Wie bestimmt man den Oxidationsgrad? Das Periodensystem ermöglicht es Ihnen, einen bestimmten quantitativen Wert für jedes chemische Element aufzuzeichnen.

Definition

Versuchen wir zunächst zu verstehen, was dieser Begriff ist. Die Oxidationsstufe nach dem Periodensystem ist die Anzahl der Elektronen, die ein Element im Prozess der chemischen Wechselwirkung aufnimmt oder abgibt. Es kann sowohl negative als auch positive Werte annehmen.

Link zur Tabelle

Wie wird der Oxidationszustand bestimmt? Das Periodensystem besteht aus acht vertikal angeordneten Gruppen. Jeder von ihnen hat zwei Untergruppen: Haupt- und Nebengruppen. Um Indikatoren für Elemente zu setzen, müssen bestimmte Regeln verwendet werden.

Anweisung

Wie berechnet man die Oxidationsstufen von Elementen? Die Tabelle ermöglicht es Ihnen, ein ähnliches Problem vollständig zu bewältigen. Alkalimetalle, die in der ersten Gruppe (Hauptuntergruppe) angesiedelt sind, deren Oxidationsstufe in Verbindungen angegeben ist, sie entspricht +, ist gleich ihrer höchsten Wertigkeit. Metalle der zweiten Gruppe (Untergruppe A) haben die Oxidationsstufe +2.

Anhand der Tabelle können Sie diesen Wert nicht nur für Elemente mit metallischen Eigenschaften, sondern auch für Nichtmetalle ermitteln. Ihr Maximalwert entspricht der höchsten Wertigkeit. Für Schwefel ist es beispielsweise +6, für Stickstoff +5. Wie wird ihre minimale (niedrigste) Zahl berechnet? Auch diese Frage beantwortet die Tabelle. Subtrahieren Sie die Gruppennummer von acht. Für Sauerstoff ist es beispielsweise -2, für Stickstoff -3.

Bei einfachen Stoffen, die keine chemische Wechselwirkung mit anderen Stoffen eingegangen sind, gilt der ermittelte Indikator als Null.

Versuchen wir, die Hauptwirkungen im Zusammenhang mit der Anordnung in binären Verbindungen zu identifizieren. Wie kann man den Oxidationsgrad eingeben? Das Periodensystem hilft bei der Lösung des Problems.

Nehmen Sie zum Beispiel Calciumoxid CaO. Für Kalzium, das sich in der Hauptuntergruppe der zweiten Gruppe befindet, ist der Wert konstant und beträgt +2. Für Sauerstoff, der nichtmetallische Eigenschaften hat, ist dieser Indikator ein negativer Wert und entspricht -2. Um die Korrektheit der Definition zu überprüfen, fassen wir die erhaltenen Zahlen zusammen. Als Ergebnis erhalten wir Null, daher sind die Berechnungen korrekt.

Lassen Sie uns ähnliche Indikatoren in einer weiteren binären Verbindung CuO bestimmen. Da Kupfer in einer sekundären Untergruppe (der ersten Gruppe) angesiedelt ist, kann der untersuchte Indikator daher andere Werte aufweisen. Um es zu bestimmen, müssen Sie daher zuerst den Indikator für Sauerstoff identifizieren.

Für ein Nichtmetall, das am Ende einer binären Formel steht, hat die Oxidationsstufe einen negativen Wert. Da sich dieses Element in der sechsten Gruppe befindet, erhalten wir beim Subtrahieren von sechs von acht, dass die Oxidationsstufe von Sauerstoff -2 entspricht. Da die Verbindung keine Indizes enthält, ist der Oxidationszustand von Kupfer positiv, gleich +2.

Wie wird die Chemietabelle sonst verwendet? Die Oxidationsstufen von Elementen in Formeln, die aus drei Elementen bestehen, werden ebenfalls nach einem bestimmten Algorithmus berechnet. Zunächst werden diese Indikatoren am ersten und letzten Element platziert. Zum ersten hat dieser Indikator einen positiven Wert, der der Wertigkeit entspricht. Für das extreme Element, das ein Nichtmetall ist, hat dieser Indikator einen negativen Wert, er wird als Differenz bestimmt (die Gruppennummer wird von acht abgezogen). Bei der Berechnung des Oxidationszustands des zentralen Elements wird eine mathematische Gleichung verwendet. Die Berechnungen berücksichtigen die für jedes Element verfügbaren Indizes. Die Summe aller Oxidationsstufen muss Null sein.

