Oxidační stav. Jak zjistit oxidační stav Pravidla pro stanovení oxidačního stavu v chemických sloučeninách

III stupeň V této fázi je pozorováno vážné poškození cílových orgánů: - cévy - ucpání tepen, disekce stěn aorty; - srdce - srdeční selhání, angina pectoris, infarkt myokardu; - ledviny - vysoká koncentrace kreatininu v plazmě, ledviny

Stupeň 12. O lhaní

Titul 12. O lhaní Lhaní je zločinecká vášeň. Jeho hříšnost umocňuje skutečnost, že je neoddělitelnou součástí a jakoby podstatou ďábla, o kterém Spasitel definitivně řekl, že v něm není pravdy. Je to lhář a otec lži (srov. Jan 8:44).

6.1.5 Rozvoj schopností mechanismu aerobní oxidace v pracujících svalech. 6.1.5.1 Zvýšení počtu svalových vláken schopných aerobní resyntézy ATP.

6.1.5 Rozvoj schopností mechanismu aerobní oxidace v pracujících svalech. 6.1.5.1 Zvýšení počtu svalových vláken schopných aerobní resyntézy ATP. Abyste mohli uklidit svůj byt, musíte nejprve získat byt. Aby se svaly

V chemii termíny "oxidace" a "redukce" znamenají reakce, při kterých atom nebo skupina atomů ztrácí nebo získává elektrony. Oxidační stav je číselná hodnota přiřazená jednomu nebo více atomům, která charakterizuje počet redistribuovaných elektronů a ukazuje, jak jsou tyto elektrony distribuovány mezi atomy během reakce. Stanovení této hodnoty může být jednoduchým i poměrně složitým postupem v závislosti na atomech a molekulách, které se z nich skládají. Navíc atomy některých prvků mohou mít několik oxidačních stavů. Naštěstí existují jednoduchá jednoznačná pravidla pro určení oxidačního stavu, k jejichž sebevědomému použití stačí znát základy chemie a algebry.

Kroky

Část 1

Určete, zda je dotyčná látka elementární. Oxidační stav atomů mimo chemickou sloučeninu je nulový. Toto pravidlo platí jak pro látky tvořené ze samostatných volných atomů, tak pro látky, které se skládají ze dvou nebo víceatomových molekul jednoho prvku.

• Například Al(s) a Cl2 mají oxidační stav 0, protože oba jsou v chemicky nevázaném elementárním stavu.
• Všimněte si, že alotropní forma síry, S 8 nebo oktacer, i přes svou atypickou strukturu, je také charakterizována nulovým oxidačním stavem.

1. Určete, zda se daná látka skládá z iontů. Oxidační stav iontů se rovná jejich náboji. To platí jak pro volné ionty, tak pro ty, které jsou součástí chemických sloučenin.

   • Například oxidační stav iontu Cl - je -1.
   • Oxidační stav iontu Cl v chemické sloučenině NaCl je také -1. Protože iont Na má podle definice náboj +1, docházíme k závěru, že náboj iontu Cl je -1, a tedy jeho oxidační stav je -1.

2. Vezměte prosím na vědomí, že kovové ionty mohou mít několik oxidačních stavů. Atomy mnoha kovových prvků mohou ionizovat na různá množství. Například iontový náboj kovu jako je železo (Fe) je +2 nebo +3. Náboj kovových iontů (a jejich oxidační stav) lze určit pomocí nábojů iontů jiných prvků, s nimiž je tento kov součástí chemické sloučeniny; v textu je tento náboj označen římskými číslicemi: např. železo (III) má oxidační stav +3.

   • Jako příklad uvažujme sloučeninu obsahující hliníkový iont. Celkový náboj sloučeniny AlCl3 je nulový. Protože víme, že ionty Cl - mají náboj -1 a sloučenina obsahuje 3 takové ionty, pro obecnou neutralitu uvažované látky musí mít iont Al náboj +3. V tomto případě je tedy oxidační stav hliníku +3.

