Stopnja oksidacije preproste snovi, ki jo tvori kemični element. Valentnost kemičnih elementov

Vodne raztopine in mešanice za kemično poliranje Razmaščevanje vodnih raztopin in organskih topil pH vrednost. pH tabele.

Izgorevanje in eksplozije. Oksidacija in redukcija.

Ocena članka:

Takšen predmet šolskega kurikuluma, kot je kemija, povzroča številne težave večini sodobnih šolarjev; le redki lahko določijo stopnjo oksidacije v spojinah. Največ težav imajo šolarji, ki se šolajo, torej osnovnošolci (8.-9. razred). Nerazumevanje predmeta vodi do pojava sovražnosti med šolarji do tega predmeta.

Učitelji poudarjajo cela serija razlogi za to »nenaklonjenost« srednješolcev in srednješolcev do kemije: nenaklonjenost razumevanju kompleksnih kemijskih pojmov, nezmožnost uporabe algoritmov za upoštevanje specifičnega procesa, težave z matematično znanje. Ministrstvo za izobraževanje Ruske federacije je resno spremenilo vsebino predmeta. Poleg tega so »oklestili« tudi število ur za pouk kemije. To je negativno vplivalo na kakovost znanja pri predmetu in zmanjšalo zanimanje za študij stroke.

Katere teme tečaja kemije so za šolarje najtežje?

Avtor: nov program do datuma akademska disciplina"Kemija" osnovne šole vključuje več resnih tem: periodični sistem elementov D. I. Mendelejeva, razredi anorganske snovi, ionska izmenjava. Najtežje je za osmošolce ugotavljanje stopnje oksidacije oksidov.

Pravila ureditve

Najprej bi morali učenci vedeti, da so oksidi kompleksne dvoelementne spojine, ki vključujejo kisik. Predpogoj, da binarna spojina spada v razred oksidov, je, da je kisik v tej spojini na drugem mestu.

Algoritem za kislinske okside

Za začetek naj omenimo, da so stopnje numerični izrazi valence elementov. Kislinski oksidi tvorijo nekovine ali kovine z valenco od štiri do sedem, drugi v takih oksidih je vedno kisik.

V oksidih valenca kisika vedno ustreza dvema; periodni sistem Elementi D.I. Mendelejeva. Tako tipična nekovina, kot je kisik, ki je v skupini 6 glavne podskupine periodnega sistema, sprejme dva elektrona, da popolnoma dokonča svoj zunanji raven energije. Nekovine v spojinah s kisikom največkrat izkazujejo višjo valenco, ki ustreza številu same skupine. Pomembno je vedeti, da je oksidacijsko stanje kemičnih elementov indikator, ki predpostavlja pozitivno (negativno) število.

Nekovina na začetku formule ima pozitivno oksidacijsko stopnjo. Nemetalni kisik v oksidih je stabilen, njegov indeks je -2. Če želite preveriti pravilnost razporeditve vrednosti v kislinskih oksidih, boste morali vsa števila, ki ste jih vnesli, pomnožiti z indeksi določenega elementa. Izračuni veljajo za zanesljive, če je skupna vsota vseh prednosti in slabosti danih stopenj enaka 0.

Sestavljanje dvoelementnih formul

Oksidacijsko stanje atomov elementov omogoča ustvarjanje in pisanje spojin iz dveh elementov. Pri ustvarjanju formule sta najprej oba simbola zapisana drug poleg drugega, kisik pa je vedno postavljen na drugo mesto. Nad vsakim od zapisanih znakov so zapisane vrednosti oksidacijskih stanj, nato pa je med najdenimi številkami število, ki bo brez ostanka deljivo z obema številoma. Ta indikator je treba ločeno razdeliti na številčno vrednost oksidacijskega stanja, pri čemer dobimo indekse za prvo in drugo komponento dvoelementne snovi. Najvišje oksidacijsko stanje je številčno enako vrednosti najvišje valence tipična nekovina, je enaka številki skupine, kjer je nekovina v PS.

Algoritem za nastavitev numeričnih vrednosti v bazičnih oksidih

Oksidi tipičnih kovin veljajo za takšne spojine. V vseh spojinah imajo indeks oksidacijskega stanja največ +1 ali +2. Da bi razumeli, kakšno oksidacijsko stanje bo imela kovina, lahko uporabite periodično tabelo. Za kovine glavnih podskupin prve skupine je ta parameter vedno konstanten, podoben je številki skupine, to je +1.

