อิเล็กโทรเนกาติวีตี้. ระดับของการเกิดออกซิเดชันและเวเลนซ์ขององค์ประกอบทางเคมี จะทราบสถานะออกซิเดชันของธาตุได้อย่างไร? การกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบ

เพื่อวางให้ถูกต้อง สถานะออกซิเดชันมีกฎสี่ข้อที่ต้องจำไว้

1) ในสารธรรมดาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบใด ๆ คือ 0 ตัวอย่าง: นา 0, H 0 2, P 0 4

2) คุณควรจำองค์ประกอบที่มีลักษณะเฉพาะ สถานะออกซิเดชันคงที่. ทั้งหมดแสดงอยู่ในตาราง

3) ตามกฎแล้วสถานะออกซิเดชันสูงสุดขององค์ประกอบเกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนี้ตั้งอยู่ (เช่นฟอสฟอรัสอยู่ในกลุ่ม V ค่า SD สูงสุดของฟอสฟอรัสคือ +5) ข้อยกเว้นที่สำคัญ: F, O.

4) การค้นหาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เหลือจะขึ้นอยู่กับกฎง่ายๆ:

ในโมเลกุลที่เป็นกลาง ผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดจะเท่ากับศูนย์ และในไอออน - ประจุของไอออน

ตัวอย่างง่ายๆ บางส่วนในการกำหนดสถานะออกซิเดชัน

ตัวอย่างที่ 1. จำเป็นต้องค้นหาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในแอมโมเนีย (NH 3)

สารละลาย. เรารู้อยู่แล้ว (ดูข้อ 2) ข้อนั้น ตกลง. ไฮโดรเจนคือ +1 ยังคงต้องค้นหาคุณลักษณะนี้ของไนโตรเจน ให้ x เป็นสถานะออกซิเดชันที่ต้องการ เราเขียนสมการที่ง่ายที่สุด: x + 3 (+1) \u003d 0 วิธีแก้ไขชัดเจน: x \u003d -3 คำตอบ: N -3 H 3 +1

ตัวอย่างที่ 2. ระบุสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุล H 2 SO 4

สารละลาย. ทราบสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจนแล้ว: H(+1) และ O(-2) เราเขียนสมการเพื่อกำหนดระดับการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0 เมื่อแก้สมการนี้เราพบ: x \u003d +6 คำตอบ: H +1 2 S +6 O -2 4 .

ตัวอย่างที่ 3. คำนวณสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดในโมเลกุล Al (NO 3) 3

สารละลาย. อัลกอริทึมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง องค์ประกอบของ "โมเลกุล" ของอะลูมิเนียมไนเตรตประกอบด้วยอัลหนึ่งอะตอม (+3) อะตอมออกซิเจน 9 อะตอม (-2) และอะตอมไนโตรเจน 3 อะตอม ซึ่งเป็นสถานะออกซิเดชันที่เราต้องคำนวณ สมการที่สอดคล้องกัน: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0 คำตอบ: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

ตัวอย่างที่ 4. กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน (AsO 4) 3- ไอออน

สารละลาย. ในกรณีนี้ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันจะไม่เท่ากับศูนย์อีกต่อไป แต่จะเท่ากับประจุของไอออน นั่นคือ -3 สมการ: x + 4 (-2) = -3 คำตอบ: As(+5), O(-2)

จะทำอย่างไรถ้าไม่ทราบสถานะออกซิเดชันของธาตุทั้งสอง

เป็นไปได้หรือไม่ที่จะระบุสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบหลายอย่างพร้อมกันโดยใช้สมการที่คล้ายกัน หากเราพิจารณาปัญหานี้จากมุมมองของคณิตศาสตร์ คำตอบจะเป็นลบ สมการเชิงเส้นที่มีตัวแปรสองตัวไม่สามารถมีคำตอบเฉพาะได้ แต่เราไม่ได้แค่แก้สมการเท่านั้น!

