Definizione

Elettronegatività (EO) $\chi$(chi) è una quantità che caratterizza la capacità di un atomo di un elemento di attrarre elettroni a sé quando forma un legame chimico con altri atomi.

Il moderno concetto di elettronegatività degli atomi fu introdotto dallo scienziato americano Linus Pauling nel 1932. Definizione teorica l'elettronegatività è stata sviluppata successivamente. Il fisico americano Robert Mulliken propose di calcolare l'elettronegatività come metà della somma del potenziale di ionizzazione e dell'affinità elettronica:

$\chi_(\textrm(M)) = \dfrac (I + A_e)(2),$

dove $I$ è il potenziale di ionizzazione, $A_e$ è l'energia di affinità elettronica.

Oltre alla scala Mulliken sopra descritta, esistono più di 20 diverse altre scale di elettronegatività (il cui calcolo dei valori si basa su diverse proprietà delle sostanze), inclusa la scala L. Pauling (basata sull'energia di legame durante la formazione di una sostanza complessa da sostanze semplici), la scala Allred Rokhov (basata sulla forza elettrostatica che agisce su un elettrone esterno), ecc.

Attualmente esistono molti modi per quantificare l’elettronegatività di un atomo. I valori di elettronegatività degli elementi calcolati con metodi diversi, di regola, non coincidono anche quando vengono introdotti fattori di correzione. Tuttavia, permangono le tendenze generali delle variazioni di $\chi$ secondo il sistema periodico. Ciò può essere illustrato confrontando le due scale più utilizzate: Pauling e Allred-Rochow ( grassetto I valori EO sulla scala Pauling sono evidenziati in carattere, corsivo- secondo la scala Allred-Rochov; Gli elementi $s$ sono evidenziati in rosa, gli elementi $p$ sono in giallo, gli elementi $d$ sono in verde, gli elementi $f$ sono in blu):

A rigor di termini, a un elemento non può essere assegnata un'elettronegatività costante. L'elettronegatività di un atomo dipende da molti fattori, in particolare dallo stato di valenza dell'atomo, dallo stato di ossidazione formale, dal tipo di composto, dal numero di coordinazione, dalla natura dei ligandi che costituiscono l'ambiente dell'atomo nella molecola sistema e alcuni altri.

L'elettronegatività è legata all'attività redox di un elemento. Di conseguenza, maggiore è l'elettronegatività di un elemento, più forti sono le sue proprietà ossidanti.

Più il guscio elettronico di un dato atomo è vicino al guscio elettronico di un gas inerte, maggiore è la sua elettronegatività. In altre parole, nei periodi Quando il livello energetico esterno è pieno di elettroni (cioè da sinistra a destra), l’elettronegatività aumenta, man mano che aumentano il numero del gruppo e il numero di elettroni nel livello energetico esterno.

Più gli elettroni di valenza sono lontani dal nucleo, più deboli sono trattenuti e minore è la capacità dell'atomo di attrarre elettroni aggiuntivi. Così, in gruppi l'elettronegatività aumenta al diminuire del raggio atomico, cioè dal basso verso l'alto. L'elemento con la più alta elettronegatività è il fluoro, mentre quello con la minore è il cesio. I tipici non metalli hanno quindi valori di elettronegatività elevati, mentre i metalli tipici hanno valori di elettronegatività bassi.

VALENZA DEGLI ELEMENTI CHIMICI

Valenza caratterizza la capacità degli atomi di un dato elemento chimico di formare legami chimici.

Valenza determina il numero di legami chimici mediante i quali un atomo è collegato ad altri atomi in una molecola.

In precedenza, la valenza era definita come il numero di atomi di un elemento monovalente con cui si combina un atomo di un dato elemento. Pertanto, l'idrogeno è considerato un elemento monovalente. Nella molecola $HBr$, l'atomo di bromo è combinato con un atomo di idrogeno, mentre l'atomo di zolfo nella molecola $H_2S$ è combinato con due atomi di idrogeno. Di conseguenza, il bromo in $HBr$ è monovalente e lo zolfo in $H_2S$ è bivalente. I valori di valenza per diversi elementi possono variare da uno a otto. Pertanto, nell'acido perclorico $HClO_4$ l'elemento idrogeno è monovalente, l'ossigeno è bivalente, il cloro è eptavalente. Nella molecola dell'ossido di xeno $XeO_4$ la valenza dello xeno raggiunge il valore otto. Tutto ciò è chiaramente dimostrato dalle seguenti formule strutturali, che mostrano l'ordine di legame degli atomi in una molecola tra loro in base alle loro valenze (ogni unità di valenza corrisponde a una linea di valenza):

Definizione

Attualmente sotto valenza comprendere il numero di coppie di elettroni con cui un dato atomo è collegato ad altri atomi.

