Sa kimika, ang mga terminong "oxidation" at "reduction" ay tumutukoy sa mga reaksyon kung saan ang isang atom o grupo ng mga atom ay nawawala o nakakakuha ng mga electron, ayon sa pagkakabanggit. Ang estado ng oksihenasyon ay isang numerong halaga na itinalaga sa isa o higit pang mga atomo na nagpapakilala sa bilang ng mga muling ipinamahagi na mga electron at nagpapakita kung paano ipinamamahagi ang mga electron na ito sa pagitan ng mga atomo sa panahon ng isang reaksyon. Ang pagtukoy sa halagang ito ay maaaring alinman sa isang simple o medyo kumplikadong pamamaraan, depende sa mga atomo at mga molekula na binubuo ng mga ito. Bukod dito, ang mga atomo ng ilang mga elemento ay maaaring magkaroon ng ilang mga estado ng oksihenasyon. Sa kabutihang palad, may mga simple, hindi malabo na mga panuntunan para sa pagtukoy ng estado ng oksihenasyon; upang magamit ang mga ito nang may kumpiyansa, sapat na ang kaalaman sa mga pangunahing kaalaman sa kimika at algebra.

Mga hakbang

Bahagi 1

Tukuyin kung elemental ang pinag-uusapang sangkap. Ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa labas ng isang kemikal na tambalan ay zero. Ang panuntunang ito ay totoo kapwa para sa mga sangkap na nabuo mula sa mga indibidwal na libreng atom, at para sa mga binubuo ng dalawa o polyatomic na molekula ng isang elemento.

• Halimbawa, ang Al(s) at Cl 2 ay mayroong oxidation state na 0 dahil pareho silang nasa isang chemically unbound elemental na estado.
• Pakitandaan na ang allotropic form ng sulfur S8, o octasulfur, sa kabila ng hindi tipikal na istraktura nito, ay nailalarawan din ng zero oxidation state.

1. Tukuyin kung ang pinag-uusapang sangkap ay binubuo ng mga ion. Ang estado ng oksihenasyon ng mga ion ay katumbas ng kanilang singil. Ito ay totoo kapwa para sa mga libreng ion at para sa mga bahagi ng mga kemikal na compound.

   • Halimbawa, ang estado ng oksihenasyon ng Cl - ion ay -1.
   • Ang estado ng oksihenasyon ng Cl ion sa kemikal na tambalang NaCl ay -1 din. Dahil ang Na ion, sa pamamagitan ng kahulugan, ay may singil na +1, napagpasyahan namin na ang Cl ion ay may singil na -1, at sa gayon ang estado ng oksihenasyon nito ay -1.

2. Pakitandaan na ang mga metal ions ay maaaring magkaroon ng ilang mga estado ng oksihenasyon. Ang mga atomo ng maraming elementong metal ay maaaring ionized sa iba't ibang antas. Halimbawa, ang singil ng mga ion ng isang metal tulad ng bakal (Fe) ay +2 o +3. Ang singil ng mga ion ng metal (at ang kanilang estado ng oksihenasyon) ay maaaring matukoy ng mga singil ng mga ion ng iba pang mga elemento kung saan ang metal ay bahagi ng isang kemikal na tambalan; sa teksto ang singil na ito ay ipinahiwatig ng mga Roman numeral: halimbawa, ang bakal (III) ay may estado ng oksihenasyon na +3.

   • Bilang halimbawa, isaalang-alang ang isang compound na naglalaman ng aluminum ion. Ang kabuuang singil ng AlCl 3 compound ay zero. Dahil alam natin na ang mga Cl - ion ay may singil na -1, at mayroong 3 ganoong mga ion sa tambalan, para ang pinag-uusapang sangkap ay maging pangkalahatang neutral, ang Al ion ay dapat na may singil na +3. Kaya, sa kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ng aluminyo ay +3.

3. Ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay -2 (na may ilang mga pagbubukod). Sa halos lahat ng kaso, ang mga atomo ng oxygen ay may estado ng oksihenasyon na -2. Mayroong ilang mga pagbubukod sa panuntunang ito:

   • Kung ang oxygen ay nasa elemental na estado nito (O2), ang estado ng oksihenasyon nito ay 0, tulad ng kaso para sa iba pang mga elemental na sangkap.
   • Kung may kasamang oxygen peroxide, ang estado ng oksihenasyon nito ay -1. Ang mga peroxide ay isang pangkat ng mga compound na naglalaman ng isang simpleng oxygen-oxygen bond (iyon ay, ang peroxide anion O 2 -2). Halimbawa, sa komposisyon ng molekula ng H 2 O 2 (hydrogen peroxide), ang oxygen ay may singil at estado ng oksihenasyon na -1.
   • Kapag pinagsama sa fluorine, ang oxygen ay may oxidation state na +2, basahin ang panuntunan para sa fluorine sa ibaba.

