Степень окисления

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Сте́пень окисле́ния (окислительное число, формальный заряд) — вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов.

Содержание

[править] Описание

Степень окисления соответствует заряду иона или формальному заряду атома в молекуле или в химической формальной единице, например:

 \stackrel{+1}{\mbox{Na}} \stackrel{-1}{\mbox{Cl}},  \stackrel{+2}{\mbox{Mg}} \stackrel{-1}{\mbox{Cl}}_{2},  \stackrel{-3}{\mbox{N}} \stackrel{+1}{\mbox{H}}_{3},  \stackrel{+2}{\mbox{C}} \stackrel{-2}{\mbox{O}},  \stackrel{+4}{\mbox{C}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{2},

 \stackrel{+1}{\mbox{Cl}} \stackrel{-1}{\mbox{F}},  \stackrel{+1}{\mbox{H}} \stackrel{+5}{\mbox{N}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{3},  \stackrel{-4}{\mbox{C}} \stackrel{+1}{\mbox{H}}_{4},  \stackrel{+1}{\mbox{K}} \stackrel{+7}{\mbox{Mn}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{4}.

Степень окисления указывается сверху над символом элемента. В отличие от указания заряда атома, при указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот:

 \stackrel{+1}{\mbox{H}} \stackrel{+3}{\mbox{N}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{2}  — степень окисления,


 {\mbox{H}}^{+} {\mbox{N}}^{3+} {\mbox{O}}_{2}^{2-}  — заряды.

Степень окисления атома в простом веществе равна нулю, например:

 \stackrel{0}{\mbox{O}}_{3},  \stackrel{0}{\mbox{Br}}_{2},  \stackrel{0}{\mbox{C}}.

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю:

 \stackrel{+1}{\mbox{H}}_{2} \stackrel{+6}{\mbox{S}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{4},

 (+1 \cdot 2) + (+6 \cdot 1) + (-2 \cdot 4) = +2 +6 -8 = 0

Понятие степени окисления вполне применимо и для нестехиометрических соединений (КС8, Mo5Si3, Nb3B4 и др.). Например в известной реакции обжига пирита:
4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
удобнее всего принять в исходном соединение степень окисления у железа +3 (хотя реально атом железа смещает от себя 2 электрона, то есть степень окисления железа +2), а у серы −3/2 (!), что совсем не противоречит определению степени окисления, как условной единицы и позволяет так же просто, как и в случае других окислительно-восстановительных процессов, уравнять реакцию.

Суммарная степень окисления атомов в молекуле всегда равна нулю.

[править] Условность

Следует помнить, что степень окисления является сугубо условной величиной.

Степень окисления в ряде случаев не совпадает с валентностью. Например, в органических соединениях углерод всегда четырёхвалентен, а степень окисления атома углерода в соединениях метана CH4, метилового спирта CH3OH, формальдегида HCOH, муравьиной кислоты HCOOH и диоксида углерода CO2, соответственно, равна −4, −2, 0, +2 и +4.

Степень окисления зачастую не совпадает с фактическим числом электронов, которые участвуют в образовании связей.

Истинные заряды атомов в соединениях, определённые экспериментальным путём, также не совпадают со степенями окисления этих элементов. Например, заряды атомов водорода и хлора в молекуле хлороводорода HCl, в действительности, равны соответственно +0,17 и −0,17, хотя их степени окисления в этом соединении равны +1 и −1, а в кристаллах сульфида цинка ZnS заряды атомов цинка и серы равны соответственно +0,86 и −0,86, вместо степеней окисления +2 и −2.[1]

[править] См. также

[править] Примечания