ตัวอย่างที่ 5. กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดใน (NH 4) 2 SO 4

สารละลาย. ทราบสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจน แต่ไม่ทราบสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์และไนโตรเจน ตัวอย่างคลาสสิกของปัญหาสองสิ่งที่ไม่รู้! เราจะถือว่าแอมโมเนียมซัลเฟตไม่ใช่ "โมเลกุล" เดี่ยว แต่เป็นการรวมกันของไอออนสองตัว: NH 4 + และ SO 4 2- เรารู้ประจุของไอออน แต่ละอะตอมมีเพียงอะตอมเดียวที่มีระดับออกซิเดชันที่ไม่ทราบระดับ จากประสบการณ์ที่ได้รับในการแก้ปัญหาก่อนหน้านี้ เราสามารถค้นหาสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนและซัลเฟอร์ได้อย่างง่ายดาย คำตอบ: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2

สรุป: หากโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมหลายอะตอมโดยไม่ทราบสถานะออกซิเดชัน ให้ลอง "แยก" โมเลกุลออกเป็นหลายส่วน

วิธีจัดเรียงสถานะออกซิเดชันในสารประกอบอินทรีย์

ตัวอย่างที่ 6. ระบุสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดใน CH 3 CH 2 OH

สารละลาย. การค้นหาสถานะออกซิเดชันในสารประกอบอินทรีย์มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จำเป็นต้องค้นหาสถานะออกซิเดชันของอะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมแยกจากกัน คุณสามารถให้เหตุผลได้ดังนี้ ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาอะตอมของคาร์บอนในกลุ่มเมทิล อะตอม C นี้เชื่อมต่อกับอะตอมไฮโดรเจน 3 อะตอมและอะตอมคาร์บอนที่อยู่ติดกัน บนพันธะ C-H ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไปทางอะตอมคาร์บอน (เนื่องจากอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ของ C มากกว่า EO ของไฮโดรเจน) หากการกระจัดนี้เสร็จสมบูรณ์ อะตอมของคาร์บอนจะมีประจุเป็น -3

อะตอม C ในกลุ่ม -CH 2 OH ถูกพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม (ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเคลื่อนไปทาง C) อะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม (ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเคลื่อนไปทาง O) และอะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอม (เราสามารถสรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในสิ่งนี้ กรณีไม่เกิดขึ้น) สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนคือ -2 +1 +0 = -1

คำตอบ: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1

อย่าสับสนแนวคิดของ "วาเลนซ์" และ "สถานะออกซิเดชัน"!

สถานะออกซิเดชันมักสับสนกับเวเลนซ์ อย่าทำผิดพลาดอย่างนั้น ฉันจะแสดงรายการความแตกต่างที่สำคัญ:

• สถานะออกซิเดชันมีเครื่องหมาย (+ หรือ -) วาเลนซ์ - ไม่;
• ระดับของการเกิดออกซิเดชันสามารถเท่ากับศูนย์แม้ในสารที่ซับซ้อน ตามกฎแล้วความเท่าเทียมกันของวาเลนซีต่อศูนย์หมายถึงว่าอะตอมขององค์ประกอบนี้ไม่เชื่อมต่อกับอะตอมอื่น (เราจะไม่หารือเกี่ยวกับสารประกอบรวมชนิดใด ๆ และ "แปลกใหม่" อื่น ๆ ที่นี่);
• ระดับของการเกิดออกซิเดชันเป็นแนวคิดอย่างเป็นทางการที่ได้รับความหมายที่แท้จริงเฉพาะในสารประกอบที่มีพันธะไอออนิกเท่านั้น ในทางกลับกันแนวคิดของ "วาเลนซ์" ถูกนำมาใช้อย่างสะดวกที่สุดเมื่อเทียบกับสารประกอบโควาเลนต์

สถานะออกซิเดชัน (โมดูลัสที่แม่นยำยิ่งขึ้น) มักจะเป็นตัวเลขเท่ากับความจุ แต่บ่อยครั้งที่ค่าเหล่านี้ไม่ตรงกัน ตัวอย่างเช่น สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนใน CO 2 คือ +4; วาเลนซ์ C ก็เท่ากับ IV เช่นกัน แต่ในเมทานอล (CH 3 OH) วาเลนซีของคาร์บอนยังคงเท่าเดิม และสถานะออกซิเดชันของ C คือ -1

การทดสอบเล็ก ๆ ในหัวข้อ "ระดับการเกิดออกซิเดชัน"

ใช้เวลาสักครู่เพื่อตรวจสอบว่าคุณเข้าใจหัวข้อนี้อย่างไร คุณต้องตอบคำถามง่ายๆ ห้าข้อ ขอให้โชคดี!