4. Ang hydrogen ay may oxidation state na +1, na may ilang mga pagbubukod. Tulad ng oxygen, may mga exception din dito. Karaniwan, ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen ay +1 (maliban kung ito ay nasa elemental na estado na H2). Gayunpaman, sa mga compound na tinatawag na hydride, ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen ay -1.

   • Halimbawa, sa H2O ang oxidation state ng hydrogen ay +1 dahil ang oxygen atom ay may -2 charge at dalawang +1 charges ang kailangan para sa pangkalahatang neutralidad. Gayunpaman, sa komposisyon ng sodium hydride, ang estado ng oksihenasyon ng hydrogen ay -1 na, dahil ang Na ion ay may singil na +1, at para sa pangkalahatang neutralidad ng kuryente, ang singil ng hydrogen atom (at sa gayon ang estado ng oksihenasyon nito) ay dapat maging katumbas ng -1.

5. Fluorine Laging ay may oxidation state na -1. Tulad ng nabanggit na, ang estado ng oksihenasyon ng ilang mga elemento (metal ions, oxygen atoms sa peroxides, atbp.) ay maaaring mag-iba depende sa isang bilang ng mga kadahilanan. Ang estado ng oksihenasyon ng fluorine, gayunpaman, ay palaging -1. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang elementong ito ay may pinakamataas na electronegativity - sa madaling salita, ang mga atomo ng fluorine ay hindi gaanong handang makipaghiwalay sa kanilang sariling mga electron at pinaka-aktibong nakakaakit ng mga dayuhang electron. Kaya, ang kanilang singil ay nananatiling hindi nagbabago.

6. Ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon sa isang tambalan ay katumbas ng singil nito. Ang mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo sa isang kemikal na tambalan ay dapat magdagdag ng hanggang sa singil ng tambalang iyon. Halimbawa, kung ang isang tambalan ay neutral, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga atom nito ay dapat na zero; kung ang tambalan ay isang polyatomic ion na may singil na -1, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ay -1, at iba pa.

   • Ito magandang paraan mga pagsusuri - kung ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ay hindi katumbas ng kabuuang singil ng tambalan, pagkatapos ay nagkamali ka sa isang lugar.

   Bahagi 2

   Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon nang hindi ginagamit ang mga batas ng kimika

   1. Maghanap ng mga atom na wala mahigpit na tuntunin may kaugnayan sa antas ng oksihenasyon. Kaugnay ng ilang elemento ay hindi ito matatag itinatag na mga tuntunin paghahanap ng estado ng oksihenasyon. Kung ang isang atom ay hindi nasa ilalim ng alinman sa mga panuntunang nakalista sa itaas at hindi mo alam ang singil nito (halimbawa, ang atom ay bahagi ng isang complex at ang singil nito ay hindi tinukoy), matutukoy mo ang numero ng oksihenasyon ng naturang atom sa pamamagitan ng pag-aalis. Una, tukuyin ang singil ng lahat ng iba pang mga atomo ng tambalan, at pagkatapos, mula sa kilalang kabuuang singil ng tambalan, kalkulahin ang estado ng oksihenasyon ng isang ibinigay na atom.

      • Halimbawa, sa tambalang Na 2 SO 4 ang singil ng sulfur atom (S) ay hindi alam - alam lang natin na hindi ito zero, dahil ang sulfur ay wala sa elemental na estado. Ang koneksyon na ito ay nagsisilbi magandang halimbawa para sa paglalarawan algebraic na pamamaraan pagtukoy ng antas ng oksihenasyon.

   2. Hanapin ang mga estado ng oksihenasyon ng natitirang mga elemento sa compound. Gamit ang mga panuntunang inilarawan sa itaas, tukuyin ang mga estado ng oksihenasyon ng natitirang mga atomo ng tambalan. Huwag kalimutan ang tungkol sa mga pagbubukod sa mga panuntunan sa kaso ng O, H atoms, at iba pa.