3. Oxidační stav kyslíku je -2 (až na výjimky). Téměř ve všech případech mají atomy kyslíku oxidační stav -2. Z tohoto pravidla existuje několik výjimek:

   • Pokud je kyslík v elementárním stavu (O 2), je jeho oxidační stav 0, stejně jako u jiných elementárních látek.
   • Pokud je součástí kyslík peroxid, jeho oxidační stav je -1. Peroxidy jsou skupinou sloučenin obsahujících jednoduchou vazbu kyslík-kyslík (tj. peroxidový aniont O 2 -2). Například v molekule H 2 O 2 (peroxid vodíku) má kyslík náboj a oxidační stav -1.
   • V kombinaci s fluorem má kyslík oxidační stav +2, přečtěte si níže uvedené pravidlo pro fluor.

4. Vodík má až na pár výjimek oxidační stav +1. Stejně jako u kyslíku existují i ​​výjimky. Oxidační stav vodíku je zpravidla +1 (pokud není v elementárním stavu H 2). Ve sloučeninách nazývaných hydridy je však oxidační stav vodíku -1.

   • Například v H 2 O je oxidační stav vodíku +1, protože atom kyslíku má náboj -2 a pro celkovou neutralitu jsou zapotřebí dva náboje +1. Nicméně ve složení hydridu sodného je oxidační stav vodíku již -1, protože iont Na nese náboj +1 a pro obecnou elektroneutralitu by měl náboj atomu vodíku (a tím i jeho oxidační stav) být -1.

5. Fluor vždy má oxidační stav -1. Jak již bylo uvedeno, oxidační stav některých prvků (kovové ionty, atomy kyslíku v peroxidech atd.) se může lišit v závislosti na řadě faktorů. Oxidační stav fluoru je však vždy -1. To je způsobeno skutečností, že tento prvek má největší elektronegativitu - jinými slovy, atomy fluoru jsou nejméně ochotné rozdělit se s vlastními elektrony a nejaktivněji přitahovat cizí elektrony. Jejich náboj tedy zůstává nezměněn.

6. Součet oxidačních stavů ve sloučenině se rovná jejímu náboji. Oxidační stavy všech atomů, které tvoří chemickou sloučeninu, by se měly sčítat s nábojem této sloučeniny. Pokud je například sloučenina neutrální, součet oxidačních stavů všech jejích atomů by měl být nula; je-li sloučeninou polyatomový iont s nábojem -1, je součet oxidačních stavů -1 a tak dále.

   • To je dobrá testovací metoda – pokud se součet oxidačních stavů nerovná celkovému náboji sloučeniny, pak jste někde špatně.

   Část 2

   Stanovení oxidačního stavu bez použití zákonů chemie

   1. Najděte atomy, které nemají přísná pravidla ohledně jejich oxidačního stavu. Pro některé prvky neexistují pevně stanovená pravidla pro zjištění oxidačního stavu. Pokud atom nesplňuje žádné z výše uvedených pravidel a neznáte jeho náboj (například atom je součástí komplexu a jeho náboj není specifikován), můžete určit oxidační stav takového atomu. atom eliminací. Nejprve určete náboj všech ostatních atomů ve sloučenině a poté ze známého celkového náboje sloučeniny vypočítejte oxidační stav tohoto atomu.

      • Například ve sloučenině Na 2 SO 4 je náboj atomu síry (S) neznámý – víme pouze, že není nulový, protože síra není v elementárním stavu. Tato sloučenina slouží jako dobrý příklad pro ilustraci algebraické metody pro stanovení oxidačního stavu.

   2. Najděte oxidační stavy zbývajících prvků ve sloučenině. Pomocí výše popsaných pravidel určete oxidační stavy zbývajících atomů sloučeniny. Nezapomeňte na výjimky z pravidla pro O, H a tak dále.

      • Pro Na 2 SO 4 pomocí našich pravidel zjistíme, že náboj (a tím i oxidační stav) iontu Na je +1 a pro každý z atomů kyslíku je -2.
   3. Ve sloučeninách se součet všech oxidačních stavů musí rovnat náboji. Pokud je například sloučeninou dvouatomový iont, musí se součet oxidačních stavů atomů rovnat celkovému iontovému náboji.
   4. Je velmi užitečné umět používat periodickou tabulku a vědět, kde se v ní nacházejí kovové a nekovové prvky.
   5. Oxidační stav atomů v elementární formě je vždy nulový. Oxidační stav jednoho iontu se rovná jeho náboji. Prvky skupiny 1A periodické tabulky, jako je vodík, lithium, sodík, v elementární formě mají oxidační stav +1; Oxidační stav kovů skupiny 2A, jako je hořčík a vápník, je +2 v elementární formě. Kyslík a vodík, v závislosti na typu chemické vazby, mohou mít 2 různé oxidační stavy.

