Інші завдання дивись тут...

ПРАВИЛА ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ ОКИСНЕННЯ.

Ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю.

Ступінь окиснення простого йона відповідає його заряду.

Ступінь окиснення Гідрогену у більшості сполук дорівнює +1, а в сполуках з металами (гідридах) дорівнює -1.

Ступінь окиснення Флуору у всіх сполуках дорівнює -1.

Ступінь окиснення Оксигену у всіх сполуках -2, крім O+2F2 , Н2+1О2-1.

Ступінь окиснення металів у сполуках завжди позитивний.

Найвищий ступінь окиснення відповідає номеру групи, до якої належить елемент, за винятком Флуору, Оксигену.

Більш електронегативний елемент завжди має негативний ступінь окиснення.

Мінімальний (негативний) ступінь окиснення неметалічного елемента дорівнює номеру групи, в якій він перебуває, мінус 8. 

У бінарних сполуках хімічний елемент,що стоїть у ряду електронегативності: F О N Cl Br S Р С Н Si Al Mg Са Na Cs лівіше, виявляє негативний ступінь окиснення, а той, що стоїть правіше, — позитивний. 

ВЛАСТИВІСТЬ ЕЛЕКТРОНЕЙТРАЛЬНОСТІ: алгебраїчна сума ступенів окиснення атомів у хімічній сполуці завжди дорівнює нулю, а у складному йоні - заряду йона

Вправа 164. Дайте визначення поняття «ступінь окиснення». Ступінь окиснення — це умовний заряд на атомі в молекулі або кристалі, обчислений з припущенням, що всі спільні електронні пари повністю зміщені в бік більш електронегативного елемента.

Вправа 165. У чому полягає спільність і відмінність понять «ступінь окиснення» і  «валентність»?

Спільність: валентність визначається числом спільних електронних пар і ступінь окиснення обчислюється з припущення про зміщення електронних пар. 

У багатьох сполуках абсолютна величина ступеня окиснення співпадає з їх валентністю. 

Відмінність: Валентністю називають число ковалентних зв'язків (спільних електронних пар), якими атом з'єднаний з іншими атомами, тому поняття "валентність" застосовують для сполук молекулярної будови. Для всіх класів сполук (молекулярної і немолекулярної будови), незалежно від виду хімічних зв'язків (ковалентний, йонний, металічний тощо), застосовується більш універсальне поняття "ступінь окиснення". Це поняття умовне для речовин молекулярної і атомної будови, для них реального змісту воно не має.

Валентність визначається тільки числом ковалентних зв'язків без врахування полярності утворених зв'язків, тому немає знаку і набуває значення від I до VIII. Ступінь окиснення, на відміну від валентності, може мати позитивне (+), негативне (-) і нульове значення. Ступінь окиснення у простих речовинах дорівнює нулю, а валентність відмінна від нуля.

Вправа 166. Як можна визначити вищий, нижчий та проміжні ступені окиснення елементів за Періодичною системою? 

Вищий ступінь  окиснення дорівнює номеру групи в Періодичній системі.

Нижчий ступінь  окиснення неметалічних елементів дорівнює номер групи мінус 8, а металічних - 0.

Різні проміжні ступені окиснення можуть виявляти неметалічні елементи завдяки промотуванню електронів (пригадайте збуджений стан атома: можливий в атомах, у яких є вільні орбіталі і електронні пари), в результаті чого на зовнішньому електронному рівні атомів може бути розташоване різне число неспарених електронів, які атом може віддавати. Дивись пояснення до вправи №9 підручника за 8-ий клас тут ...

Проміжний ступінь окиснення неметалічних елементів головних підгруп:

IV групи: +2, 0;

V групи: +3, 0;

VI групи: +4, +2, 0;

VII групи: +5, +3, +1, 0;

Винятки: Гідроген (вищий +1, нижчий -1), Оксиген (вищий +2, нижчий -2), Флуор (вищий 0, нижчий -1).

