Підготовка до ЗНО з хімії

Стан атомів у сполуках характеризує ступінь окиснення.

Ступінь окиснення – це умовний заряд атома у сполуці, обчислений з припущенням, що вона складається з іонів і спільні електронні пари повністю зміщені до більш електронегативного атома.

Розглянемо молекулу гідроген фториду HF, у якій зв’язок H—F ковалентний полярний. У молекулі HF спільна електронна пара сильно зміщена в бік атома F. Умовно можна вважати, що на атомі H виник частковий позитивний заряд, а на атомі F – частковий негативний. Значення часткових зарядів, залежно від кількості зв’язків між атомами, приймають кратними 1 (1, 2, 3, 4 і т. д.). Якщо електрона пара відтягнута від атома, то вважається, що його ступінь окиснення позитивний (у нашому випадку це атом Н), а якщо зміщена до нього – негативний (атом F). У випадку рівномірного розподілу електронної хмари між атомами (у сполуках з ковалентним неполярним зв’язком) ступінь окиснення усіх атомів у молекулі є нульовим.

Позначають ступінь окиснення верхнім індексом справа від символа хімічного елемента арабськими цифрами зі знаком “+” або “–” перед цифрою (не плутати із зарядом іона, який записують цифрами зі знаком після цифри – Al³⁺, SO₄^2– ):

H⁺¹F^–1         P⁺⁵Cl^–1₅       Cl⁰₂

Слід запам’ятати, що ступінь окиснення не завжди чисельно збігається з валентністю атома.

Існує ряд правил для обчислення ступенів окиснення елементів:

1. Ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю (H⁰₂, Na⁰, P⁰₄, S_∞⁰).
2. Ступінь окиснення Оксигену у більшості сполук –2 (СО^–2₂, Na₂SO^–2₄). У пероксидах ступінь окиснення Оксигену дорівнює –1 (Н₂О^–1₂, Na₂O^–1₂).
3. У Гідрогену ступінь окиснення переважно +1 (H⁺¹₂O, NH⁺¹₃, H⁺¹Cl). У гідридах лужних металів ступінь окиснення Гідрогену –1 (NaH^–1).
4. Ступінь окиснення лужних металів (ІА підгрупа) +1, лужно-земельних (ІІА підгрупа) +2, у Алюмінію Al +3 майже у всіх сполуках.
5. У Флуору F ступінь окиснення завжди –1, у галогенів –1 лише у бінарних сполуках, при умові, що галоген зв’язаний з менш електронегативним атомом (HBr^‑1, NaI^–1).
6. Сума ступенів окиснення елементів у сполуках завжди повинна дорівнювати нулю.
7. В простих іонах (Н⁺, Na⁺, Cl^–) ступінь окиснення елемента дорівнює заряду іона. У складних іонах (NH₄⁺, SO₄^2–, Cr₂O₇^2–) сума ступенів окиснення елементів повинна дорівнювати заряду іона.

Приклад до правила 6.

Обчислимо ступінь окиснення Мангану Mn у сполуці КMnO₄ (калій перманганат).

Запишемо відомі ступінь окиснення біля атомів елементів; невідомий ступінь окиснення мангану позначимо через х: К⁺¹Mn^хO^–2₄.

Виходячи з того, що сума ступенів окиснення елементів у електронейтральній молекулі повинна дорівнювати нулю, складаємо рівняння з урахуванням кількості атомів кожного елемента, що входять до складу КMnO₄:

К⁺¹Mn^хO^–2₄

+1 + х + 4(–2) = 0,

звідки х = +7.

Приклад до правила 7.

Обчислимо ступінь окиснення Хрому Cr у складному іоні Cr₂O₇^2– (дихромат-іон).

Сума ступенів окиснення елементів у складному іоні повинна дорівнювати заряду іона:

(Cr^х₂O^–2₇)^2–

2х + 7(–2) = –2,

х = +6.