      • Para sa Na 2 SO 4, gamit ang aming mga panuntunan, nalaman namin na ang singil (at samakatuwid ang estado ng oksihenasyon) ng Na ion ay +1, at para sa bawat isa sa mga atomo ng oxygen ito ay -2.

   3. Hanapin ang hindi kilalang numero ng oksihenasyon mula sa singil ng tambalan. Ngayon ay mayroon ka nang lahat ng data upang madaling makalkula ang nais na estado ng oksihenasyon. Isulat ang isang equation, sa kaliwang bahagi kung saan magkakaroon ng kabuuan ng numero na nakuha sa nakaraang hakbang ng mga kalkulasyon at ang hindi kilalang estado ng oksihenasyon, at sa kanang bahagi - ang kabuuang singil ng tambalan. Sa ibang salita, (Kabuuan ng mga kilalang estado ng oksihenasyon) + (ginustong estado ng oksihenasyon) = (singil ng tambalan).

      • Sa aming kaso, ang Na 2 SO 4 na solusyon ay ganito ang hitsura:
        • (Kabuuan ng mga kilalang estado ng oksihenasyon) + (ginustong estado ng oksihenasyon) = (singil ng tambalan)
        • -6 + S = 0
        • S = 0 + 6
        • S = 6. Sa Na 2 SO 4 sulfur ay may estado ng oksihenasyon 6 .
   • Sa mga compound, ang kabuuan ng lahat ng estado ng oksihenasyon ay dapat katumbas ng singil. Halimbawa, kung ang tambalan ay isang diatomic ion, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng mga atom ay dapat na katumbas ng kabuuang ionic na singil.
   • Napaka-kapaki-pakinabang na magamit ang periodic table at malaman kung saan matatagpuan ang mga metal at non-metallic na elemento dito.
   • Ang estado ng oksihenasyon ng mga atom sa elemental na anyo ay palaging zero. Ang estado ng oksihenasyon ng isang ion ay katumbas ng singil nito. Ang mga elemento ng pangkat 1A ng periodic table, tulad ng hydrogen, lithium, sodium, sa kanilang elemental na anyo ay may oxidation state na +1; Ang pangkat 2A na mga metal tulad ng magnesium at calcium ay may oxidation state na +2 sa kanilang elemental na anyo. Ang oxygen at hydrogen, depende sa uri ng chemical bond, ay maaaring magkaroon ng 2 iba't ibang kahulugan antas ng oksihenasyon.

Ang antas ng oksihenasyon ay isang karaniwang halaga na ginagamit upang itala ang mga reaksyon ng redox. Upang matukoy ang antas ng oksihenasyon, ginagamit ang talahanayan ng oksihenasyon ng mga elemento ng kemikal.

Ibig sabihin

Ang estado ng oksihenasyon ng mga pangunahing elemento ng kemikal ay batay sa kanilang electronegativity. Ang halaga ay katumbas ng bilang ng mga electron na inilipat sa mga compound.

Ang estado ng oksihenasyon ay itinuturing na positibo kung ang mga electron ay inilipat mula sa atom, i.e. ang elemento ay nag-donate ng mga electron sa compound at isang reducing agent. Kasama sa mga elementong ito ang mga metal; ang kanilang estado ng oksihenasyon ay palaging positibo.

Kapag ang isang electron ay inilipat patungo sa isang atom, ang halaga ay itinuturing na negatibo at ang elemento ay itinuturing na isang oxidizing agent. Ang atom ay tumatanggap ng mga electron hanggang sa makumpleto ang panlabas na antas ng enerhiya. Karamihan sa mga nonmetals ay mga oxidizing agent.

Ang mga simpleng substance na hindi nagre-react ay laging may zero oxidation state.

kanin. 1. Talaan ng mga estado ng oksihenasyon.

Sa isang tambalan, ang nonmetal atom na may mas mababang electronegativity ay may positibong estado ng oksihenasyon.

Kahulugan

Maaari mong matukoy ang maximum at minimum na mga estado ng oksihenasyon (kung gaano karaming mga electron ang maaaring ibigay at tanggapin ng isang atom) gamit ang periodic table.

Ang pinakamataas na antas ay katumbas ng bilang ng pangkat kung saan matatagpuan ang elemento, o ang bilang ng mga valence electron. Ang pinakamababang halaga ay tinutukoy ng formula:

Hindi. (mga grupo) – 8.

kanin. 2. Periodic table.

