Come determinare il grado di ossidazione di un atomo di un elemento chimico

La carica formale di un atomo nei composti è un valore ausiliario, di solito viene utilizzato nelle descrizioni delle proprietà degli elementi in chimica. Questo condizionale carica elettrica e c'è uno stato di ossidazione. Il suo valore cambia come risultato di molti processi chimici. Sebbene l'accusa sia formale, caratterizza vividamente le proprietà e il comportamento degli atomi in reazioni redox (OVR).

Ossidazione e riduzione

In passato, i chimici usavano il termine "ossidazione" per descrivere l'interazione dell'ossigeno con altri elementi. Il nome della reazione deriva dal nome latino di ossigeno - Oxygenium. Più tardi si è scoperto che anche altri elementi sono ossidati. In questo caso, vengono ripristinati: attaccano gli elettroni. Ogni atomo nella formazione di una molecola cambia la struttura del suo guscio di elettrone di valenza. In questo caso appare una carica formale, il cui valore dipende dal numero di elettroni forniti o ricevuti condizionatamente. Per caratterizzare questo valore precedentemente utilizzato il termine chimico inglese "numero di ossidazione", che tradotto significa "numero ossidativo". Quando lo si utilizza, si presume che gli elettroni di legame in molecole o ioni appartengano a un atomo con un valore di elettronegatività superiore (EO). La capacità di tenere i suoi elettroni e di attrarli da altri atomi è ben espressa in forti non metalli (alogeni, ossigeno). Le proprietà opposte hanno metalli forti (sodio, potassio, litio, calcio, altri elementi alcalini e alcalino-terrosi).

Determinazione del grado di ossidazione

Lo stato di ossidazione si riferisce alla carica che un atomo avrebbe acquisito se gli elettroni che partecipavano alla formazione di un legame fossero completamente spostati su un elemento più elettronegativo. Ci sono sostanze che non hanno struttura molecolare (alogenuri metalli alcalini e altri composti). In questi casi, il grado di ossidazione coincide con la carica dello ione. Carica condizionata o reale indica quale processo si è verificato prima che gli atomi acquisissero il loro stato attuale. Un valore positivo per il grado di ossidazione è il numero totale di elettroni che sono stati rimossi dagli atomi. Il valore negativo del grado di ossidazione è il numero di elettroni acquisiti. Cambiando lo stato di ossidazione di un elemento chimico, viene giudicato ciò che accade ai suoi atomi durante la reazione (e viceversa). Il colore della sostanza determina quali cambiamenti si sono verificati nello stato di ossidazione. Composti di cromo, ferro e una serie di altri elementi in cui mostrano diverse valenze sono colorati in modo diverso.

Valori negativi, zero e positivi dello stato di ossidazione

Le sostanze semplici sono formate da elementi chimici con lo stesso valore di EO. In questo caso, gli elettroni leganti appartengono allo stesso modo a tutte le particelle strutturali. Pertanto, in sostanze semplici, lo stato di ossidazione (H ⁰ ₂ , O ⁰ ₂ , C ⁰ ) è inusuale per gli elementi. Quando gli atomi accettano gli elettroni o la nube comune si sposta nella loro direzione, è consuetudine scrivere cariche con un segno meno. Ad esempio, F ^-1 , O ^-2 , C ^-4 . Con la donazione di elettroni, gli atomi acquisiscono una carica positiva reale o formale. Nell'ossido OF _2, l'atomo di ossigeno dà un elettrone a due atomi di fluoro ed è nello ^{stato di} ossidazione di O ^{+ 2} . Si ritiene che in una molecola o uno ione poliatomico più atomi elettronegativi ricevano tutti gli elettroni leganti.

Zolfo - un elemento che presenta diversi stati di valenza e ossidazione

Gli elementi chimici dei sottogruppi principali mostrano spesso una valenza inferiore pari a VIII. Ad esempio, la valenza dello zolfo in idrogeno solforato e solfuri metallici - II. L'elemento è caratterizzato da una valenza intermedia e superiore nello stato eccitato, quando un atomo cede uno, due, quattro o tutti e sei elettroni ed esibisce valenze I, II, IV, VI, rispettivamente. Gli stessi valori, solo con un segno "meno" o "più", hanno il grado di ossidazione dello zolfo:

• un elettrone nel solfuro di fluoruro dà: -1;
• in idrogeno solforato il valore più basso: -2;
• Stato intermedio di biossido: +4;
• in triossido, acido solforico e solfati: +6.