Bestimmungsbeispiel in Schwefelsäure

Die Formel dieser Verbindung ist H 2 SO 4 . Wasserstoff hat eine Oxidationsstufe von +1, Sauerstoff hat -2. Um den Oxidationszustand von Schwefel zu bestimmen, stellen wir eine mathematische Gleichung auf: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Wir erhalten, dass der Oxidationszustand von Schwefel +6 entspricht.

Fazit

Wenn Sie die Regeln verwenden, können Sie die Koeffizienten in Redoxreaktionen anordnen. Dieses Thema wird im Kurs Chemie der neunten Klasse des Schullehrplans behandelt. Darüber hinaus ermöglichen Ihnen die Angaben zu den Oxidationsgraden die Erledigung der Aufgaben der OGE und der Einheitlichen Staatsprüfung.

Richtig platzieren Oxidationsstufen Dabei sind vier Regeln zu beachten.

1) In einer einfachen Substanz ist die Oxidationsstufe jedes Elements 0. Beispiele: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Sie sollten sich die Elemente merken, für die charakteristisch sind konstante Oxidationsstufen. Alle sind in der Tabelle aufgeführt.

3) Die höchste Oxidationsstufe eines Elements stimmt in der Regel mit der Nummer der Gruppe überein, in der sich dieses Element befindet (Phosphor befindet sich beispielsweise in Gruppe V, die höchste SD von Phosphor ist +5). Wichtige Ausnahmen: F, O.

4) Die Suche nach den Oxidationsstufen der restlichen Elemente basiert auf einer einfachen Regel:

In einem neutralen Molekül ist die Summe der Oxidationsstufen aller Elemente gleich Null und in einem Ion - die Ladung des Ions.

Ein paar einfache Beispiele zur Bestimmung von Oxidationsstufen

Beispiel 1. Es ist notwendig, die Oxidationsstufen von Elementen in Ammoniak (NH 3) zu finden.

Lösung. Wir wissen bereits (siehe 2), dass Art. OK. Wasserstoff ist +1. Es bleibt, diese Eigenschaft für Stickstoff zu finden. Sei x die gewünschte Oxidationsstufe. Wir stellen die einfachste Gleichung auf: x + 3 (+1) \u003d 0. Die Lösung liegt auf der Hand: x \u003d -3. Antwort: N -3 H 3 +1.

Beispiel 2. Geben Sie die Oxidationsstufen aller Atome im H 2 SO 4 -Molekül an.

Lösung. Die Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff sind bereits bekannt: H(+1) und O(-2). Wir stellen eine Gleichung zur Bestimmung des Oxidationsgrades von Schwefel auf: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. Wenn wir diese Gleichung lösen, finden wir: x \u003d +6. Antwort: H +1 2 S +6 O -2 4 .

Beispiel 3. Berechnen Sie die Oxidationsstufen aller Elemente im Al(NO 3) 3 Molekül.

Lösung. Der Algorithmus bleibt unverändert. Die Zusammensetzung des "Moleküls" von Aluminiumnitrat umfasst ein Atom Al (+3), 9 Sauerstoffatome (-2) und 3 Stickstoffatome, deren Oxidationsstufe wir berechnen müssen. Entsprechende Gleichung: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Antwort: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Beispiel 4. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller Atome im (AsO 4 ) 3- -Ion.

Lösung. In diesem Fall ist die Summe der Oxidationsstufen nicht mehr gleich Null, sondern gleich der Ladung des Ions, also -3. Gleichung: x + 4 (-2) = -3. Antwort: As(+5), O(-2).

Was tun, wenn die Oxidationsstufen zweier Elemente unbekannt sind?

Ist es möglich, mit einer ähnlichen Gleichung die Oxidationsstufen mehrerer Elemente gleichzeitig zu bestimmen? Wenn wir dieses Problem aus mathematischer Sicht betrachten, wird die Antwort negativ sein. Eine lineare Gleichung mit zwei Variablen kann keine eindeutige Lösung haben. Aber wir lösen nicht nur eine Gleichung!

Beispiel 5. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller Elemente in (NH 4) 2 SO 4.

Lösung. Die Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff sind bekannt, Schwefel und Stickstoff jedoch nicht. Ein klassisches Beispiel für ein Problem mit zwei Unbekannten! Wir betrachten Ammoniumsulfat nicht als ein einzelnes "Molekül", sondern als eine Kombination aus zwei Ionen: NH 4 + und SO 4 2-. Wir kennen die Ladungen von Ionen, jedes enthält nur ein Atom mit unbekanntem Oxidationsgrad. Mit der Erfahrung, die wir bei der Lösung früherer Probleme gesammelt haben, können wir leicht die Oxidationsstufen von Stickstoff und Schwefel finden. Antwort: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Fazit: Wenn das Molekül mehrere Atome mit unbekannten Oxidationsstufen enthält, versuchen Sie, das Molekül in mehrere Teile zu "spalten".