Ang carbon ay nasa ikaapat na pangkat, samakatuwid, ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon nito ay +4, at ang pinakamababa nito ay -4. Ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon ng asupre ay +6, ang pinakamababa ay -2. Karamihan sa mga nonmetals ay palaging may variable - positibo at negatibo - estado ng oksihenasyon. Ang pagbubukod ay fluoride. Ang estado ng oksihenasyon nito ay palaging -1.

Dapat alalahanin na ang panuntunang ito ay hindi nalalapat sa alkali at alkaline na mga metal na lupa ng mga pangkat I at II, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga metal na ito ay may palaging positibong estado ng oksihenasyon - lithium Li +1, sodium Na +1, potassium K +1, beryllium Be +2, magnesium Mg +2, calcium Ca +2, strontium Sr +2, barium Ba +2. Maaaring magpakita ang iba pang mga metal iba't ibang antas oksihenasyon. Ang pagbubukod ay aluminyo. Sa kabila ng pagiging nasa pangkat III, ang estado ng oksihenasyon nito ay palaging +3.

kanin. 3. Alkali at alkaline earth metals.

Mula sa Pangkat VIII pinakamataas na antas Tanging ang ruthenium at osmium lamang ang maaaring magpakita ng +8 na oksihenasyon. Ang ginto at tanso sa pangkat I ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon na +3 at +2, ayon sa pagkakabanggit.

Itala

Upang maitala nang tama ang estado ng oksihenasyon, dapat mong tandaan ang ilang mga patakaran:

• ang mga inert na gas ay hindi tumutugon, kaya ang kanilang estado ng oksihenasyon ay palaging zero;
• sa mga compound, ang variable na estado ng oksihenasyon ay nakasalalay sa variable na valence at pakikipag-ugnayan sa iba pang mga elemento;
• hydrogen sa mga compound na may mga metal na nagpapakita negatibong antas oksihenasyon - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
• ang oxygen ay laging may oxidation state na -2, maliban sa oxygen fluoride at peroxide - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.

Ano ang natutunan natin?

Ang oxidation state ay isang conditional value na nagpapakita kung gaano karaming mga electron ang isang atom ng isang elemento sa isang compound ang tinanggap o ibinigay. Ang halaga ay depende sa bilang ng mga valence electron. Ang mga metal sa mga compound ay palaging may positibong estado ng oksihenasyon, i.e. ay mga ahente ng pagbabawas. Para sa mga metal na alkali at alkaline earth, ang estado ng oksihenasyon ay palaging pareho. Ang mga nonmetals, maliban sa fluorine, ay maaaring tumagal sa positibo at negatibong mga estado ng oksihenasyon.

Kasama sa kursong "Kumuha ng A" na video ang lahat ng paksang kailangan mo matagumpay na pagtatapos Pinag-isang State Examination sa matematika para sa 60-65 puntos. Ganap ang lahat ng mga gawain 1-13 ng Profile Unified State Exam sa matematika. Angkop din para sa pagpasa sa Basic Unified State Examination sa matematika. Kung gusto mong makapasa sa Unified State Exam na may 90-100 points, kailangan mong lutasin ang part 1 sa loob ng 30 minuto at walang pagkakamali!

Kurso sa paghahanda para sa Unified State Exam para sa grade 10-11, gayundin para sa mga guro. Lahat ng kailangan mo para malutas ang Part 1 ng Unified State Exam sa matematika (ang unang 12 problema) at Problema 13 (trigonometry). At ito ay higit sa 70 puntos sa Unified State Exam, at hindi magagawa ng isang 100-point na mag-aaral o ng isang mag-aaral sa humanities kung wala sila.

Lahat ng kinakailangang teorya. Mabilis na paraan mga solusyon, mga pitfalls at mga lihim ng Unified State Exam. Ang lahat ng kasalukuyang gawain ng bahagi 1 mula sa FIPI Task Bank ay nasuri. Ang kurso ay ganap na sumusunod sa mga kinakailangan ng Unified State Exam 2018.

Ang kurso ay naglalaman ng 5 malalaking paksa, 2.5 oras bawat isa. Ang bawat paksa ay ibinigay mula sa simula, simple at malinaw.

Daan-daang mga gawain ng Pinag-isang State Exam. Mga problema sa salita at teorya ng posibilidad. Simple at madaling matandaan ang mga algorithm para sa paglutas ng mga problema. Geometry. Teorya, sangguniang materyal, pagsusuri ng lahat ng uri ng mga gawain sa Pinag-isang Estado ng Pagsusuri. Stereometry. Mga nakakalito na solusyon, kapaki-pakinabang na cheat sheet, pagbuo ng spatial na imahinasyon. Trigonometry mula sa simula hanggang sa problema 13. Pag-unawa sa halip na pag-cramming. Visual na paliwanag kumplikadong mga konsepto. Algebra. Mga ugat, kapangyarihan at logarithms, function at derivative. Isang batayan para sa paglutas ng mga kumplikadong problema ng Bahagi 2 ng Pinag-isang Pagsusulit ng Estado.

Ang numero ng oksihenasyon ay ang kondisyon na singil ng isang atom sa isang molekula, natatanggap nito ang atom bilang isang resulta ng kumpletong pagtanggap ng mga electron, kinakalkula ito mula sa pagpapalagay na ang lahat ng mga bono ay likas na ionic. Paano matukoy ang estado ng oksihenasyon?

Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon

May mga sisingilin na particle, ion, positibong singil na katumbas ng bilang ng mga electron na natanggap mula sa isang atom. Ang negatibong singil ng isang ion ay katumbas ng bilang ng mga electron na tinatanggap ng isang atom ng isang elemento ng kemikal. Halimbawa, ang pagsulat ng isang elemento bilang Ca2+ ay nangangahulugan na ang mga atomo ng mga elemento ay nawalan ng isa, dalawa o tatlong elemento. Upang mahanap ang komposisyon ng mga ionic compound at molecular compound, kailangan nating malaman kung paano matukoy ang estado ng oksihenasyon ng mga elemento. Ang mga estado ng oksihenasyon ay negatibo, positibo at zero. Kung isasaalang-alang natin ang bilang ng mga atomo, kung gayon ang estado ng algebraic na oksihenasyon sa isang molekula ay zero.

Upang matukoy ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento, kailangan mong gabayan ng ilang kaalaman. Halimbawa, sa mga metal compound ang estado ng oksihenasyon ay positibo. At ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ay tumutugma sa numero ng pangkat ng periodic table kung saan matatagpuan ang elemento. Ang mga metal ay maaaring magkaroon ng positibo o negatibong mga estado ng oksihenasyon. Ito ay depende sa kadahilanan kung saan ang atom ay konektado sa metal. Halimbawa, kung konektado sa isang metal na atom, kung gayon ang antas ay magiging negatibo, ngunit kung konektado sa isang hindi metal, ang antas ay magiging positibo.

Ang negatibong pinakamataas na estado ng oksihenasyon ng isang metal ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagbabawas mula sa numerong walo sa bilang ng pangkat kung saan matatagpuan ang kinakailangang elemento. Bilang isang patakaran, ito ay katumbas ng bilang ng mga electron na matatagpuan sa panlabas na layer. Ang bilang ng mga electron na ito ay tumutugma din sa numero ng pangkat.

Paano makalkula ang numero ng oksihenasyon

Sa karamihan ng mga kaso, ang estado ng oksihenasyon ng isang atom ng isang partikular na elemento ay hindi tumutugma sa bilang ng mga bono na nabuo nito, iyon ay, hindi ito katumbas ng valence ng elementong iyon. Ito ay malinaw na makikita sa halimbawa ng mga organic compound.

Ipaalala ko sa iyo na ang valency ng carbon sa mga organic compound ay 4 (ibig sabihin, ito ay bumubuo ng 4 na bono), ngunit ang estado ng oksihenasyon ng carbon, halimbawa, sa methanol CH 3 OH ay -2, sa CO 2 +4, sa CH4 - 4, sa formic acid HCOOH + 2. Ang Valence ay sinusukat sa pamamagitan ng bilang ng mga covalent chemical bond, kabilang ang mga nabuo ng mekanismo ng donor-acceptor.

