Окислительно-восстановительные свойства элементов. Степень окисления.

Окислительно-восстановительные свойства элементов. Степень окисления.

Передача электронов от атома к атому называется окислением-восстановлением. Окисляется тот атом, который отдает свои электроны, а принимающий электроны – восстанавливается.

Если в результате реакции получается ионное соединение, то положительно заряженный ион образовался из того элемента, который отдал свои электроны, а отрицательный ион – из элемента, который электроны принял.

Например, натрий активно взаимодействует с хлором (внешне это напоминает горение с выделением белого дыма – очень мелких кристаллов NaCl). В образовавшейся соли Na⁺Cl^– натрий заряжен положительно, а хлор отрицательно. Следовательно, натрий окислился, а хлор - восстановился. Чуть позже мы объясним, как легче запомнить новые термины.

Благодаря передаче электронов от атома к атому многие ионы, образующиеся в таких реакциях, имеют электронную конфигурацию инертных газов. Приобретение устойчивых “завершенных” оболочек дает большой выигрыш в энергии. Такие одинаковые электронные оболочки ионов называются изоэлектронными. В первой части таблицы 3-4 собраны ионы, изоэлектронные атому неона (он поставлен первым), в другой части таблицы – ионы, изоэлектронные атому аргона.

Таблица 3-4. Ионы, находящиеся в каждой вертикальной колонке, имеют одинаковое электронное строение, совпадающее с электронной оболочкой одного из инертных газов.

1s2 2s2 2p6	Степень окисления
Ne
O2-	-2
F-	-1
Na+	+1
Mg2+	+2

 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6	Степень окисления
Ar
S2-	-2
Cl-	-1
K+	+1
Ca2+	+2

В таблице рядом с каждой частицей указана ее степень окисления. Что это такое? Дело в том, что при образовании химических связей во многих случаях электроны могут частично передаваться от менее электроноакцепторных атомов к более электроноакцепторным атомам. Число переданных (или принятых) электронов и называется степенью окисления атома.

Количество отданных или принятых атомом электронов называется степенью окисления атома в молекуле.

Можно продолжить это определение:

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле или кристалле. Его определяют, условно считая все полярные связи полностью ионнымии.

Кому-то из вас может показаться, что степень окисления – это та же валентность, но только со знаком "+" или "–". На самом деле это не всегда верно. Давайте посчитаем степень окисления в другом соединении водорода и кислорода – перекиси водорода Н₂О₂. Структурная и гипотетическая “ионная” формулы этого вещества выглядят так:

Второй заряд "–" не может появиться на атоме кислорода потому, что кислород не в состоянии оттянуть электроны от своего соседа – точно такого же атома кислорода. Вывод: степень окисления кислорода в этом соединении составляет –1 (хотя его валентность по-прежнему II). Степень окисления водорода составляет +1.

Степень окисления и валентность несут разную информацию об атоме в его соединениях. Валентность просто характеризует способность атома образовывать некоторое количество химических связей, а степень окисления описывает смещения электронов при образовании химических связей.

Итак, уточним определение степени окисления с учетом всего того, что было сказано о ковалентных соединениях:

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ выражают числом частично или полностью смещенных электронов от одного атома к другому в их соединении.

Если атом отдал электроны, его степени окисления приписывается знак “+”, а если атом принял электроны, то знак “–”. Возможна и нулевая степень окисления атома в молекуле, если электроны никуда не смещались или число отданных и принятых электронов одинаково.

Степень окисления – очень важная величина, относящаяся к основным понятиям химии. Фактически, степень окисления описывает состояние атома в соединении.

Есть несколько полезных правил, которые касаются степеней окисления:

Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в формуле нейтрального соединения всегда равна нулю.

Задачи.

3.25. Пользуясь таблицей электроотрицательностей элементов и правилами для определения степеней окисления, определите степени окисления всех атомов в следующих молекулах: HClO₄, HClO₃, HClO₂, HClO, HCl, Cl₂, NH₃, PH₃, H₃PO₄, O₂, O₃.

** 3.26. Численное значение степени окисления, как вы знаете, может не совпадать с валентностью элемента. Ниже приведены структурные формулы нескольких соединений углерода. Напишите их молекулярные формулы и, пользуясь правилами для определения степеней окисления, определите степени окисления атомов углерода в каждой молекуле:

 

Окислительно-восстановительные свойства элементов. Степень окисления.

Передача электронов от атома к атому называется окислением-восстановлением. Окисляется тот атом, который отдает свои электроны, а принимающий электроны – восстанавливается.

Если в результате реакции получается ионное соединение, то положительно заряженный ион образовался из того элемента, который отдал свои электроны, а отрицательный ион – из элемента, который электроны принял.

Например, натрий активно взаимодействует с хлором (внешне это напоминает горение с выделением белого дыма – очень мелких кристаллов NaCl). В образовавшейся соли Na⁺Cl^– натрий заряжен положительно, а хлор отрицательно. Следовательно, натрий окислился, а хлор - восстановился. Чуть позже мы объясним, как легче запомнить новые термины.

Благодаря передаче электронов от атома к атому многие ионы, образующиеся в таких реакциях, имеют электронную конфигурацию инертных газов. Приобретение устойчивых “завершенных” оболочек дает большой выигрыш в энергии. Такие одинаковые электронные оболочки ионов называются изоэлектронными. В первой части таблицы 3-4 собраны ионы, изоэлектронные атому неона (он поставлен первым), в другой части таблицы – ионы, изоэлектронные атому аргона.

Таблица 3-4. Ионы, находящиеся в каждой вертикальной колонке, имеют одинаковое электронное строение, совпадающее с электронной оболочкой одного из инертных газов.

1s2 2s2 2p6	Степень окисления
Ne
O2-	-2
F-	-1
Na+	+1
Mg2+	+2

 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6	Степень окисления
Ar
S2-	-2
Cl-	-1
K+	+1
Ca2+	+2

В таблице рядом с каждой частицей указана ее степень окисления. Что это такое? Дело в том, что при образовании химических связей во многих случаях электроны могут частично передаваться от менее электроноакцепторных атомов к более электроноакцепторным атомам. Число переданных (или принятых) электронов и называется степенью окисления атома.