (за винятком озону).
  4. ступінь окиснення лужних металів дорівнює +1 (за винятком простих речовин і алкалідів);
  5. ступінь окиснення гідрогену дорівнює +1 (в більшості сполук) або −1 (в гідридах), 0 в молекулі Н2;
  6. Флуор в усіх сполуках має ступінь окиснення −1 (за винятком F2);
  7. ступінь окиснення Оксигену в сполуках, як правило, дорівнює −2. Виняток становлять флуориди Оксигену (+2), сполуки діоксигеніл-іона О+
    2     (+1/2), кисень О2 (0), пероксиди (−1), супероксиди (−1/2) та неорганічні озоніди (−1/3).
Просторова будова BeF2

Часто ступінь окиснення не збігається із числом утворюваних зв'язків. Зокрема, для атома Берилію у молекулі BeF2 ступінь окиснення є рівним +2, тоді як його молекула є полімерною. Також варто пам'ятати, що фактичний заряд на атомі може не відповідати ступеню окиснення цього атома. Так, у амоній-іоні атом Нітрогену має заряд +1, проте ступінь окиснення −3.

На письмі ступінь окиснення зазначається над символом елемента або вгорі праворуч від нього:

Коли в тексті (не у формулі) необхідно позначити ступінь окиснення елемента, його записують одразу після символу або назви елемента без пробілів у круглих дужках. Наприклад: Оксиген(−2), О(−2), Ферум(+3), Fe(+3) чи залізо(0), Fe(0).

Винятки

  • Ступінь окиснення Сірки у складі піриту (персульфіду Заліза (ІІ)) FeS2 дорівнює (−1) (група S2−
    2     є аналогом пероксидної групи O2−
    2    )
  • У складі складних оксидів атоми одного і того ж елемента можуть мати різні ступені окиснення. Наприклад: у магнетиті (фераті (ІІІ) Заліза (ІІ)) Fe3O4 Залізо має ступені окиснення +2 і +3). При розв'язанні завдань, для яких має значення ступінь окиснення, формулу магнетиту слід записувати так: Fe+2(Fe+3O2)2 (представлення у вигляді солі) або FeO·Fe2O3 (представлення у вигляді складного оксиду). Іншими поширеними прикладами складних оксидів є сурик Pb3O4 (2PbO·PbO2) та манганцева шпінель Mn3O4 (Mn+2(Mn+3O2)2 або MnO·Mn2O3).

Ступінь окиснення в органічних речовинах

Розподіл ступенів окиснення у 5-гідроксицитозині

Поняття ступеня окиснення в органічній хімії використовується набагато рідше ніж в неорганічній. В органіці здебільшого прийнято оцінювати міру «окисненості» та «відновленості» сполуки за кількістю атомів кисню та водню в ній, відповідно. Однак, є кілька випадків, коли формалізм ступеня окиснення корисний і в органічній хімії: це реакції з перетворенням неорганічних сполук на органічні (і навпаки) та електрохімічні реакції (в яких варто знати кількість електронів, що беруть участь у кожній стадії процесу). В такому разі (на відміну від неорганічних сполук) найчастіше вираховують не середній ступінь окиснення елементу в сполуці, а ступінь окиснення кожного атома. При цьому вважається, що атом водню завжди має ступінь окиснення +1, а кисню — −2 (крім випадків перекисних сполук, в яких розглядають групу О2−
2), а ступінь окиснення відповідного атома вуглецю (Карбону) вираховується, виходячи з принципу електронейтральності.

Таким чином, найменший ступінь окиснення має атом вуглецю в метані C−4H4, а найвищий — у діоксиді вуглецю C+4O2 (продукті повного окиснення будь-якої органічної сполуки).

Для вуглеводнів ступінь окиснення атому вуглецю залежить від його зв'язності. В порядку зростання це:

  • первинний атом вуглецю RC−3H3
  • вторинний атом вуглецю RR'C−2H2
  • третинний атом вуглецю RR'R"C−1H
  • четвертинний атом вуглецю RR'R"R'"C0

Для кисневмісних сполук ступінь окиснення атому вуглецю залежить як від його зв'язності, так і від порядку зв'язку вуглець—кисень. В порядку зростання це:

Див. також

Примітки

  1. Правила обрахування ступенів окиснення інших гетероатомів набагато складніше і їх неможливо викласти в короткій статті. Варто тільки відмітити, що при цьому враховується, до якого класу сполук відноситься ця група.
  2. Тобто зв'язок СС будь-якого порядку вважається повністю неполярним, і «початковий» ступінь окиснення атомів вуглецю в ньому рівний нулю.