Valenza(o covalenza) determinato dal numero di legami covalenti formati da un dato atomo in un composto. In questo caso vengono presi in considerazione sia i legami covalenti formati dal meccanismo di scambio sia i legami covalenti formati dal meccanismo donatore-accettore.

Valenza non ha segno!

Poiché esistono due meccanismi per la formazione di un legame covalente (il meccanismo di accoppiamento elettronico e il meccanismo donatore-accettore), le capacità di valenza degli atomi dipendono da:

• il numero di elettroni spaiati in un dato atomo;
• dalla presenza di orbitali atomici vacanti nel livello esterno;
• dal numero di coppie elettroniche solitarie.

La valenza degli elementi del primo periodo non può superare I, la valenza degli elementi del secondo periodo non può superare IV. A partire dal terzo periodo la valenza degli elementi può aumentare fino a VIII (ad esempio $XeO_4$) a seconda del numero del gruppo in cui si trova l'elemento.

Consideriamo, ad esempio, le possibilità di valenza degli atomi di un certo numero di elementi.

POSSIBILITÀ DI VALENZA DELL'IDROGENO

L'atomo di idrogeno ha un singolo elettrone di valenza, che si riflette nella formula elettronica $1s^1$ o formula grafica:

A causa di questo elettrone spaiato, un atomo di idrogeno può formare solo un legame covalente con qualsiasi altro atomo attraverso il meccanismo di accoppiamento (o condivisione) degli elettroni. L'atomo di idrogeno non ha altre possibilità di valenza. Pertanto, l'idrogeno presenta un'unica valenza di I.

POSSIBILITÀ DI VALENZA DEL FOSFORO

L'elemento fosforo si trova nel terzo periodo, nel sottogruppo principale del quinto gruppo. La configurazione elettronica dei suoi elettroni di valenza è $3s^23p^3$ o

Essendo un analogo dell'azoto, il fosforo può presentare anche valenze I, II, III e IV. Ma poiché per gli elementi del terzo periodo sono disponibili orbitali $3d$ vacanti, l'atomo di fosforo può entrare in uno stato eccitato trasferendo uno degli elettroni $s$ al sottolivello $d$:

Pertanto, un atomo di fosforo può formare cinque legami covalenti mediante un meccanismo di scambio. Il fosforo mostra la valenza massima V nelle molecole $PF_5$, $H_3PO_4$, $POCl_3$, ecc.:

STATO DI OSSIDAZIONE

Definizione

Stato di ossidazioneè la carica condizionale di un atomo in un composto, presupponendo che tutti i legami in questo composto siano ionici (cioè, tutte le coppie di elettroni di legame siano completamente spostate verso l'atomo dell'elemento più elettronegativo).

In altre parole, il numero di ossidazione è un numero che indica quanti elettroni un atomo cede (+ carica) o accetta (– carica) quando forma un legame chimico con un altro atomo.

A differenza della valenza, il numero di ossidazione ha un segno: può essere negativo, zero o positivo.

Per calcolare gli stati di ossidazione degli atomi in un composto, esistono alcune semplici regole:

• Si presuppone che lo stato di ossidazione di un elemento in una sostanza semplice sia zero. Se una sostanza è allo stato atomico, anche lo stato di ossidazione dei suoi atomi è zero.
• Numerosi elementi mostrano uno stato di ossidazione costante nei composti. Tra questi ci sono il fluoro (-1), metalli alcalini(+1), metalli alcalino terrosi, berillio, magnesio e zinco (+2), alluminio (+3).
• L'ossigeno presenta normalmente uno stato di ossidazione −2, ad eccezione dei perossidi $H_2O_2$ (−1), dei superossidi $MO_2$ ($-\frac(1)(2)$), degli ozonidi $M^IO_3 ,\ M^(II )(O_3)_2$ ($-\frac(1)(3)$) e fluoruro di ossigeno $OF_2$ (+2).
• L'idrogeno in combinazione con i metalli (negli idruri) mostra uno stato di ossidazione pari a −1 e nei composti con non metalli, di regola, +1 (eccetto $SiH_4,\ B_2H_6$).
• La somma algebrica degli stati di ossidazione di tutti gli atomi in una molecola deve essere uguale a zero e in uno ione complesso - la carica di questo ione.

Stato di ossidazione positivo più elevato uguale, di regola, al numero del gruppo dell'elemento nella tavola periodica.

Pertanto, lo zolfo (un elemento del gruppo VIA) mostra il più alto stato di ossidazione di +6, l'azoto (un elemento del gruppo V) - il più alto stato di ossidazione di +5, il manganese - un elemento di transizione del gruppo VIIB - il più alto stato di ossidazione di +7. Questa regola non si applica agli elementi del sottogruppo laterale del primo gruppo, i cui stati di ossidazione solitamente superano +1, così come agli elementi del sottogruppo laterale del gruppo VIII. Anche gli elementi ossigeno e fluoro non mostrano i loro stati di ossidazione più alti pari al numero del gruppo.