Jedním ze základních pojmů v chemii, široce používaným při sestavování rovnic redoxních reakcí, je oxidačním stavu atomy.

Pro praktické účely (při sestavování rovnic pro redoxní reakce) jsou náboje na atomech v molekulách s polárními vazbami vhodně reprezentovány jako celá čísla rovnající se nábojům, které by vznikly na atomech, kdyby byly valenční elektrony zcela převedeny na elektronegativnější atomy, tj. . kdyby byly vazby zcela iontové. Tyto hodnoty náboje se nazývají oxidační stavy. Oxidační stav jakéhokoli prvku v jednoduché látce je vždy 0.

V molekulách komplexních látek mají některé prvky vždy konstantní oxidační stav. Většina prvků se vyznačuje proměnlivými oxidačními stavy, které se liší jak znaménkem, tak velikostí, v závislosti na složení molekuly.

Často se oxidační stav rovná valenci a liší se od ní pouze znaménkem. Existují však sloučeniny, ve kterých se oxidační stav prvku nerovná jeho mocenství. Jak již bylo uvedeno, v jednoduchých látkách je oxidační stav prvku vždy nulový, bez ohledu na jeho mocenství. Tabulka porovnává mocenství a oxidační stavy některých prvků v různých sloučeninách.

Oxidační stav atomu (prvku) ve sloučenině je to podmíněný náboj vypočítaný za předpokladu, že sloučenina sestává pouze z iontů. Při určování oxidačního stavu se běžně předpokládá, že valenční elektrony ve sloučenině jsou převedeny na více elektronegativních atomů, a proto se sloučeniny skládají z kladně a záporně nabitých iontů. Ve skutečnosti ve většině případů nedochází k úplnému darování elektronů, ale pouze k přesunu elektronového páru z jednoho atomu na druhý. Pak můžete uvést jinou definici: Oxidační stav je elektrický náboj, který by vznikl na atomu, pokud by elektronové páry, kterými je atom spojen s jinými atomy ve sloučenině, byly převedeny na více elektronegativních atomů, a elektronové páry spojující stejné atomy. by byly rozděleny mezi ně.

Při výpočtu oxidačních stavů se používá řada jednoduchých pravidel:

1 . Oxidační stav prvků v jednoduchých látkách, jednoatomových i molekulárních, je nulový (Fe 0, O 2 0).

2 ... Oxidační stav prvku ve formě monatomického iontu je roven náboji tohoto iontu (Na +1, Ca +2, S –2).

3 ... Ve sloučeninách s kovalentní polární vazbou se záporný náboj týká více elektronegativního atomu a kladný náboj méně elektronegativního atomu a oxidační stavy prvků nabývají následujících hodnot:

Oxidační stav fluoru ve sloučeninách je vždy -1;

Oxidační stav kyslíku ve sloučeninách je -2 (); s výjimkou peroxidů, kde je formálně roven -1 (), fluoridu kyslíku, kde je +2 (), jakož i superoxidů a ozonidů, ve kterých je oxidační stav kyslíku -1/2;

Oxidační stav vodíku ve sloučeninách je +1 (), s výjimkou hydridů kovů, kde je -1 ( );

Pro alkalické prvky a prvky alkalických zemin je oxidační stav +1 a +2.

Většina prvků může vykazovat proměnný oxidační stav.

4 ... Algebraický součet oxidačních stavů v neutrální molekule je nula, v komplexním iontu - náboj iontu.

U prvků s proměnným oxidačním stavem lze jeho hodnotu snadno vypočítat při znalosti vzorce sloučeniny a při použití pravidla č. 4. Například je nutné stanovit oxidační stav fosforu v kyselině fosforečné H 3 PO 4. Protože kyslík má CO = –2 a vodík má CO = +1, pak pro nulový součet pro fosfor by oxidační stav měl být +5:

Například v NH 4 Cl je součet oxidačních stavů všech atomů vodíku 4 × (+1) a oxidační stav chloru je -1, proto by oxidační stav dusíku měl být -3. V síranovém iontu SO 4 2– je součet oxidačních stavů čtyř atomů kyslíku -8, takže síra musí mít oxidační stav +6, aby celkový náboj iontu byl -2.