Wie man Oxidationsstufen in organischen Verbindungen anordnet

Beispiel 6. Geben Sie die Oxidationsstufen aller Elemente in CH 3 CH 2 OH an.

Lösung. Das Auffinden von Oxidationszuständen in organischen Verbindungen hat seine eigenen Besonderheiten. Insbesondere ist es notwendig, die Oxidationsstufen für jedes Kohlenstoffatom separat zu finden. Sie können wie folgt argumentieren. Betrachten Sie zum Beispiel das Kohlenstoffatom in der Methylgruppe. Dieses C-Atom ist mit 3 Wasserstoffatomen und einem benachbarten Kohlenstoffatom verbunden. An der C-H-Bindung verschiebt sich die Elektronendichte zum Kohlenstoffatom (weil die Elektronegativität von C die EO von Wasserstoff übersteigt). Wenn diese Verschiebung vollständig wäre, würde das Kohlenstoffatom eine Ladung von -3 annehmen.

Das C-Atom in der -CH 2 OH-Gruppe ist an zwei Wasserstoffatome (Elektronendichteverschiebung in Richtung C), ein Sauerstoffatom (Elektronendichteverschiebung in Richtung O) und ein Kohlenstoffatom (wir können davon ausgehen, dass die Elektronendichteverschiebungen in diesem Fall nicht eintritt). Die Oxidationsstufe von Kohlenstoff ist -2 +1 +0 = -1.

Antwort: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Verwechseln Sie nicht die Begriffe "Wertigkeit" und "Oxidationszustand"!

Die Oxidationsstufe wird oft mit der Wertigkeit verwechselt. Machen Sie diesen Fehler nicht. Ich werde die Hauptunterschiede auflisten:

• der Oxidationszustand hat ein Vorzeichen (+ oder -), Wertigkeit - nein;
• Der Oxidationsgrad kann auch in einer komplexen Substanz gleich Null sein, die Gleichwertigkeit Null bedeutet in der Regel, dass das Atom dieses Elements nicht mit anderen Atomen verbunden ist (wir werden keine Art von Einschlussverbindungen diskutieren und andere "Exoten" hier);
• der Oxidationsgrad ist ein formaler Begriff, der nur bei Verbindungen mit ionischen Bindungen eine wirkliche Bedeutung erlangt, der Begriff "Valenz" hingegen wird am bequemsten auf kovalente Verbindungen angewendet.

Der Oxidationszustand (genauer gesagt sein Modul) ist oft numerisch gleich der Wertigkeit, aber noch häufiger stimmen diese Werte NICHT überein. Beispielsweise ist die Oxidationsstufe von Kohlenstoff in CO 2 +4; Valenz C ist auch gleich IV. Aber in Methanol (CH 3 OH) bleibt die Wertigkeit von Kohlenstoff gleich und die Oxidationsstufe von C ist -1.

Ein kleiner Test zum Thema „Der Oxidationsgrad“

Nehmen Sie sich ein paar Minuten Zeit, um zu überprüfen, wie Sie dieses Thema verstanden haben. Sie müssen fünf einfache Fragen beantworten. Viel Glück!

Die moderne Formulierung des periodischen Gesetzes, entdeckt von D. I. Mendeleev im Jahr 1869:

Die Eigenschaften der Elemente stehen in periodischer Abhängigkeit von der Ordnungszahl.

Die periodisch wiederkehrende Art der Veränderung der Zusammensetzung der Elektronenhülle der Atome der Elemente erklärt die periodische Veränderung der Eigenschaften der Elemente beim Durchlaufen der Perioden und Gruppen des Periodensystems.

Verfolgen wir beispielsweise die Änderung der höheren und niedrigeren Oxidationsstufen der Elemente der Gruppen IA - VIIA in der zweiten - vierten Periode gemäß Tabelle. 3.

Positiv Oxidationsstufen weisen alle Elemente mit Ausnahme von Fluor auf. Ihre Werte steigen mit zunehmender Kernladung und stimmen mit der Anzahl der Elektronen auf der letzten Energiestufe (außer Sauerstoff) überein. Diese Oxidationsstufen werden genannt höher Oxidationsstufen. Beispielsweise ist die höchste Oxidationsstufe von Phosphor P +V.

Negativ Oxidationsstufen werden von Elementen ausgehend von Kohlenstoff C, Silizium Si und Germanium Ge gezeigt. Ihre Werte entsprechen der Anzahl der bis zu acht fehlenden Elektronen. Diese Oxidationsstufen werden genannt unterlegen Oxidationsstufen. Beispielsweise fehlen dem Phosphoratom P auf der letzten Energiestufe drei bis acht Elektronen, was bedeutet, dass die niedrigste Oxidationsstufe von Phosphor P -III ist.

