ในวิชาเคมี คำว่า "ออกซิเดชัน" และ "การรีดักชัน" หมายถึงปฏิกิริยาที่อะตอมหรือกลุ่มอะตอมสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนตามลำดับ สถานะออกซิเดชันเป็นค่าตัวเลขที่กำหนดให้กับอะตอมตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไปที่ระบุลักษณะของจำนวนอิเล็กตรอนที่กระจายตัวใหม่และแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้มีการกระจายตัวระหว่างอะตอมอย่างไรในระหว่างปฏิกิริยา การกำหนดค่านี้อาจเป็นได้ทั้งขั้นตอนง่ายๆ หรือค่อนข้างซับซ้อน ขึ้นอยู่กับอะตอมและโมเลกุลที่ประกอบด้วยพวกมัน นอกจากนี้อะตอมของธาตุบางชนิดอาจมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ โชคดีที่มีกฎง่ายๆ ที่ชัดเจนในการกำหนดสถานะออกซิเดชัน หากต้องการใช้อย่างมั่นใจ ความรู้พื้นฐานทางเคมีและพีชคณิตก็เพียงพอแล้ว

ขั้นตอน

ส่วนที่ 1

พิจารณาว่าสารที่เป็นปัญหานั้นเป็นธาตุหรือไม่.สถานะออกซิเดชันของอะตอมภายนอกสารประกอบเคมีเป็นศูนย์ กฎนี้ใช้ได้กับทั้งสารที่เกิดจากอะตอมอิสระแต่ละอะตอม และสำหรับสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลสองอะตอมหรือโมเลกุลหลายอะตอมของธาตุเดียว

• ตัวอย่างเช่น Al(s) และ Cl 2 มีสถานะออกซิเดชันเป็น 0 เนื่องจากทั้งสองอยู่ในสถานะองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่ได้ผูกกัน
• โปรดทราบว่ารูปแบบ allotropic ของซัลเฟอร์ S8 หรืออ็อกตาซัลเฟอร์ แม้จะมีโครงสร้างที่ผิดปกติ แต่ก็มีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์เช่นกัน

1. ตรวจสอบว่าสารที่เป็นปัญหาประกอบด้วยไอออนหรือไม่สถานะออกซิเดชันของไอออนเท่ากับประจุ สิ่งนี้เป็นจริงทั้งกับไอออนอิสระและไอออนที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบเคมี

   • ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันของ Cl - ไอออนคือ -1
   • สถานะออกซิเดชันของ Cl ไอออนในสารประกอบทางเคมี NaCl ก็คือ -1 เช่นกัน เนื่องจากตามคำจำกัดความแล้ว Na ไอออนมีประจุ +1 เราจึงสรุปได้ว่า Cl ไอออนมีประจุ -1 ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของมันคือ -1

2. โปรดทราบว่าไอออนของโลหะสามารถมีสถานะออกซิเดชันได้หลายสถานะอะตอมของธาตุโลหะหลายชนิดสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ในระดับที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ประจุของไอออนของโลหะ เช่น เหล็ก (Fe) คือ +2 หรือ +3 ประจุของไอออนโลหะ (และสถานะออกซิเดชัน) สามารถกำหนดได้โดยประจุของไอออนขององค์ประกอบอื่น ๆ ที่โลหะเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบเคมี ในข้อความประจุนี้ระบุด้วยเลขโรมัน เช่น เหล็ก (III) มีสถานะออกซิเดชันที่ +3

   • ตัวอย่างเช่น พิจารณาสารประกอบที่มีอะลูมิเนียมไอออน ประจุรวมของสารประกอบ AlCl 3 เป็นศูนย์ เนื่องจากเรารู้ว่า Cl - ไอออนมีประจุ -1 และมีไอออนดังกล่าว 3 ตัวในสารประกอบ เพื่อให้สารดังกล่าวมีความเป็นกลางโดยรวม อัลไอออนจะต้องมีประจุ +3 ดังนั้นในกรณีนี้ สถานะออกซิเดชันของอะลูมิเนียมคือ +3

3. สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ -2 (มีข้อยกเว้นบางประการ)ในเกือบทุกกรณี อะตอมของออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ -2 มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎนี้:

   • ถ้าออกซิเจนอยู่ในสถานะธาตุ (O2) สถานะออกซิเดชันจะเป็น 0 เช่นเดียวกับในกรณีของสารธาตุอื่นๆ
   • ถ้ารวมออกซิเจนด้วย เปอร์ออกไซด์สถานะออกซิเดชันของมันคือ -1 เปอร์ออกไซด์เป็นกลุ่มของสารประกอบที่มีพันธะออกซิเจน-ออกซิเจนอย่างง่าย (นั่นคือ ไอออนเปอร์ออกไซด์ O 2 -2) ตัวอย่างเช่น ในองค์ประกอบของโมเลกุล H 2 O 2 (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) ออกซิเจนมีประจุและสถานะออกซิเดชันเป็น -1
   • เมื่อรวมกับฟลูออรีน ออกซิเจนจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +2 อ่านกฎสำหรับฟลูออรีนด้านล่าง

4. ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 โดยมีข้อยกเว้นบางประการเช่นเดียวกับออกซิเจน ก็มีข้อยกเว้นเช่นกัน โดยทั่วไป สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 (เว้นแต่จะอยู่ในสถานะองค์ประกอบ H2) อย่างไรก็ตาม ในสารประกอบที่เรียกว่าไฮไดรด์ สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ -1

   • ตัวอย่างเช่น ใน H2O สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนมีประจุ -2 และจำเป็นต้องมีประจุ +1 สองประจุเพื่อให้ความเป็นกลางโดยรวม อย่างไรก็ตาม ในองค์ประกอบของโซเดียมไฮไดรด์ สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนอยู่ที่ -1 อยู่แล้ว เนื่องจาก Na ไอออนมีประจุ +1 และสำหรับความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยรวม ประจุของอะตอมไฮโดรเจน (และด้วยเหตุนี้จึงมีสถานะออกซิเดชันด้วย) จะต้อง เท่ากับ -1

5. ฟลูออรีน เสมอมีสถานะออกซิเดชันเป็น -1ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบบางชนิด (ไอออนของโลหะ อะตอมของออกซิเจนในเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ) อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ อย่างไรก็ตาม สถานะออกซิเดชันของฟลูออรีนมีค่าคงที่ -1 สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบนี้มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงสุด - กล่าวอีกนัยหนึ่งอะตอมของฟลูออรีนมีความเต็มใจที่จะแยกส่วนกับอิเล็กตรอนของตัวเองน้อยที่สุดและดึงดูดอิเล็กตรอนจากต่างประเทศอย่างแข็งขันมากที่สุด ดังนั้นค่าธรรมเนียมของพวกเขาจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

6. ผลรวมของสถานะออกซิเดชันในสารประกอบเท่ากับประจุของมันสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบเคมีจะต้องรวมกันเท่ากับประจุของสารประกอบนั้น ตัวอย่างเช่น ถ้าสารประกอบมีความเป็นกลาง ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดจะต้องเป็นศูนย์ หากสารประกอบนั้นเป็นไอออนหลายอะตอมที่มีประจุ -1 ผลรวมของสถานะออกซิเดชันจะเป็น -1 และต่อๆ ไป

   • นี้ วิธีการที่ดีตรวจสอบ - หากผลรวมของสถานะออกซิเดชันไม่เท่ากับประจุรวมของสารประกอบแสดงว่าคุณทำผิดพลาดที่ไหนสักแห่ง

   ส่วนที่ 2

   การกำหนดสถานะออกซิเดชันโดยไม่ต้องใช้กฎเคมี

   1. ค้นหาอะตอมที่ไม่มี กฎที่เข้มงวดสัมพันธ์กับระดับของการเกิดออกซิเดชันเนื่องจากองค์ประกอบบางอย่างยังไม่มั่นคง กฎเกณฑ์ที่ตั้งขึ้นการหาสถานะออกซิเดชัน ถ้าอะตอมไม่อยู่ภายใต้กฎใดๆ ข้างต้นและคุณไม่ทราบประจุของมัน (เช่น อะตอมเป็นส่วนหนึ่งของสารเชิงซ้อนและไม่ได้ระบุประจุ) คุณสามารถกำหนดเลขออกซิเดชันของอะตอมดังกล่าวได้โดย การกำจัด ขั้นแรก หาประจุของอะตอมอื่นๆ ทั้งหมดของสารประกอบ จากนั้นคำนวณสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่กำหนดจากประจุทั้งหมดที่ทราบของสารประกอบ

      • ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบ Na 2 SO 4 ไม่ทราบประจุของอะตอมกำมะถัน (S) - เรารู้เพียงว่ามันไม่ใช่ศูนย์เนื่องจากกำมะถันไม่อยู่ในสถานะองค์ประกอบ การเชื่อมต่อนี้ทำหน้าที่ ตัวอย่างที่ดีสำหรับภาพประกอบ วิธีพีชคณิตกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชัน

   2. ค้นหาสถานะออกซิเดชันของธาตุที่เหลืออยู่ในสารประกอบใช้กฎที่อธิบายไว้ข้างต้น เพื่อกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่เหลือของสารประกอบ อย่าลืมข้อยกเว้นของกฎในกรณีของอะตอม O, H และอื่นๆ

