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⁺Mn^XO₄^-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-.

Окислительно-восстановительные реакции - это реакции, которые идут с изменением степеней окисления элементов. Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, где все полярные связи считаются ионными.

Окисление - это процесс отдачи электронов.

Восстановление - это процесс присоединения электронов.

Окислитель - это атом, молекула или ион, который принимает электроны и понижает свою степень окисления, т.е. восстанавливается.

Восстановитель - это атом, молекула или ион, который отдаёт электроны и повышает свою степень окисления, т.е. окисляется.

Восстановители: а) металлы - чем меньше потенциал ионизации, тем сильнее восстановительные свойства; б) соединения элементов в низших степенях окисления (NH₃, H₂S, HBr, HI и др.), у которых все орбитали заполнены и могут только отдавать электроны.

Окислители: а) неметаллы (F₂, Cl₂, Br₂, O₂ и др.) - чем больше сродство к электрону, тем сильнее окислительные свойства; б) ионы металлов в высоких степенях окисления (Fe³⁺, Sn⁴⁺, Mn⁴⁺ и др.); в) соединения элементов в высших степенях окисления (KMnO₄, K₂Cr₂O₇, NaBiO₃, HNO₃, H₂SO₄(конц.) и др.), у которых уже отданы все валентные электроны и могут быть только окислителями.

Соединения элементов в промежуточных степенях окисления (HNO₂, H₂SO₃, H₂O₂ и др.) могут проявлять окислительные и восстановительные свойства в зависимости от окислительно-восстановительных свойств второго реагента.

Типы ОВР

Все ОВР можно разделить на три типа: межмолекулярные, внутримолекулярные и диспропорционирование.

Классификация окислительно-восстановительных реакций