Stato di ossidazione negativo più basso per gli elementi non metallici si determina sottraendo il numero del gruppo dal numero 8.

Pertanto, lo zolfo (un elemento del gruppo VIA) presenta lo stato di ossidazione più basso -2, l'azoto (un elemento del gruppo V) - lo stato di ossidazione più basso -3.

Sulla base delle regole di cui sopra, puoi trovare lo stato di ossidazione di un elemento in qualsiasi sostanza.

$+1 + x = 0 \hspazio(1,5 cm) +2 + 2x = 0 \hspazio(1,5 cm) +3 + 3x = 0$

$x = - 1 \hspazio(2,3 cm) x = - 1 \hspazio(2,6 cm) x = - 1$

$\overset(x)(Cl\overset(-2)(O_3))^(-1)$

Esercitazione video 2: Stato di ossidazione elementi chimici

Esercitazione video 3: Valenza. Determinazione della valenza

Conferenza: Elettronegatività. Stato di ossidazione e valenza degli elementi chimici

Elettronegatività

Elettronegativitàè la capacità degli atomi di attrarre elettroni da altri atomi per unirsi a loro.

È facile giudicare l'elettronegatività di un particolare elemento chimico utilizzando la tabella. Ricorda, in una delle nostre lezioni è stato detto che aumenta quando ci si sposta da sinistra a destra attraverso i periodi della tavola periodica e quando ci si sposta dal basso verso l'alto attraverso i gruppi.

Ad esempio, è stato assegnato il compito di determinare quale elemento della serie proposta è il più elettronegativo: C (carbonio), N (azoto), O (ossigeno), S (zolfo)? Guardiamo il tavolo e scopriamo che questo è O, perché è a destra e più in alto degli altri.

Quali fattori influenzano l’elettronegatività? Questo:

• Il raggio di un atomo, quanto più piccolo è, tanto maggiore è l'elettronegatività.
• Il guscio di valenza è pieno di elettroni; maggiore è il numero di elettroni, maggiore è l’elettronegatività.

Di tutti gli elementi chimici, il fluoro è il più elettronegativo perché ha un piccolo raggio atomico e 7 elettroni nel suo guscio di valenza.

Gli elementi con bassa elettronegatività includono metalli alcalini e alcalino terrosi. Hanno raggi ampi e pochissimi elettroni nel guscio esterno.

I valori di elettronegatività di un atomo non possono essere costanti, perché dipende da molti fattori, tra cui quelli sopra elencati, oltre al grado di ossidazione, che può essere diverso per lo stesso elemento. Pertanto, è consuetudine parlare di relatività dei valori di elettronegatività. Puoi utilizzare le seguenti scale:

Avrai bisogno dei valori di elettronegatività quando scrivi formule per composti binari costituiti da due elementi. Ad esempio, la formula dell'ossido di rame Cu 2 O: il primo elemento dovrebbe essere scritto quello la cui elettronegatività è inferiore.

Al momento della formazione di un legame chimico, se la differenza di elettronegatività tra gli elementi è maggiore di 2,0 si forma un legame polare covalente; se minore si forma un legame ionico.

Stato di ossidazione

Stato di ossidazione (CO)- questa è la carica condizionale o reale di un atomo in un composto: condizionale - se il legame è covalente polare, reale - se il legame è ionico.

Un atomo acquisisce una carica positiva quando cede elettroni e una carica negativa quando accetta elettroni.

Gli stati di ossidazione sono scritti sopra i simboli con un segno «+»/«-» . Esistono anche CO intermedi. Il CO massimo di un elemento è positivo e uguale al numero del gruppo, e il minimo negativo per i metalli è zero, per i non metalli = (Gruppo n. – 8). Gli elementi con CO massima accettano solo elettroni e gli elementi con CO minima cedono solo elettroni. Gli elementi che hanno CO intermedi possono sia dare che ricevere elettroni.

Diamo un'occhiata ad alcune regole che dovrebbero essere seguite per determinare il CO:

Da tutto sostanze semplici uguale a zero.

Anche la somma di tutti gli atomi di CO in una molecola è uguale a zero, poiché qualsiasi molecola è elettricamente neutra.

Nei composti con un legame covalente non polare, la CO è uguale a zero (O 2 0), e con un legame ionico è uguale alle cariche degli ioni (Na + Cl - sodio CO +1, cloro -1). Gli elementi CO dei composti con un legame polare covalente sono considerati come con un legame ionico (H:Cl = H + Cl -, che significa H +1 Cl -1).

Gli elementi di un composto che hanno la maggiore elettronegatività hanno stati di ossidazione negativi, mentre quelli con la minore elettronegatività hanno stati di ossidazione positivi. Sulla base di ciò, possiamo concludere che i metalli hanno solo uno stato di ossidazione “+”.

