Исэлдэлтийн тоог хэрхэн тодорхойлох вэ
Исэлдэлтийн тоо (эсвэл исэлдэлтийн төлөв)-ийг ойлгох нь химийн урвал, ялангуяа исэлдэн ангижрах урвалыг ойлгоход тусалдаг химийн чухал ойлголт юм. Исэлдэлтийн тоо гэдэг нь атомыг үндсэн төлөвт нь оруулахын тулд нэмэх эсвэл хасах шаардлагатай электронуудын тоо юм. Энэ нийтлэлд бид химийн нэгдэл дэх элементийн исэлдэлтийн тоог хэрхэн тодорхойлохыг гүнзгий судлах болно.
Исэлдэлтийн тооны үндэс
Исэлдэлтийн тоог молекул эсвэл ион доторх электронуудын тархалтыг тодорхойлдог албан ёсны математикийн хэрэгсэл гэж үзэж болно. Исэлдэлтийн тоо нь молекул дахь атомуудын бодит цахилгаан цэнэгийг үргэлж илэрхийлдэггүй ч химийн шинжилгээг хөнгөвчилдөг.
Исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох зарим үндсэн дүрмүүд дараах байдалтай байна.
1. Элементийн молекул (гомонуклеар) хэлбэртэй элементийн исэлдэлтийн зэрэг нь үргэлж тэг байдаг. Жишээлбэл:
– O₂ (диоксидоген) -> Исэлдэлтийн зэрэг нь 0 байна
– N₂ (динитроген) -> Түүний исэлдэлтийн зэрэг нь 0 байна
2. Нэг атомт ионы исэлдэлтийн зэрэг нь ионы цэнэгтэй тэнцүү байна.
– Na⁺ -> Исэлдэлтийн зэрэг нь +1
– Cl⁻ -> Исэлдэлтийн зэрэг нь -1
3. Устөрөгчийг металл бус бодистой холбоход исэлдэлтийн зэрэг нь +1, гидрид дэх металлтай холбоход -1 байна. Жишээлбэл:
– H₂O -> Устөрөгч нь +1 исэлдэлтийн зэрэгтэй
– NaH -> Устөрөгчийн исэлдэлтийн зэрэг нь -1 байна
4. Хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн зэрэг нь ихэнх нэгдлүүдэд -2 байдаг боловч хэт исэлд хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн зэрэг нь -1 байх зэрэг үл хамаарах зүйлүүд байдаг.
– H₂O -> Хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн зэрэг нь -2 байна
– H₂O₂ (устөрөгчийн хэт исэл) -> Хүчилтөрөгч нь -1 исэлдэлтийн зэрэгтэй
5. Нэгдлүүд дэх галоген (F, Cl, Br, I)-ийн исэлдэлтийн зэрэг нь ихэвчлэн -1 байдаг бөгөөд хүчилтөрөгч эсвэл бусад галогентэй нэгдэхэд өөр байж болно.
Исэлдэлтийн тоог тодорхойлох алхамууд
Нэгдлийн элементийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлохын тулд бид дараах алхмуудыг хийж болно.
Алхам 1: Нэгдлийн молекулын бүтэц/томъёог бичнэ үү
Нэгдлийн молекулын бүтэц эсвэл томъёог бичиж эхэлнэ үү. Жишээлбэл, H₂SO₄ (хүхрийн хүчил).
Алхам 2: Дүрмээр элементүүдийн исэлдэлтийн тоог тодорхойлно уу
– H₂SO₄-ийн хувьд устөрөгч бараг үргэлж +1 исэлдэлтийн зэрэгтэй, хүчилтөрөгч бараг үргэлж -2 байдаг гэдгийг бид мэднэ.
– Устөрөгч (H): +1 (2 H атом, нийт +2)
– Хүчилтөрөгч (O): -2 (4 O атом, нийт -8)
Алхам 3: Үл мэдэгдэх элементийн исэлдэлтийн хэмжээг тодорхойлох
Хэрэв нэгдэл бүрэн төвийг сахисан байх эсвэл ион үүсгэж байгаа бол төвийг сахисан нэгдлүүдийн исэлдэлтийн тооны нийт утга тэг эсвэл ионуудын ионы цэнэгтэй тэнцүү байх ёстой.