ในกระบวนการทางเคมีอะตอมและโมเลกุลมีบทบาทหลักซึ่งคุณสมบัติจะเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์ของปฏิกิริยาเคมี ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของอะตอมคือเลขออกซิเดชัน ซึ่งทำให้วิธีการคำนึงถึงการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในอนุภาคง่ายขึ้น จะทราบสถานะออกซิเดชันหรือประจุอย่างเป็นทางการของอนุภาคได้อย่างไร และกฎเกณฑ์ใดบ้างที่คุณจำเป็นต้องรู้ในเรื่องนี้

ปฏิกิริยาเคมีใด ๆ เกิดจากการทำปฏิกิริยากันของอะตอมของสารต่างๆ กระบวนการทำปฏิกิริยาและผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับลักษณะของอนุภาคที่เล็กที่สุด

คำว่าออกซิเดชัน (ออกซิเดชัน) ในเคมีหมายถึงปฏิกิริยาที่กลุ่มอะตอมหรือกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนหรือได้รับ ในกรณีของการได้มา ปฏิกิริยานี้เรียกว่า "การลดลง"

สถานะออกซิเดชันคือปริมาณที่วัดในเชิงปริมาณและแสดงลักษณะของอิเล็กตรอนที่กระจายตัวใหม่ในระหว่างการทำปฏิกิริยา เหล่านั้น. ในกระบวนการออกซิเดชัน อิเล็กตรอนในอะตอมจะลดลงหรือเพิ่มขึ้น และมีการกระจายตัวใหม่ไปยังอนุภาคที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบอื่นๆ และระดับของการเกิดออกซิเดชันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงวิธีการจัดเรียงพวกมันใหม่ แนวคิดนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอนุภาค - ความสามารถในการดึงดูดและขับไล่ไอออนอิสระออกจากตัวมันเอง

การกำหนดระดับของออกซิเดชันขึ้นอยู่กับคุณลักษณะและคุณสมบัติของสารเฉพาะ ดังนั้นขั้นตอนการคำนวณจึงไม่สามารถเรียกได้ว่าง่ายหรือซับซ้อนอย่างชัดเจน แต่ผลลัพธ์ที่ได้ช่วยในการบันทึกกระบวนการของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามอัตภาพ ควรเข้าใจว่าผลลัพธ์ของการคำนวณเป็นผลมาจากการพิจารณาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและไม่มีความหมายทางกายภาพ และไม่ใช่ประจุที่แท้จริงของนิวเคลียส

สิ่งสำคัญคือต้องรู้! เคมีอนินทรีย์มักใช้คำว่าวาเลนซ์แทนสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ นี่ไม่ใช่ข้อผิดพลาด แต่ควรระลึกไว้เสมอว่าแนวคิดที่สองนั้นเป็นสากลมากกว่า

แนวคิดและกฎเกณฑ์ในการคำนวณการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐานในการจำแนกสารเคมี (ระบบการตั้งชื่อ) อธิบายคุณสมบัติและรวบรวมสูตรการสื่อสาร แต่บ่อยครั้งที่แนวคิดนี้ใช้เพื่ออธิบายและทำงานกับปฏิกิริยารีดอกซ์

กฎการกำหนดระดับการเกิดออกซิเดชัน

จะทราบระดับการเกิดออกซิเดชันได้อย่างไร? เมื่อทำงานกับปฏิกิริยารีดอกซ์ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าประจุที่เป็นทางการของอนุภาคจะเท่ากับขนาดของอิเล็กตรอนเสมอ ซึ่งแสดงเป็นค่าตัวเลข คุณลักษณะนี้เชื่อมโยงกับสมมติฐานที่ว่าคู่อิเล็กตรอนที่ก่อให้เกิดพันธะจะถูกเลื่อนไปทางอนุภาคเชิงลบมากขึ้นเสมอ ควรเข้าใจว่าเรากำลังพูดถึงพันธะไอออนิก และในกรณีของปฏิกิริยาที่ อิเล็กตรอนจะถูกแบ่งเท่าๆ กันระหว่างอนุภาคที่เหมือนกัน

เลขออกซิเดชันสามารถมีได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ ประเด็นก็คือในระหว่างการทำปฏิกิริยาอะตอมจะต้องเป็นกลางและด้วยเหตุนี้คุณต้องแนบอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งเข้ากับไอออนถ้ามันเป็นบวกหรือเอาพวกมันออกไปถ้ามันเป็นลบ เพื่อกำหนดแนวคิดนี้ เมื่อเขียนสูตร มักจะเขียนเลขอารบิคที่มีเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องไว้เหนือการกำหนดองค์ประกอบ เช่น หรือ ฯลฯ