Stati di ossidazione costanti:

Metalli alcalini +1.

Tutti i metalli del secondo gruppo +2. Eccezione: Hg +1, +2.

Alluminio +3.

• Idrogeno +1. Eccezione: idruri metalli attivi NaH, CaH 2, ecc., dove lo stato di ossidazione dell'idrogeno è –1.

  Ossigeno –2. Eccezione: F 2 -1 O +2 e perossidi che contengono il gruppo –O–O–, in cui lo stato di ossidazione dell'ossigeno è –1.

Quando si forma legame ionico, avviene una certa transizione di un elettrone, da un atomo meno elettronegativo ad un atomo di maggiore elettronegatività. Inoltre, in questo processo, gli atomi perdono sempre la neutralità elettrica e successivamente si trasformano in ioni. Si formano anche cariche intere. Durante la formazione del covalente collegamento polare, l'elettrone si trasferisce solo parzialmente, quindi si formano cariche parziali.

Valenza

Valenzaè la capacità degli atomi di formare n - il numero di legami chimici con atomi di altri elementi.

La valenza è anche la capacità di un atomo di trattenere altri atomi vicino a sé. Come sai dal corso di chimica della tua scuola, diversi atomi sono legati tra loro da elettroni del livello energetico esterno. Un elettrone spaiato cerca una coppia da un altro atomo. Questi elettroni del livello esterno sono chiamati elettroni di valenza. Ciò significa che la valenza può anche essere definita come il numero di coppie di elettroni che collegano gli atomi tra loro. Osserva la formula strutturale dell'acqua: H – O – H. Ogni trattino è una coppia di elettroni, il che significa che mostra la valenza, cioè l'ossigeno qui ha due linee, il che significa che è bivalente, le molecole di idrogeno provengono da una linea ciascuna, il che significa che l'idrogeno è monovalente. Durante la scrittura, la valenza è indicata dai numeri romani: O (II), H (I). Può anche essere indicato sopra l'elemento.

La valenza può essere costante o variabile. Ad esempio, negli alcali metallici è costante ed è uguale a I. Ma il cloro in vari composti presenta valenze I, III, V, VII.

Come determinare la valenza di un elemento?

Diamo ancora un'occhiata alla tavola periodica. I metalli dei sottogruppi principali hanno una valenza costante, quindi i metalli del primo gruppo hanno valenza I, il secondo - II. E i metalli dei sottogruppi laterali hanno valenza variabile. È variabile anche per i non metalli. La valenza più alta di un atomo è uguale al numero del gruppo, quella più bassa è uguale a = numero del gruppo - 8. Una formulazione familiare. Ciò non significa che la valenza coincide con lo stato di ossidazione? Ricorda, la valenza può coincidere con lo stato di ossidazione, ma questi indicatori non sono identici tra loro. La valenza non può avere un segno =/- e inoltre non può essere zero.

Il secondo metodo consiste nel determinare la valenza utilizzando una formula chimica, se si conosce la valenza costante di uno degli elementi. Ad esempio, prendiamo la formula dell'ossido di rame: CuO. Valenza dell'ossigeno II. Vediamo che per un atomo di ossigeno in questa formula c'è un atomo di rame, il che significa che la valenza del rame è uguale a II. Ora prendiamo una formula più complicata: Fe 2 O 3. La valenza dell'atomo di ossigeno è II. Ci sono tre di questi atomi qui, moltiplica 2*3 =6. Abbiamo scoperto che ci sono 6 valenze per due atomi di ferro. Scopriamo la valenza di un atomo di ferro: 6:2=3. Ciò significa che la valenza del ferro è III.

Inoltre, quando occorre stimare la “valenza massima”, si dovrebbe sempre partire dalla configurazione elettronica che è presente nello stato “eccitato”.

In chimica, la descrizione dei vari processi redox non è completa senza stati di ossidazione - quantità convenzionali speciali con le quali è possibile determinare la carica di un atomo di qualsiasi elemento chimico.

Se immaginiamo lo stato di ossidazione (da non confondere con la valenza, poiché in molti casi non coincidono) come una voce su un taccuino, vedremo semplicemente numeri con segni zero (0 - in una sostanza semplice), più ( +) o meno (-) sopra la sostanza che ci interessa. Comunque sia, svolgono un ruolo enorme in chimica e la capacità di determinare la CO (stato di ossidazione) è una base necessaria nello studio di questo argomento, senza la quale ulteriori azioni non hanno senso.

Usiamo CO per descrivere Proprietà chimiche una sostanza (o un singolo elemento), l'ortografia corretta del suo nome internazionale (comprensibile per qualsiasi paese e nazione, indipendentemente dalla lingua utilizzata) e della formula, nonché per la classificazione per caratteristiche.

