Ładunek formalny atomu w związkach jest wielkością pomocniczą, zwykle używa się go w opisach właściwości pierwiastków w chemii. Ten warunkowy ładunek elektryczny to stopień utlenienia. Jego wartość zmienia się w wyniku wielu procesów chemicznych. Chociaż ładunek jest formalny, wyraźnie charakteryzuje właściwości i zachowanie atomów w reakcjach redoks (ORD).
Utlenianie i redukcja
W przeszłości chemicy używali terminu „utlenianie” do opisania interakcji tlenu z innymi pierwiastkami. Nazwa reakcji pochodzi od łacińskiej nazwy tlenu – Oxygenium. Później okazało się, że utleniają się także inne pierwiastki. W tym przypadku są przywracane - przyczepiają elektrony. Każdy atom podczas tworzenia cząsteczki zmienia strukturę swojej powłoki elektronowej walencyjnej. W tym przypadku pojawia się ładunek formalny, którego wartość zależy od liczby warunkowo podanych lub odebranych elektronów. Aby scharakteryzować tę wartość, wcześniej używano angielskiego terminu chemicznego „liczba utlenienia”, co w tłumaczeniu oznacza „liczbę utlenienia”. Jej zastosowanie opiera się na założeniu, że elektrony wiążące w cząsteczkach lub jonach należą do atomu o wyższej elektroujemności (EO). Zdolność do zatrzymywania ich elektronów i przyciągania ich z innych atomów jest dobrze wyrażona w silnych niemetalach (halogeny, tlen). Silne metale (sód, potas, lit, wapń, inne pierwiastki alkaliczne i ziem alkalicznych) mają przeciwne właściwości.
Oznaczanie stopnia utlenienia
Stopień utlenienia to ładunek, jaki uzyskałby atom, gdyby elektrony biorące udział w tworzeniu wiązania zostały całkowicie przesunięte do pierwiastka bardziej elektroujemnego. Istnieją substancje, które nie mają struktury molekularnej (halogenki metali alkalicznych i inne związki). W takich przypadkach stopień utlenienia pokrywa się z ładunkiem jonu. Warunkowy lub rzeczywisty ładunek pokazuje, jaki proces miał miejsce, zanim atomy osiągnęły swój obecny stan. Dodatni stopień utlenienia to całkowita liczba elektronów, które zostały usunięte z atomów. Ujemna wartość stopnia utlenienia jest równa liczbie pozyskanych elektronów. Zmieniając stopień utlenienia pierwiastka chemicznego, ocenia się, co dzieje się z jego atomami podczas reakcji (i odwrotnie). Barwa substancji określa, jakie zmiany w stanie utlenienia nastąpiły. Związki chromu, żelaza i wielu innych pierwiastków, w których wykazują różne wartościowości, są różnie zabarwione.
Ujemne, zerowe i dodatnie wartości stopnia utlenienia
Substancje proste składają się z pierwiastków chemicznych o tej samej wartości EO. W tym przypadku elektrony wiążące należą jednakowo do wszystkich cząstek strukturalnych. Dlatego w prostych substancjach stopień utlenienia (H 0 2, O 0 2, C 0) nie jest charakterystyczny dla pierwiastków. Kiedy atomy akceptują elektrony lub ogólna chmura przesuwa się w ich kierunku, zwykle zapisuje się ładunki ze znakiem minus. Na przykład F-1, O-2, C-4. Oddając elektrony, atomy uzyskują rzeczywisty lub formalny ładunek dodatni. W tlenku OF 2 atom tlenu przekazuje jeden elektron każdemu dwóm atomom fluoru i jest na stopniu utlenienia O +2. Uważa się, że w cząsteczce lub jonie wieloatomowym atomy bardziej elektroujemne otrzymują wszystkie wiążące elektrony.
Siarka jest pierwiastkiem, który wykazuje różne wartościowości i stopnie utlenienia.
Pierwiastki chemiczne głównych podgrup często wykazują niższą wartościowość równą VIII. Na przykład wartościowość siarki w siarkowodorze i siarczkach metali wynosi II. Pierwiastek charakteryzuje się pośrednimi i wyższymi wartościowościami w stanie wzbudzonym, gdy atom oddaje jeden, dwa, cztery lub wszystkie sześć elektronów i wykazuje odpowiednio wartościowości I, II, IV, VI. Te same wartości, tylko ze znakiem minus lub plus, mają stopnie utlenienia siarki:
- w siarczku fluoru daje jeden elektron: -1;
- w siarkowodorze najniższa wartość: -2;
- w stanie pośrednim ditlenku: +4;
- w trójtlenku, kwasie siarkowym i siarczanach: +6.