คุณควรรู้ว่าประจุอย่างเป็นทางการของโลหะจะเป็นบวกเสมอ และในกรณีส่วนใหญ่ คุณสามารถใช้ตารางธาตุเพื่อหาค่าดังกล่าวได้ มีคุณสมบัติหลายประการที่ต้องนำมาพิจารณาเพื่อกำหนดตัวบ่งชี้อย่างถูกต้อง

ระดับการเกิดออกซิเดชัน:

เมื่อจำคุณสมบัติเหล่านี้ได้แล้ว จะค่อนข้างง่ายในการกำหนดเลขออกซิเดชันขององค์ประกอบ โดยไม่คำนึงถึงความซับซ้อนและจำนวนระดับอะตอม

วิดีโอที่เป็นประโยชน์: การกำหนดระดับออกซิเดชัน

ตารางธาตุของ Mendeleev มีข้อมูลที่จำเป็นเกือบทั้งหมดในการทำงานกับองค์ประกอบทางเคมี ตัวอย่างเช่น เด็กนักเรียนใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาเคมีเท่านั้น ดังนั้นเพื่อกำหนดค่าบวกและลบสูงสุดของเลขออกซิเดชันจำเป็นต้องตรวจสอบการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีในตาราง:

1. ค่าบวกสูงสุดคือจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่
2. สถานะออกซิเดชันเชิงลบสูงสุดคือความแตกต่างระหว่างขีดจำกัดบวกสูงสุดและหมายเลข 8

ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะค้นหาขอบเขตที่รุนแรงของการประจุอย่างเป็นทางการขององค์ประกอบ การดำเนินการดังกล่าวสามารถทำได้โดยใช้การคำนวณตามตารางธาตุ

สิ่งสำคัญคือต้องรู้! องค์ประกอบหนึ่งสามารถมีดัชนีออกซิเดชันที่แตกต่างกันได้หลายค่าในเวลาเดียวกัน

มีสองวิธีหลักในการกำหนดระดับออกซิเดชัน ซึ่งมีตัวอย่างแสดงไว้ด้านล่าง วิธีแรกคือวิธีการที่ต้องใช้ความรู้และทักษะในการประยุกต์กฎเคมี จะจัดเรียงสถานะออกซิเดชันโดยใช้วิธีนี้ได้อย่างไร

กฎสำหรับการกำหนดสถานะออกซิเดชัน

สำหรับสิ่งนี้คุณต้องการ:

1. ตรวจสอบว่าสารที่ระบุนั้นเป็นธาตุหรือไม่และไม่ได้อยู่ในพันธะหรือไม่ ถ้าใช่ เลขออกซิเดชันจะเท่ากับ 0 โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบของสาร (อะตอมเดี่ยวๆ หรือสารประกอบอะตอมหลายระดับ)
2. ตรวจสอบว่าสารที่เป็นปัญหาประกอบด้วยไอออนหรือไม่ ถ้าใช่ ระดับของการเกิดออกซิเดชันจะเท่ากับประจุ
3. หากสารที่เป็นปัญหาคือโลหะ ให้ลองดูตัวบ่งชี้ของสารอื่นๆ ในสูตรแล้วคำนวณการอ่านค่าโลหะด้วยเลขคณิต
4. หากสารประกอบทั้งหมดมีประจุเดียว (อันที่จริงนี่คือผลรวมของอนุภาคทั้งหมดขององค์ประกอบที่นำเสนอ) ก็เพียงพอที่จะกำหนดตัวบ่งชี้ของสารอย่างง่าย ๆ จากนั้นลบพวกมันออกจากจำนวนทั้งหมดและรับข้อมูลโลหะ
5. ถ้าความสัมพันธ์เป็นกลาง ผลรวมต้องเป็นศูนย์

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณารวมกับอะลูมิเนียมไอออนที่มีประจุรวมเป็นศูนย์ กฎทางเคมียืนยันความจริงที่ว่า Cl ไอออนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 และในกรณีนี้มีสามตัวในสารประกอบ ดังนั้นอัลไอออนจะต้องเป็น +3 สารประกอบทั้งหมดจึงจะเป็นกลาง

วิธีนี้ค่อนข้างดี เนื่องจากสามารถตรวจสอบความถูกต้องของสารละลายได้เสมอโดยบวกระดับออกซิเดชันทั้งหมดเข้าด้วยกัน