      • สำหรับ Na 2 SO 4 เมื่อใช้กฎของเรา เราพบว่าประจุ (และสถานะออกซิเดชัน) ของ Na ไอออนคือ +1 และสำหรับอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมจะเป็น -2

   3. ค้นหาเลขออกซิเดชันที่ไม่ทราบจากประจุของสารประกอบตอนนี้คุณมีข้อมูลทั้งหมดที่สามารถคำนวณสถานะออกซิเดชันที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย เขียนสมการทางด้านซ้ายซึ่งจะมีผลรวมของตัวเลขที่ได้รับในขั้นตอนการคำนวณก่อนหน้าและสถานะออกซิเดชันที่ไม่รู้จักและทางด้านขวา - ประจุรวมของสารประกอบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง (ผลรวมของสถานะออกซิเดชันที่ทราบ) + (สถานะออกซิเดชันที่ต้องการ) = (ประจุของสารประกอบ)

      • ในกรณีของเรา โซลูชัน Na 2 SO 4 มีลักษณะดังนี้:
        • (ผลรวมของสถานะออกซิเดชันที่ทราบ) + (สถานะออกซิเดชันที่ต้องการ) = (ประจุของสารประกอบ)
        • -6 + ส = 0
        • ส = 0 + 6
        • S = 6 ใน Na 2 SO 4 ซัลเฟอร์มีสถานะออกซิเดชัน 6 .
   • ในสารประกอบ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดจะต้องเท่ากับประจุ ตัวอย่างเช่น หากสารประกอบนั้นเป็นไดอะตอมมิกไอออน ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมจะต้องเท่ากับประจุไอออนิกทั้งหมด
   • การใช้ตารางธาตุและรู้ว่าธาตุที่เป็นโลหะและอโลหะอยู่ในนั้นมีประโยชน์มาก
   • สถานะออกซิเดชันของอะตอมในรูปของธาตุจะเป็นศูนย์เสมอ สถานะออกซิเดชันของไอออนเดี่ยวมีค่าเท่ากับประจุของมัน ธาตุหมู่ 1A ในตารางธาตุ เช่น ไฮโดรเจน ลิเธียม โซเดียม ในรูปแบบธาตุจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 โลหะกลุ่ม 2A เช่น แมกนีเซียมและแคลเซียม มีสถานะออกซิเดชันที่ +2 ในรูปของธาตุ ออกซิเจนและไฮโดรเจนสามารถมีได้ 2 ชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของพันธะเคมี ความหมายที่แตกต่างกันระดับของการเกิดออกซิเดชัน

ระดับของออกซิเดชันเป็นค่าทั่วไปที่ใช้ในการบันทึกปฏิกิริยารีดอกซ์ เพื่อกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชันจะใช้ตารางการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี

ความหมาย

สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานขึ้นอยู่กับอิเลคโตรเนกาติวีตี้ ค่านี้เท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่ในสารประกอบ

สถานะออกซิเดชันจะถือเป็นบวกหากอิเล็กตรอนถูกแทนที่จากอะตอมเช่น องค์ประกอบบริจาคอิเล็กตรอนในสารประกอบและเป็นตัวรีดิวซ์ องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงโลหะด้วยสถานะออกซิเดชันจะเป็นบวกเสมอ

เมื่ออิเล็กตรอนถูกแทนที่เข้าหาอะตอม ค่าจะถือเป็นลบ และธาตุนั้นถือเป็นสารออกซิไดซ์ อะตอมจะรับอิเล็กตรอนจนกว่าระดับพลังงานภายนอกจะเสร็จสมบูรณ์ อโลหะส่วนใหญ่เป็นสารออกซิไดซ์

สารธรรมดาที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์เสมอไป

ข้าว. 1. ตารางสถานะออกซิเดชัน

ในสารประกอบ อะตอมของอโลหะที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่ำกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก

คำนิยาม

คุณสามารถกำหนดสถานะออกซิเดชันสูงสุดและต่ำสุดได้ (จำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมสามารถให้และยอมรับได้) โดยใช้ตารางธาตุ

ระดับสูงสุดจะเท่ากับจำนวนหมู่ที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ หรือจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ค่าต่ำสุดถูกกำหนดโดยสูตร:

หมายเลข (กลุ่ม) – 8.

