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... 

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.

Алгоритм Приклад
1. Записуємо формули речовин H2SO4

2. Підписуємо ступені окиснення

Оксигену та Гідрогену й металіч-

них елементів І–ІІІ груп

H2+SxO4-2

3. Складаємо рівняння для об-

числення невідомого заряду. Слід

пам’ятати, що ступінь окиснен-

ня — це заряд на одному атомі.

Якщо атомів певного елемента

більше одного, то його заряд слід

помножити на число атомів

2(+1)+х+4(-2)=0
4. Розв’язуємо складене рівняння 2+х-8=0, х=-6

5. Підписуємо визначений ступінь

окиснення

H2+S-6O4-2

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+Clx, 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+2H3-, 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: РхН3-1, 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-, Cl2O, 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+ClxO3-2тоді 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+MnxO4-2тоді 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: N2хН4-1тоді 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.

Хімічний

елемент

 

Вищий

ступінь

окиснення

Нижчий

ступінь

окиснення

Проміжний

ступінь

окиснення

Оксиген +2 -2 -
Хлор +7 -1 +5, +3, +1, 0
Фосфор +5 -3 +3, 0
Натрій +1 0 -
Кальцій +2 0 -
Карбон +4 -4 +2, 0
Плюмбум +4 0 +2
Алюміній +3 0 -

Пояснення даються у вправі 166. 

 

 

Вправа 172. Обчисліть ступені окиснення Карбону в сполуках: CH4, CH3Cl, CH2Cl2C2H5Cl, C2H2Cl4, С2Cl6. (Візьміть до уваги, що в усіх цих сполуках ступінь окиснення Гідрогену — +1, а Хлору — –1.)

C-4H4, C-2H3Cl, C0H2Cl2C2-4H5Cl, C2+2H2Cl4, С2+3Cl6.

C-4H4+, C-2H3+Cl-, C0H2+Cl2-, C2-4H5+Cl-, C2+2H2+Cl4-, С2+3Cl6-.

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці СН4.

Ступінь окиснення H(+1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: СхН4+, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+4•(+1)=0, звідси х+4=0, тому х=-4.

Отже, ступінь окиснення C(-4).

Наприклад, визначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці СН3Cl.

Ступінь окиснення H(+1), Cl(-1). Позначимо ступінь окиснення Карбону у сполуці через х: СхН3+Cl-, тоді за властивістю електронейтральності 1•х+3•(+1)+1•(-1)=0, звідси х+2=0, тому х=-2.

Отже, ступінь окиснення C(-2).

Аналогічно визначаємо для решти сполук. 

 

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. Ступінь окиснення Флуору тільки -1, бо атом елемента приєднує один електрон до завершення останнього енергетичного рівня, а Оксигену, за окремими винятками, ступінь окиснення -2, бо атом приєднує два електрони до завершення останнього енергетичного рівня. 

Інші завдання дивись тут...