วิธีที่สองสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องมีความรู้เกี่ยวกับกฎเคมี:

1. ค้นหาข้อมูลอนุภาคที่ไม่มีกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดและไม่ทราบจำนวนอิเล็กตรอนที่แน่นอน (เป็นไปได้โดยการกำจัด)
2. ค้นหาตัวบ่งชี้ของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด จากนั้นจึงหาจำนวนทั้งหมดโดยการลบหาอนุภาคที่ต้องการ

ลองพิจารณาวิธีที่สองโดยใช้สาร Na2SO4 เป็นตัวอย่าง โดยไม่ได้ให้คำจำกัดความของอะตอมซัลเฟอร์ S เป็นที่รู้เพียงว่าไม่เป็นศูนย์

วิธีค้นหาว่าสถานะออกซิเดชันทั้งหมดมีค่าเท่ากับเท่าใด:

1. ค้นหาองค์ประกอบที่ทราบ โดยคำนึงถึงกฎเกณฑ์และข้อยกเว้นแบบเดิมๆ
2. Na ion = +1 และออกซิเจนแต่ละตัว = -2
3. คูณจำนวนอนุภาคของสารแต่ละชนิดด้วยอิเล็กตรอนของพวกมัน และรับสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดยกเว้นอะตอมเดียว
4. Na2SO4 ประกอบด้วยโซเดียม 2 ตัวและออกซิเจน 4 ตัวเมื่อคูณกันปรากฎว่า 2 X +1 \u003d 2 คือเลขออกซิไดซ์ของอนุภาคโซเดียมทั้งหมดและ 4 X -2 \u003d -8 - ออกซิเจน
5. บวกผลลัพธ์ 2+(-8) = -6 - นี่คือประจุทั้งหมดของสารประกอบที่ไม่มีอนุภาคกำมะถัน
6. แสดงสัญลักษณ์ทางเคมีเป็นสมการ: ผลรวมของข้อมูลที่ทราบ + จำนวนที่ไม่ทราบ = ประจุทั้งหมด
7. Na2SO4 แสดงได้ดังนี้: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6

ดังนั้น หากต้องการใช้วิธีที่สอง ก็เพียงพอที่จะรู้กฎง่ายๆ ของเลขคณิตแล้ว

เพื่อระบุลักษณะสถานะขององค์ประกอบในสารประกอบ จึงได้นำแนวคิดเรื่องระดับออกซิเดชันมาใช้

คำนิยาม

จำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่จากอะตอมของธาตุที่กำหนดหรืออะตอมของธาตุที่กำหนดในสารประกอบเรียกว่า สถานะออกซิเดชัน.

สถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่จากอะตอมที่กำหนด และสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่ไปยังอะตอมที่กำหนด

จากคำจำกัดความนี้สรุปได้ว่าในสารประกอบที่มีพันธะไม่มีขั้ว สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบจะเป็นศูนย์ โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน (N 2 , H 2 , Cl 2) สามารถใช้เป็นตัวอย่างของสารประกอบดังกล่าวได้

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสถานะเบื้องต้นเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโลหะเหล่านั้นมีความสม่ำเสมอ

ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่ายสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจะเท่ากับประจุไฟฟ้าเนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้จะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเกือบทั้งหมด: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, อัล +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ขั้วโลกจะมีการเปรียบเทียบค่าของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ เนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของพันธะเคมี อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตี้มากกว่า อิเล็กตรอนจึงมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบในสารประกอบ

สถานะออกซิเดชันสูงสุด

สำหรับองค์ประกอบที่แสดงสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันในสารประกอบ มีแนวคิดเกี่ยวกับสถานะออกซิเดชันที่สูงขึ้น (บวกสูงสุด) และต่ำกว่า (ลบขั้นต่ำ) สถานะออกซิเดชันสูงสุดขององค์ประกอบทางเคมีมักจะเป็นตัวเลขเกิดขึ้นพร้อมกับหมายเลขกลุ่มในระบบธาตุของ D. I. Mendeleev ข้อยกเว้นคือฟลูออรีน (สถานะออกซิเดชันคือ -1 และองค์ประกอบอยู่ในกลุ่ม VIIA) ออกซิเจน (สถานะออกซิเดชันคือ +2 และองค์ประกอบอยู่ในกลุ่ม VIA) ฮีเลียม นีออน อาร์กอน (สถานะออกซิเดชัน คือ 0 และองค์ประกอบอยู่ในกลุ่ม VIII) เช่นเดียวกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยโคบอลต์และนิกเกิล (สถานะออกซิเดชันคือ +2 และองค์ประกอบอยู่ในกลุ่ม VIII) ซึ่งแสดงสถานะออกซิเดชันสูงสุด ด้วยจำนวนที่มีมูลค่าต่ำกว่าจำนวนของกลุ่มที่ตนอยู่ ในทางกลับกันองค์ประกอบของกลุ่มย่อยทองแดงมีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่ามากกว่าหนึ่งแม้ว่าจะอยู่ในกลุ่มที่ 1 (สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดของทองแดงและเงินคือ +2, ทอง +3)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

