Тотығу сандарын қалай анықтауға болады
Тотығу сандарын (немесе тотығу күйлерін) түсіну химиядағы химиялық реакцияларды, әсіресе тотығу-тотықсыздану реакцияларын түсінуге көмектесетін маңызды ұғым болып табылады. Тотығу саны - атомды негізгі күйіне келтіру үшін оған қосылуы немесе алынуы керек электрондар саны. Бұл мақалада біз химиялық қосылыстағы элементтің тотығу санын қалай анықтау керектігін тереңірек қарастырамыз.
Тотығу санының негіздері
Тотығу сандарын молекула немесе ион ішіндегі электрондардың таралуын сипаттайтын ресми есептеу құралы ретінде қарастыруға болады. Тотығу сандары әрқашан молекуладағы атомдардың нақты электр зарядын көрсетпесе де, олар химиялық талдау процесін жеңілдетеді.
Тотығу дәрежесін анықтаудың кейбір негізгі ережелері келесідей:
1. Элемент молекуласы (гомонуклеарлы) түріндегі элементтің тотығу дәрежесі әрқашан нөлге тең. Мысалы:
– O₂ (диоксид) -> Оның тотығу дәрежесі 0-ге тең
– N₂ (диназот) -> Оның тотығу дәрежесі 0-ге тең
2. Бір атомды ионның тотығу дәрежесі ионның зарядына тең.
– Na⁺ -> Оның тотығу дәрежесі +1
– Cl⁻ -> Оның тотығу дәрежесі -1
3. Сутегінің тотығу дәрежесі металл емес затпен байланысқан кезде +1, ал гидридтегі металлмен байланысқан кезде -1 болады. Мысалы:
– H₂O -> Сутегінің тотығу дәрежесі +1
– NaH -> Сутегінің тотығу дәрежесі -1
4. Оттегінің тотығу дәрежесі көптеген қосылыстарда әдетте -2 болады, бірақ оттегінің тотығу дәрежесі -1 болатын пероксидтер сияқты ерекшеліктер бар.
– H₂O -> Оттегінің тотығу дәрежесі -2
– H₂O₂ (сутегі асқын тотығы) -> Оттегінің тотығу дәрежесі -1
5. Галогендердің (F, Cl, Br, I) қосылыстардағы тотығу дәрежесі әдетте -1 болады, тек оттегімен немесе басқа галогендермен біріктірілгенде ол басқаша болуы мүмкін.
Тотығу сандарын анықтау қадамдары
Қосылыстағы элементтің тотығу дәрежесін анықтау үшін келесі әрекеттерді орындауға болады:
1-қадам: Қосылыстың молекулалық құрылымын/формуласын жазыңыз
Қосылыстың молекулалық құрылымын немесе формуласын жазудан бастаңыз. Мысалы, H₂SO₄ (күкірт қышқылы).
2-қадам: Ережелерге сүйене отырып, элементтердің тотығу санын анықтаңыз
– H₂SO₄ үшін сутегінің тотығу дәрежесі әрқашан +1, ал оттегінің тотығу дәрежесі әрқашан -2 болатынын білеміз.
– Сутегі (H): +1 (2 H атомы, барлығы +2)
– Оттегі (O): -2 (4 O атомы, барлығы -8)
3-қадам: Белгісіз элементтің тотығу дәрежесін анықтаңыз
Егер қосылыс толығымен бейтарап болуы керек болса немесе біз иондар түзетін болсақ, бейтарап қосылыстар үшін тотығу дәрежесінің жалпы мәні нөлге тең немесе иондардың иондық зарядына тең екеніне көз жеткізуіміз керек.
– Күкірт қышқылы (H₂SO₄) бейтарап қосылыс. Сондықтан тотығу дәрежелерінің жалпы саны нөлге тең болуы керек.
– Бізде H (+1) және O (-2) тотығу дәрежелері бар, сондықтан күкірттің (S) тотығу дәрежесін табу үшін келесі теңдеуді қолданамыз:
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
S – 6 = 0
\]
\[
S = +6
\]
Сонымен, H₂SO₄ құрамындағы күкірттің тотығу дәрежесі +6.
4-қадам: Тексеру
Егер біз иондармен жұмыс істесек, бейтарап молекулалар үшін тотығу дәрежелерінің жалпы қосындысы 0-ге тең немесе иондық зарядқа сәйкес келетінін тексеріңіз.
Тотығу сандарын анықтаудың тағы бір мысалы
1-мысал: Калий перманганаты (KMnO₄)
Бұл қоспа үшін біз жоғарыда аталған ережелерді орындаймыз:
– Калий (K): Әдетте +1
– Оттегі (O): -2
Біз бұл молекуланың бейтарап екенін білеміз, нәтижесінде келесі теңдеу шығады:
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Мн – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Сонымен, KMnO₄-тағы Mn тотығу дәрежесі +7-ге тең.
2-мысал: Аммоний нитраты (NH₄NO₃)
Бұл қосылыс үшін бізде екі бөлік бар: NH₄⁺ және NO₃⁻.
– NH₄⁺:
– Сутегі (H): +1
– Сонымен, NH₄⁺ құрамындағы азот (N) үшін:
\[
N + 4(+1) = +1
\]
\[
N + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– ЖОҚ₃⁻:
– Оттегі (O): -2
– NO₃⁻ құрамындағы азот (N):
\[
N + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
N = +5
\]
Кейбір ерекшеліктер және ерекше жағдайлар
Жалпы ережеден есте сақтау керек кейбір ерекшеліктер бар:
1. Пероксидтегі оттегі:
– H₂O₂ немесе Na₂O₂-да оттегінің тотығу дәрежесі -2 емес, -1 болады.
2. Бірнеше тотығу сандары бар элементтер:
– Фосфор (P), күкірт (S) және өтпелі металдар сияқты элементтердің әртүрлі қосылыстарда тотығу дәрежелері әртүрлі болады. Мысалы, темірдің (Fe) тотығу дәрежесі +2 немесе +3 болуы мүмкін.
3. Сілтілік жер металдары әрқашан +2, ал сілтілік металдар әрқашан +1 болады.
Қорытынды
Тотығу сандарын анықтау химиядағы, әсіресе тотығу-тотықсыздану реакцияларын және басқа да химиялық реакция түрлерін түсіну үшін негізгі және маңызды дағды болып табылады. Жоғарыдағы ережелер мен қадамдарды орындау арқылы сіз әртүрлі химиялық қосылыстардағы тотығу сандарын дұрыс анықтай аласыз. Түсінуіңізді нығайту үшін әртүрлі қосылыс мысалдарымен тотығу сандарын анықтауды жаттығыңыз.
