Ступінь окислення 3 вуглець має сполуку. Як розставляти ступеня окиснення в органічних сполуках? Ступінь окиснення вуглецю в сполуках

Кожен елемент здатний утворювати просту речовину, перебуваючи у вільному стані. У цьому стані рух атомів відбувається однаково, вони симетричні. У складних речовинах справа набагато складніша. у такому разі асиметричні, у молекулах складних речовин утворюються складні

Що мається на увазі під окисненням

Існують такі сполуки, у яких електрони розподіляються максимально нерівномірно, тобто. при освіті складних речовин переходять від атома до атома.

Саме така нерівномірність розподілу у складних речовинах називається окисненням або окисненням. Заряд атома, що утворюється при цьому, в молекулі називається ступенем окисленості елементів. Залежно від природи переходу електронів від атома до атома розрізняють негативну чи позитивну степень. У разі віддачі або прийняття атомом елемента декількох електронів утворюється відповідно позитивний і негативний ступінь окислення хімічних елементів (Е+ або Е -). Наприклад, запис +1 означає, що атом калію віддав один електрон. У кожному центральне місце займають атоми вуглецю. Валентність даного елемента відповідає 4-му в будь-якій сполукі, однак у різних сполуках ступінь окислення вуглецю буде різною, вона дорівнюватиме -2, +2, ±4. Така природа різного значення валентності та ступеня окиснення спостерігається практично в будь-якій сполукі.

Визначення ступеня окиснення

Щоб правильно визначити, необхідно знати основні постулати.

Метали не здатні мати мінусового ступеня, проте існують рідкісні винятки, коли метал утворює з'єднання з металом. У періодичній системі номер групи атома відповідає максимально можливого ступеня окиснення: вуглецю, кисню, водню та будь-якого іншого елемента. Електронегативний атом при зсуві у бік іншого атома одного електрона отримує заряд -1, двох електронів -2 і т.д. Це правило не діє для тих самих атомів. Наприклад, у зв'язку Н-Нвона дорівнюватиме 0. Зв'язок С-Н=-1. Ступінь окиснення вуглецю у зв'язку З-О=+2. Те саме значення ступеня мають метали першої та другої групи системи Менделєєва і фтор (-1). У водню цей ступінь практично у всіх сполуках дорівнює +1, за винятком гідридів, у яких вона становить -1. Для елементів, що мають непостійний ступінь, можна порахувати, знаючи формулу з'єднання. Основне правило, яке свідчить, що сума ступенів у будь-якій молекулі дорівнює 0.

Приклад розрахунку ступеня окиснення

Розглянемо розрахунок ступеня окиснення на прикладі вуглецю у поєднанні CH3CL. Візьмемо вихідні дані: ступінь водню дорівнює +1, у хлору -1. Для зручності розрахунку х вважатимемо ступінь окислення вуглецю. Тоді для CH3CL буде місце рівняння х+3*(+1)+(-1)=0. Зробивши нескладні арифметичні дії, можна визначити, що ступінь окиснення вуглецю дорівнюватиме +2. У такий спосіб можна зробити розрахунки для будь-якого елемента у складному з'єднанні.

Ступінь окислення - умовна величина, що використовується для запису окисно-відновних реакцій. Для визначення ступеня окиснення використовується таблиця окиснення хімічних елементів.

Значення

Ступінь окислення основних хімічних елементів ґрунтується на їх електронегативності. Значення дорівнює кількості зміщених у з'єднаннях електронів.

Ступінь окислення вважається позитивним, якщо електрони зміщуються від атома, тобто. елемент віддає електрони у поєднанні і є відновником. До таких елементів відносяться метали, їхній ступінь окислення завжди позитивний.

При зміщенні електрона атома значення вважається негативним, а елемент - окислювачем. Атом приймає електрони до завершення зовнішнього енергетичного рівня. Окислювачами є більшість неметалів.

Прості речовини, які не вступають у реакцію, завжди мають нульовий ступінь окиснення.

Рис. 1. Таблиця ступенів окиснення.

У поєднанні позитивний ступінь окиснення має атом неметалу з меншою електронегативністю.

Визначення

Визначити максимальний і мінімальний ступінь окислення (скільки електронів може віддавати та приймати атом) можна за періодичною таблицею Менделєєва.

Максимальний рівень дорівнює номеру групи, в якій знаходиться елемент, або кількості валентних електронів. Мінімальне значення визначається за такою формулою:

№ (групи) – 8.

