Kako odrediti stupanj oksidacije

Sve kemikalije se sastoje od molekula koje su najmanje čestice. Oni su elektricno neutralni i sastoje se od atoma koji su vezani kovalentnim vezama. Sposobnost atoma kemijskih elemenata da formiraju određeni broj veza u molekulama naziva se valencija. U vezi s nastankom i razvojem teorije kemijskih veza, taj je koncept doživio značajne promjene i trenutno nema jasnu znanstvenu interpretaciju, koristi se uglavnom za metodološke svrhe i često se identificira s stupnjem oksidacije. Ako je molekula najmanja čestica tvari, onda je atom najmanji nedjeljivi čestica kemijskog elementa. Atom je također električki neutralna čestica, u svom središtu nalazi se jezgra koja se sastoji od pozitivno nabijenih protona, a oko njega je oblak elektrona (negativno napunjen). Stoga je pozitivan naboj jezgre uravnotežen negativnim nabojem elektrona. Da biste razumjeli kako odrediti stupanj oksidacije i što je to, trebate uzeti u obzir strukturu molekula određenih tvari.

U molekuli klorovodika (HCl) između vodika i klora, postoji jedan zajednički par elektrona. Vodikov atom ima 1 proton i 1 elektron. Atom klora ima 17 protona i 17 elektrona, jedan od 7 elektrona u vanjskoj ljusci gustoće elektrona je sjedinjen s elektronom atoma vodika i tako nastaje elektronski par: H: Cl. U molekuli H2S, atom sumpora stvorio je dva opća para elektrona s oba atoma vodika: H: S: H. Kako odrediti stupanj oksidacije nekog elementa, na primjer, klor i vodik u molekuli HCl i vodika i sumpora u molekuli H2S? Valencija daje ideju o broju veza ili parova elektrona formiranih u molekuli, ali ne ukazuje na njihovo pomicanje.

Pretpostavlja se da su atomi elektrona u molekuli spojeni u parove elektrona, koji su prebačeni na najelegantegativniji atom. Vodik i klor u HCl mogu ući u jednu vezu, koja je pomaknuta na atom klora, budući da je to najelegantniji. Tako je u vodiku stupanj oksidacije plus 1, a za klor, minus 1. Svaki atom vodika u H2S molekuli dolazi u jednu vezu s atomom sumpora, koji zauzvrat ima dvije veze. Oba para elektrona u ovom slučaju se prebacuju u atom sumpora. Stoga je za vodik stupanj oksidacije plus 1, a za atom sumpora - minus 2. Kako odrediti stupanj oksidacije tvari, na primjer, HCl, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si? Stupanj oksidacije jednostavne ili složene supstance je uvijek 0, budući da se tvar sastoji od molekula ili atoma, a oni su električki neutralni. Na temelju toga se utvrđuje stupanj oksidacije elementa u molekuli.

Na primjer, s hipokloritnom kiselinom, može se razmotriti kako odrediti stupanj oksidacije za Cl atom. U molekuli HClO, kao u bilo kojoj drugoj tvari, uvijek vodik (osim hidrida) karakterizira oksidacijsko stanje od plus 1, a kisik se uvijek oksidira minus 2 (osim za barij peroksid i kisik fluorid). Budući da sama molekula nema naplatu, možemo napisati jednadžbu: (+1) + x + (-2) = 0. Ova se jednadžba mora riješiti: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) , Ispada da se stupanj oksidacije Cl u molekuli hipoklorne kiseline jednako plus 1. Ovaj primjer pokazuje kako odrediti stupanj oksidacije specifičnog elementa u bilo kojoj molekuli. Prije svega, postavljene su poznate vrijednosti onih elemenata čija se valencija ili stupanj oksidacije ne mijenjaju.

Stoga je stupanj oksidacije konvencionalna količina (formalna naboja atoma u molekuli) korišten za napisivanje reakcijskih jednadžbi povezanih s oksidacijom ili redukcijom različitih tvari. Ova je vrijednost jednaka broju elektrona koji su potpuno pomaknuti prema elektronegativnim kemijskim elementima molekule. Stupanj oksidacije je zabilježen iznad konvencionalne oznake atoma. Takav zapis pokazuje kako odrediti stupanj oksidacije određenog elementa u molekuli bilo koje tvari. Na primjer, zapisnik (Na + 1Cl-1) treba shvatiti da je u soli soli stupanj natrijeve oksidacije plus 1 i klora minus 1, pa: (+1) + (-1) = 0. U molekuli kalijevog permanganata (K + 1Mn + 7O-24) za kalij plus 1, za mangan plus 7, za kisik minus 2, to jest: (+1) + (+7) +2 (-2) = 0. U molekuli kiselinskog dušika (H + 1N + 5O-23) za vodik plus 1, za dušik plus 5, za kisik minus 2, a molekula kao cjelina je električki neutralna: (+1) + (+5) +3 (-2) = 0. U dušičnoj molekuli Za vodu plus 1, za dušik plus 3, za kisik minus 2, budući da naboj molekule iznosi nula, tada: (+1) + (H + 1N + 3O-22) (+3) +2 • (-2) = 0. Na primjeru dušika može se vidjeti da ovaj atom može imati različita oksidacijska stanja u različitim supstancama od plus 5 do minus 3 (s intervalom od jedne jedinice).