Die Werte höherer und niedrigerer Oxidationsstufen werden periodisch wiederholt und fallen in Gruppen zusammen; zum Beispiel haben in der IVA-Gruppe Kohlenstoff C, Silizium Si und Germanium Ge die höchste Oxidationsstufe +IV und die niedrigste Oxidationsstufe –IV.

Diese Häufigkeit von Änderungen der Oxidationsstufen spiegelt sich in der periodischen Änderung der Zusammensetzung und der Eigenschaften chemischer Verbindungen von Elementen wider.

In ähnlicher Weise kann eine periodische Änderung der Elektronegativität von Elementen in der 1.–6. Periode der IA–VIIA-Gruppen verfolgt werden (Tabelle 4).

In jeder Periode des Periodensystems steigt die Elektronegativität der Elemente mit steigender Seriennummer (von links nach rechts).

In jedem Gruppe Im Periodensystem nimmt die Elektronegativität mit zunehmender Ordnungszahl ab (von oben nach unten). Unter den Elementen der 1.-6. Periode hat Fluor F die höchste und Cäsium Cs die niedrigste Elektronegativität.

Typische Nichtmetalle haben eine hohe Elektronegativität, während typische Metalle eine niedrige Elektronegativität haben.

Beispiele für Aufgaben der Teile A, B

1. In der 4. Periode ist die Anzahl der Elemente

2. Metallische Eigenschaften von Elementen der 3. Periode von Na bis Cl

1) Kraft

2) schwächen

3) nicht ändern

4) weiß nicht

3. Nichtmetallische Eigenschaften von Halogenen mit steigender Ordnungszahl

1) erhöhen

2) nach unten gehen

3) bleiben unverändert

4) weiß nicht

4. In der Reihe der Elemente Zn – Hg – Co – Cd ist ein Element, das nicht in der Gruppe enthalten ist

5. Die metallischen Eigenschaften der Elemente nehmen sukzessive zu

1) In-Ga-Al

2) K-Rb-Sr

3) Ge-Ga-Tl

4) Li-Be-Mg

6. Nichtmetallische Eigenschaften in der Reihe der Elemente Al - Si - C - N

1) erhöhen

2) abnehmen

3) nicht ändern

4) weiß nicht

7. In der Reihe der Elemente O - S - Se - Te die Dimensionen (Radien) des Atoms

1) abnehmen

2) erhöhen

3) nicht ändern

4) weiß nicht

8. In der Reihe der Elemente P - Si - Al - Mg sind die Abmessungen (Radien) des Atoms

1) abnehmen

2) erhöhen

3) nicht ändern

4) weiß nicht

9. Für Phosphor ist das Element mit kleiner Elektronegativität ist

10. Ein Molekül, bei dem die Elektronendichte zum Phosphoratom verschoben ist

11. Höchst Der Oxidationszustand der Elemente manifestiert sich in einer Reihe von Oxiden und Fluoriden

1) ClO 2, PCl 5, SeCl 4, SO 3

2) PCl, Al 2 O 3, KCl, CO

3) SeO 3, BCl 3, N 2 O 5, CaCl 2

4) AsCl 5 , SeO 2 , SCl 2 , Cl 2 O 7

12. Minderwertig der Oxidationsgrad von Elementen - in ihren Wasserstoffverbindungen und Fluoriden des Satzes

1) ClF 3 , NH 3 , NaH, OF 2

2) H 3 S+, NH+, SiH 4, H 2 Se

3) CH 4 , BF 4 , H 3 O + , PF 3

4) PH 3 , NF+, HF 2 , CF 4

13. Wertigkeit für ein mehrwertiges Atom das Gleiche in einer Reihe von Verbindungen

1) SiH 4 - AsH 3 - CF 4

2) PH 3 - BF 3 - ClF 3

3) AsF 3 - SiCl 4 - IF 7

4) H 2 O – BClg – NF 3

14. Geben Sie die Entsprechung zwischen der Formel einer Substanz oder eines Ions und dem Oxidationsgrad des darin enthaltenen Kohlenstoffs an

Chemisches Präparat für ZNO und DPA
Umfassende Ausgabe

TEIL UND

ALLGEMEINE CHEMIE

CHEMISCHE BINDUNG UND STOFFSTRUKTUR

Oxidationszustand

Die Oxidationsstufe ist die bedingte Ladung eines Atoms in einem Molekül oder Kristall, die darauf entstanden ist, als alle von ihm erzeugten polaren Bindungen ionischer Natur waren.