ข้าว. 2. ตารางธาตุ

คาร์บอนอยู่ในกลุ่มที่สี่ ดังนั้น สถานะออกซิเดชันสูงสุดคือ +4 และต่ำสุดคือ -4 ระดับออกซิเดชันสูงสุดของซัลเฟอร์คือ +6 ค่าต่ำสุดคือ -2 อโลหะส่วนใหญ่จะมีสถานะออกซิเดชันที่แปรผันได้ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ ข้อยกเว้นคือฟลูออไรด์ สถานะออกซิเดชันของมันคือ -1 เสมอ

ควรจำไว้ว่ากฎนี้ใช้ไม่ได้กับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธของกลุ่ม I และ II ตามลำดับ โลหะเหล่านี้มีสถานะออกซิเดชันเชิงบวกคงที่ - ลิเธียม Li +1, โซเดียม Na +1, โพแทสเซียม K +1, เบริลเลียม Be +2, แมกนีเซียม Mg +2, แคลเซียม Ca +2, สตรอนเทียม Sr +2, แบเรียม Ba +2 โลหะอื่น ๆ อาจแสดงออกมา องศาที่แตกต่างออกซิเดชัน. ข้อยกเว้นคืออะลูมิเนียม แม้จะอยู่ในกลุ่ม III แต่สถานะออกซิเดชันของมันก็อยู่ที่ +3 เสมอ

ข้าว. 3. โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ

จากกลุ่ม VIII ระดับสูงสุดมีเพียงรูทีเนียมและออสเมียมเท่านั้นที่สามารถแสดงออกซิเดชัน +8 ได้ ทองคำและทองแดงในกลุ่ม I มีสถานะออกซิเดชันที่ +3 และ +2 ตามลำดับ

บันทึก

หากต้องการบันทึกสถานะออกซิเดชันอย่างถูกต้องคุณควรจำกฎหลายข้อ:

• ก๊าซเฉื่อยไม่ทำปฏิกิริยาดังนั้นสถานะออกซิเดชันของพวกมันจึงเป็นศูนย์เสมอ
• ในสารประกอบ สถานะออกซิเดชันที่แปรผันขึ้นอยู่กับเวเลนซ์ที่แปรผันและอันตรกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ
• ไฮโดรเจนในสารประกอบที่มีการจัดแสดงโลหะ ระดับลบออกซิเดชัน - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
• ออกซิเจนจะมีสถานะออกซิเดชันที่ -2 เสมอยกเว้นออกซิเจนฟลูออไรด์และเปอร์ออกไซด์ - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

สถานะออกซิเดชันเป็นค่าตามเงื่อนไขที่แสดงจำนวนอิเล็กตรอนของอะตอมของธาตุในสารประกอบที่ยอมรับหรือยอมแพ้ ค่าขึ้นอยู่กับจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน โลหะในสารประกอบจะมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกเสมอ เช่น เป็นตัวรีดิวซ์ สำหรับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ สถานะออกซิเดชันจะเท่ากันเสมอ อโลหะ ยกเว้นฟลูออรีน สามารถรับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกและลบได้

หลักสูตรวิดีโอ "Get an A" มีหัวข้อทั้งหมดที่คุณต้องการ สำเร็จลุล่วงการสอบ Unified State ในวิชาคณิตศาสตร์ 60-65 คะแนน ทำภารกิจทั้งหมด 1-13 ของการสอบ Profile Unified State ในวิชาคณิตศาสตร์ให้สมบูรณ์ ยังเหมาะสำหรับการผ่านการสอบ Basic Unified State ในวิชาคณิตศาสตร์อีกด้วย หากคุณต้องการผ่านการสอบ Unified State ด้วยคะแนน 90-100 คุณต้องแก้ส่วนที่ 1 ใน 30 นาทีโดยไม่มีข้อผิดพลาด!

หลักสูตรเตรียมความพร้อมสำหรับการสอบ Unified State สำหรับเกรด 10-11 รวมถึงสำหรับครูผู้สอน ทุกสิ่งที่คุณต้องการเพื่อแก้ส่วนที่ 1 ของการสอบ Unified State ในวิชาคณิตศาสตร์ (ปัญหา 12 ข้อแรก) และปัญหา 13 (ตรีโกณมิติ) และนี่คือมากกว่า 70 คะแนนในการสอบ Unified State และทั้งนักเรียน 100 คะแนนและนักศึกษามนุษยศาสตร์ก็สามารถทำได้หากไม่มีพวกเขา

ทฤษฎีที่จำเป็นทั้งหมด วิธีที่รวดเร็วแนวทางแก้ไข ข้อผิดพลาด และความลับของการสอบ Unified State งานปัจจุบันทั้งหมดของส่วนที่ 1 จาก FIPI Task Bank ได้รับการวิเคราะห์แล้ว หลักสูตรนี้สอดคล้องกับข้อกำหนดของ Unified State Exam 2018 อย่างสมบูรณ์

หลักสูตรประกอบด้วย 5 หัวข้อใหญ่ หัวข้อละ 2.5 ชั่วโมง แต่ละหัวข้อได้รับตั้งแต่เริ่มต้น เรียบง่ายและชัดเจน

