Ինչպես որոշել օքսիդացման թվերը
Օքսիդացման թվերի (կամ օքսիդացման վիճակների) հասկացումը քիմիայի կարևորագույն հասկացություն է, որն օգնում է մեզ հասկանալ քիմիական ռեակցիաները, մասնավորապես՝ օքսիդացման-վերականգնման ռեակցիաները: Օքսիդացման թիվը էլեկտրոնների քանակն է, որոնք պետք է ավելացվեն կամ հեռացվեն ատոմից՝ այն հիմնական վիճակի փոխելու համար: Այս հոդվածում մենք մանրամասն կուսումնասիրենք, թե ինչպես որոշել քիմիական միացության մեջ տարրի օքսիդացման աստիճանը:
Օքսիդացման թվի հիմունքներ
Օքսիդացման թվերը կարելի է դիտարկել որպես ֆորմալ մաթեմատիկական գործիք, որը նկարագրում է էլեկտրոնների բաշխումը մոլեկուլի կամ իոնի ներսում: Չնայած օքսիդացման թվերը միշտ չէ, որ ներկայացնում են մոլեկուլում ատոմների իրական էլեկտրական լիցքը, դրանք հեշտացնում են քիմիական վերլուծությունը:
Օքսիդացման աստիճանը որոշելու որոշ հիմնական կանոններ կան.
1. Տարրերի մոլեկուլի (հոմոնուկլեարի) տեսքով տարրի օքսիդացման աստիճանը միշտ զրո է։ Օրինակ՝
– O₂ (երկթթվածին) -> Դրա օքսիդացման աստիճանը 0 է
– N₂ (դինիտրոգեն) -> Դրա օքսիդացման աստիճանը 0 է
2. Մոնատոմ իոնի օքսիդացման աստիճանը հավասար է իոնի լիցքին։
– Na⁺ -> Դրա օքսիդացման աստիճանը +1 է
– Cl⁻ -> Դրա օքսիդացման աստիճանը -1 է
3. Ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է, երբ այն կապված է ոչ մետաղի հետ, և -1 է, երբ այն կապված է մետաղի հետ հիդրիդում: Օրինակ՝
– H₂O -> Ջրածինն ունի +1 օքսիդացման աստիճան
– NaH -> Ջրածինն ունի -1 օքսիդացման աստիճան
4. Թթվածնի օքսիդացման աստիճանը սովորաբար -2 է միացությունների մեծ մասում, սակայն կան բացառություններ, օրինակ՝ պերօքսիդներում, որտեղ թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է։
– H₂O -> Թթվածինն ունի -2 օքսիդացման աստիճան
– H₂O₂ (ջրածնի պերօքսիդ) -> Թթվածինն ունի -1 օքսիդացման աստիճան
5. Հալոգենների (F, Cl, Br, I) օքսիդացման աստիճանը միացություններում սովորաբար -1 է, բացառությամբ թթվածնի կամ այլ հալոգենների հետ միացության դեպքում, որտեղ այն կարող է տարբեր լինել։
Օքսիդացման թվերի որոշման քայլեր
Միացության մեջ որևէ տարրի օքսիդացման աստիճանը որոշելու համար կարող ենք հետևել հետևյալ քայլերին.