Im Gegensatz zur Wertigkeit können Oxidationsstufen positiv, negativ oder null sein. Bei einfachen ionischen Verbindungen stimmt die Oxidationsstufe mit den Ladungen der Ionen überein. Zum Beispiel in Natriumchlorid NaCl (Na + Cl - ) Natrium hat eine Oxidationsstufe von +1 und Chlor -1, in Calciumoxid CaO (Ca +2 O -2) Calcium weist eine Oxidationsstufe von +2 und Oxysen - -2 auf. Diese Regel gilt für alle basischen Oxide: Die Oxidationsstufe eines metallischen Elements ist gleich der Ladung des Metallions (Natrium +1, Barium +2, Aluminium +3) und die Oxidationsstufe von Sauerstoff ist -2. Der Oxidationsgrad wird durch arabische Ziffern angegeben, die über dem Elementsymbol wie Wertigkeit platziert sind und zuerst das Vorzeichen der Ladung und dann ihren Zahlenwert angeben:

Wenn der Modul der Oxidationsstufe gleich eins ist, kann die Zahl "1" weggelassen und nur das Vorzeichen geschrieben werden: Na + Cl – .

Der Oxidationszustand und die Wertigkeit sind verwandte Konzepte. Bei vielen Verbindungen stimmt der Absolutwert der Oxidationsstufe der Elemente mit ihrer Wertigkeit überein. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen sich die Wertigkeit von der Oxidationsstufe unterscheidet.

In einfachen Substanzen - Nichtmetallen - gibt es eine kovalente unpolare Bindung, ein gemeinsames Elektronenpaar wird zu einem der Atome verschoben, daher ist der Oxidationsgrad von Elementen in einfachen Substanzen immer Null. Aber die Atome sind miteinander verbunden, d. h. sie weisen eine bestimmte Wertigkeit auf, da z. B. bei Sauerstoff die Wertigkeit von Sauerstoff II und bei Stickstoff die Wertigkeit von Stickstoff III ist:

In einem Wasserstoffperoxidmolekül ist die Wertigkeit von Sauerstoff ebenfalls II und Wasserstoff ist I:

Definition möglicher Abschlüsse Elementoxidation

Die Oxidationsstufen, die Elemente in verschiedenen Verbindungen aufweisen können, lassen sich in den meisten Fällen durch die Struktur des äußeren elektronischen Niveaus oder durch die Stellung des Elements im Periodensystem bestimmen.

Atome metallischer Elemente können nur Elektronen abgeben, daher weisen sie in Verbindungen positive Oxidationsstufen auf. Sein absoluter Wert ist in vielen Fällen (mit Ausnahme von d -Elemente) ist gleich der Anzahl der Elektronen in der äußeren Ebene, also der Gruppennummer im Periodensystem. Atome d -Elemente können auch Elektronen aus der vorderen Ebene abgeben, nämlich aus ungefüllten d -Orbitale. Daher z d -Elemente ist es viel schwieriger, alle möglichen Oxidationsstufen zu bestimmen als für s- und p-Elemente. Man kann mit Sicherheit sagen, dass die Mehrheit d -Elemente weisen aufgrund der Elektronen des äußeren elektronischen Niveaus eine Oxidationsstufe von +2 auf, und die maximale Oxidationsstufe ist in den meisten Fällen gleich der Gruppennummer.

Atome nichtmetallischer Elemente können sowohl positive als auch negative Oxidationsstufen aufweisen, je nachdem, mit welchem ​​Atom welchen Elements sie eine Bindung eingehen. Wenn das Element elektronegativer ist, weist es einen negativen Oxidationszustand auf, und wenn es weniger elektronegativ ist, einen positiven.

Aus der Struktur der äußeren elektronischen Schicht lässt sich der Absolutwert der Oxidationsstufe nichtmetallischer Elemente bestimmen. Ein Atom kann so viele Elektronen aufnehmen, dass sich acht Elektronen auf seiner äußeren Ebene befinden: Nichtmetallische Elemente der Gruppe VII nehmen ein Elektron auf und zeigen eine Oxidationsstufe von -1, Gruppe VI - zwei Elektronen und zeigen eine Oxidationsstufe von - 2 usw.

Nichtmetallische Elemente können unterschiedlich viele Elektronen abgeben: maximal so viele, wie sich auf der äußeren Energieebene befinden. Mit anderen Worten, die maximale Oxidationsstufe nichtmetallischer Elemente ist gleich der Gruppenzahl. Aufgrund des Elektronenspulens auf der äußeren Ebene von Atomen variiert die Anzahl der ungepaarten Elektronen, die ein Atom bei chemischen Reaktionen abgeben kann, sodass nichtmetallische Elemente verschiedene Zwischenoxidationszustände aufweisen können.