Za kovine glavne podskupine druge skupine je značilno tudi stabilno oksidacijsko stanje, v digitalnem smislu +2. Skupna oksidacijska stanja oksidov, ob upoštevanju njihovih indeksov (številk), bi morala dati nič, saj kemična molekula velja za nevtralen delec brez naboja.

Razporeditev oksidacijskih stanj v kislinah, ki vsebujejo kisik

Kisline so kompleksne snovi, sestavljene iz enega ali več vodikovih atomov, ki so vezani na nekakšen kisli del. Glede na to, da so oksidacijska stanja številke, bo za njihov izračun potrebno nekaj matematičnih veščin. Ta indikator za vodik (proton) v kislinah je vedno stabilen in znaša +1. Nato lahko navedete oksidacijsko stanje za negativni kisikov ion; prav tako je stabilno, -2.

Šele po teh korakih je mogoče izračunati oksidacijsko stanje osrednje komponente formule. Kot poseben primer razmislite o določitvi oksidacijskega stanja elementov v žveplovi kislini H2SO4. Glede na to, da v molekuli tega kompleksna snov vsebuje dva protona vodika, 4 atome kisika, dobimo izraz v obliki +2+X-8=0. Da bi bila vsota enaka nič, bo imelo žveplo oksidacijsko stanje +6

Razporeditev oksidacijskih stanj v soli

Soli so kompleksne povezave, sestavljen iz kovinskih ionov in enega ali več kislih ostankov. Metodologija za določanje oksidacijskih stanj vsakega komponente v kompleksni soli je enak kot v kislinah, ki vsebujejo kisik. Glede na to, da je oksidacijsko stanje elementov digitalni indikator, je pomembno, da pravilno označite oksidacijsko stanje kovine.

Če se kovina, ki tvori sol, nahaja v glavni podskupini, bo njeno oksidacijsko stanje stabilno, ustreza številki skupine in je pozitivna vrednost. Če sol vsebuje kovino podobne podskupine PS, je lahko manifestacija različnih kovin kislinski ostanek. Ko je določeno oksidacijsko stanje kovine, nastavite (-2), nato izračunajte oksidacijsko stanje osrednjega elementa s kemijsko enačbo.

Kot primer upoštevajte določitev oksidacijskih stanj elementov v ( srednja sol). NaNO3. Sol tvori kovina glavne podskupine skupine 1, zato bo oksidacijsko stanje natrija +1. Kisik v nitratih ima oksidacijsko stopnjo -2. Za določitev številčne vrednosti oksidacijskega stanja je enačba +1+X-6=0. Če rešimo to enačbo, ugotovimo, da mora biti X +5, to je

Osnovni pojmi v OVR

Za oksidativni in redukcijski proces obstajajo posebni izrazi, ki se jih morajo naučiti šolarji.

Oksidacijsko stanje atoma je njegova neposredna sposobnost, da nase veže (daruje drugim) elektrone iz nekaterih ionov ali atomov.

Nevtralni atomi ali nabiti ioni veljajo za oksidant. kemična reakcija pritrjujejo elektrone nase.

Reducent bodo nenabiti atomi ali nabiti ioni, ki izgubijo lastne elektrone v procesu kemijske interakcije.

Oksidacijo razumemo kot postopek darovanja elektronov.

Redukcija vključuje sprejem dodatnih elektronov s strani nenabitega atoma ali iona.

Za redoks proces je značilna reakcija, med katero se oksidacijsko stanje atoma nujno spremeni. Ta definicija ponuja vpogled v to, kako lahko ugotovimo, ali je reakcija ODD.

Pravila za razčlenjevanje OVR

S tem algoritmom lahko uredite koeficiente v kateri koli kemijski reakciji.

Formalni naboj atoma v spojinah je pomožna količina, običajno se uporablja pri opisih lastnosti elementov v kemiji. Ta konvencionalni električni naboj je oksidacijsko stanje. Njegova vrednost se spreminja zaradi številnih kemičnih procesov. Čeprav je naboj formalen, jasno označuje lastnosti in obnašanje atomov v redoks reakcijah (ORR).

Oksidacija in redukcija

V preteklosti so kemiki uporabljali izraz "oksidacija" za opis interakcije kisika z drugimi elementi. Ime reakcij izhaja iz latinskega imena za kisik - Oxygenium. Kasneje se je izkazalo, da tudi drugi elementi oksidirajo. V tem primeru se zmanjšajo - pridobijo elektrone. Vsak atom, ko tvori molekulo, spremeni strukturo svoje valence elektronska lupina. V tem primeru se pojavi formalni naboj, katerega velikost je odvisna od števila konvencionalno danih ali sprejetih elektronov. Za označevanje te vrednosti je bil prej uporabljen angleški kemijski izraz "oxidation number", kar v prevodu pomeni "oksidacijsko število". Pri uporabi temelji na predpostavki, da vezni elektroni v molekulah ali ionih pripadajo atomu z višjo vrednostjo elektronegativnosti (EO). Sposobnost zadrževanja svojih elektronov in privabljanja iz drugih atomov je dobro izražena pri močnih nekovinah (halogeni, kisik). Nasprotne lastnosti imajo močne kovine (natrij, kalij, litij, kalcij, drugi alkalijski in zemeljskoalkalijski elementi).

Določanje oksidacijskega stanja

Oksidacijsko stanje je naboj, ki bi ga pridobil atom, če bi elektrone, ki sodelujejo pri tvorbi vezi, popolnoma premaknili k bolj elektronegativnemu elementu. Obstajajo snovi, ki nimajo molekularna struktura(halogenidi alkalijskih kovin in druge spojine). V teh primerih oksidacijsko stanje sovpada z nabojem iona. Konvencionalni ali realni naboj kaže, kakšen proces je potekal, preden so atomi pridobili trenutno stanje. Pozitivno oksidacijsko stanje je skupna količina elektroni, ki so bili odstranjeni iz atomov. Negativna vrednost oksidacijsko stanje je enako številu pridobljenih elektronov. S spreminjanjem oksidacijskega stanja kemičnega elementa presojamo, kaj se med reakcijo dogaja z njegovimi atomi (in obratno). Barva snovi določa, kakšne spremembe so nastale v oksidacijskem stanju. Spojine kroma, železa in številnih drugih elementov, v katerih izkazujejo različne valence, so različno obarvane.

Negativne, ničelne in pozitivne vrednosti oksidacijskega stanja

Preproste snovi tvorijo kemijski elementi z enako vrednostjo EO. V tem primeru vezni elektroni pripadajo vsem strukturnim delcem v enako. Posledično v enostavnih snoveh elementi nimajo oksidacijskega stanja (H 0 2, O 0 2, C 0). Ko atomi sprejmejo elektrone ali se splošni oblak premakne v njihovo smer, so naboji običajno zapisani z znakom minus. Na primer F -1, O -2, C -4. Z oddajo elektronov atomi pridobijo realni ali formalni pozitivni naboj. V oksidu OF2 atom kisika odda po en elektron dvema atomoma fluora in je v oksidacijskem stanju O +2. V molekuli ali poliatomskem ionu naj bi bolj elektronegativni atomi prejeli vse vezne elektrone.

Žveplo je element, ki ima različna valenčna in oksidacijska stanja

Kemični elementi glavnih podskupin pogosto kažejo nižjo valenco, enako VIII. Na primer, valenca žvepla v vodikovem sulfidu in kovinskih sulfidih je II. Za element je značilna vmesna in najvišja valenca v vzbujenem stanju, ko atom odda enega, dva, štiri ali vseh šest elektronov in kaže valence I, II, IV, VI. Enake vrednosti, le s predznakom minus ali plus, imajo oksidacijska stanja žvepla:

• v fluorovem sulfidu odda en elektron: -1;
• pri vodikovem sulfidu najnižja vrednost: -2;
• v dioksidnem vmesnem stanju: +4;
• v trioksidu, žveplovi kislini in sulfatih: +6.

V svojem najvišjem oksidacijskem stanju žveplo sprejema samo elektrone, najnižja stopnja- ima močne obnovitvene lastnosti. Atomi S+4 lahko delujejo kot reducenti ali oksidanti v spojinah, odvisno od pogojev.