Na najwyższym stopniu utlenienia siarka przyjmuje tylko elektrony, na najniższym wykazuje silne właściwości redukujące. Atomy S +4 mogą działać jako czynniki redukujące lub utleniające w związkach, w zależności od warunków.
Przenoszenie elektronów w reakcjach chemicznych
Tworząc kryształ chlorku sodu, sód przekazuje elektrony bardziej elektroujemnemu chlorowi. Stopnie utlenienia pierwiastków pokrywają się z ładunkami jonów: Na +1 Cl -1 . W przypadku cząsteczek powstałych w wyniku uspołecznienia i przemieszczenia par elektronów do atomu o większej elektroujemności zastosowanie ma tylko koncepcja ładunku formalnego. Ale można założyć, że wszystkie związki składają się z jonów. Wtedy atomy, przyciągając elektrony, uzyskują warunkowy ładunek ujemny, a oddając, uzyskują dodatni. W reakcjach wskaż, ile elektronów zostało przesuniętych. Na przykład w cząsteczce dwutlenku węgla C +4 O - 2 2 indeks wskazany w prawym górnym rogu symbolu chemicznego węgla pokazuje liczbę elektronów usuniętych z atomu. Tlen w tej substancji ma stopień utlenienia -2. Odpowiedni indeks ze znakiem chemicznym O to liczba dodanych elektronów w atomie.
Jak obliczyć stopnie utlenienia
Zliczanie liczby elektronów oddanych i dodanych przez atomy może być czasochłonne. Poniższe zasady ułatwiają to zadanie:
- W prostych substancjach stopnie utlenienia są równe zeru.
- Suma utleniania wszystkich atomów lub jonów w substancji obojętnej wynosi zero.
- W złożonym jonie suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków musi odpowiadać ładunkowi całej cząstki.
- Bardziej elektroujemny atom uzyskuje ujemny stopień utlenienia, który jest zapisywany ze znakiem minus.
- Mniej elektroujemne pierwiastki otrzymują dodatnie stopnie utlenienia, są one zapisywane ze znakiem plus.
- Tlen ogólnie wykazuje stopień utlenienia -2.
- Dla wodoru wartość charakterystyczna wynosi: +1, dla wodorków metali występuje: H-1.
- Fluor jest najbardziej elektroujemnym ze wszystkich pierwiastków, jego stopień utlenienia wynosi zawsze -4.
- W przypadku większości metali stopnie utlenienia i wartościowości są takie same.
Stan utlenienia i wartościowość
Większość związków powstaje w wyniku procesów redoks. Przejście lub przemieszczenie elektronów z jednego pierwiastka do drugiego prowadzi do zmiany ich stopnia utlenienia i wartościowości. Często te wartości się pokrywają. Jako synonim terminu „stan utlenienia” można użyć wyrażenia „wartościowość elektrochemiczna”. Ale są wyjątki, na przykład w jonie amonowym azot jest czterowartościowy. W tym samym czasie atom tego pierwiastka znajduje się na stopniu utlenienia -3. W substancjach organicznych węgiel jest zawsze czterowartościowy, ale stopnie utlenienia atomu C w metanie CH 4, alkoholu mrówkowym CH 3 OH i kwasie HCOOH mają różne wartości: -4, -2 i +2.
Reakcje redoks
Redoks obejmuje wiele najważniejszych procesów w przemyśle, technologii, przyrodzie ożywionej i nieożywionej: spalanie, korozję, fermentację, oddychanie wewnątrzkomórkowe, fotosyntezę i inne zjawiska.
Podczas zestawiania równań OVR współczynniki dobierane są metodą wagi elektronicznej, w której działają następujące kategorie:
- stany utlenienia;
- środek redukujący oddaje elektrony i ulega utlenieniu;
- utleniacz przyjmuje elektrony i ulega redukcji;
- liczba podanych elektronów musi być równa liczbie przyłączonych.
Pozyskiwanie elektronów przez atom prowadzi do obniżenia jego stopnia utlenienia (redukcji). Utracie jednego lub więcej elektronów przez atom towarzyszy wzrost stopnia utlenienia pierwiastka w wyniku reakcji. W przypadku OVR, przepływu między jonami mocnych elektrolitów w roztworach wodnych, częściej stosuje się nie wagę elektroniczną, ale metodę reakcji połówkowych.