Il grado può essere di tre tipi: il più alto (per determinarlo è necessario sapere in quale gruppo si trova l'elemento), intermedio e il più basso (è necessario sottrarre al numero 8 il numero del gruppo in cui si trova l'elemento situato; naturalmente, viene preso il numero 8 perché ci sono solo D. Mendeleev 8 gruppi). La determinazione dello stato di ossidazione e il suo corretto posizionamento verranno discussi in dettaglio di seguito.

Come viene determinato lo stato di ossidazione: CO costante

Innanzitutto, la CO può essere variabile o costante

Determinare lo stato di ossidazione costante non è difficile, quindi è meglio iniziare la lezione con esso: per questo è necessaria solo la capacità di utilizzare PS ( sistema periodico). Quindi, ci sono una serie di regole specifiche:

1. Grado zero. È stato menzionato sopra che solo le sostanze semplici ce l'hanno: S, O2, Al, K e così via.
2. Se le molecole sono neutre (in altre parole, non hanno carica elettrica), la somma dei loro stati di ossidazione è pari a zero. Tuttavia, nel caso degli ioni, la somma deve essere pari alla carica dello ione stesso.
3. B I, II, III gruppi La tavola periodica contiene principalmente metalli. Gli elementi di questi gruppi hanno una carica positiva, il cui numero corrisponde al numero del gruppo (+1, +2 o +3). Forse la grande eccezione è il ferro (Fe): la sua CO può essere sia +2 che +3.
4. L'idrogeno CO (H) è molto spesso +1 (quando interagisce con non metalli: HCl, H2S), ma in alcuni casi lo impostiamo su -1 (quando si formano idruri in composti con metalli: KH, MgH2).
5. CO ossigeno (O) +2. I composti con questo elemento formano ossidi (MgO, Na2O, H20 - acqua). Tuttavia, ci sono anche casi in cui l'ossigeno ha uno stato di ossidazione pari a -1 (nella formazione di perossidi) o addirittura agisce come agente riducente (in combinazione con il fluoro F, perché le proprietà ossidanti dell'ossigeno sono più deboli).

Sulla base di queste informazioni, gli stati di ossidazione vengono assegnati in vari modi sostanze complesse, vengono descritte le reazioni redox e così via, ma ne parleremo più avanti.

CO variabile

Alcuni elementi chimici differiscono in quanto hanno più di uno stato di ossidazione e lo cambiano a seconda della formula in cui si trovano. Secondo le regole anche la somma di tutte le potenze deve essere uguale a zero, ma per trovarla bisogna fare alcuni calcoli. In forma scritta sembra semplice come equazione algebrica, ma col tempo diventiamo migliori e non è difficile compilare ed eseguire rapidamente mentalmente l'intero algoritmo delle azioni.

Non sarà così facile capirlo a parole, ed è meglio passare subito alla pratica:

HNO3: in questa formula, determinare il grado di ossidazione dell'azoto (N). In chimica leggiamo i nomi degli elementi e affrontiamo anche la disposizione degli stati di ossidazione dalla fine. Quindi, è noto che l'ossigeno CO è -2. Dobbiamo moltiplicare il numero di ossidazione per il coefficiente a destra (se presente): -2*3=-6. Passiamo poi all'idrogeno (H): la sua CO nell'equazione sarà +1. Ciò significa che affinché il CO totale sia zero, devi aggiungere 6. Controlla: +1+6-7=-0.

Alla fine troverete altri esercizi, ma prima dobbiamo determinare quali elementi hanno stati di ossidazione variabili. In linea di principio, tutti gli elementi, esclusi i primi tre gruppi, cambiano il loro grado. Gli esempi più eclatanti sono gli alogeni (elementi del gruppo VII, senza contare il fluoro F), il gruppo IV e i gas nobili. Di seguito vedrai un elenco di alcuni metalli e non metalli con gradi variabili:

• H (+1, -1);
• Sii (-3, +1, +2);
• B(-1, +1, +2, +3);
• C (-4, -2, +2, +4);
• N (-3, -1, +1, +3, +5);
• O(-2, -1);
• Mg (+1, +2);
• Si (-4, -3, -2, -1, +2, +4);
• P(-3, -2, -1, +1, +3, +5);
• S (-2, +2, +4, +6);
• CI (-1, +1, +3, +5, +7).

Questo è solo un piccolo numero di elementi. Imparare a identificare i CO richiede studio e pratica, ma questo non significa che bisogna memorizzare a memoria tutti i CO costanti e variabili: basta ricordare che questi ultimi sono molto più comuni. Spesso un ruolo significativo è giocato dal coefficiente e dalla sostanza rappresentata: ad esempio, nei solfuri, lo zolfo (S) assume un grado negativo, negli ossidi - ossigeno (O), nei cloruri - cloro (Cl). Di conseguenza, in questi sali un altro elemento assume un grado positivo (e in questa situazione viene chiamato agente riducente).