Kapag tinutukoy ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa mga molekula, ang isang electronegative atom, kapag ang isang pares ng elektron ay inilipat sa direksyon nito, ay nakakakuha ng singil na -1, ngunit kung mayroong dalawang pares ng elektron, magkakaroon ng singil na -2. Ang estado ng oksihenasyon ay hindi apektado ng bono sa pagitan ng mga katulad na atomo. Halimbawa:

• Koneksyon C-C atoms katumbas ng kanilang zero oxidation state.
• C-H bond – dito, ang carbon, bilang pinaka-electronegative na atom, ay magkakaroon ng singil na -1.
• Sa isang C-O bond, ang singil sa carbon, na hindi gaanong electronegative, ay magiging +1.

Mga halimbawa ng pagtukoy sa estado ng oksihenasyon

1. Sa isang molekula tulad ng CH 3Cl mayroong tatlo C-H bond C). Kaya, ang estado ng oksihenasyon ng carbon atom sa tambalang ito ay magiging katumbas ng: -3+1=-2.
2. Hanapin natin ang estado ng oksihenasyon ng mga carbon atom sa molekula ng acetaldehyde Cˉ³H3-C¹O-H. Sa tambalang ito, ang tatlong C-H bond ay magbibigay ng kabuuang singil sa C atom, na katumbas ng (Cº+3e→Cˉ³)-3. Ang double bond C=O (dito ang oxygen ay kukuha ng mga electron mula sa carbon atom, dahil ang oxygen ay mas electronegative) ay nagbibigay ng singil sa C atom, ito ay katumbas ng +2 (Cº-2e→C²), habang ang C-H bond ay may isang singil na -1, na nangangahulugang ang kabuuang singil sa C atom ay: (2-1=1)+1.
3. Ngayon, hanapin natin ang estado ng oksihenasyon sa molekula ng ethanol: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH. Dito tatlong C-H bond ang magbibigay ng kabuuang singil sa C atom, ito ay katumbas ng (Cº+3e→Cˉ³)-3. Dalawang C-H bond ang magbibigay ng singil sa C atom, na magiging katumbas ng -2, habang ang C→O bond ay magbibigay ng charge na +1, na nangangahulugang ang kabuuang singil sa C atom ay (-2+1= -1)-1.

Ngayon alam mo na kung paano matukoy ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento. Kung mayroon kang hindi bababa sa pangunahing kaalaman sa kimika, kung gayon ang gawaing ito ay hindi magiging problema para sa iyo.

Ang pormal na singil ng isang atom sa mga compound ay - pantulong na dami, kadalasang ginagamit ito sa mga paglalarawan ng mga katangian ng mga elemento sa kimika. Ang maginoo na singil sa kuryente ay ang estado ng oksihenasyon. Nagbabago ang kahulugan nito bilang resulta ng marami mga proseso ng kemikal. Bagama't pormal ang singil, malinaw nitong inilalarawan ang mga katangian at pag-uugali ng mga atomo sa mga reaksiyong redox (ORR).

Oksihenasyon at pagbabawas

Noong nakaraan, ginamit ng mga chemist ang terminong "oxidation" upang ilarawan ang pakikipag-ugnayan ng oxygen sa ibang mga elemento. Ang pangalan ng mga reaksyon ay nagmula sa Latin na pangalan para sa oxygen - Oxygenium. Nang maglaon ay lumabas na ang iba pang mga elemento ay nag-oxidize din. Sa kasong ito, sila ay nabawasan - nakakakuha sila ng mga electron. Ang bawat atom, kapag bumubuo ng isang molekula, ay nagbabago sa istraktura ng valence electron shell nito. Sa kasong ito, lumilitaw ang isang pormal na singil, ang magnitude nito ay nakasalalay sa bilang ng mga conventional na ibinigay o tinatanggap na mga electron. Upang makilala ang halagang ito, ang salitang kemikal sa Ingles na "numero ng oksihenasyon" ay ginamit dati, na isinalin ay nangangahulugang "numero ng oksihenasyon". Kapag ginagamit ito, nagpapatuloy sila mula sa pagpapalagay na ang mga bonding electron sa mga molekula o ion ay nabibilang sa isang atom na mayroong higit mataas na halaga electronegativity (EO). Ang kakayahang mapanatili ang kanilang mga electron at maakit ang mga ito mula sa iba pang mga atomo ay mahusay na ipinahayag sa malakas na nonmetals (halogens, oxygen). Ang mga malalakas na metal (sodium, potassium, lithium, calcium, iba pang elemento ng alkali at alkaline earth) ay may magkasalungat na katangian.

Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon

Ang estado ng oksihenasyon ay ang singil na makukuha ng isang atom kung ang mga electron na kalahok sa pagbuo ng bono ay ganap na inilipat sa isang mas electronegative na elemento. May mga sangkap na walang istrukturang molekular (alkali metal halides at iba pang mga compound). Sa mga kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ay tumutugma sa singil ng ion. Ang conditional o real charge ay nagpapakita kung anong proseso ang naganap bago nakuha ng mga atomo ang mga ito kasalukuyang estado. Ang isang positibong estado ng oksihenasyon ay kabuuan mga electron na tinanggal mula sa mga atomo. Ang isang negatibong numero ng oksihenasyon ay katumbas ng bilang ng mga electron na nakuha. Sa pamamagitan ng pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng isang elemento ng kemikal, hinuhusgahan ng isa kung ano ang mangyayari sa mga atom nito sa panahon ng reaksyon (at kabaliktaran). Tinutukoy ng kulay ng isang sangkap kung anong mga pagbabago ang naganap sa estado ng oksihenasyon. Ang mga compound ng chromium, iron at ilang iba pang elemento, kung saan nagpapakita ang mga ito ng iba't ibang valency, ay naiiba ang kulay.

Negatibo, zero at positibong mga halaga ng estado ng oksihenasyon

Ang mga simpleng sangkap ay nabuo mga elemento ng kemikal na may parehong halaga ng EO. Sa kasong ito, ang mga bonding electron ay nabibilang sa lahat ng mga particle ng istruktura nang pantay. Samakatuwid, sa mga simpleng sangkap ang mga elemento ay hindi nailalarawan sa pamamagitan ng isang estado ng oksihenasyon (H 0 2, O 0 2, C 0). Kapag ang mga atom ay tumatanggap ng mga electron o ang pangkalahatang ulap ay lumilipat sa kanilang direksyon, ang mga singil ay karaniwang isinusulat na may minus sign. Halimbawa, F -1, O -2, C -4. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron, ang mga atom ay nakakakuha ng tunay o pormal na positibong singil. Sa OF2 oxide, ang oxygen atom ay nagbibigay ng isang electron bawat isa sa dalawang fluorine atoms at nasa O +2 oxidation state. Sa isang molekula o polyatomic ion, ang mas maraming electronegative atoms ay sinasabing tumatanggap ng lahat ng bonding electron.

Ang sulfur ay isang elemento na nagpapakita ng iba't ibang mga estado ng valence at oksihenasyon

Ang mga kemikal na elemento ng mga pangunahing subgroup ay kadalasang nagpapakita ng mas mababang valency na katumbas ng VIII. Halimbawa, ang valence ng sulfur sa hydrogen sulfide at metal sulfide ay II. Ang isang elemento ay nailalarawan sa pamamagitan ng intermediate at pinakamataas na valence sa nasasabik na estado, kapag ang atom ay nagbigay ng isa, dalawa, apat o lahat ng anim na electron at nagpapakita ng mga valence I, II, IV, VI, ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong mga halaga, na may minus o plus sign lamang, ay may mga estado ng oksihenasyon ng sulfur:

• sa fluorine sulfide ay nagbibigay ng isang electron: -1;
• sa hydrogen sulfide ang pinakamababang halaga: -2;
• sa dioxide intermediate state: +4;
• sa trioxide, sulfuric acid at sulfates: +6.

Sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon nito, ang asupre ay tumatanggap lamang ng mga electron; sa mas mababang estado nito, nagpapakita ito ng malakas na mga katangian ng pagbabawas. Ang mga atomo ng S+4 ay maaaring kumilos bilang mga ahente ng pagbabawas o mga ahente ng oxidizing sa mga compound, depende sa mga kondisyon.