Definiując to pojęcie, warunkowo zakłada się, że elektrony wiążące (walencyjne) przechodzą do bardziej elektroujemnych atomów (patrz Elektroujemność), a zatem związki składają się niejako z dodatnio i ujemnie naładowanych jonów. Stopień utlenienia może mieć wartości zerowe, ujemne i dodatnie, które są zwykle umieszczane nad symbolem pierwiastka u góry.
Zerowy stopień utlenienia przypisuje się atomom pierwiastków w stanie wolnym, np.: Cu, H 2 , N 2 , P 4 , S 6 . Ujemną wartość stopnia utlenienia mają te atomy, w kierunku których przemieszczana jest wiążąca chmura elektronowa (para elektronowa). Dla fluoru we wszystkich jego związkach wynosi -1. Atomy, które przekazują elektrony walencyjne innym atomom, mają dodatni stopień utlenienia. Na przykład dla metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych jest to odpowiednio +1 i +2. W prostych jonach, takich jak Cl − , S 2− , K + , Cu 2+ , Al 3+ , jest równy ładunkowi jonu. W większości związków stopień utlenienia atomów wodoru wynosi +1, ale w wodorkach metali (ich związkach z wodorem) - NaH, CaH 2 i innych - wynosi -1. W przypadku tlenu stopień utlenienia wynosi -2, ale na przykład w połączeniu z fluorem OF 2 będzie to +2, aw związkach nadtlenkowych (BaO 2 itp.) -1. W niektórych przypadkach wartość tę można również wyrazić jako liczbę ułamkową: dla żelaza w tlenku żelaza (II, III) Fe 3 O 4 jest równa +8/3.
Suma algebraiczna stopni utlenienia atomów w związku wynosi zero, aw jonie złożonym jest to ładunek jonu. Korzystając z tej reguły, obliczamy na przykład stopień utlenienia fosforu w kwasie fosforowym H 3 PO 4 . Oznaczając to przez x i mnożąc stopień utlenienia wodoru (+1) i tlenu (−2) przez liczbę ich atomów w związku, otrzymujemy równanie: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , skąd x=+5 . Podobnie obliczamy stopień utlenienia chromu w jonie Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; x=+6. W związkach MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 stopień utlenienia manganu będzie wynosił +2, +3, +4, +8/3, +6, +7 odpowiednio.
Najwyższy stopień utlenienia jest jego najwyższą wartością dodatnią. Dla większości pierwiastków jest równy numerowi grupy w układzie okresowym i jest ważną cechą ilościową pierwiastka w jego związkach. Najniższa wartość stopnia utlenienia pierwiastka występująca w jego związkach nazywana jest potocznie najniższym stopniem utlenienia; wszystkie inne są pośrednie. Tak więc dla siarki najwyższy stopień utlenienia to +6, najniższy to -2, a pośredni to +4.
Zmiana stopni utlenienia pierwiastków według grup układu okresowego odzwierciedla okresowość zmian ich właściwości chemicznych wraz ze wzrostem numeru seryjnego.
Pojęcie stopnia utlenienia pierwiastków stosuje się przy klasyfikacji substancji, opisywaniu ich właściwości, formułowaniu związków i ich nazwach międzynarodowych. Ale jest szczególnie szeroko stosowany w badaniu reakcji redoks. Pojęcie „stanu utlenienia” jest często używane w chemii nieorganicznej zamiast pojęcia „wartościowości” (patrz.
Instrukcja
W rezultacie powstaje złożony związek - tetrachloroaurynian wodoru. Czynnikiem kompleksującym jest jon złota, ligandy to jony chloru, a zewnętrzna sfera to jon wodoru. Jak określić stopień utlenianie elementy tego kompleksu połączenie?
Przede wszystkim określ, który z pierwiastków tworzących cząsteczkę jest najbardziej elektroujemny, to znaczy, który przyciągnie do siebie całkowitą gęstość elektronów. Jest to chlor, ponieważ znajduje się w prawej górnej części układu okresowego pierwiastków, ustępując jedynie fluorowi i tlenowi. Dlatego jego stopień utlenianie będzie ze znakiem minus. Jaki jest stopień utlenianie chlor?