Nel suo stato di ossidazione più elevato, lo zolfo accetta solo elettroni, al livello più basso esibisce forti proprietà riducenti. Gli atomi di S ⁺⁴ possono manifestare funzioni di agenti riducenti o ossidanti nei composti, a seconda delle condizioni.

Transizione elettronica nelle reazioni chimiche

Quando si forma cloruro di sodio, il sodio rilascia gli elettroni al cloro più elettronegativo. Gli stati di ossidazione degli elementi coincidono con le cariche di ioni: Na ⁺¹ Cl ^-1 . Per le molecole create dalla socializzazione e dallo spostamento delle coppie di elettroni verso un atomo più elettronegativo, sono applicabili solo i concetti di carica formale. Ma si può presumere che tutti i composti siano composti di ioni. Quindi gli atomi attraggono gli elettroni, acquisiscono una carica negativa condizionale e danno, positivo. Nelle reazioni indica quanti elettroni sono spostati. Ad esempio, nella molecola di anidride carbonica С ⁺⁴ О ^{- 2} _{2, l'} indice nell'angolo in alto a destra con il simbolo chimico del carbonio mostra il numero di elettroni rimossi dall'atomo. Per l'ossigeno in questa sostanza è caratterizzata dallo stato di ossidazione -2. L'indice corrispondente al segno chimico O è il numero di elettroni aggiunti nell'atomo.

Come calcolare il grado di ossidazione

Il conteggio del numero di elettroni dati via e attaccati dagli atomi può richiedere molto tempo. Le seguenti regole rendono questo compito più semplice:

1. Nelle sostanze semplici, gli stati di ossidazione sono pari a zero.
2. La somma dell'ossidazione di tutti gli atomi o ioni in una sostanza neutra è zero.
3. In uno ione complesso, la somma degli stati di ossidazione di tutti gli elementi deve corrispondere alla carica dell'intera particella.
4. L'atomo più elettronegativo acquisisce uno stato di ossidazione negativo, che è scritto con un segno meno.
5. Meno elementi elettronegativi ottengono stati di ossidazione positivi, sono scritti con un segno più.
6. L'ossigeno generalmente mostra uno stato di ossidazione di -2.
7. Per l'idrogeno, il valore caratteristico: +1, negli idruri metallici, si verifica: H - 1.
8. Il fluoro è il più elettronegativo di tutti gli elementi, il suo stato di ossidazione è sempre -4.
9. Per la maggior parte dei metalli, i numeri e le valenze ossidative sono gli stessi.

Stato di ossidazione e valenza

La maggior parte dei composti è formata come risultato di processi redox. La transizione o spostamento di elettroni da un elemento all'altro porta a un cambiamento nel loro stato di ossidazione e valenza. Spesso questi valori sono gli stessi. Come sinonimo del termine "grado di ossidazione", puoi usare la frase "valenza elettrochimica". Ma ci sono delle eccezioni, per esempio, nello ione ammonio, l'azoto è tetravalente. Allo stesso tempo, l'atomo di questo elemento si trova nello stato di ossidazione -3. il materia organica il carbonio è sempre tetravalente, ma gli stati di ossidazione dell'atomo C nel metano CH ₄ , l'alcool formico CH ₃ OH e l'acido HCOOH hanno valori diversi: -4, -2 e +2.

Reazioni redox

Redox include molti dei processi più importanti nell'industria, nella tecnologia, nella fauna selvatica e nella natura inanimata: combustione, corrosione, fermentazione, respirazione intracellulare, fotosintesi e altri fenomeni.

Nella preparazione delle equazioni OVR seleziona i coefficienti usando il metodo del bilanciamento elettronico, che operano nelle seguenti categorie:

• stati di ossidazione;
• l'agente riducente dona elettroni ed è ossidato;
• l'ossidante prende gli elettroni e si riduce;
• il numero di elettroni emessi deve essere uguale al numero di allegati.

L'acquisizione di elettroni da parte di un atomo porta ad una diminuzione del suo grado di ossidazione (riduzione). La perdita di uno o più elettroni da parte di un atomo è accompagnata da un aumento del numero di ossidazione di un elemento a seguito di reazioni. Per OVR, che scorre tra gli ioni di elettroliti forti in soluzioni acquose, non il bilancio elettronico, ma il metodo di mezza reazione è più spesso usato.