Prenos elektronov pri kemijskih reakcijah

Ko se oblikuje kristal natrijevega klorida, natrij odda elektrone bolj elektronegativnemu kloru. Oksidacijska stanja elementov sovpadajo z naboji ionov: Na +1 Cl -1. Za molekule, ustvarjene z delitvijo in premikom elektronskih parov k bolj elektronegativnemu atomu, velja samo koncept formalnega naboja. Vendar lahko domnevamo, da so vse spojine sestavljene iz ionov. Nato atomi, ki pritegnejo elektrone, pridobijo pogojno negativni naboj, in dajanje je pozitivno. V reakcijah kažejo, koliko elektronov je premaknjenih. Na primer, v molekuli ogljikovega dioksida C +4 O - 2 2 indeks, naveden v zgornjem desnem kotu kemijskega simbola za ogljik, odraža število elektronov, odstranjenih iz atoma. Za kisik v tej snovi je značilno oksidacijsko stanje -2. Ustrezni indeks za kemijski znak O je število dodanih elektronov v atomu.

Kako izračunati oksidacijska stanja

Štetje števila elektronov, ki jih atomi darujejo in pridobijo, je lahko dolgotrajno. Olajšajte to nalogo po pravilih:

1. V enostavnih snoveh so oksidacijska stanja enaka nič.
2. Vsota oksidacije vseh atomov ali ionov v nevtralni snovi je enaka nič.
3. V kompleksnem ionu mora vsota oksidacijskih stanj vseh elementov ustrezati naboju celotnega delca.
4. Več elektronegativnega atoma pridobi negativno stanje oksidacijo, ki jo zapišemo z minusom.
5. Manj elektronegativni elementi dobijo pozitivna oksidacijska stanja in so zapisani z znakom plus.
6. Kisik ima običajno oksidacijsko stopnjo -2.
7. Za vodik značilen pomen: +1, najdemo v kovinskih hidridih: H-1.
8. Fluor je najbolj elektronegativen od vseh elementov in njegovo oksidacijsko stanje je vedno -4.
9. Za večino kovin so oksidacijska števila in valence enake.

Oksidacijsko stanje in valenca

Večina spojin nastane kot posledica redoks procesov. Prehod ali premik elektronov iz enega elementa v drugega povzroči spremembo njihovega oksidacijskega stanja in valence. Pogosto te vrednosti sovpadajo. Izraz "elektrokemična valenca" se lahko uporablja kot sinonim za izraz "oksidacijsko stanje". Vendar obstajajo izjeme, na primer v amonijevem ionu je dušik štirivalenten. Hkrati je atom tega elementa v oksidacijskem stanju -3. V organskih snoveh je ogljik vedno štirivalenten, vendar imajo oksidacijska stanja atoma C v metanu CH 4, mravljičnem alkoholu CH 3 OH in kislini HCOOH različne vrednosti: -4, -2 in +2.

Redoks reakcije

Redox procesi vključujejo številne najpomembnejše procese v industriji, tehnologiji, bivanju in nežive narave: zgorevanje, korozija, fermentacija, znotrajcelično dihanje, fotosinteza in drugi pojavi.

Pri sestavljanju enačb OVR se koeficienti izberejo z metodo elektronske bilance, ki deluje z naslednjimi kategorijami:

• oksidacijska stanja;
• redukcijsko sredstvo odda elektrone in se oksidira;
• oksidant sprejme elektrone in se reducira;
• število oddanih elektronov mora biti enako številu dodanih elektronov.

Pridobivanje elektronov s strani atoma vodi do zmanjšanja njegovega oksidacijskega stanja (redukcije). Izgubo enega ali več elektronov s strani atoma spremlja povečanje oksidacijskega števila elementa kot posledica reakcij. Za ORR, ki teče med ioni močni elektroliti V vodne raztopine, pogosteje uporabljajo ne elektronsko tehtnico, temveč metodo polovične reakcije.

Za karakterizacijo stanja elementov v spojinah je bil uveden koncept oksidacijskega stanja. Oksidacijsko stanje se nanaša na pogojni naboj atoma v spojini, izračunan na podlagi predpostavke, da je spojina sestavljena iz ionov. Oksidacijsko stanje je označeno z arabsko številko, ki je postavljena pred simbol elementa, z znakom "+" ali "−", ki ustreza izgubi ali pridobivanju elektronov. Oksidacijsko stanje je le priročna oblika za upoštevanje prenosa elektronov in ga ne bi smeli obravnavati niti kot efektivni naboj atoma v molekuli (na primer, v molekuli LiF sta efektivna naboja Li in F +0,89 in − 0,89, medtem ko sta stopnji oksidacije +1 in −1), niti kot valenca elementa (na primer v spojinah CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2 je valenca ogljika 4 in oksidacijska stanja so –4, –2, +2, +4).