Risoluzione di problemi per determinare il grado di ossidazione

Ora arriviamo alla cosa più importante: la pratica. Prova a completare tu stesso le seguenti attività, quindi osserva la suddivisione della soluzione e controlla le risposte:

1. K2Cr2O7: trova il grado di cromo.
   CO per l'ossigeno è -2, per il potassio +1, e per il cromo lo designiamo per ora come variabile sconosciuta x. Il valore totale è 0. Pertanto, creiamo l'equazione: +1*2+2*x-2*7=0. Dopo averlo risolto, otteniamo la risposta 6. Controlliamo: tutto corrisponde, il che significa che l'attività è risolta.
2. H2SO4: trova il grado di zolfo.
   Utilizzando lo stesso concetto, creiamo un'equazione: +2*1+x-2*4=0. Successivo: 2+x-8=0.x=8-2; x=6.

Breve conclusione

Per imparare a determinare da soli lo stato di ossidazione, è necessario non solo essere in grado di scrivere equazioni, ma anche studiare a fondo le proprietà degli elementi di vari gruppi, ricordare lezioni di algebra, comporre e risolvere equazioni con una variabile sconosciuta.
Non dimenticare che le regole hanno le loro eccezioni e non vanno dimenticate: stiamo parlando di elementi con variabile CO. Inoltre, per risolvere molti problemi ed equazioni, è necessaria la capacità di impostare coefficienti (e conoscere lo scopo per cui ciò viene fatto).

"sito" editoriale

DEFINIZIONE

Stato di ossidazioneè una valutazione quantitativa dello stato di un atomo di un elemento chimico in un composto, in base alla sua elettronegatività.

Accetta sia il positivo che valori negativi. Per indicare lo stato di ossidazione di un elemento in un composto è necessario posizionare sopra il suo simbolo un numero arabo con il segno corrispondente (“+” o “-”).

Va ricordato che lo stato di ossidazione è un valore che non ha significato fisico, poiché non riflette la carica reale dell'atomo. Tuttavia, questo concetto è molto utilizzato in chimica.

Tabella degli stati di ossidazione degli elementi chimici

Lo stato di ossidazione massimo positivo e minimo negativo può essere determinato utilizzando la tavola periodica D.I. Mendeleev. Sono pari rispettivamente al numero del gruppo in cui si trova l'elemento e alla differenza tra il valore dello stato di ossidazione “più alto” e il numero 8.

Se consideriamo composti chimici più specificamente, nelle sostanze con legami non polari lo stato di ossidazione degli elementi è zero (N 2, H 2, Cl 2).

Lo stato di ossidazione dei metalli nello stato elementare è zero, poiché la distribuzione della densità elettronica in essi è uniforme.

Nei composti ionici semplici, lo stato di ossidazione degli elementi in essi contenuti è uguale alla carica elettrica, poiché durante la formazione di questi composti avviene una transizione quasi completa degli elettroni da un atomo all'altro: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

Quando si determina lo stato di ossidazione degli elementi nei composti con legami covalenti polari, vengono confrontati i loro valori di elettronegatività. Poiché durante la formazione di un legame chimico, gli elettroni vengono spostati negli atomi di elementi più elettronegativi, questi ultimi hanno uno stato di ossidazione negativo nei composti.

Esistono elementi caratterizzati da un solo valore di stato di ossidazione (fluoro, metalli dei gruppi IA e IIA, ecc.). Fluoro, caratterizzato da valore più alto elettronegatività, nei composti ha sempre uno stato di ossidazione negativo costante (-1).

Gli elementi alcalini e alcalino terrosi, caratterizzati da un valore di elettronegatività relativamente basso, hanno sempre uno stato di ossidazione positivo pari rispettivamente a (+1) e (+2).

Esistono però anche elementi chimici caratterizzati da diversi stati di ossidazione (zolfo - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), ecc.).

Per rendere più facile ricordare quanti e quali stati di ossidazione sono caratteristici di un particolare elemento chimico, utilizzare le tabelle degli stati di ossidazione degli elementi chimici, che assomigliano a questa:

Numero di serie	Russo/inglese Nome	Simbolo chimico	Stato di ossidazione
	Idrogeno
	Elio
	Litio
	Berillio
			(-1), 0, (+1), (+2), (+3)
	Carbonio		(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)
	Azoto/Azoto		(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)
	Ossigeno		(-2), (-1), 0, (+1), (+2)
	Fluoro
	Sodio/Sodio
	Magnesio/Magnesio
	Alluminio
	Silicio		(-4), 0, (+2), (+4)
	Fosforo / Fosforo		(-3), 0, (+3), (+5)
	Zolfo/Zolfo		(-2), 0, (+4), (+6)
	Cloro		(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), raramente (+2) e (+4)
	Argon/Argon
	Potassio/Potassio
	Calcio
	Scandio/Scandio
	Titanio		(+2), (+3), (+4)
	Vanadio		(+2), (+3), (+4), (+5)
	Cromo/Cromo		(+2), (+3), (+6)
	Manganese/Manganese		(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)
	Ferro		(+2), (+3), raro (+4) e (+6)
	Cobalto		(+2), (+3), raramente (+4)
	Nichel		(+2), raro (+1), (+3) e (+4)
	Rame		+1, +2, raro (+3)
	Gallio		(+3), raro (+2)
	Germanio/Germanio		(-4), (+2), (+4)
	Arsenico/Arsenico		(-3), (+3), (+5), raramente (+2)
	Selenio		(-2), (+4), (+6), raramente (+2)
	Bromo		(-1), (+1), (+5), raramente (+3), (+4)
	Kripton / Kripton
	Rubidio / Rubidio
	Stronzio / Stronzio
	Ittrio / Ittrio
	Zirconio / Zirconio		(+4), raro (+2) e (+3)
	Niobio/niobio		(+3), (+5), raro (+2) e (+4)
	Molibdeno		(+3), (+6), raro (+2), (+3) e (+5)
	Tecnezio/Tecnezio
	Rutenio/Rutenio		(+3), (+4), (+8), raro (+2), (+6) e (+7)
	rodio		(+4), raro (+2), (+3) e (+6)
	Palladio		(+2), (+4), raramente (+6)
	Argento		(+1), raro (+2) e (+3)
	Cadmio		(+2), raro (+1)
	Indio		(+3), raro (+1) e (+2)
	Stagno/Stagno		(+2), (+4)
	Antimonio/Antimonio		(-3), (+3), (+5), raramente (+4)
	Tellurio / Tellurio		(-2), (+4), (+6), raramente (+2)
			(-1), (+1), (+5), (+7), raramente (+3), (+4)
	Xenon / Xenon
	Cesio
	Bario/Bario
	Lantanio/Lantanio
	Cerio		(+3), (+4)
	Praseodimio / Praseodimio
	Neodimio/Neodimio		(+3), (+4)
	Promezio/Promezio
	Samario / Samario		(+3), raro (+2)
	Europio		(+3), raro (+2)
	Gadolinio/gadolinio
	Terbio/Terbio		(+3), (+4)
	Disprosio / Disprosio
	Olmio
	Erbio
	Tulio		(+3), raro (+2)
	Itterbio / Itterbio		(+3), raro (+2)
	Lutezio / Lutezio
	Afnio / Afnio
	Tantalio / Tantalio		(+5), raro (+3), (+4)
	Tungsteno/tungsteno		(+6), raro (+2), (+3), (+4) e (+5)
	Renio / Renio		(+2), (+4), (+6), (+7), raro (-1), (+1), (+3), (+5)
	Osmio / Osmio		(+3), (+4), (+6), (+8), raro (+2)
	Iridio/Iridio		(+3), (+4), (+6), raramente (+1) e (+2)
	Platino		(+2), (+4), (+6), raro (+1) e (+3)
	Oro		(+1), (+3), raramente (+2)
	Mercurio		(+1), (+2)
	Talio / Tallio		(+1), (+3), raramente (+2)
	Piombo/Piombo		(+2), (+4)
	Bismuto		(+3), raro (+3), (+2), (+4) e (+5)
	Polonio		(+2), (+4), raramente (-2) e (+6)
	Astato
	Radon/Radon
	Francio
	Radio
	Attinio
	Torio
	Proattinio / Protoattinio
	Uranio/Uranio		(+3), (+4), (+6), raro (+2) e (+5)

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Risposta Determineremo alternativamente lo stato di ossidazione del fosforo in ciascuno degli schemi di trasformazione proposti, quindi sceglieremo la risposta corretta.

• Lo stato di ossidazione del fosforo nella fosfina è (-3) e nell'acido ortofosforico - (+5). Cambiamento nello stato di ossidazione del fosforo: +3 → +5, cioè prima opzione di risposta.
• Lo stato di ossidazione di un elemento chimico in una sostanza semplice è zero. Il grado di ossidazione del fosforo nell'ossido di composizione P 2 O 5 è (+5). Cambiamento nello stato di ossidazione del fosforo: 0 → +5, cioè terza opzione di risposta.
• Il grado di ossidazione del fosforo nella composizione acida HPO 3 è (+5) e H 3 PO 2 è (+1). Cambiamento dello stato di ossidazione del fosforo: +5 → +1, cioè quinta opzione di risposta.