งานสอบ Unified State หลายร้อยรายการ ปัญหาคำศัพท์และทฤษฎีความน่าจะเป็น อัลกอริทึมที่ง่ายและง่ายต่อการจดจำสำหรับการแก้ปัญหา เรขาคณิต. ทฤษฎี เอกสารอ้างอิง การวิเคราะห์งานการสอบ Unified State ทุกประเภท สเตอริโอเมทรี วิธีแก้ปัญหาที่ยุ่งยาก เอกสารโกงที่มีประโยชน์ การพัฒนาจินตนาการเชิงพื้นที่ ตรีโกณมิติตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงปัญหา 13 ทำความเข้าใจแทนการยัดเยียด คำอธิบายด้วยภาพ แนวคิดที่ซับซ้อน. พีชคณิต. ราก กำลังและลอการิทึม ฟังก์ชันและอนุพันธ์ พื้นฐานสำหรับการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนของส่วนที่ 2 ของการสอบ Unified State

เลขออกซิเดชันคือประจุตามเงื่อนไขของอะตอมในโมเลกุล โดยจะได้รับอะตอมจากการรับอิเล็กตรอนโดยสมบูรณ์ โดยคำนวณจากสมมติฐานที่ว่าพันธะทั้งหมดมีลักษณะเป็นไอออนิก จะทราบสถานะออกซิเดชันได้อย่างไร?

การกำหนดสถานะออกซิเดชัน

มีอนุภาคที่มีประจุ ไอออน ประจุบวกซึ่งเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากอะตอมหนึ่ง ประจุลบของไอออนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมหนึ่งขององค์ประกอบทางเคมียอมรับ ตัวอย่างเช่น การเขียนองค์ประกอบเป็น Ca2+ หมายความว่าอะตอมขององค์ประกอบนั้นสูญเสียองค์ประกอบไปหนึ่ง สอง หรือสามองค์ประกอบ ในการค้นหาองค์ประกอบของสารประกอบไอออนิกและสารประกอบโมเลกุล เราต้องรู้วิธีหาสถานะออกซิเดชันของธาตุต่างๆ สถานะออกซิเดชันเป็นลบ บวก และศูนย์ หากเราคำนึงถึงจำนวนอะตอม สถานะออกซิเดชันเชิงพีชคณิตในโมเลกุลจะเป็นศูนย์

ในการกำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ คุณต้องได้รับคำแนะนำจากความรู้บางอย่าง ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบโลหะ สถานะออกซิเดชันจะเป็นค่าบวก และสถานะออกซิเดชันสูงสุดจะสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มของตารางธาตุที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ โลหะสามารถมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกหรือลบได้ ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่อะตอมของโลหะเชื่อมต่อกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าเชื่อมต่อกับอะตอมของโลหะ องศาจะเป็นลบ แต่ถ้าเชื่อมต่อกับอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ องศาจะเป็นค่าบวก

สถานะออกซิเดชันสูงสุดที่เป็นลบของโลหะสามารถกำหนดได้โดยการลบออกจากหมายเลขแปดของจำนวนกลุ่มที่มีองค์ประกอบที่ต้องการ ตามกฎแล้วจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่ในชั้นนอก จำนวนอิเล็กตรอนเหล่านี้ยังสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มด้วย

วิธีการคำนวณเลขออกซิเดชัน

ในกรณีส่วนใหญ่ สถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบเฉพาะไม่ตรงกับจำนวนพันธะที่ก่อตัว กล่าวคือ มันไม่เท่ากับความจุขององค์ประกอบนั้น เห็นได้ชัดเจนจากตัวอย่างสารประกอบอินทรีย์

ฉันขอเตือนคุณว่าความจุของคาร์บอนในสารประกอบอินทรีย์คือ 4 (นั่นคือสร้างพันธะ 4 ตัว) แต่สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนเช่นในเมทานอล CH 3 OH คือ -2 ใน CO 2 +4 ใน CH4 - 4 ในกรดฟอร์มิก HCOOH + 2 วาเลนซ์วัดจากจำนวนพันธะเคมีโควาเลนต์ ซึ่งรวมถึงพันธะที่เกิดจากกลไกผู้บริจาคและผู้รับด้วย

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุล อะตอมอิเลคโตรเนกาติตีเมื่อคู่อิเล็กตรอนหนึ่งคู่ถูกแทนที่ในทิศทางของมัน จะได้ประจุเป็น -1 แต่ถ้ามีคู่อิเล็กตรอนสองคู่ ก็จะมีประจุเป็น -2 สถานะออกซิเดชันไม่ได้รับผลกระทบจากพันธะระหว่างอะตอมที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น:

• การเชื่อมต่อ อะตอมซีซีเท่ากับสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์
• พันธะ C-H - ในที่นี้ คาร์บอนซึ่งเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตี้มากที่สุดจะมีประจุเท่ากับ -1
• ในพันธะ C-O ประจุของคาร์บอนซึ่งมีอิเลคโตรเนกาติตีน้อยกว่าจะเป็น +1

ตัวอย่างการกำหนดสถานะออกซิเดชัน

1. ในโมเลกุลเช่น CH 3Cl มีสามชนิด พันธบัตร C-Hค). ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของอะตอมคาร์บอนในสารประกอบนี้จะเท่ากับ: -3+1=-2
2. มาดูสถานะออกซิเดชันของอะตอมคาร์บอนในโมเลกุลอะซีตัลดีไฮด์Cˉ³H3-C¹O-H กันดีกว่า ในสารประกอบนี้ พันธะ C-H สามพันธะจะให้ประจุทั้งหมดบนอะตอม C ซึ่งเท่ากับ (C°+3e→Cˉ³)-3 พันธะคู่ C=O (ในที่นี้ออกซิเจนจะนำอิเล็กตรอนจากอะตอมของคาร์บอน เนื่องจากออกซิเจนมีประจุลบมากกว่า) ให้ประจุบนอะตอม C ซึ่งเท่ากับ +2 (Cº-2e→C²) ในขณะที่พันธะ C-H มี ประจุ -1 ซึ่งหมายความว่าประจุรวมบนอะตอม C คือ: (2-1=1)+1
3. ทีนี้ มาดูสถานะออกซิเดชันในโมเลกุลเอทานอล: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH ในที่นี้พันธะ C-H สามพันธะจะให้ประจุทั้งหมดบนอะตอม C ซึ่งเท่ากับ (C°+3e→Cˉ³)-3 พันธะ C-H สองพันธะจะให้ประจุบนอะตอม C ซึ่งจะเท่ากับ -2 ในขณะที่พันธะ C→O จะให้ประจุ +1 ซึ่งหมายความว่าประจุรวมบนอะตอม C คือ (-2+1= -1)-1.

ตอนนี้คุณรู้วิธีกำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบแล้ว หากคุณมีความรู้พื้นฐานด้านเคมีเป็นอย่างน้อย งานนี้จะไม่เป็นปัญหาสำหรับคุณ

ประจุอย่างเป็นทางการของอะตอมในสารประกอบคือ - ปริมาณเสริมมักใช้ในการอธิบายคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี ประจุไฟฟ้าแบบธรรมดานี้คือสถานะออกซิเดชัน ความหมายของมันเปลี่ยนไปอันเป็นผลมาจากหลายอย่าง กระบวนการทางเคมี. แม้ว่าประจุจะเป็นทางการ แต่ก็แสดงคุณสมบัติและพฤติกรรมของอะตอมในปฏิกิริยารีดอกซ์ (ORR) ได้อย่างชัดเจน

ออกซิเดชันและการลดลง

ในอดีต นักเคมีใช้คำว่า "ออกซิเดชัน" เพื่ออธิบายปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับองค์ประกอบอื่นๆ ชื่อของปฏิกิริยามาจากชื่อละตินของออกซิเจน - อ็อกซิเจนเนียม ต่อมาปรากฎว่าองค์ประกอบอื่น ๆ ก็ออกซิไดซ์เช่นกัน ในกรณีนี้พวกมันจะลดลง - พวกมันจะได้รับอิเล็กตรอน เมื่อสร้างโมเลกุลแต่ละอะตอมจะเปลี่ยนโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนความจุของมัน ในกรณีนี้ประจุอย่างเป็นทางการจะปรากฏขึ้น ขนาดซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนของอิเล็กตรอนที่ให้หรือยอมรับตามอัตภาพ เพื่ออธิบายลักษณะค่านี้ ก่อนหน้านี้มีการใช้คำศัพท์ทางเคมีในภาษาอังกฤษว่า "เลขออกซิเดชัน" ซึ่งแปลว่า "เลขออกซิเดชัน" เมื่อใช้งานจะเริ่มต้นจากสมมติฐานที่ว่าอิเล็กตรอนในพันธะในโมเลกุลหรือไอออนเป็นของอะตอมที่มีมากกว่า มูลค่าสูงอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ (EO) ความสามารถในการกักเก็บอิเล็กตรอนและดึงดูดพวกมันจากอะตอมอื่นนั้นแสดงออกมาได้ดีในอโลหะที่แข็งแกร่ง (ฮาโลเจน, ออกซิเจน) โลหะแก่ (โซเดียม โพแทสเซียม ลิเธียม แคลเซียม ธาตุอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธอื่นๆ) มีคุณสมบัติตรงกันข้าม