– Хүхрийн хүчил (H₂SO₄) нь төвийг сахисан нэгдэл юм. Тиймээс исэлдэлтийн түвшний нийт тоо тэг байх ёстой.
– Бидэнд H (+1) ба O (-2)-ийн исэлдэлтийн тоо аль хэдийн байгаа тул хүхрийн (S) исэлдэлтийн тоог олохын тулд бид дараах тэгшитгэлийг ашиглана:
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
S – 6 = 0
\]
\[
S = +6
\]
Тиймээс H₂SO₄ дахь хүхрийн исэлдэлтийн зэрэг нь +6 байна.
Алхам 4: Баталгаажуулалт
Хэрэв бид ионуудтай ажиллаж байгаа бол исэлдэлтийн зэрэглэлийн нийт нийлбэр нь төвийг сахисан молекулуудын хувьд 0-тэй тэнцүү эсвэл ионы цэнэгтэй тохирч байгаа эсэхийг шалгаарай.
Исэлдэлтийн тоог тодорхойлох өөр нэг жишээ
Жишээ 1: Калийн перманганат (KMnO₄)
Энэ нэгдлийн хувьд бид дээрх дүрмийг баримтална:
– Кали (K): Ихэвчлэн +1
– Хүчилтөрөгч (O): -2
Энэ молекул нь төвийг сахисан гэдгийг бид мэдэж байгаа тул дараах тэгшитгэл гарч ирнэ.
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Mn – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Тиймээс KMnO₄ дахь Mn-ийн исэлдэлтийн зэрэг нь +7 байна.
Жишээ 2: Аммонийн нитрат (NH₄NO₃)
Энэ нэгдлийн хувьд бидэнд NH₄⁺ ба NO₃⁻ гэсэн хоёр хэсэг байна.
– NH₄⁺:
– Устөрөгч (H): +1
– Тэгэхээр NH₄⁺ дахь азот (N)-ийн хувьд:
\[
N + 4(+1) = +1
\]
\[
N + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– ҮГҮЙ₃⁻:
– Хүчилтөрөгч (O): -2
– NO₃⁻ дахь азот (N):
\[
N + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
N = +5
\]
Зарим үл хамаарах зүйлс болон тусгай асуудлууд
Ерөнхий дүрмээс зарим үл хамаарах зүйлсийг санаж байх хэрэгтэй:
1. Пероксид дахь хүчилтөрөгч:
– H₂O₂ эсвэл Na₂O₂-д хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн зэрэг нь -2 биш, харин -1 байна.
2. Олон исэлдэлтийн зэрэгтэй элементүүд:
– Фосфор (P), хүхэр (S), шилжилтийн металл зэрэг элементүүд нь өөр өөр нэгдлүүдэд исэлдэлтийн зэрэг нь өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, төмөр (Fe) нь +2 эсвэл +3 исэлдэлтийн зэрэгтэй байж болно.
3. Шүлтлэг шороон металлууд үргэлж +2, шүлтлэг металлууд үргэлж +1 байдаг.
Дүгнэлт
Исэлдэлтийн тоог тодорхойлох нь химийн үндсэн бөгөөд зайлшгүй ур чадвар бөгөөд ялангуяа исэлдэн ангижрах урвал болон бусад төрлийн химийн урвалыг ойлгоход чухал үүрэгтэй. Дээрх дүрэм, алхмуудыг дагаж мөрдвөл та янз бүрийн химийн нэгдлүүдийн исэлдэлтийн тоог зөв тодорхойлж чадна. Ойлголтоо бэхжүүлэхийн тулд нэгдлүүдийн янз бүрийн жишээнүүдийг ашиглан исэлдэлтийн тоог тодорхойлох дадлага хий.
