Степень окисления элементов.

Состав химических соединений выражается химическими формулами. При анализе (и составлении) химических формул удобно пользоваться понятием «степень окисления элемента в соединении». Сумма степеней окисления всех элементов соединения принимается равной нулю. Обычно степень окисления водорода принимается + 1 (степень окисления водорода в соединениях с активными металлами равна – 1), а степень окисления кислорода, равной – 2 (кислород в пероксиде водорода и его производных имеет степень окисления – 1). Степени окисления других элементов соединений рассчитывают, исходя из следующих предположений.

Пример: Какие степени окисления имеют элементы в следующих соединениях: СО₂ , Р₂О₅ , HCl , H₂S ?

В соединении СО₂ сумма степеней окисления двух атомов кислорода составляет (-2) ∙ 2 = -4. Сумма степеней окисления всего соединения равна нулю. Следовательно, степень окисления углерода равна +4.

В соединении Р₂О₅ каждые пять атомов кислорода характеризуются суммой степеней окисления, равной -10. Следовательно, каждые два атома фосфора имеют сумму степеней окисления , равную +10, а степень окисления одного атома фосфора в соединении Р₂О₅ равна +5.

В соединении HCl степень окисления водорода +1; следовательно, степень окисления хлора -1.

В соединении H₂S степени окисления водорода и серы соответственно равны +1 и -2.

Для соединений, состоящих из трех элементов и более, расчет степеней окисления усложняется. Существенную помощь при определении степеней сложных соединений, а также при составлении эмпирических формул оказывает тот факт, что элементы главных и некоторых побочных подгрупп имеют характерные для них степени окисления, зависящие от номера группы.

Так, элементы главных подгрупп I – III групп таблицы Д.И. Менделеева имеют единственные характерные степени окисления - положительные и численно равные номеру группы (исключением является элемент III группы таллий, который может иметь степени окисления +3 и +1).

Элементы главных подгрупп IV – VI групп (кроме кислорода) имеют следующие степени окисления: положительные, численно равные номеру группы и на две единицы меньше, и отрицательные, равные номеру группы минус число 8.

Элементы главной подгруппы VII группы (за исключением фтора) имеют характерные нечетные степени окисления от +7 до -1, т.е. +7, +5, +3, +1, -1.

Для элементов побочных подгрупп (d- и f – элементов) не существует такой определенной взаимосвязи между степенями окисления и номером группы, какая наблюдается для элементов главных подгрупп. Можно отметить, что d-элементы II-VII групп имеют высшие степени окисления, соответствующие номеру группы, и в обычных соединениях элементы побочных подгрупп не проявляют отрицательных степеней окисления.

Степени окисления тех элементов побочных подгрупп, соединения которых наиболее часто применяются в химической практике, следует запомнить. К таким элементам относится хром (степени окисления +6 и +3), марганец (+7, +6, +4,+2), железо (+3, +2), кобальт, никель (+2, гораздо реже +3), медь (+2, +1), цинк (+2), серебро (+1), кадмий (+2), золото (+3,+1) и ртуть (+2,+1).

Пример: Определите степени окисления элементов в соединениях FeAsO₃ , AgPO₃ .

В соли FeAsO₃ сумма степеней окисления кислорода -6. Железо может иметь степени окисления +2 и +3, а мышьяк степени +5 и +3. Сумма степеней окисления в эмпирической формуле FeAsO₃ равна нулю, если степень окисления железа будет +3 и степень окисления мышьяка +3.

В соединении AgPO₃ степени окисления серебра (+1) и кислорода (-2) определяют степень окисления фосфора (+5).