Mögliche Oxidationsstufen s - und p-Elemente

PS-Gruppe
Höchste Oxidationsstufe
Mittlerer Oxidationszustand
Niedrigere Oxidationsstufe

Bestimmung von Oxidationsstufen in Verbindungen

Jedes elektrisch neutrale Molekül, also muss die Summe der Oxidationsstufen der Atome aller Elemente Null sein. Bestimmen wir den Oxidationsgrad in Schwefel (I V) Oxid SO 2 Tauphosphor (V) Sulfid P 2 S 5.

Schwefel (Und V) oxid SO 2 aus Atomen zweier Elemente gebildet. Von diesen hat Sauerstoff die größte Elektronegativität, sodass Sauerstoffatome einen negativen Oxidationszustand haben. Für Sauerstoff ist es -2. In diesem Fall hat Schwefel eine positive Oxidationsstufe. In verschiedenen Verbindungen kann Schwefel unterschiedliche Oxidationsstufen aufweisen, daher muss in diesem Fall gerechnet werden. In einem Molekül SO2 zwei Sauerstoffatome mit einer Oxidationsstufe von -2, also ist die Gesamtladung der Sauerstoffatome -4. Damit das Molekül elektrisch neutral ist, muss das Schwefelatom die Ladung beider Sauerstoffatome vollständig neutralisieren, sodass die Oxidationsstufe von Schwefel +4 ist:

Im Phosphormolekül V) Sulfid P 2 S 5 Das elektronegativere Element ist Schwefel, dh es weist einen negativen Oxidationszustand auf, und Phosphor einen positiven. Für Schwefel beträgt die negative Oxidationsstufe nur 2. Fünf Schwefelatome tragen zusammen eine negative Ladung von -10. Daher müssen zwei Phosphoratome diese Ladung mit einer Gesamtladung von +10 neutralisieren. Da das Molekül zwei Phosphoratome enthält, muss jedes eine Oxidationsstufe von +5 haben:

Schwieriger ist es, den Oxidationsgrad in nicht-binären Verbindungen - Salzen, Basen und Säuren - zu berechnen. Aber dazu sollte man auch das Prinzip der elektrischen Neutralität anwenden und sich auch daran erinnern, dass in den meisten Verbindungen die Oxidationsstufe von Sauerstoff -2, Wasserstoff +1 ist.

Betrachten Sie dies am Beispiel von Kaliumsulfat K2SO4. Die Oxidationsstufe von Kalium in Verbindungen kann nur +1 und Sauerstoff -2 sein:

Aus dem Prinzip der Elektroneutralität berechnen wir den Oxidationszustand von Schwefel:

2(+1) + 1(x) + 4(-2) = 0, also x = +6.

Bei der Bestimmung der Oxidationsstufen von Elementen in Verbindungen sind folgende Regeln zu beachten:

1. Die Oxidationsstufe eines Elements in einer einfachen Substanz ist Null.

2. Fluor ist das elektronegativste chemische Element, daher ist die Oxidationsstufe von Fluor in allen Verbindungen -1.

3. Sauerstoff ist nach Fluor das elektronegativste Element, daher ist der Oxidationszustand von Sauerstoff in allen Verbindungen außer Fluoriden negativ: in den meisten Fällen ist es -2 und in Peroxiden ist es -1.

4. Die Oxidationsstufe von Wasserstoff in den meisten Verbindungen ist +1 und in Verbindungen mit metallischen Elementen (Hydride) - -1.

5. Die Oxidationsstufe von Metallen in Verbindungen ist immer positiv.

6. Ein elektronegativeres Element hat immer eine negative Oxidationsstufe.

7. Die Summe der Oxidationsstufen aller Atome in einem Molekül ist Null.

DEFINITION

Oxidationszustand ist eine quantitative Bestimmung des Zustands eines Atoms eines chemischen Elements in einer Verbindung, basierend auf seiner Elektronegativität.

Es nimmt sowohl positive als auch negative Werte an. Um den Oxidationszustand eines Elements in einer Verbindung anzugeben, müssen Sie eine arabische Ziffer mit dem entsprechenden Zeichen ("+" oder "-") über das Symbol setzen.

Es sei daran erinnert, dass der Oxidationsgrad eine Größe ist, die keine physikalische Bedeutung hat, da er nicht die tatsächliche Ladung des Atoms widerspiegelt. Dieses Konzept ist jedoch in der Chemie sehr weit verbreitet.

