ДОВІДНИК З ХІМІЇ

ОКИСНЕННЯ І ВІДНОВЛЕННЯ

1. Окисно-відновні реакції

1.2. Ступінь окиснення

Водень і хлор реагують під час яскраво вираженої екзотермічної реакції, перетворюючись на гідроген хлорид:

Н₂ + Сl ₂→ 2НСl.

Ця реакція також окисно-відновна, хоча в цьому випадку, власне, переходу електронів не відбувається. У молекулі гідроген хлориду атом Гідрогену зв’язаний з атомом Хлору спільною парою електронів.

Щоб добавити у визначення поняття «окисно-відновна реакція» й такі реакції, в яких беруть участь молекули, було введено поняття ступінь окиснення.

Ступінь окиснення означає дійсний або умовний заряд атома всередині одиниці сполуки. Його позначають арабською цифрою, перед якою вказують знак заряду.

Атоми і молекули елементів, що не пов’язані з іншими речовинами, мають ступінь окиснення ±0.

Приклад. Mg⁰ , Fe⁰ , O⁰ ₂, Н⁰ ₂, Cl⁰ ₂ тощо.

Ступінь окиснення одноатомних іонів в іонних сполуках відповідає їхньому фактичному заряду.

Приклад. У магній хлориді для sона Mg²⁺ ступінь окиснення +2, Cl^- має ступінь окиснення —1.

В атомах, які входять до складу складних молекулярних сполук, негативний заряд умовно закріплюється за. більш електронегативним реагентом. Ступінь окиснення шуканого елемента розраховують з алгебраїчної суми ступенів окиснення всіх атомів.

Увага: Оксиген майже завжди має ступінь окиснення —2, а Гідроген — ступінь окиснення +1.

Приклад. У карбон діоксиді СO ₂ Карбон має ступінь окиснення +4. У сірководні H ₂S Гідроген має ступінь окиснення +1, а Сульфур, відповідно, ступінь окиснення —2.

Сума ступенів окиснення всіх атомів сполуки дорівнює нулю.

Ступінь окиснення будь-якого атома в молекулі можна обчислити як суму ступенів окиснення інших атомів із протилежним знаком.

Приклад. У сульфатній кислоті H ₂SO ₄ Оксиген більш електронегативний порівняно з Сульфуром, Гідроген порівняно з Сульфуром є більш електропозитивним. Сума зарядів Гідрогену й Оксигену дорівнює -4 ∙ 2 ∙ (+1) + 4 ∙ (—2) = -6. Тому ступінь окиснення Сульфуру в сульфатній кислоті +6.

В електрично заряджених складних іонах заряд іона відповідає сумі ступенів окиснення всіх атомів, сполучених між собою.

Приклад. В іоні амонію NH4⁺ Нітроген має ступінь окиснення —3, а в нітрат-іоні NО₃^- ступінь окиснення — +5:

У молекулах органічних речовин за сполученими між собою атомами Карбону також закріплюється ступінь окиснення.

Карбон більш електронегативний порівняно з Гідрогеном, а порівняно з Оксигеном більш електропозитивний. Атоми Карбону в С-С-ланцюзі не отримують заряду один від одного.

Приклад. В етанолі карбоновий ланцюг складається з двох атомів Карбону. На першому сума зарядів Гідрогену становить +3. Ступінь окиснення цього атома Карбону, відповідно, — (—3). На другому атомі Карбону сума зарядів Гідрогену й Оксигену — (+1). Тому ступінь окиснення цього атома Карбону — (—1).

Сума зарядів Гідрогену: 3 ∙ (+1) = +3.

Сума зарядів Гідрогену й Оксигену: 3 ∙ (+1) + 1 ∙ (—2) = +1.

Увага: при окисненні ступінь окиснення збільшується, при відновленні ступінь окиснення зменшується.