Številčne vrednosti valence in oksidacijskega stanja lahko sovpadajo v absolutni vrednosti le, če nastanejo spojine z ionskimi vezmi. Pri določanju stopnje oksidacije se uporabljajo naslednja pravila:

1. Atomi elementov, ki so v prostem stanju ali v obliki molekul preprostih snovi, imajo oksidacijsko stanje, enako nič, na primer Fe, Cu, H 2, N 2 itd.

2. Oksidacijsko stanje elementa v obliki monoatomskega iona v spojini z ionsko strukturo je enako naboju tega iona, na primer

3. Vodik ima v večini spojin oksidacijsko stanje +1, izjema so kovinski hidridi (NaH, LiH), v katerih je oksidacijsko stanje vodika -1.

Najpogostejše oksidacijsko stanje kisika v spojinah je –2, z izjemo peroksidov (Na 2 O 2, H 2 O 2 - oksidacijsko stanje kisika je –1) in F 2 O (oksidacijsko stanje kisika je + 2).

Za elemente s spremenljivim oksidacijskim stanjem lahko njegovo vrednost izračunamo tako, da poznamo formulo spojine in upoštevamo, da je vsota oksidacijskih stanj vseh atomov v molekuli enaka nič. V kompleksnem ionu je ta vsota enaka naboju iona. Na primer, oksidacijsko stanje atoma klora v molekuli HClO 4, izračunano na podlagi celotnega naboja molekule = 0, x je oksidacijsko stanje atoma klora), je +7. Oksidacijsko stanje atoma žvepla v ionu SO je +6.

Redoks lastnosti elementa so odvisne od stopnje njegove oksidacije. Atomi istega elementa se razlikujejo najnižja , višji in vmesna oksidacijska stanja.

Če poznamo oksidacijsko stanje elementa v spojini, je mogoče predvideti, ali ta spojina kaže oksidativne ali redukcijske lastnosti.

Kot primer upoštevajte žveplo S in njegove spojine H 2 S, SO 2 in SO 3. Komunikacija med elektronska struktura atom žvepla in njegove redoks lastnosti v teh spojinah so jasno predstavljeni v tabeli 7.1.

Video tečaj »Get an A« vključuje vse teme, ki jih potrebujete uspešen zaključek Enotni državni izpit iz matematike za 60-65 točk. Popolnoma vse težave 1-13 Enotni državni izpit za profil v matematiki. Primeren tudi za opravljanje osnovnega enotnega državnega izpita iz matematike. Če želite opraviti enotni državni izpit z 90-100 točkami, morate 1. del rešiti v 30 minutah in brez napak!

Pripravljalni tečaj za enotni državni izpit za 10.-11. razred, pa tudi za učitelje. Vse, kar potrebujete za rešitev 1. dela Enotnega državnega izpita iz matematike (prvih 12 težav) in 13. naloga (trigonometrija). In to je več kot 70 točk na Enotnem državnem izpitu in brez njih ne more niti študent s 100 točkami niti študent humanistike.

Vse potrebna teorija. Hitri načini rešitve, pasti in skrivnosti enotnega državnega izpita. Analizirane so bile vse trenutne naloge 1. dela iz banke nalog FIPI. Tečaj v celoti ustreza zahtevam Enotnega državnega izpita 2018.

Tečaj obsega 5 velikih tem, vsaka po 2,5 ure. Vsaka tema je podana od začetka, preprosto in jasno.

Na stotine nalog enotnega državnega izpita. Težave z besedilom in teorija verjetnosti. Preprosti in lahko zapomniti si algoritme za reševanje problemov. Geometrija. teorija, referenčno gradivo, analiza vseh vrst nalog enotnega državnega izpita. Stereometrija. Zapletene rešitve, uporabne goljufije, razvoj prostorske domišljije. Trigonometrija od začetka do problema 13. Razumevanje namesto nabijanja. Vizualna razlaga zapleteni pojmi. Algebra. Koreni, potence in logaritmi, funkcija in odvod. Osnova za rešitev kompleksne naloge 2 dela enotnega državnega izpita.