การกำหนดสถานะออกซิเดชัน

สถานะออกซิเดชันคือประจุที่อะตอมจะได้รับหากอิเล็กตรอนที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะถูกเปลี่ยนไปยังองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากขึ้นโดยสิ้นเชิง มีสารที่ไม่มีโครงสร้างโมเลกุล (โลหะอัลคาไลด์เฮไลด์และสารประกอบอื่น ๆ ) ในกรณีเหล่านี้ สถานะออกซิเดชันเกิดขึ้นพร้อมกับประจุของไอออน ประจุแบบมีเงื่อนไขหรือประจุจริงแสดงให้เห็นว่ากระบวนการใดเกิดขึ้นก่อนที่อะตอมจะได้มา สถานะปัจจุบัน. สถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกคือ ทั้งหมดอิเล็กตรอนที่ถูกดึงออกจากอะตอม เลขออกซิเดชันเชิงลบเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับ โดยการเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี เราจะตัดสินว่าเกิดอะไรขึ้นกับอะตอมของมันในระหว่างการทำปฏิกิริยา (และในทางกลับกัน) สีของสารเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสถานะออกซิเดชัน สารประกอบของโครเมียม เหล็ก และธาตุอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งซึ่งมีความจุต่างกันจะมีสีต่างกัน

ค่าสถานะออกซิเดชันเชิงลบ, ศูนย์และบวก

สารเชิงเดี่ยวเกิดขึ้น องค์ประกอบทางเคมีที่มีค่า EO เท่ากัน ในกรณีนี้ พันธะอิเล็กตรอนจะอยู่ในอนุภาคโครงสร้างทั้งหมดเท่าๆ กัน ดังนั้นใน สารง่ายๆองค์ประกอบไม่ได้ถูกกำหนดโดยสถานะออกซิเดชัน (H 0 2, O 0 2, C 0) เมื่ออะตอมรับอิเล็กตรอนหรือเมฆทั่วไปเคลื่อนไปในทิศทาง ประจุมักจะเขียนด้วยเครื่องหมายลบ ตัวอย่างเช่น F -1, O -2, C -4 โดยการบริจาคอิเล็กตรอน อะตอมจะได้รับประจุบวกจริงหรือเป็นทางการ ใน OF2 ออกไซด์ อะตอมของออกซิเจนจะให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวต่ออะตอมฟลูออรีนสองอะตอม และอยู่ในสถานะออกซิเดชันของ O +2 ในโมเลกุลหรือไอออนโพลีอะตอมมิก ยิ่งอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตี้มากขึ้นจะรับอิเล็กตรอนที่มีพันธะทั้งหมด

ซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบที่มีสถานะวาเลนซ์และออกซิเดชันต่างกัน

องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหลักมักจะแสดงวาเลนซีที่ต่ำกว่าเท่ากับ VIII ตัวอย่างเช่น ความจุของซัลเฟอร์ในไฮโดรเจนซัลไฟด์และโลหะซัลไฟด์คือ II องค์ประกอบมีลักษณะเฉพาะคือเวเลนซ์ระดับกลางและสูงสุดในสภาวะตื่นเต้น เมื่ออะตอมปล่อยอิเล็กตรอนหนึ่ง, สอง, สี่หรือทั้งหมดหกตัว และแสดงวาเลนซ์ I, II, IV, VI ตามลำดับ ค่าเดียวกันที่มีเครื่องหมายลบหรือบวกเท่านั้นจะมีสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์:

• ในฟลูออรีนซัลไฟด์บริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งตัว: -1;
• ในไฮโดรเจนซัลไฟด์ค่าต่ำสุด: -2;
• ในสถานะกลางไดออกไซด์: +4;
• ในไตรออกไซด์ กรดซัลฟูริก และซัลเฟต: +6

ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด ซัลเฟอร์จะรับเฉพาะอิเล็กตรอนเท่านั้น ในสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่า ซัลเฟอร์จะมีคุณสมบัติรีดิวซ์ที่รุนแรง อะตอมของ S+4 สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดซ์ในสารประกอบได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะ

การถ่ายโอนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเคมี

เมื่อผลึกโซเดียมคลอไรด์ก่อตัว โซเดียมจะบริจาคอิเล็กตรอนให้กับคลอรีนที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากกว่า สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบเกิดขึ้นพร้อมกับประจุของไอออน: Na +1 Cl -1 สำหรับโมเลกุลที่สร้างขึ้นโดยการขัดเกลาทางสังคมและการกระจัด คู่อิเล็กตรอนสำหรับอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตี้มากกว่า จะใช้เฉพาะแนวคิดเรื่องประจุที่เป็นทางการเท่านั้น แต่เราสามารถสรุปได้ว่าสารประกอบทั้งหมดประกอบด้วยไอออน จากนั้นอะตอมโดยการดึงดูดอิเล็กตรอน จะได้ประจุลบแบบมีเงื่อนไข และปล่อยประจุออกไปเป็นประจุบวก ในปฏิกิริยาจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่ ตัวอย่างเช่นในโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ C +4 O - 2 2 ดัชนีที่ระบุที่มุมขวาบนของสัญลักษณ์ทางเคมีสำหรับคาร์บอนสะท้อนถึงจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกดึงออกจากอะตอม ออกซิเจนในสารนี้มีสถานะออกซิเดชันที่ -2 ดัชนีที่สอดคล้องกันสำหรับสัญลักษณ์ทางเคมี O คือจำนวนอิเล็กตรอนที่เพิ่มในอะตอม

วิธีการคำนวณสถานะออกซิเดชัน

การนับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับบริจาคและได้รับจากอะตอมอาจใช้เวลานาน กฎต่อไปนี้ทำให้งานนี้ง่ายขึ้น:

1. ในสารอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันจะเป็นศูนย์
2. ผลรวมของการเกิดออกซิเดชันของอะตอมหรือไอออนทั้งหมดในสารที่เป็นกลางจะเป็นศูนย์
3. ในไอออนเชิงซ้อน ผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดจะต้องสอดคล้องกับประจุของอนุภาคทั้งหมด
4. อะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากขึ้นจะได้สถานะออกซิเดชันเชิงลบซึ่งเขียนด้วยเครื่องหมายลบ
5. องค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติตีน้อยกว่าจะได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกและเขียนด้วยเครื่องหมายบวก
6. โดยทั่วไปออกซิเจนจะแสดงสถานะออกซิเดชันที่ -2
7. สำหรับไฮโดรเจนค่าคุณลักษณะคือ: +1 ในโลหะไฮไดรด์จะพบ: H-1
8. ฟลูออรีนเป็นธาตุที่มีอิเลคโตรเนกาติวีตมากที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด และสถานะออกซิเดชันจะอยู่ที่ -4 เสมอ
9. สำหรับโลหะส่วนใหญ่ เลขออกซิเดชันและวาเลนซีจะเท่ากัน

สถานะออกซิเดชันและวาเลนซ์

สารประกอบส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากกระบวนการรีดอกซ์ การเปลี่ยนหรือการกระจัดของอิเล็กตรอนจากองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันและความจุ บ่อยครั้งที่ค่าเหล่านี้ตรงกัน วลี "ความจุไฟฟ้าเคมี" สามารถใช้เป็นคำพ้องสำหรับคำว่า "สถานะออกซิเดชัน" แต่มีข้อยกเว้น เช่น ในแอมโมเนียมไอออน ไนโตรเจนเป็นแบบเตตระวาเลนต์ ในเวลาเดียวกันอะตอมขององค์ประกอบนี้อยู่ในสถานะออกซิเดชัน -3 ในสารอินทรีย์ คาร์บอนจะมีค่า tetravalent เสมอ แต่สถานะออกซิเดชันของอะตอม C ในมีเทน CH 4, ฟอร์มิกแอลกอฮอล์ CH 3 OH และกรด HCOOH มีค่าต่างกัน: -4, -2 และ +2

ปฏิกิริยารีดอกซ์

ปัจจัยรีดอกซ์มีมากมาย กระบวนการที่สำคัญในอุตสาหกรรม เทคโนโลยี สิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต การเผาไหม้ การกัดกร่อน การหมัก การหายใจภายในเซลล์ การสังเคราะห์ด้วยแสง และปรากฏการณ์อื่นๆ

เมื่อรวบรวมสมการ OVR ค่าสัมประสิทธิ์จะถูกเลือกโดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำงานกับหมวดหมู่ต่อไปนี้:

• สถานะออกซิเดชัน;
• สารรีดิวซ์ปล่อยอิเล็กตรอนและออกซิไดซ์
• สารออกซิไดซ์จะรับอิเล็กตรอนและลดลง
• จำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะต้องเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่บวก

การได้มาของอิเล็กตรอนโดยอะตอมทำให้สถานะออกซิเดชันลดลง (ลดลง) การสูญเสียอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไปจะมาพร้อมกับเลขออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา สำหรับ ORR ที่ไหลระหว่างไอออน อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งวี สารละลายที่เป็นน้ำบ่อยครั้งที่พวกเขาไม่ได้ใช้เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ แต่ใช้วิธีแบบครึ่งปฏิกิริยา