Вправа 167. Чому дорівнює нижчий ступінь окиснення металічних елементів? Нуль.

Вправа 168. Сформулюйте алгоритм визначення ступенів окиснення елементів у сполуках.

Вправа 169. Який ступінь окиснення елементів у простих речовинах? Нуль.

Чому він саме такий? Ступінь окиснення також вказує на полярність хімічних зв'язків, а в молекулах простих речовин хімічні зв'язки неполярні. Електронегативність атомів всіх елементів у простих речовинах однакова, тому спільна електронна пара є симетричною і не зміщенна у жоден бік. 

Вправа 170. За формулами речовин визначте ступені окиснення всіх елементів.

а) H₂, H₂O, HCl, NaOH, NaH; 

H₂⁰, H₂⁺O^-2, H⁺Cl^-, Na⁺O^-2H⁺, Na⁺H^-; 

Ступені окиснення визначають, використовуючи правила, подані вище.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Хлору у сполуці HCl.

Ступінь окиснення H (+1). Позначимо ступінь окиснення Хлору у сполуці через х: Н⁺Cl^x, тоді за властивістю електронейтральності 1•(+1)+1•х=0, звідси 1+x=0, тому х=-1.

Отже, ступінь окиснення Cl(-1).

Аналогічно визначаємо для решти сполук.

б) PH₃, NO₂, H₂O₂; 

P⁺²H^3-, N⁺⁴O₂^-2, H₂⁺O₂^-; 

Ступені окиснення визначають, використовуючи правила, подані вище.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Фосфору у сполуці РН₃.

У гідридах ступінь окиснення H(-1). Позначимо ступінь окиснення Фосфору у сполуці через х: Р^хН₃^-1, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+3•(-1)=0, звідси х-3=0, тому х=3.

Отже, ступінь окиснення Р(+3).

Аналогічно визначаємо для решти сполук.

в) HCl, Cl₂, CuCl₂, KClO₃; 

H⁺Cl^-, Cl₂^O, Cu⁺²Cl₂^-, K⁺Cl⁺⁵O₃^-2; 

Ступені окиснення визначають, використовуючи правила, подані вище.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Хлору у сполуці KClO₃.

Ступінь окиснення K(+1), O(-2). Позначимо ступінь окиснення Хлору у сполуці через х: K⁺Cl^xO₃^-2, тоді за властивістю електронейтральності 1•(+1)+1•х+3•(-2)=0, звідси 1+x-6=0, тому х=5.

Отже, ступінь окиснення Cl(+5).

Аналогічно визначаємо для решти сполук.

г) KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, MnSO₄;

K⁺Mn⁺⁷O₄^-2, K₂⁺Mn⁺⁶O₄^-2, Mn⁺⁴O₂^-2, Mn⁺²S⁺⁶O₄^-2;

Ступені окиснення визначають, використовуючи правила, подані вище.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Мангану у сполуці K₂MnO₄.

Ступінь окиснення K(+1), O(-2). Позначимо ступінь окиснення Мангану у сполуці через х: K₂⁺Mn^xO₄^-2, тоді за властивістю електронейтральності 2•(+1)+1•х+4•(-2)=0, звідси 2+x-8=0, тому х=6.

Отже, ступінь окиснення Mn(+6).

Аналогічно визначаємо для решти сполук.

д) SO₂, S, H₂SO₄, H₂S;

S⁺⁴O₂^-2, S⁰, H₂⁺S⁺⁶O₄^-2, H₂⁺S^-2;

е) Fe, Fe₂O₃, Fe(OH)₂, Fe₂(SO₄)₃;

Fe⁰, Fe₂⁺³O₃^-2, Fe⁺²(O^-2H⁺)₂, Fe₂⁺³(S⁺⁶O₄^-2)₃;

є) N₂, N₂H₄, N₂O₃, HNO₃.

N₂⁰, N₂^-2H₄⁺, N₂⁺³O₃^-2, H⁺N⁺⁵O₃^-2. 