Paglipat ng mga electron sa mga reaksiyong kemikal

Kapag nabuo ang isang kristal na sodium chloride, ang sodium ay nag-donate ng mga electron sa mas electronegative chlorine. Ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento ay tumutugma sa mga singil ng mga ion: Na +1 Cl -1. Para sa mga molekula na nilikha ng pagsasapanlipunan at pag-aalis mga pares ng elektron sa isang mas electronegative na atom, ang mga konsepto lamang ng pormal na singil ang naaangkop. Ngunit maaari nating ipagpalagay na ang lahat ng mga compound ay binubuo ng mga ion. Pagkatapos ang mga atomo, sa pamamagitan ng pag-akit ng mga electron, ay nakakakuha ng isang kondisyon na negatibong singil, at sa pamamagitan ng pagbibigay sa kanila, isang positibong singil. Sa mga reaksyon ipinapahiwatig nila kung gaano karaming mga electron ang inilipat. Halimbawa, sa molekula ng carbon dioxide C +4 O - 2 2, ang index na ipinahiwatig sa kanang sulok sa itaas ng simbolo ng kemikal para sa carbon ay sumasalamin sa bilang ng mga electron na inalis mula sa atom. Ang oxygen sa sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang estado ng oksihenasyon na -2. Ang kaukulang index para sa chemical sign O ay ang bilang ng mga idinagdag na electron sa atom.

Paano makalkula ang mga estado ng oksihenasyon

Ang pagbibilang ng bilang ng mga electron na naibigay at nakuha ng mga atom ay maaaring matagal. Pinapadali ng mga sumusunod na patakaran ang gawaing ito:

1. Sa mga simpleng sangkap, ang mga estado ng oksihenasyon ay zero.
2. Ang kabuuan ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo o ion sa isang neutral na sangkap ay zero.
3. Sa isang kumplikadong ion, ang kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng mga elemento ay dapat na tumutugma sa singil ng buong particle.
4. Ang isang mas electronegative atom ay nakakakuha ng isang negatibong estado ng oksihenasyon, na nakasulat na may minus sign.
5. Ang mas kaunting mga electronegative na elemento ay tumatanggap ng mga positibong estado ng oksihenasyon at nakasulat na may plus sign.
6. Ang oxygen sa pangkalahatan ay nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon na -2.
7. Para sa hydrogen, ang katangiang halaga ay: +1; sa metal hydride ito ay matatagpuan: H-1.
8. Ang fluorine ay ang pinaka-electronegative sa lahat ng mga elemento, at ang estado ng oksihenasyon nito ay palaging -4.
9. Para sa karamihan ng mga metal, ang mga numero ng oksihenasyon at valencies ay pareho.

Katayuan ng oksihenasyon at valence

Karamihan sa mga compound ay nabuo bilang isang resulta ng mga proseso ng redox. Ang paglipat o paglilipat ng mga electron mula sa isang elemento patungo sa isa pa ay humahantong sa isang pagbabago sa kanilang estado ng oksihenasyon at valence. Kadalasan ang mga halagang ito ay nagtutugma. Ang pariralang "electrochemical valence" ay maaaring gamitin bilang isang kasingkahulugan para sa terminong "estado ng oksihenasyon". Ngunit may mga pagbubukod, halimbawa, sa ammonium ion, ang nitrogen ay tetravalent. Kasabay nito, ang atom ng elementong ito ay nasa -3 na estado ng oksihenasyon. Sa mga organikong sangkap, ang carbon ay palaging tetravalent, ngunit ang mga estado ng oksihenasyon ng C atom sa methane CH 4, formic alcohol CH 3 OH at acid HCOOH ay may iba't ibang halaga: -4, -2 at +2.

Mga reaksyon ng redox

Ang mga kadahilanan ng redox ay kinabibilangan ng marami kritikal na proseso sa industriya, teknolohiya, buhay at walang buhay na kalikasan: combustion, corrosion, fermentation, intracellular respiration, photosynthesis at iba pang phenomena.

Kapag kino-compile ang mga equation ng OVR, pinipili ang mga coefficient gamit ang electronic balance method, na gumagana sa mga sumusunod na kategorya:

• mga estado ng oksihenasyon;
• ang ahente ng pagbabawas ay nagbibigay ng mga electron at na-oxidized;
• ang oxidizing agent ay tumatanggap ng mga electron at nabawasan;
• ang bilang ng mga electron na ibinigay ay dapat na katumbas ng bilang ng mga electron na idinagdag.

Ang pagkuha ng mga electron sa pamamagitan ng isang atom ay humahantong sa pagbaba sa estado ng oksihenasyon nito (pagbawas). Ang pagkawala ng isa o higit pang mga electron ng isang atom ay sinamahan ng pagtaas ng bilang ng oksihenasyon ng elemento bilang resulta ng mga reaksyon. Para sa ORR na dumadaloy sa pagitan ng mga ion malakas na electrolytes V may tubig na solusyon, mas madalas na hindi sila gumagamit ng isang elektronikong balanse, ngunit isang paraan ng kalahating reaksyon.