Tabelle der Oxidationsstufe chemischer Elemente

Die maximalen positiven und minimalen negativen Oxidationszustände können unter Verwendung des Periodensystems von D.I. bestimmt werden. Mendelejew. Sie sind gleich der Nummer der Gruppe, in der sich das Element befindet, bzw. der Differenz zwischen dem Wert der "höchsten" Oxidationsstufe und der Nummer 8.

Wenn wir chemische Verbindungen genauer betrachten, dann ist bei Substanzen mit unpolaren Bindungen die Oxidationsstufe der Elemente Null (N 2, H 2, Cl 2).

Der Oxidationszustand von Metallen im Elementarzustand ist Null, da die Verteilung der Elektronendichte in ihnen gleichmäßig ist.

In einfachen ionischen Verbindungen ist der Oxidationszustand ihrer Bestandteile gleich der elektrischen Ladung, da während der Bildung dieser Verbindungen eine fast vollständige Übertragung von Elektronen von einem Atom zum anderen stattfindet: Na +1 I -1, Mg +2 Cl –1 2, Al +3 F – 1 3 , Zr +4 Br –1 4 .

Bei der Bestimmung des Oxidationsgrades von Elementen in Verbindungen mit polaren kovalenten Bindungen werden die Werte ihrer Elektronegativität verglichen. Da beim Knüpfen einer chemischen Bindung Elektronen auf Atome elektronegativerer Elemente verdrängt werden, haben letztere in Verbindungen eine negative Oxidationsstufe.

Es gibt Elemente, für die nur ein Wert der Oxidationsstufe charakteristisch ist (Fluor, Metalle der Gruppen IA und IIA usw.). Fluor, das sich durch die höchste Elektronegativität auszeichnet, hat in Verbindungen immer eine konstante negative Oxidationsstufe (-1).

Alkali- und Erdalkalielemente, die sich durch einen relativ niedrigen Elektronegativitätswert auszeichnen, haben immer einen positiven Oxidationszustand, der gleich (+1) bzw. (+2) ist.

Es gibt aber auch solche chemischen Elemente, die durch mehrere Werte des Oxidationsgrades gekennzeichnet sind (Schwefel – (-2), 0, (+2), (+4), (+6), etc.) .

Um sich leichter merken zu können, wie viele und welche Oxidationsstufen für ein bestimmtes chemisches Element charakteristisch sind, werden Tabellen der Oxidationsstufen chemischer Elemente verwendet, die wie folgt aussehen:

Ordnungsnummer	Russisch englisch Titel	chemisches symbol	Oxidationszustand
	Wasserstoff
	Helium / Helium
	Lithium / Lithium
	Beryllium / Beryllium
			(-1), 0, (+1), (+2), (+3)
	Kohlenstoff / Kohlenstoff		(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)
	Stickstoff / Stickstoff		(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)
	Sauerstoff / Sauerstoff		(-2), (-1), 0, (+1), (+2)
	Fluor / Fluor
	Natrium
	Magnesium / Magnesium
	Aluminium
	Silizium / Silizium		(-4), 0, (+2), (+4)
	Phosphor / Phosphor		(-3), 0, (+3), (+5)
	Schwefel		(-2), 0, (+4), (+6)
	Chlor / Chlor		(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), selten (+2) und (+4)
	Argon / Argon
	Kalium / Kalium
	Kalzium / Kalzium
	Scandium / Scandium
	Titan / Titan		(+2), (+3), (+4)
	Vanadium / Vanadium		(+2), (+3), (+4), (+5)
	Chrom / Chrom		(+2), (+3), (+6)
	Mangan / Mangan		(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)
	Eisen / Eisen		(+2), (+3), selten (+4) und (+6)
	Kobalt / Kobalt		(+2), (+3), selten (+4)
	Nickel / Nickel		(+2), selten (+1), (+3) und (+4)
	Kupfer		+1, +2, selten (+3)
	Gallium / Gallium		(+3), selten (+2)
	Germanium / Germanium		(-4), (+2), (+4)
	Arsen / Arsen		(-3), (+3), (+5), selten (+2)
	Selen / Selen		(-2), (+4), (+6), selten (+2)
	Brom / Brom		(-1), (+1), (+5), selten (+3), (+4)
	Krypton / Krypton
	Rubidium / Rubidium
	Strontium / Strontium
	Yttrium / Yttrium
	Zirkonium / Zirkonium		(+4), selten (+2) und (+3)
	Niob / Niob		(+3), (+5), selten (+2) und (+4)
	Molybdän / Molybdän		(+3), (+6), selten (+2), (+3) und (+5)
	Technetium / Technetium
	Ruthenium / Ruthenium		(+3), (+4), (+8), selten (+2), (+6) und (+7)
	Rhodium		(+4), selten (+2), (+3) und (+6)
	Palladium / Palladium		(+2), (+4), selten (+6)
	Silber / Silber		(+1), selten (+2) und (+3)
	Cadmium / Cadmium		(+2), selten (+1)
	Indium / Indium		(+3), selten (+1) und (+2)
	Zinn / Zinn		(+2), (+4)
	Antimon / Antimon		(-3), (+3), (+5), selten (+4)
	Tellur / Tellur		(-2), (+4), (+6), selten (+2)
			(-1), (+1), (+5), (+7), selten (+3), (+4)
	Xenon / Xenon
	Cäsium / Cäsium
	Barium / Barium
	Lanthan / Lanthan
	Cer / Cer		(+3), (+4)
	Praseodym / Praseodym
	Neodym / Neodym		(+3), (+4)
	Promethium / Promethium
	Samarien / Samarien		(+3), selten (+2)
	Europium / Europium		(+3), selten (+2)
	Gadolinium / Gadolinium
	Terbium / Terbium		(+3), (+4)
	Dysprosium / Dysprosium
	Holmium / Holmium
	Erbium / Erbium
	Thulium / Thulium		(+3), selten (+2)
	Ytterbium / Ytterbium		(+3), selten (+2)
	Lutetium / Lutetium
	Hafnium / Hafnium
	Tantal / Tantal		(+5), selten (+3), (+4)
	Wolfram / Wolfram		(+6), selten (+2), (+3), (+4) und (+5)
	Rhenium / Rhenium		(+2), (+4), (+6), (+7), selten (-1), (+1), (+3), (+5)
	Osmium / Osmium		(+3), (+4), (+6), (+8), selten (+2)
	Iridium / Iridium		(+3), (+4), (+6), selten (+1) und (+2)
	Platin / Platin		(+2), (+4), (+6), selten (+1) und (+3)
	Gold / Gold		(+1), (+3), selten (+2)
	Merkur / Merkur		(+1), (+2)
	Taille / Thallium		(+1), (+3), selten (+2)
	Blei / Blei		(+2), (+4)
	Wismut / Wismut		(+3), selten (+3), (+2), (+4) und (+5)
	Polonium / Polonium		(+2), (+4), selten (-2) und (+6)
	Astatin / Astatin
	Radon / Radon
	Francium / Francium
	Radium / Radium
	Actinium / Actinium
	Thorium / Thorium
	Proactinium / Protactinium
	Uranus / Uran		(+3), (+4), (+6), selten (+2) und (+5)

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Antworten Wir werden abwechselnd den Grad der Phosphoroxidation in jedem der vorgeschlagenen Transformationsschemata bestimmen und dann die richtige Antwort auswählen.

• Die Oxidationsstufe von Phosphor in Phosphin ist (-3) und in Phosphorsäure - (+5). Änderung der Oxidationsstufe von Phosphor: +3 → +5, d.h. die erste Antwort.
• Der Oxidationszustand eines chemischen Elements in einer einfachen Substanz ist Null. Die Oxidationsstufe von Phosphor in der Oxidzusammensetzung P 2 O 5 ist gleich (+5). Änderung der Oxidationsstufe von Phosphor: 0 → +5, d.h. dritte Antwort.
• Die Oxidationsstufe von Phosphor in einer Säure der Zusammensetzung HPO 3 ist (+5) und H 3 PO 2 ist (+1). Änderung der Oxidationsstufe von Phosphor: +5 → +1, d.h. fünfte Antwort.

BEISPIEL 2

Übung	Die Oxidationsstufe (-3) hat Kohlenstoff in der Verbindung: a) CH 3 Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.
Lösung	Um die gestellte Frage richtig zu beantworten, werden wir abwechselnd den Grad der Kohlenstoffoxidation in jeder der vorgeschlagenen Verbindungen bestimmen. a) die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist (+1) und Chlor - (-1). Wir nehmen für "x" den Oxidationsgrad von Kohlenstoff: x + 3 × 1 + (-1) = 0; Die Antwort ist falsch. b) die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist (+1). Wir nehmen für "y" den Oxidationsgrad von Kohlenstoff: 2 × y + 2 × 1 = 0; Die Antwort ist falsch. c) die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist (+1) und Sauerstoff - (-2). Nehmen wir für "z" den Oxidationszustand von Kohlenstoff: 1 + z + (-2) +1 = 0: Die Antwort ist falsch. d) die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist (+1). Nehmen wir für "a" den Oxidationszustand von Kohlenstoff: 2×a + 6×1 = 0; Korrekte Antwort.
Antworten	Möglichkeit (d)