Ступені окиснення визначають, використовуючи правила, подані вище.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Нітрогену у сполуці N₂H₄.

У гідридах ступінь окиснення H(-1). Позначимо ступінь окиснення Нітрогену у сполуці через х: N₂^хН₄^-1, тоді за властивістю електронейтральності 2•х+4•(+1)=0, звідси 2х+4=0, тому х=-2.

Отже, ступінь окиснення N(-2).

Аналогічно визначаємо для решти сполук.

Вправа 171. За місцем елементів у Періодичній системі визначте можливі ступені окиснення — вищий, нижчий і проміжні (якщо вони є) — для елементів: Оксиген, Хлор, Фосфор, Натрій, Кальцій, Карбон, Плюмбум, Алюміній.

Пояснення даються у вправі 166. 

Вправа 172. Обчисліть ступені окиснення Карбону в сполуках: CH₄, CH₃Cl, CH₂Cl₂, C₂H₅Cl, C₂H₂Cl₄, С₂Cl₆. (Візьміть до уваги, що в усіх цих сполуках ступінь окиснення Гідрогену — +1, а Хлору — –1.)

C^-4H₄, C^-2H₃Cl, C⁰H₂Cl₂, C₂^-2H₅Cl, C₂⁺¹H₂Cl₄, С₂⁺³Cl₆.

C^хH₄⁺, C^хH₃⁺Cl^-, C^хH₂⁺Cl₂^-, C₂^хH₅⁺Cl^-, C₂^хH₂⁺Cl₄^-, С₂^хCl₆^-.

1. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці СН₄:

Ступінь окиснення H(+1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С^хН₄⁺, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+4•(+1)=0, звідси х+4=0, тому х=-4.

Отже, ступінь окиснення C(-4)

2. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці СН₃Cl:

Ступінь окиснення H(+1), Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С^хН₃⁺Cl^-, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+3•(+1)+1•(-1)=0, звідси х+2=0, тому х=-2.

Отже, ступінь окиснення C(-2)

3. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці СН₂Cl_2:

Ступінь окиснення H(+1), Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С^хН₂⁺Cl₂^-, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+2•(+1)+2•(-1)=0, звідси х+2-2=0, тому х=0.

Отже, ступінь окиснення C(0)

4. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці С₂Н₅Cl:

Ступінь окиснення H(+1), Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С₂^хН₅⁺Cl^-, тоді за властивістю електронейтральності 2•х+5•(+1)+1•(-1)=0, звідси 2х+5-1=0, тому х=-2.

Отже, ступінь окиснення C(-2)

5. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці С₂Н₂Cl₄:

Ступінь окиснення H(+1), Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С₂^хН₂⁺Cl₄^-, тоді за властивістю електронейтральності 2•х+2•(+1)+4•(-1)=0, звідси 2х+2-4=0, тому х=1.

Отже, ступінь окиснення C(+1)

6. Визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці С₂Cl₆:

Ступінь окиснення Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: С₂^хCl₆^-, тоді за властивістю електронейтральності 2•х+6•(-1)=0, звідси 2х-6=0, тому х=3.

Отже, ступінь окиснення C(+3)

Вправа 173. Наведіть формули сполук Нітрогену з позитивним і негативним ступенем окиснення цього хімічного елемента. 

З позитивним: HNO₃ (H⁺N⁺⁵O₃^-2), HNO₂ (H⁺N⁺³O₂^-2), N₂O₅ (N₂⁺⁵O₅^-2), N₂O₃ (N₂⁺³O₃^-2)

З негативним: NH₃ (N^-3H₃⁺¹).

Вправа 174*. Максимальна валентність та ступінь окиснення Оксигену та Флуору відрізняються від номерів груп Періодичної системи, у яких вони розташовані. Як ви вважаєте, чим це можна пояснити? Тим, що електронегативність цих двох елементів є найбільшою, а електронегативність є властивістю атома притягувати електрони інших атомів, а не віддавати свої електрони (6 та 7 згідно з номером групи).

Інші завдання дивись тут...