Chlor, podobnie jak wszystkie inne halogeny, znajduje się w 7. grupie układu okresowego, na jego zewnętrznym poziomie elektronicznym znajduje się 7 elektronów. Przeciągając kolejny elektron na ten poziom, przesunie się on do stabilnej pozycji. Tym samym jego stopień utlenianie będzie równy -1. A ponieważ w tym kompleksie połączenie cztery jony chlorkowe, to całkowity ładunek wyniesie -4.
Ale suma mocy utlenianie elementów składających się na cząsteczkę musi być równa zeru, ponieważ każda cząsteczka jest elektrycznie obojętna. Tak więc -4 musi być zrównoważone ładunkiem dodatnim +4 kosztem wodoru i złota.
Będziesz potrzebować
- Podręcznik szkolny do chemii dla klas 8-9 dowolnego autora, układ okresowy pierwiastków, tablica elektroujemności pierwiastków (drukowane w podręcznikach szkolnych do chemii).
Instrukcja
Na wstępie należy zaznaczyć, że stopień jest pojęciem, które przyjmuje powiązania, czyli nie wchodzi w głąb struktury. Jeśli pierwiastek jest w stanie wolnym, to jest to najprostszy przypadek - powstaje prosta substancja, co oznacza, że stopień utlenianie jest równa zeru. Na przykład wodór, tlen, azot, fluor itp.
W złożonych substancjach wszystko jest inne: elektrony są rozmieszczone nierównomiernie między atomami i to jest stopień utlenianie pomaga określić liczbę oddanych lub otrzymanych elektronów. Stopień utlenianie może być dodatnia lub ujemna. Z plusem elektrony są oddawane, z minusem są odbierane. Niektóre elementy ich stopnia utlenianie są przechowywane w różnych związkach, ale wiele nie różni się tą cechą. Należy pamiętać o ważnej zasadzie - sumie stopni utlenianie jest zawsze zerem. Najprostszy przykład, gaz CO: wiedząc, że stopień utlenianie tlen w zdecydowanej większości przypadków wynosi -2 i stosując powyższą regułę można obliczyć stopień utlenianie dla C. W sumie z -2 zero daje tylko +2, czyli stopień utlenianie węgiel +2. Skomplikujmy problem i weźmy do obliczeń gaz CO2: stopień utlenianie tlen nadal pozostaje -2, ale w tym przypadku są to dwie cząsteczki. Dlatego (-2) * 2 = (-4). Liczba, która sumuje się do -4 do zera, +4, czyli w tym gazie ma stopień utlenianie+4. Bardziej skomplikowany przykład: H2SO4 - wodór ma stopień utlenianie+1, tlen ma -2. W podanym związku występują 2 atomy wodoru i 4 atomy tlenu, tj. będzie odpowiednio +2 i -8. Aby uzyskać w sumie zero, musisz dodać 6 plusów. A więc stopień utlenianie siarka +6.
Kiedy trudno jest określić w związku, gdzie jest plus, gdzie jest minus, potrzebna jest elektroujemność (łatwo ją znaleźć w podręczniku ogólnym). Metale często mają stopień dodatni utlenianie, podczas gdy niemetale są ujemne. Ale na przykład PI3 - oba pierwiastki są niemetalami. Tabela wskazuje, że elektroujemność jodu wynosi 2,6, a 2,2. Po porównaniu okazuje się, że 2,6 jest większe niż 2,2, czyli elektrony są przyciągane w kierunku jodu (jod ma stopień ujemny utlenianie). Postępując zgodnie z podanymi prostymi przykładami, łatwo jest określić stopień utlenianie dowolny element w połączeniach.
notatka
Nie trzeba mylić metali i niemetali, wtedy łatwiej będzie znaleźć stopień utlenienia i nie pomylić.
Stopień utlenianie zwany ładunkiem warunkowym atomu w cząsteczce. Zakłada się, że wszystkie wiązania są jonowe. Innymi słowy, utlenianie charakteryzuje zdolność pierwiastka do tworzenia wiązania jonowego.
Będziesz potrzebować
- - Tablica Mendelejewa.
Instrukcja
W związku suma mocy atomów jest równa ładunkowi tego związku. Oznacza to, że w prostej substancji, na przykład Na lub H2, stopień utlenianie elementem jest zero.
Stopień utlenianie tlen w związkach wynosi zwykle -2. Na przykład woda H2O ma dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Rzeczywiście, -2+1+1 = 0 - po lewej stronie wyrażenia jest suma potęg utlenianie wszystkie atomy w związku. W CaO wapń ma stopień utlenianie+2 i - -2. Wyjątkiem są związki OF2 i H2O2.