• ในไฮโดรเจนซัลไฟด์สถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ (-2) และในสารอย่างง่าย - ซัลเฟอร์ - 0:

การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์: -2 → 0 เช่น คำตอบที่หก

• ในสารอย่างง่าย - ซัลเฟอร์ - สถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ 0 และใน SO 3 - (+6):

การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์: 0 → +6 เช่น คำตอบที่สี่

• ในกรดซัลฟิวริกสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ (+4) และในสารอย่างง่าย - ซัลเฟอร์ - 0:

1×2 +x+ 3×(-2) =0;

การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์: +4 → 0 เช่น คำตอบที่สาม

ตัวอย่างที่ 2

คำนิยาม

สถานะออกซิเดชันคือการประเมินเชิงปริมาณของสถานะของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบ โดยพิจารณาจากอิเลคโตรเนกาติวีตี้

มันต้องใช้ทั้งค่าบวกและค่าลบ เพื่อระบุสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ คุณต้องใส่เลขอารบิคที่มีเครื่องหมาย ("+" หรือ "-") เหนือสัญลักษณ์

ควรจำไว้ว่าระดับของการเกิดออกซิเดชันเป็นปริมาณที่ไม่มีความหมายทางกายภาพ เนื่องจากไม่ได้สะท้อนถึงประจุที่แท้จริงของอะตอม อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี

ตารางสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี

สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดและต่ำสุดสามารถกำหนดได้โดยใช้ตารางธาตุของ D.I เมนเดเลเยฟ. มีค่าเท่ากับจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ และความแตกต่างระหว่างค่าของสถานะออกซิเดชัน "สูงสุด" และหมายเลข 8 ตามลำดับ

หากเราพิจารณาสารประกอบเคมีโดยเฉพาะเจาะจงยิ่งขึ้นในสารที่มีพันธะไม่มีขั้วสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบจะเป็นศูนย์ (N 2, H 2, Cl 2)

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสถานะเบื้องต้นเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโลหะเหล่านั้นมีความสม่ำเสมอ

ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่ายสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจะเท่ากับประจุไฟฟ้าเนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้จะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเกือบทั้งหมด: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, อัล +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ขั้วโลกจะมีการเปรียบเทียบค่าของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ เนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของพันธะเคมี อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตี้มากกว่า อิเล็กตรอนจึงมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบในสารประกอบ

มีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีลักษณะเฉพาะของสถานะออกซิเดชันเพียงค่าเดียว (ฟลูออรีน โลหะของกลุ่ม IA และ IIA เป็นต้น) ฟลูออรีนซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะคือมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงสุด มักจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ (-1) ในสารประกอบเสมอ

ธาตุอัลคาไลน์และอัลคาไลน์เอิร์ธซึ่งมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ค่อนข้างต่ำ มักจะมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกเท่ากับ (+1) และ (+2) ตามลำดับ

อย่างไรก็ตามยังมีองค์ประกอบทางเคมีดังกล่าวซึ่งมีค่าหลายระดับของระดับการเกิดออกซิเดชัน (ซัลเฟอร์ - (-2), 0, (+2), (+4), (+6) ฯลฯ ) .