Pojem oxidačního stavu pro většinu sloučenin je libovolný, protože neodráží skutečný efektivní náboj atomu, ale tento koncept je široce používán v chemii.

Maximální, a u nekovů i minimální oxidační stav má periodickou závislost na sériovém čísle v D.I. Mendělejev, což je způsobeno elektronovou strukturou atomu.

Při chemických reakcích musí být splněno pravidlo zachování algebraického součtu oxidačních stavů všech atomů. V úplné rovnici chemické reakce se oxidační a redukční procesy musí navzájem přesně kompenzovat. Ačkoli oxidační stav, jak bylo uvedeno výše, je spíše formální pojem, používá se v chemii pro následující účely: za prvé, k sestavení rovnic redoxních reakcí a za druhé předpovídat redoxní vlastnosti prvků ve sloučenině.

Pro mnoho prvků je charakteristických několik hodnot oxidačních stavů a ​​výpočtem jeho stupně oxidace lze předpovědět redoxní vlastnosti: prvek v nejvyšším negativním oxidačním stavu může pouze darovat elektrony (oxidovat) a být redukčním činidlem. nejvyšší kladný oxidační stav může pouze přijímat elektrony (obnovit) a být oxidačním činidlem, ve středních oxidačních stavech - jak oxidovat, tak redukovat.

Oxidace-redukce je jediný, vzájemně propojený proces. Oxidace odpovídá zvýšení oxidačního stavu prvku a zotavení - jeho snížení.

Mnoho učebnic se drží výkladu oxidace jako ztráty elektronů a redukce jako jejich přichycení. Tento přístup, navržený ruským vědcem Pisarzhevským (1916), je použitelný pro elektrochemické procesy na elektrodách, týká se vybíjení (nabíjení) iontů a molekul.

Vysvětlení změny oxidačních stavů jako procesů oddělování a připojování elektronů je však v obecném případě nesprávné. Lze jej aplikovat na některé jednoduché ionty tohoto typu

Cl-®Cl 0.

Ke změně oxidačního stavu atomů v komplexních iontech jako např

Cr042 - ®Cr +3

snížení kladného oxidačního stavu chrómu z +6 na +3 odpovídá menšímu reálnému nárůstu kladného náboje (na Cr v CrO 4 2 - skutečný náboj »+0,2 náboje elektronu a na Cr +3 - od +2 do +1,5 v různých připojeních).

K přenosu náboje z redukčního činidla na oxidační činidlo, který se rovná změně oxidačního stavu, dochází za účasti dalších částic, například iontů H +:

Cr042- + 8H+ + 3®Cr +3 + 4H20.

Prezentovaný záznam je pojmenován poloviční reakce .

Podobné informace.

Abych se správně zařídil oxidačním stavu, je třeba mít na paměti čtyři pravidla.

1) V jednoduché látce je oxidační stav libovolného prvku 0. Příklady: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Měli byste si pamatovat prvky, které jsou charakteristické konstantní oxidační stavy... Všechny jsou uvedeny v tabulce.

3) Nejvyšší oxidační stav prvku se zpravidla shoduje s číslem skupiny, ve které se daný prvek nachází (např. fosfor je ve skupině V, nejvyšší d.o. fosforu je +5). Důležité výjimky: F, O.

4) Hledání oxidačních stavů zbývajících prvků je založeno na jednoduchém pravidle:

V neutrální molekule je součet oxidačních stavů všech prvků nulový a v iontu náboj iontu.

Několik jednoduchých příkladů pro stanovení oxidačních stavů

Příklad 1... Je nutné najít oxidační stavy prvků v amoniaku (NH 3).

Řešení... Již víme (viz 2), že čl. OK. vodík je +1. Zbývá najít tuto charakteristiku pro dusík. Nechť x je požadovaný oxidační stav. Sestavíme nejjednodušší rovnici: x + 3 (+1) = 0. Řešení je zřejmé: x = -3. Odpověď: N-3H3+1.

Příklad 2... Uveďte oxidační stavy všech atomů v molekule H 2 SO 4.

Řešení... Oxidační stavy vodíku a kyslíku jsou již známé: H (+1) a O (-2). Sestavíme rovnici pro určení oxidačního stavu síry: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Při řešení této rovnice zjistíme: x = +6. Odpověď: H + 1 2 S + 6 O -2 4.