Stopień Y utlenianie zawsze wynosi -1.
Zwykle maksymalny stopień dodatni utlenianie pierwiastek odpowiada numerowi swojej grupy w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa. Maksymalny stopień utlenianie jest równy elementowi minus osiem. Przykładem jest chlor z siódmej grupy. 7-8 = -1 - stopień utlenianie. Wyjątkiem od tej reguły jest fluor, tlen i żelazo – w stopniu najwyższym utlenianie poniżej ich numeru grupy. Pierwiastki z podgrupy miedzi mają najwyższy stopień utlenianie więcej niż 1.
Źródła:
- Stopień utlenienia pierwiastków w 2018 roku
Stopień utlenianie element to warunkowy ładunek atomów pierwiastka chemicznego w związku, obliczony przy założeniu, że związki składają się tylko z jonów. Mogą mieć wartości dodatnie, ujemne, zerowe. Metale mają dodatnie stopnie utlenienia, podczas gdy niemetale mogą mieć zarówno dodatnie, jak i ujemne stopnie utlenienia. Zależy to od tego, z którym atomem jest połączony atom niemetalu.
Instrukcja
notatka
Stopień utlenienia może mieć wartości ułamkowe, na przykład w magnetycznej rudzie żelaza Fe2O3 wynosi +8/3.
Źródła:
- „Podręcznik z chemii”, G.P. Chomczenko, 2005.
Stopień utlenienia jest cechą charakterystyczną pierwiastków często spotykanych w podręcznikach chemii. Istnieje wiele zadań mających na celu określenie tego stopnia, a wiele z nich sprawia trudności uczniom i studentom. Ale postępując zgodnie z pewnym algorytmem, można uniknąć tych trudności.
Będziesz potrzebować
- - okresowy układ pierwiastków chemicznych (tabela D.I. Mendelejew).
Instrukcja
Zapamiętaj jedną ogólną zasadę: każdy pierwiastek w substancji prostej jest równy zeru (substancje proste: Na, Mg, Al, czyli substancje składające się z jednego pierwiastka). Aby określić substancję, najpierw po prostu ją zapisz, nie tracąc indeksów - cyfr w prawym dolnym rogu obok symbolu pierwiastka. Przykładem może być siarka - H2SO4.
Następnie otwórz stół D.I. Mendelejewa i znajdź stopień skrajnego lewego pierwiastka w swojej substancji - w przypadku tego przykładu. Zgodnie z istniejącą zasadą jego stopień utlenienia będzie zawsze dodatni i jest zapisany znakiem „+”, ponieważ zajmuje skrajnie lewą pozycję we wzorze substancji. Aby określić wartość liczbową stopnia utlenienia, należy zwrócić uwagę na położenie pierwiastka względem grup. Wodór znajduje się w pierwszej grupie, dlatego jego stopień utlenienia wynosi +1, ale ponieważ w kwasie siarkowym są dwa atomy wodoru (pokazuje to nam indeks), napisz +2 nad jego symbolem.
Następnie określ stopień utlenienia najbardziej wysuniętego na prawo pierwiastka w zapisie - w tym przypadku tlenu. Jego warunkowy (lub stopień utlenienia) zawsze będzie ujemny, ponieważ zajmuje właściwą pozycję w notacji substancji. Ta zasada sprawdza się we wszystkich przypadkach. Wartość liczbową prawego pierwiastka uzyskuje się odejmując od jego numeru grupy liczbę 8. W tym przypadku stopień utlenienia tlenu wynosi -2 (6-8=-2), biorąc pod uwagę indeks - -8.
Aby znaleźć warunkowy ładunek atomu trzeciego pierwiastka, skorzystaj z reguły - suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków musi być równa zeru. Stąd warunkowy ładunek atomu tlenu w substancji będzie równy +6: (+2)+(+6)+(-8)=0. Następnie wpisz +6 nad symbolem siarki.
Źródła:
- jak stopnie utlenienia pierwiastków chemicznych
Fosfor jest pierwiastkiem chemicznym, który ma 15 numer seryjny w układzie okresowym. Znajduje się w jej grupie V. Klasyczny niemetal odkryty przez alchemika Branda w 1669 roku. Istnieją trzy główne modyfikacje fosforu: czerwony (który jest częścią mieszanki do zapalania zapałek), biały i czarny. Przy bardzo wysokich ciśnieniach (rzędu 8,3 * 10^10 Pa) czarny fosfor przechodzi w inny stan alotropowy („fosfor metaliczny”) i zaczyna przewodzić prąd. fosfor w różnych substancjach?