เพื่อให้ง่ายต่อการจดจำว่ามีสถานะออกซิเดชันที่เป็นลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีนั้นมีกี่สถานะและเท่าใด จึงมีการใช้ตารางสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีลักษณะดังนี้:

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

• สถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในฟอสฟีนคือ (-3) และในกรดฟอสฟอริก - (+5) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: +3 → +5 เช่น คำตอบแรก
• สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารอย่างง่ายคือศูนย์ สถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในองค์ประกอบออกไซด์ P 2 O 5 เท่ากับ (+5) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: 0 → +5 เช่น คำตอบที่สาม
• สถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในกรดขององค์ประกอบ HPO 3 คือ (+5) และ H 3 PO 2 คือ (+1) การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัส: +5 → +1 เช่น คำตอบที่ห้า

ตัวอย่างที่ 2

ความสามารถในการค้นหาระดับการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการแก้สมการทางเคมีที่ประสบความสำเร็จซึ่งอธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์ หากไม่มีคุณจะไม่สามารถกำหนดสูตรที่แน่นอนสำหรับสารที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ เป็นผลให้การแก้ปัญหาเคมีตามสมการดังกล่าวเป็นไปไม่ได้หรือผิดพลาด

ในปฏิกิริยารีดอกซ์ แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันจะใช้ในการกำหนดสูตรทางเคมีของสารประกอบของธาตุที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างสารหลายชนิด

เมื่อมองแวบแรก อาจดูเหมือนว่าสถานะออกซิเดชันเทียบเท่ากับแนวคิดเรื่องความจุขององค์ประกอบทางเคมี แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น แนวคิด ความจุใช้เพื่อหาปริมาณปฏิกิริยาทางอิเล็กทรอนิกส์ในสารประกอบโควาเลนต์ กล่าวคือ ในสารประกอบที่เกิดจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน สถานะออกซิเดชันใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาที่มาพร้อมกับการบริจาคหรือได้รับอิเล็กตรอน

ต่างจากวาเลนซีซึ่งเป็นคุณลักษณะที่เป็นกลาง สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นบวก ลบ หรือเป็นศูนย์ได้ ค่าบวกสอดคล้องกับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับบริจาค และค่าลบสอดคล้องกับจำนวนอิเล็กตรอนที่แนบ ค่าศูนย์หมายความว่าองค์ประกอบนั้นอยู่ในรูปของสารเชิงเดี่ยวหรือลดลงเหลือ 0 หลังจากออกซิเดชัน หรือออกซิไดซ์เป็นศูนย์หลังจากการรีดักชันครั้งก่อน

วิธีตรวจสอบสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีโดยเฉพาะ
การกำหนดสถานะออกซิเดชันสำหรับองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะนั้นอยู่ภายใต้กฎต่อไปนี้:

1. สถานะออกซิเดชันของสารเชิงเดี่ยวจะเป็นศูนย์เสมอ
   
2. โลหะอัลคาไลซึ่งอยู่ในกลุ่มแรกของตารางธาตุ มีสถานะออกซิเดชันที่ +1
   
3. โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ซึ่งอยู่ในกลุ่มที่สองในตารางธาตุ มีสถานะออกซิเดชันที่ +2
   
4. ไฮโดรเจนในสารประกอบที่มีอโลหะหลายชนิดจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 เสมอ และในสารประกอบที่มีโลหะ +1
   
5. สถานะออกซิเดชันของโมเลกุลออกซิเจนในสารประกอบทั้งหมดที่พิจารณาในหลักสูตรเคมีอนินทรีย์ของโรงเรียนคือ -2 ฟลูออรีน -1
   
6. เมื่อกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชันในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีพวกมันจะดำเนินการจากกฎความเป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบต่าง ๆ ที่ประกอบเป็นสารจะต้องเท่ากับศูนย์
   
7. อะลูมิเนียมในสารประกอบทั้งหมดมีสถานะออกซิเดชันที่ +3
   

มีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า ต่ำกว่า และระดับกลาง สถานะออกซิเดชันสูงสุด เช่น วาเลนซ์ สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มขององค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุ แต่มีค่าเป็นบวก สถานะออกซิเดชันต่ำสุดคือตัวเลขเท่ากับความแตกต่างระหว่างหมายเลข 8 ของกลุ่มองค์ประกอบ สถานะออกซิเดชันระดับกลางจะเป็นตัวเลขใดๆ ในช่วงตั้งแต่สถานะออกซิเดชันต่ำสุดไปจนถึงสูงสุด

เพื่อช่วยคุณสำรวจสถานะออกซิเดชันต่างๆ ขององค์ประกอบทางเคมี เราขอนำเสนอตารางเสริมต่อไปนี้ เลือกองค์ประกอบที่คุณสนใจแล้วคุณจะได้ค่าของสถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้ ค่าที่เกิดขึ้นไม่บ่อยจะแสดงอยู่ในวงเล็บ