Příklad 3... Vypočítejte oxidační stavy všech prvků v molekule Al (NO 3) 3.

Řešení... Algoritmus zůstává nezměněn. "Molekula" dusičnanu hlinitého zahrnuje jeden atom Al (+3), 9 atomů kyslíku (-2) a 3 atomy dusíku, jejichž oxidační stav musíme vypočítat. Odpovídající rovnice: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Odpověď: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Příklad 4... Určete oxidační stavy všech atomů v (AsO 4) 3- iontu.

Řešení... V tomto případě již nebude součet oxidačních stavů roven nule, ale náboji iontu, tj. -3. Rovnice: x + 4 (-2) = -3. Odpověď: As (+5), O (-2).

Co dělat, když nejsou známy oxidační stavy dvou prvků

Je možné pomocí podobné rovnice určit oxidační stavy více prvků najednou? Pokud se na tento problém podíváme z hlediska matematiky, odpověď zní ne. Lineární rovnice se dvěma proměnnými nemůže mít jednoznačné řešení. Ale neřešíme jen rovnici!

Příklad 5... Určete oxidační stavy všech prvků v (NH 4) 2 SO 4.

Řešení... Oxidační stavy vodíku a kyslíku jsou známé, síra a dusík nikoli. Klasický příklad problému se dvěma neznámými! Síran amonný nebudeme uvažovat jako jednu „molekulu“, ale jako kombinaci dvou iontů: NH 4 + a SO 4 2-. Známe náboje iontů, každý z nich obsahuje pouze jeden atom s neznámým oxidačním stavem. S využitím zkušeností získaných při řešení předchozích problémů snadno zjistíme oxidační stavy dusíku a síry. Odpověď: (N-3H4+1)2S+604-2.

Závěr: pokud molekula obsahuje několik atomů s neznámým oxidačním stavem, pokuste se molekulu "rozdělit" na více částí.

Jak uspořádat oxidační stavy v organických sloučeninách

Příklad 6... Uveďte oxidační stavy všech prvků v CH 3 CH 2 OH.

Řešení... Zjišťování oxidačních stavů v organických sloučeninách má svá specifika. Zejména je nutné samostatně najít oxidační stavy pro každý atom uhlíku. Dá se uvažovat následovně. Uvažujme například atom uhlíku v methylové skupině. Tento atom C je vázán na 3 atomy vodíku a sousední atom uhlíku. Podél vazby C-H je elektronová hustota posunuta směrem k atomu uhlíku (protože elektronegativita C převyšuje EO vodíku). Pokud by toto vytěsnění bylo úplné, atom uhlíku by získal náboj -3.

Atom C ve skupině -CH 2 OH je vázán na dva atomy vodíku (posun elektronové hustoty směrem k C), jeden atom kyslíku (posun elektronové hustoty směrem k O) a jeden atom uhlíku (můžeme předpokládat, že posun elektrická hustota v tomto případě nenastane). Oxidační stav uhlíku je -2 +1 +0 = -1.

Odpověď: C-3H+13C-1H+120-2H+1.

Nesměšujte pojmy „valence“ a „oxidační stav“!

Oxidační stav je často zaměňován s mocenství... Nedělejte tuto chybu. Uvedu hlavní rozdíly:

• oxidační stav má znaménko (+ nebo -), valence není;
• oxidační stav může být nulový i v komplexní látce, rovnost valence k nule zpravidla znamená, že atom daného prvku není spojen s jinými atomy (nebudeme diskutovat o žádných inkluzních sloučeninách a jiných "exotických" " tady);
• oxidační stav je formální pojem, který nabývá skutečného významu pouze u sloučenin s iontovými vazbami, naopak pojem "valence" se nejvýhodněji uplatňuje ve vztahu ke kovalentním sloučeninám.

Oxidační stav (přesněji jeho modul) se často numericky rovná valenci, ale ještě častěji se tyto hodnoty neshodují. Například oxidační stav uhlíku v C02 je +4; valence C je také rovna IV. Ale v methanolu (CH 3 OH) zůstává mocenství uhlíku stejné a oxidační stav C je -1.

Malý test na "oxidační stav"

Věnujte několik minut kontrole, zda tomuto tématu rozumíte. Musíte odpovědět na pět jednoduchých otázek. Hodně štěstí!