Instrukcja
Pamiętaj o stopniu. Jest to wartość odpowiadająca ładunkowi jonu w cząsteczce, pod warunkiem, że pary elektronów realizujące wiązanie są przesunięte w kierunku pierwiastka bardziej elektroujemnego (znajdującego się na prawo i wyżej w układzie okresowym).
Konieczna jest również znajomość głównego warunku: suma ładunków elektrycznych wszystkich jonów tworzących cząsteczkę, biorąc pod uwagę współczynniki, musi zawsze być równa zeru.
Stopień utlenienia nie zawsze ilościowo pokrywa się z wartościowością. Najlepszym przykładem jest węgiel, który w organicznych zawsze ma , równy 4, a stopień utlenienia może być równy -4 i 0, i +2, i +4.
Na przykład, jaki jest stopień utlenienia w cząsteczce fosfiny PH3? Biorąc to wszystko pod uwagę, odpowiedź na to pytanie jest bardzo łatwa. Ponieważ wodór jest pierwszym pierwiastkiem w układzie okresowym, z definicji nie może znajdować się tam „bardziej na prawo i wyżej” niż. Dlatego to fosfor przyciągnie do siebie elektrony wodoru.
Każdy atom wodoru, po utracie elektronu, zamieni się w dodatnio naładowany jon utleniający +1. Zatem całkowity ładunek dodatni wynosi +3. Stąd, biorąc pod uwagę zasadę, że całkowity ładunek cząsteczki wynosi zero, stopień utlenienia fosforu w cząsteczce fosfiny wynosi -3.
Jaki jest stopień utlenienia fosforu w tlenku P2O5? Weź układ okresowy. Tlen znajduje się w grupie VI, na prawo od fosforu, a także wyżej, dlatego jest zdecydowanie bardziej elektroujemny. Oznacza to, że stopień utlenienia tlenu w tym związku będzie ze znakiem minus, a fosfor ze znakiem plus. Jakie są te stopnie, aby cząsteczka jako całość była neutralna? Łatwo zauważyć, że najmniejszą wspólną wielokrotnością liczb 2 i 5 jest 10. Dlatego stopień utlenienia tlenu wynosi -2, a fosforu +5.
Kurs wideo „Zdobądź szóstkę” obejmuje wszystkie tematy niezbędne do pomyślnego zdania egzaminu z matematyki na 60-65 punktów. Ukończ wszystkie zadania 1-13 Profilu USE z matematyki. Nadaje się również do zaliczenia podstawowego USE z matematyki. Jeśli chcesz zdać egzamin na 90-100 punktów, musisz rozwiązać część 1 w 30 minut i bez błędów!
Kurs przygotowujący do egzaminu dla klas 10-11, a także dla nauczycieli. Wszystko, czego potrzebujesz, aby rozwiązać część 1 egzaminu z matematyki (pierwsze 12 zadań) i zadanie 13 (trygonometria). A to ponad 70 punktów na jednolitym egzaminie państwowym i ani stupunktowy student, ani humanista nie mogą się bez nich obejść.
Cała niezbędna teoria. Szybkie rozwiązania, pułapki i tajemnice egzaminu. Przeanalizowano wszystkie odpowiednie zadania części 1 z Banku zadań FIPI. Kurs w pełni spełnia wymagania USE-2018.
Kurs zawiera 5 dużych tematów, każdy po 2,5 godziny. Każdy temat podany jest od podstaw, prosto i przejrzyście.
Setki zadań egzaminacyjnych. Problemy tekstowe i teoria prawdopodobieństwa. Proste i łatwe do zapamiętania algorytmy rozwiązywania problemów. Geometria. Teoria, materiały referencyjne, analiza wszystkich rodzajów zadań USE. Stereometria. Sprytne sztuczki do rozwiązywania, przydatne ściągawki, rozwój wyobraźni przestrzennej. Trygonometria od podstaw - do zadania 13. Zrozumienie zamiast wkuwania. Wizualne wyjaśnienie złożonych pojęć. Algebra. Pierwiastki, potęgi i logarytmy, funkcja i pochodna. Podstawa do rozwiązywania złożonych problemów drugiej części egzaminu.