Քայլ 1. Գրեք միացության մոլեկուլային կառուցվածքը/բանաձևը
Սկսեք միացության մոլեկուլային կառուցվածքը կամ բանաձևը գրելով։ Օրինակ՝ H₂SO₄-ի (ծծմբական թթու) համար։
Քայլ 2. Կանոնների հիման վրա որոշեք տարրերի օքսիդացման թիվը
– H₂SO₄-ի համար մենք գիտենք, որ ջրածինը գրեթե միշտ ունի +1 օքսիդացման աստիճան, իսկ թթվածինը գրեթե միշտ՝ -2։
– Ջրածին (H): +1 (2 H ատոմ, +2 ընդհանուր)
– Թթվածին (O): -2 (4 O ատոմ, -8 ընդհանուր)
Քայլ 3. Որոշեք անհայտ տարրի օքսիդացման աստիճանը
Եթե միացությունը պետք է լինի լիովին չեզոք, կամ եթե մենք իոններ ենք առաջացնում, մենք պետք է համոզվենք, որ օքսիդացման աստիճանի ընդհանուր արժեքը զրո է չեզոք միացությունների համար կամ հավասար է իոնային լիցքին իոնների համար։
– Ծծմբական թթուն (H₂SO₄) չեզոք միացություն է։ Հետևաբար, օքսիդացման վիճակների ընդհանուր թիվը պետք է զրո լինի։
– Մենք արդեն ունենք H (+1) և O (-2) օքսիդացման աստիճանները, ուստի ծծմբի (S) օքսիդացման աստիճանը գտնելու համար օգտագործում ենք հետևյալ հավասարումը.
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
Ս – 6 = 0
\]
\[
Ս = +6
\]
Այսպիսով, H₂SO₄-ում ծծմբի օքսիդացման աստիճանը +6 է։
Քայլ 4. Հաստատում
Ստուգեք, որ օքսիդացման աստիճանների ընդհանուր գումարը չեզոք մոլեկուլների համար հավասար է 0-ի կամ համապատասխանում է իոնային լիցքին, եթե աշխատում ենք իոնների հետ։
Օքսիդացման թվերի որոշման մեկ այլ օրինակ
Օրինակ 1. Կալիումի պերմանգանատ (KMnO₄)
Այս խառնուրդի համար մենք հետևում ենք վերը նշված կանոններին.
– Կալիում (K): Սովորաբար +1
– Թթվածին (O): -2
Մենք գիտենք, որ այս մոլեկուլը չեզոք է, ինչի արդյունքում ստացվում է հետևյալ հավասարումը.
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Mn – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Այսպիսով, Mn-ի օքսիդացման աստիճանը KMnO₄-ում +7 է։
Օրինակ 2. Ամոնիումի նիտրատ (NH₄NO₃)
Այս միացության համար մենք ունենք երկու մաս՝ NH₄⁺ և NO₃⁻։
– NH₄⁺:
– Ջրածին (H): +1
– Այսպիսով, NH₄⁺-ում ազոտի (N) համար՝
\[
Ն + 4(+1) = +1
\]
\[
Ն + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– NO₃⁻:
– Թթվածին (O): -2
– Ազոտ (N) NO₃⁻-ում։
\[
Ն + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
Ն = +5
\]
Որոշ բացառություններ և հատուկ հարցեր
Ընդհանուր կանոնից կան որոշ բացառություններ, որոնք պետք է հիշել.
1. Թթվածին պերօքսիդում.
– H₂O₂-ում կամ Na₂O₂-ում թթվածինն ունի -1 օքսիդացման աստիճան, այլ ոչ թե -2։
2. Բազմակի օքսիդացման թվեր ունեցող տարրեր.
– Ֆոսֆորի (P), ծծմբի (S) և անցումային մետաղների նման տարրերը հաճախ տարբեր միացություններում ունեն տարբեր օքսիդացման աստիճաններ: Օրինակ՝ երկաթը (Fe) կարող է ունենալ +2 կամ +3 օքսիդացման աստիճան:
3. Հողալկալային մետաղները միշտ +2 են, իսկ ալկալային մետաղները՝ միշտ +1:
Եզրակացություն
Օքսիդացման աստիճանների որոշումը քիմիայի մեջ հիմնարար և անհրաժեշտ հմտություն է, մասնավորապես՝ օքսիդացման ռեակցիաները և քիմիական ռեակցիաների այլ տեսակները հասկանալու համար: Վերը նշված կանոններին և քայլերին հետևելով՝ դուք կկարողանաք ճիշտ որոշել օքսիդացման աստիճանները տարբեր քիմիական միացություններում: Ձեր հասկացողությունն ամրապնդելու համար պարապեք օքսիդացման աստիճանների որոշման հարցում՝ օգտագործելով միացությունների տարբեր օրինակներ:
