Як вызначыць ступені акіслення
Разуменне ступеней акіслення (або ступеней акіслення) — гэта найважнейшае паняцце ў хіміі, якое дапамагае нам зразумець хімічныя рэакцыі, асабліва акісляльна-аднаўленчыя рэакцыі. Ступень акіслення — гэта колькасць электронаў, якія неабходна дадаць або выдаліць з атама, каб перавесці яго ў асноўны стан. У гэтым артыкуле мы падрабязна разгледзім, як вызначыць ступень акіслення элемента ў хімічным злучэнні.
Асновы акісляльных лікаў
Чысла акіслення можна разглядаць як фармальны матэматычны інструмент, які апісвае размеркаванне электронаў у малекуле або іоне. Нягледзячы на тое, што чысла акіслення не заўсёды адлюстроўваюць рэальны электрычны зарад атамаў у малекуле, яны спрашчаюць хімічны аналіз.
Некаторыя асноўныя правілы вызначэння ступені акіслення наступныя:
1. Ступень акіслення элемента ў выглядзе малекулы элемента (гамаядзерная) заўсёды роўная нулю. Напрыклад:
– O₂ (дыаксід) -> Яго ступень акіслення роўная 0
– N₂ (дынітроген) -> Яго ступень акіслення роўная 0
2. Ступень акіслення для монаатамнага іона роўная зараду іона.
– Na⁺ -> Яго ступень акіслення роўная +1
– Cl⁻ -> Яго ступень акіслення роўная -1
3. Ступень акіслення вадароду складае +1, калі ён звязаны з неметалам, і -1, калі ён звязаны з металам у гідрыдзе. Напрыклад:
– H₂O -> Вадарод мае ступень акіслення +1
– NaH -> Вадарод мае ступень акіслення -1
4. Ступень акіслення кіслароду звычайна складае -2 у большасці злучэнняў, але ёсць выключэнні, напрыклад, у пераксідах, дзе ступень акіслення кіслароду роўная -1.
– H₂O -> Кісларод мае ступень акіслення -2
– H₂O₂ (пераксід вадароду) -> Кісларод мае ступень акіслення -1
5. Ступень акіслення галагенаў (F, Cl, Br, I) у злучэннях звычайна роўная -1, за выключэннем спалучэння з кіслародам або іншымі галагенамі, дзе яна можа адрознівацца.
Этапы вызначэння акісляльных лікаў
Каб вызначыць ступень акіслення элемента ў злучэнні, можна выканаць наступныя дзеянні:
Крок 1: Запішыце малекулярную структуру/формулу злучэння
Пачніце з запісу малекулярнай структуры або формулы злучэння. Напрыклад, для H₂SO₄ (серная кіслата).
Крок 2: Вызначце ступень акіслення элементаў на аснове правілаў
– Для H₂SO₄ мы ведаем, што вадарод амаль заўсёды мае ступень акіслення +1, а кісларод амаль заўсёды -2.
– Вадарод (H): +1 (2 атамы H, +2 усяго)
– Кісларод (O): -2 (4 атамы O, усяго -8)
Крок 3: Вызначце ступень акіслення невядомага элемента
Калі злучэнне павінна быць цалкам нейтральным або калі мы ствараем іоны, мы павінны пераканацца, што агульнае значэнне ступені акіслення роўна нулю для нейтральных злучэнняў або роўна іённаму зараду для іонаў.
– Серная кіслата (H₂SO₄) — нейтральнае злучэнне. Такім чынам, агульная колькасць ступеняў акіслення павінна быць роўная нулю.
– У нас ужо ёсць ступені акіслення для H (+1) і O (-2), таму для вызначэння ступені акіслення серы (S) мы выкарыстоўваем ураўненне:
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
S – 6 = 0
\]
\[
S = +6
\]
Такім чынам, ступень акіслення серы ў H₂SO₄ роўная +6.
Крок 4: Праверка
Праверце, ці роўная агульная сума ступеней акіслення 0 для нейтральных малекул або адпавядае іённаму зараду, калі мы працуем з іонамі.
Іншы прыклад вызначэння акісляльных колькасных каэфіцыентаў
Прыклад 1: Перманганат калію (KMnO₄)
Для гэтага злучэння мы прытрымліваемся вышэйзгаданых правілаў:
– Калій (K): звычайна +1
– Кісларод (O): -2
Мы ведаем, што гэтая малекула нейтральная, што прыводзіць да ўраўнення:
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Мн – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Такім чынам, ступень акіслення Mn у KMnO₄ роўная +7.
Прыклад 2: Аміячная салетра (NH₄NO₃)
Для гэтага злучэння ў нас ёсць дзве часткі: NH₄⁺ і NO₃⁻.
– NH₄⁺:
– Вадарод (H): +1
– Такім чынам, для азоту (N) у NH₄⁺:
\[
N + 4(+1) = +1
\]
\[
N + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– НЕ₃⁻:
– Кісларод (O): -2
– Азот (N) у NO₃⁻:
\[
N + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
N = +5
\]
Некаторыя выключэнні і асаблівыя пытанні
Ёсць некаторыя выключэнні з агульнага правіла, якія варта мець на ўвазе:
1. Кісларод у перакісу:
– У H₂O₂ або Na₂O₂ кісларод мае ступень акіслення -1, а не -2.
2. Элементы з некалькімі ступенямі акіслення:
– Такія элементы, як фосфар (P), сера (S) і пераходныя металы, часта маюць розныя ступені акіслення ў розных злучэннях. Напрыклад, жалеза (Fe) можа мець ступень акіслення +2 або +3.
3. Шчолачназямельныя металы заўсёды маюць ачко +2, а шчолачныя металы — заўсёды +1.
Выснова
Вызначэнне ступеней акіслення — гэта фундаментальны і неабходны навык у хіміі, асабліва для разумення акісляльна-аднаўленчых рэакцый і розных іншых тыпаў хімічных рэакцый. Выконваючы вышэйзгаданыя правілы і крокі, вы зможаце правільна вызначаць ступені акіслення ў розных хімічных злучэннях. Патрэніруйцеся ў вызначэнні ступеней акіслення на розных прыкладах злучэнняў, каб палепшыць свае веды.