ESEMPIO 2

Esercizio	Lo stato di ossidazione (-3) del carbonio nel composto è: a) CH 3 Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C2H6.
Soluzione	Per dare la risposta corretta alla domanda posta, determineremo alternativamente il grado di ossidazione del carbonio in ciascuno dei composti proposti. a) lo stato di ossidazione dell'idrogeno è (+1) e quello del cloro è (-1). Prendiamo lo stato di ossidazione del carbonio come “x”: x + 3×1 + (-1) =0; La risposta non è corretta. b) lo stato di ossidazione dell'idrogeno è (+1). Prendiamo lo stato di ossidazione del carbonio come “y”: 2×y + 2×1 = 0; La risposta non è corretta. c) lo stato di ossidazione dell'idrogeno è (+1) e quello dell'ossigeno è (-2). Prendiamo lo stato di ossidazione del carbonio come “z”: 1 + z + (-2) +1 = 0: La risposta non è corretta. d) lo stato di ossidazione dell'idrogeno è (+1). Prendiamo lo stato di ossidazione del carbonio come “a”: 2×a + 6×1 = 0; Risposta corretta.
Risposta	Opzione (d)

La capacità di trovare lo stato di ossidazione degli elementi chimici è una condizione necessaria per una soluzione di successo equazioni chimiche, descrivendo le reazioni redox. Senza di esso, non sarai in grado di creare una formula esatta per una sostanza risultante da una reazione tra vari elementi chimici. Di conseguenza, la decisione problemi chimici, costruito su tali equazioni, sarà impossibile o errato.

Il concetto di stato di ossidazione di un elemento chimico
Stato di ossidazioneè un valore convenzionale con cui è consuetudine descrivere le reazioni redox. Numericamente, è uguale al numero di elettroni che un atomo che acquisisce una carica positiva cede, o al numero di elettroni che un atomo che acquisisce una carica negativa si attacca.

Nelle reazioni redox, per determinare viene utilizzato il concetto di stato di ossidazione formule chimiche composti di elementi risultanti dall'interazione di più sostanze.

A prima vista può sembrare che il numero di ossidazione equivalga al concetto di valenza di un elemento chimico, ma non è così. Concetto valenza utilizzato per quantificare le interazioni elettroniche nei composti covalenti, cioè composti formati dalla formazione di coppie di elettroni condivisi. Il numero di ossidazione viene utilizzato per descrivere le reazioni che perdono o acquistano elettroni.

A differenza della valenza, che è una caratteristica neutra, lo stato di ossidazione può avere un valore positivo, negativo o zero. Un valore positivo corrisponde al numero di elettroni ceduti e un valore negativo al numero di elettroni aggiunti. Un valore pari a zero significa che l'elemento è nella sua forma elementare, è stato ridotto a 0 dopo l'ossidazione o è stato ossidato a zero dopo una precedente riduzione.

Come determinare lo stato di ossidazione di uno specifico elemento chimico
La determinazione dello stato di ossidazione per uno specifico elemento chimico è soggetta alle seguenti regole:

1. Lo stato di ossidazione delle sostanze semplici è sempre zero.
   
2. I metalli alcalini, che si trovano nel primo gruppo della tavola periodica, hanno uno stato di ossidazione pari a +1.
   
3. I metalli alcalino terrosi, che occupano il secondo gruppo nella tavola periodica, hanno uno stato di ossidazione pari a +2.
   
4. L'idrogeno nei composti con vari non metalli mostra sempre uno stato di ossidazione pari a +1 e nei composti con metalli +1.
   
5. Lo stato di ossidazione dell'ossigeno molecolare in tutti i composti discussi nel corso scolastico chimica inorganica, è uguale a -2. Fluoro -1.
   
6. Quando si determina il grado di ossidazione nei prodotti reazioni chimiche Procedono dalla regola della neutralità elettrica, secondo la quale la somma degli stati di ossidazione dei vari elementi che compongono una sostanza deve essere uguale a zero.
   
7. L'alluminio in tutti i composti presenta uno stato di ossidazione pari a +3.
   

Quindi, di regola, iniziano le difficoltà, poiché i restanti elementi chimici mostrano e mostrano un grado di ossidazione variabile a seconda dei tipi di atomi di altre sostanze coinvolte nel composto.

Esistono stati di ossidazione superiore, inferiore e intermedio. Massimo grado l'ossidazione, come la valenza, corrisponde al numero del gruppo di un elemento chimico nella tavola periodica, ma ha un valore positivo. Lo stato di ossidazione più basso è numericamente uguale alla differenza tra il gruppo numero 8 dell'elemento. Uno stato di ossidazione intermedio sarà qualsiasi numero compreso tra lo stato di ossidazione più basso e quello più alto.

Per aiutarti a navigare nella varietà degli stati di ossidazione degli elementi chimici, portiamo alla tua attenzione la seguente tabella ausiliaria. Seleziona l'elemento che ti interessa e riceverai i valori dei suoi possibili stati di ossidazione. I valori rari verranno indicati tra parentesi.