Джерела

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Stu pin oki snennya umovnij elektrostatichnij zaryad yakij pripisuyut atomu v molekuli pripuskayuchi sho elektronni pari yaki utvoryuyut zv yazok povnistyu zmisheni v bik bilsh elektronegativnih atomiv tobto vvazhayuchi sho vsi zv yazki danogo atoma mayut 100 jonnij harakter Na vidminu vid valentnosti yaka poznachaye kilkist utvoryuvanih zv yazkiv i ye naturalnim chislom stupin okisnennya mozhe mati pozitivne negativne nulove abo drobove znachennya Napriklad u molekuli hlorovodnyu HCl vidbuvayetsya zmishennya odniyeyi elektronnoyi pari i stupin okisnennya dlya vodnyu nabuvaye znachennya 1 a dlya hloru 1 Sho bilshe elektroniv perehodyat do inshogo atoma to bilshim staye stupin okisnennya Zagalom vin mozhe nabuvati znachen vid 8 yak dlya osmiyu v OsO4 do 4 kremnij u Mg2Si odnak kozhen himichnij element maye ryad harakternih same dlya nogo znachen stupenya okisnennya Atomi v najvishomu stupeni okislennya mozhut buti tilki okisnikami a v najnizhchomu tilki vidnovnikami Stupin okisnennya ye suto formalnoyu velichinoyu oskilki ne opisuye harakter vzayemodiyi u zv yazku Tak stupin okisnennya atoma hloru v molekulah HCl ta NaCl nabuvaye v oboh vipadkah znachennya 1 prote jogo efektivnij zaryad spravzhnij stupin polyarizaciyi ye riznim Zmist 1 Viznachennya stupenya okisnennya 1 1 Vinyatki 1 2 Stupin okisnennya v organichnih rechovinah 2 Div takozh 3 Primitki 4 DzherelaViznachennya stupenya okisnennya Redaguvati Rozpodil stupeniv okisnennya u hlorati kalciyu Kisen maye tipove znachennya 2 dlya kalciyu yak luzhnozemelnogo elementa stupin okisnennya nabuvaye znachennya 2 a dlya hloru vihodyachi z pravila nejtralnosti zagalnogo zaryadu 5Div takozh Elektronegativnist Viznachennya stupeniv okisnennya u molekuli bazuyetsya na porivnyanni znachen elektronegativnosti dlya atomiv Tak pozitivni znachennya stupeniv okisnennya mayut ti atomi yaki viddali svoyi elektroni inshim atomam zv yazuvalna elektronna hmara zmishena vid nih a negativni znachennya stupeniv okisnennya mayut ti atomi yaki priyednali elektroni vid inshih atomiv zv yazuvalna elektronna hmara zmishena do nih Napriklad u spoluci MgO himichnij element Magnij maye pozitivnij stupin okisnennya 2 a Oksigen negativnij stupin okisnennya 2 Vrahovuyuchi te sho bilshist elementiv maye harakterni stupeni okisnennya ce pov yazano z budovoyu yihnih elektronnih obolonok mozhna vivesti nastupni pravila obchislennya stupeniv okisnennya algebrayichna suma stupeniv okisnennya vsih atomiv u molekuli maye dorivnyuvati nulyu u bagatoatomnih jonah suma stupeniv okisnennya vsih atomiv dorivnyuye zaryadu jona dlya odnoatomnih joniv stupin okisnennya dorivnyuye zaryadu jona stupin okisnennya elementiv u prostih rechovinah dorivnyuye nulyu za vinyatkom ozonu stupin okisnennya luzhnih metaliv dorivnyuye 1 za vinyatkom prostih rechovin i alkalidiv stupin okisnennya gidrogenu dorivnyuye 1 v bilshosti spoluk abo 1 v gidridah 0 v molekuli N2 Fluor v usih spolukah maye stupin okisnennya 1 za vinyatkom F2 stupin okisnennya Oksigenu v spolukah yak pravilo dorivnyuye 2 Vinyatok stanovlyat fluoridi Oksigenu 2 spoluki dioksigenil iona O 2 1 2 kisen O2 0 peroksidi 1 superoksidi 1 2 ta neorganichni ozonidi 1 3 Prostorova budova BeF2Chasto stupin okisnennya ne zbigayetsya iz chislom utvoryuvanih zv yazkiv Zokrema dlya atoma Beriliyu u molekuli BeF2 stupin okisnennya ye rivnim 2 todi yak jogo molekula ye polimernoyu Takozh varto pam yatati sho faktichnij zaryad na atomi mozhe ne vidpovidati stupenyu okisnennya cogo atoma Tak u amonij ioni atom Nitrogenu maye zaryad 1 prote stupin okisnennya 3 Na pismi stupin okisnennya zaznachayetsya nad simvolom elementa abo vgori