W procesach chemicznych główną rolę odgrywają atomy i cząsteczki, których właściwości determinują przebieg reakcji chemicznych. Jedną z ważnych cech atomu jest stopień utlenienia, który upraszcza metodę uwzględniania przenoszenia elektronów w cząstce. Jak określić stopień utlenienia lub ładunek formalny cząstki i jakie zasady trzeba znać, aby to zrobić?
Każda reakcja chemiczna wynika z interakcji atomów różnych substancji. Przebieg reakcji i jej wynik zależą od właściwości najmniejszych cząstek.
Termin utlenianie (utlenianie) w chemii oznacza reakcję, podczas której grupa atomów lub jeden z nich traci lub zyskuje elektrony, w przypadku akwizycji reakcja ta nazywana jest „redukcją”.
Stopień utlenienia jest wielkością mierzoną ilościowo i charakteryzującą redystrybucję elektronów podczas reakcji. Te. w procesie utleniania elektrony w atomie zmniejszają się lub zwiększają, ulegając redystrybucji między innymi oddziałującymi cząstkami, a poziom utlenienia pokazuje dokładnie, w jaki sposób są one reorganizowane. Pojęcie to jest ściśle związane z elektroujemnością cząstek - ich zdolnością do przyciągania i odpychania od siebie wolnych jonów.
Określenie stopnia utlenienia zależy od charakterystyki i właściwości konkretnej substancji, więc procedury obliczeniowej nie można jednoznacznie nazwać łatwą lub złożoną, ale jej wyniki pomagają w konwencjonalny sposób rejestrować procesy reakcji redoks. Należy rozumieć, że otrzymany wynik obliczeń jest wynikiem uwzględnienia przeniesienia elektronów i nie ma znaczenia fizycznego, a także nie jest prawdziwym ładunkiem jądra.
Ważne jest, aby wiedzieć! Chemia nieorganiczna często używa terminu wartościowość zamiast stopnia utlenienia pierwiastków, nie jest to błąd, ale należy mieć na uwadze, że to drugie pojęcie jest bardziej uniwersalne.
Pojęcia i zasady obliczania ruchu elektronów są podstawą do klasyfikowania związków chemicznych (nazewnictwa), opisywania ich właściwości i opracowywania wzorów komunikacyjnych. Ale najczęściej ta koncepcja jest używana do opisywania i pracy z reakcjami redoks.
Zasady określania stopnia utlenienia
Jak sprawdzić stopień utlenienia? Podczas pracy z reakcjami redoks ważne jest, aby wiedzieć, że formalny ładunek cząstki zawsze będzie równy wielkości elektronu wyrażonej wartością liczbową. Cecha ta związana jest z założeniem, że pary elektronów tworzące wiązanie są zawsze całkowicie przesunięte w kierunku cząstek bardziej ujemnych. Należy rozumieć, że mówimy o wiązaniach jonowych, aw przypadku reakcji w , elektrony zostaną równo podzielone między identyczne cząstki.
Stopień utlenienia może mieć zarówno wartości dodatnie, jak i ujemne. Chodzi o to, że podczas reakcji atom musi stać się neutralny, a do tego trzeba albo przyłączyć pewną liczbę elektronów do jonu, jeśli jest dodatni, albo zabrać je, jeśli jest ujemny. Aby wyznaczyć tę koncepcję, podczas pisania formuł nad oznaczeniem elementu zwykle zapisywana jest cyfra arabska z odpowiednim znakiem. Na przykład lub itp.
Powinieneś wiedzieć, że ładunek formalny metali zawsze będzie dodatni iw większości przypadków możesz go określić za pomocą układu okresowego pierwiastków. Istnieje szereg cech, które należy wziąć pod uwagę, aby poprawnie określić wskaźniki.
Stopień utlenienia:
Pamiętając o tych cechach, dość łatwo będzie określić stopień utlenienia pierwiastków, niezależnie od złożoności i liczby poziomów atomowych.
Przydatne wideo: określanie stopnia utlenienia
Układ okresowy Mendelejewa zawiera prawie wszystkie informacje niezbędne do pracy z pierwiastkami chemicznymi. Na przykład uczniowie używają go tylko do opisywania reakcji chemicznych. Tak więc, aby określić maksymalne dodatnie i ujemne wartości stopnia utlenienia, należy sprawdzić oznaczenie pierwiastka chemicznego w tabeli:
- Maksymalny dodatni to numer grupy, w której znajduje się element.
