Правила определения степени окисления

Понятие степень окисления

Для характеристики состояния элементов в соединениях введено понятие степени окисления.

Положительная степень окисления обозначает число электронов, которые смещаются от данного атома, а отрицательная – число электронов, которые смещаются к данному атому.

Из этого определения следует, что в соединениях с неполярными связями степень окисления элементов равна нулю. Примерами таких соединений могут служить молекулы, состоящие из одинаковых атомов (N₂, H₂, Cl₂).

Степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю, так как распределение электронной плотности в них равномерно.

В простых ионных соединениях степень окисления входящих в них элементов равна электрическому заряду, поскольку при образовании этих соединений происходит практически полный переход электронов от одного атома к другому: Na⁺¹I^-1, Mg⁺²Cl^-1₂, Al⁺³F^-1₃, Zr⁺⁴Br^-1₄.

При определении степени окисления элементов в соединениях с полярными ковалентными связями сравнивают значениях их электроотрицательностей. Поскольку при образовании химической связи электроны смещаются к атомам более электроотрицательных элементов, то последние имеют в соединениях отрицательную степень окисления.

Правила определения степени окисления

Чтобы определить степени окисления элементов, входящих в состав того или иного соединения, сначала необходимо разобраться с тем, для каких элементов эта величина точно известна.

Так, например, в соединениях с неполярными связями степень окисления элементов равна нулю. Примерами таких соединений могут служить молекулы, состоящие из одинаковых атомов (N₂, H₂, Cl₂).

Степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю, так как распределение электронной плотности в них равномерно.

В простых ионных соединениях степень окисления входящих в них элементов равна электрическому заряду, поскольку при образовании этих соединений происходит практически полный переход электронов от одного атома к другому: Na⁺¹I^-1, Mg⁺²Cl^-1₂, Al⁺³F^-1₃, Zr⁺⁴Br^-1₄.

При определении степени окисления элементов в соединениях с полярными ковалентными связями сравнивают значениях их электроотрицательностей. Поскольку при образовании химической связи электроны смещаются к атомам более электроотрицательных элементов, то последние имеют в соединениях отрицательную степень окисления.

Фтор, характеризующийся наибольшим значением электроотрицательности, в соединениях всегда имеет постоянную отрицательную степень окисления (-1).

Для кислорода, также имеющего высокое значение электроотрицательности, характерна отрицательная степень окисления обычно (-2), в пероксидах (-1). Исключение составляет соединение состава OF₂, в котором степень окисления кислорода равна (+2).

Щелочные и щелочноземельные элементы, для которых свойственно относительно невысокое значение электроотрицательности, всегда имеют положительную степень окисления, равную соответственно (+1) и (+2).

Постоянную степень окисления (+1) в большинстве соединений проявляет водород, напримерH⁺¹Cl^-1, H⁺¹₂O^-2, P^-3H⁺¹₃. Однако в гидридах степень окисления водорода – (-1), напримерLi⁺¹H^-1, Ca⁺²H^-1₂.

Большинство элементов могут проявлять разную степень окисления в соединениях. При определении их степени окисления пользуются правилом, согласно которому сумма степеней окисления элементов в электронейтральных молекулах равна нулю, а в сложных ионах – заряду этих ионов. В качестве примера рассчитаем степень окисления азота в соединениях состава KNO₂ и HNO₃. Степень окисления водорода и щелочных металлов в соединениях равна (+), а степень окисления кислорода – (-2). Соответственно степень окисления азота равна:

KNO₂ 1+ x +2×(-2) = 0, x=+3.

HNO₃ 1+x+ x +3×(-2) = 0, x=+5.

Примеры решения задач