pravoruch vid nogo K 1 M n 7 O 4 2 displaystyle mathrm overset 1 K overset 7 Mn overset 2 O 4 abo H 2 O 2 displaystyle mathrm H 2 O 2 Koli v teksti ne u formuli neobhidno poznachiti stupin okisnennya elementa jogo zapisuyut odrazu pislya simvolu abo nazvi elementa bez probiliv u kruglih duzhkah Napriklad Oksigen 2 O 2 Ferum 3 Fe 3 chi zalizo 0 Fe 0 Vinyatki Redaguvati Stupin okisnennya Sirki u skladi piritu persulfidu Zaliza II FeS2 dorivnyuye 1 grupa S2 2 ye analogom peroksidnoyi grupi O2 2 U skladi skladnih oksidiv atomi odnogo i togo zh elementa mozhut mati rizni stupeni okisnennya Napriklad u magnetiti ferati III Zaliza II Fe3O4 Zalizo maye stupeni okisnennya 2 i 3 Pri rozv yazanni zavdan dlya yakih maye znachennya stupin okisnennya formulu magnetitu slid zapisuvati tak Fe 2 Fe 3O2 2 predstavlennya u viglyadi soli abo FeO Fe2O3 predstavlennya u viglyadi skladnogo oksidu Inshimi poshirenimi prikladami skladnih oksidiv ye surik Pb3O4 2PbO PbO2 ta manganceva shpinel Mn3O4 Mn 2 Mn 3O2 2 abo MnO Mn2O3 Stupin okisnennya v organichnih rechovinah Redaguvati Rozpodil stupeniv okisnennya u 5 gidroksicitoziniPonyattya stupenya okisnennya v organichnij himiyi vikoristovuyetsya nabagato ridshe nizh v neorganichnij V organici zdebilshogo prijnyato ocinyuvati miru okisnenosti ta vidnovlenosti spoluki za kilkistyu atomiv kisnyu ta vodnyu v nij vidpovidno Odnak ye kilka vipadkiv koli formalizm stupenya okisnennya korisnij i v organichnij himiyi ce reakciyi z peretvorennyam neorganichnih spoluk na organichni i navpaki ta elektrohimichni reakciyi v yakih varto znati kilkist elektroniv sho berut uchast u kozhnij stadiyi procesu V takomu razi na vidminu vid neorganichnih spoluk najchastishe virahovuyut ne serednij stupin okisnennya elementu v spoluci a stupin okisnennya kozhnogo atoma Pri comu vvazhayetsya sho atom vodnyu zavzhdi maye stupin okisnennya 1 a kisnyu 2 krim vipadkiv perekisnih spoluk v yakih rozglyadayut grupu O2 2 1 a stupin okisnennya vidpovidnogo atoma vuglecyu Karbonu virahovuyetsya vihodyachi z principu elektronejtralnosti 2 Takim chinom najmenshij stupin okisnennya maye atom vuglecyu v metani C 4H4 a najvishij u dioksidi vuglecyu C 4O2 produkti povnogo okisnennya bud yakoyi organichnoyi spoluki Dlya vuglevodniv stupin okisnennya atomu vuglecyu zalezhit vid jogo zv yaznosti V poryadku zrostannya ce pervinnij atom vuglecyu RC 3H3 vtorinnij atom vuglecyu RR C 2H2 tretinnij atom vuglecyu RR R C 1H chetvertinnij atom vuglecyu RR R R C0Dlya kisnevmisnih spoluk stupin okisnennya atomu vuglecyu zalezhit yak vid jogo zv yaznosti tak i vid poryadku zv yazku vuglec kisen V poryadku zrostannya ce pervinni spirti RC 1H2OH vtorinni spirti RR C0HOH formaldegid HC0 O H tretinni spirti RR R C 1OH aldegidi RC 1 O H ketoni RC 2 O R murashina formiatna kislota HC 2 O OH karbonovi kisloti RC 3 O OH ta yih pohidni napriklad esteri RC O OR abo angidridi RC O OC O R Div takozh RedaguvatiRiven okisnennyaPrimitki Redaguvati Pravila obrahuvannya stupeniv okisnennya inshih geteroatomiv nabagato skladnishe i yih nemozhlivo viklasti v korotkij statti Varto tilki vidmititi sho pri comu vrahovuyetsya do yakogo klasu spoluk vidnositsya cya grupa Tobto zv yazok SS bud yakogo poryadku vvazhayetsya povnistyu nepolyarnim i pochatkovij stupin okisnennya atomiv vuglecyu v nomu rivnij nulyu Dzherela RedaguvatiGlinka M L Zagalna himiya pidruchnik 2 ge vid pererob i dop Kiyiv Visha shkola 1982 608 s Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Romanova N V Zagalna ta neorganichna himiya Pidruch dlya stud vish navch zakl K Irpin VTF Perun 2004 S 100 102 ISBN 966 569 106 6 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Stupin okisnennya amp oldid 32870050