- Maksymalny ujemny stopień utlenienia to różnica między maksymalną dodatnią granicą a liczbą 8.
Zatem wystarczy po prostu znaleźć skrajne granice ładunku formalnego pierwiastka. Takie działanie można wykonać za pomocą obliczeń opartych na układzie okresowym.
Ważne jest, aby wiedzieć! Jeden pierwiastek może mieć jednocześnie kilka różnych wskaźników utlenienia.
Istnieją dwa główne sposoby określania stopnia utlenienia, których przykłady przedstawiono poniżej. Pierwsza z nich to metoda wymagająca wiedzy i umiejętności stosowania praw chemii. Jak ułożyć stopnie utlenienia tą metodą?
Reguła wyznaczania stopni utlenienia
Do tego potrzebujesz:
- Określ, czy dana substancja jest elementarna i czy jest pozbawiona wiązań. Jeśli tak, to jego stopień utlenienia będzie równy 0, niezależnie od składu substancji (pojedyncze atomy lub wielopoziomowe związki atomowe).
- Ustal, czy dana substancja składa się z jonów. Jeśli tak, to stopień utlenienia będzie równy ich ładunkowi.
- Jeśli dana substancja jest metalem, spójrz na wskaźniki innych substancji we wzorze i oblicz odczyty metalu za pomocą arytmetyki.
- Jeśli cały związek ma jeden ładunek (w rzeczywistości jest to suma wszystkich cząstek przedstawionych pierwiastków), wystarczy określić wskaźniki prostych substancji, a następnie odjąć je od całkowitej ilości i uzyskać dane metalu.
- Jeśli relacja jest neutralna, suma musi wynosić zero.
Na przykład rozważ połączenie z jonem glinu, którego całkowity ładunek wynosi zero. Reguły chemii potwierdzają fakt, że jon Cl ma stopień utlenienia -1, aw tym przypadku w związku jest ich aż trzy. Tak więc jon Al musi wynosić +3, aby cały związek był neutralny.
Ta metoda jest całkiem dobra, ponieważ poprawność rozwiązania zawsze można sprawdzić, dodając do siebie wszystkie poziomy utlenienia.
Drugą metodę można zastosować bez znajomości praw chemicznych:
- Znajdź dane cząstek, dla których nie ma ścisłych reguł, a dokładna liczba ich elektronów jest nieznana (możliwe przez eliminację).
- Znajdź wskaźniki wszystkich innych cząstek, a następnie od całkowitej ilości, odejmując, znajdź żądaną cząstkę.
Rozważmy drugą metodę na przykładzie substancji Na2SO4, w której atom siarki S nie jest zdefiniowany, wiadomo tylko, że jest niezerowy.
Aby dowiedzieć się, jakie są wszystkie stopnie utlenienia:
- Znajdź znane elementy, pamiętając o tradycyjnych zasadach i wyjątkach.
- Jon Na = +1 i każdy tlen = -2.
- Pomnóż liczbę cząstek każdej substancji przez ich elektrony i uzyskaj stopnie utlenienia wszystkich atomów z wyjątkiem jednego.
- Na2SO4 składa się z 2 sodu i 4 tlenu, po pomnożeniu okazuje się: 2 X +1 \u003d 2 to liczba utleniająca wszystkich cząstek sodu i 4 X -2 \u003d -8 - tlen.
- Dodaj wyniki 2+(-8) = -6 - jest to całkowity ładunek związku bez cząstki siarki.
- Wyraź notację chemiczną jako równanie: suma znanych danych + nieznana liczba = całkowity ładunek.
- Na2SO4 jest reprezentowane w następujący sposób: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.
Tak więc, aby skorzystać z drugiej metody, wystarczy znać proste prawa arytmetyki.
Tabela utleniania
Dla ułatwienia obsługi i obliczania wskaźników utleniania dla każdej substancji chemicznej stosowane są specjalne tabele, w których zapisywane są wszystkie dane.
To wygląda tak:
Przydatne wideo: nauka określania stopnia utlenienia za pomocą wzorów
Wniosek
Znalezienie stopnia utlenienia substancji chemicznej to prosta operacja, która wymaga jedynie uwagi i znajomości podstawowych zasad i wyjątków. Znając wyjątki i korzystając ze specjalnych tabel, czynność ta nie zajmie dużo czasu.