Рис. 2. Таблиця Менделєєва.

Вуглець знаходиться в четвертій групі, отже, його найвищий ступінь окислення +4, а нижчий - -4. Максимальний рівень окислення сірки +6, мінімальний - -2. Більшість неметалів завжди має змінну – позитивну та негативну – ступінь окислення. Винятком є ​​фтор. Його ступінь окиснення завжди дорівнює -1.

Слід пам'ятати, що до лужних і лужноземельних металів І та ІІ груп відповідно, це правило не застосовується. Ці метали мають постійний позитивний ступінь окислення - літій Li +1, натрій Na+1, калій K+1, берилій Be+2, магній Mg+2, кальцій Ca+2, стронцій Sr+2, барій Ba+2. Інші метали можуть виявляти різний ступінь окиснення. Винятком є ​​алюміній. Незважаючи на перебування у III групі, його ступінь окислення завжди +3.

Рис. 3. Лужні та лужноземельні метали.

З VIII групи вищий ступінь окиснення +8 можуть виявляти лише рутеній та осмій. Які перебувають у I групі золото і мідь виявляють ступінь окислення +3 і +2 відповідно.

Запис

Щоб правильно записувати ступінь окислення, слід пам'ятати про кілька правил:

• інертні гази не вступають у реакції, тому їх ступінь окиснення завжди дорівнює нулю;
• у сполуках змінний ступінь окиснення залежить від змінної валентності та взаємодії з іншими елементами;
• водень у з'єднаннях з металами виявляє негативний ступінь окиснення - Ca +2 H 2 -1, Na +1 H -1;
• кисень завжди має ступінь окислення -2, крім фториду кисню і пероксиду - O +2 F 2 −1 , H 2 +1 O 2 −1 .

Що ми дізналися?

Ступінь окиснення - умовна величина, що показує, скільки електронів прийняв або віддав атом елемента з'єднання. Розмір залежить від кількості валентних електронів. Метали в з'єднаннях мають позитивний ступінь окислення, тобто. є відновниками. Для лужних та лужноземельних металів ступінь окислення завжди однаковий. Неметали, крім фтору, можуть приймати позитивний та негативний ступінь окислення.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.5. Усього отримано оцінок: 219.

Ступеня окислення в органічних сполуках потрібно вміти розставляти для вирішення завдань ЄДІ з хімії, в яких дається ланцюжок перетворень органічних речовин, частина з яких невідома. На даний момент це завдання №32.

Для визначення ступеня окиснення в органічних сполуках є два методи. Суть їх однакова, але застосування цих методів виглядають по-різному.

Перший спосіб я назвав би методом блоків.

Метод блоків

Беремо органічну молекулу, наприклад, такої речовини, як 2-гідроксипропаналь

та ізолюємо один від одного всі фрагменти молекули, що містять по одному атому вуглецю таким чином:

Сумарний заряд кожного такого блоку приймаємо рівним нулю, як окремої молекули. В органічних сполуках водень має ступінь окислення, рівну +1, а кисень - -2. Позначимо ступінь окиснення атома вуглецю у першому блоці змінної х. Таким чином, ми можемо знайти рівень окислення першого атома вуглецю, вирішивши рівняння:

x + 3∙(+1) = 0 де x – ступінь окиснення атома вуглецю, +1 – ступінь окиснення атома водню, а 0 – заряд обраного блоку.

x + 3 = 0, звідси x = -3.

Таким чином, ступінь окиснення атома вуглецю в першому блоці дорівнює -3.

У другий блок, крім одного атома вуглецю і двох атомів водню, входить також атом кисню, який, як ми вже сказали, має в органічних сполуках практично завжди ступінь окислення, рівну -2. Як і першому випадку, позначимо ступінь окислення атома вуглецю другого блоку через х, тоді отримаємо наступне рівняння:

x+2∙(+1)+(-2) = 0, вирішуючи яке бачимо, що х = 0. Тобто. ступінь окиснення другого атома вуглецю в молекулі дорівнює нулю.

Третій блок складається з одного атома вуглецю, одного атома водню та одного атома кисню. Аналогічно складемо рівняння:

x +1∙(-2)+ 1 = 0, звідси х, тобто ступінь окиснення атома вуглецю у третьому блоці дорівнює +1.

Другий метод розміщення ступенів окиснення в органічних речовинах я називаю «метод стрілок».

Метод стрілок

Для того щоб його використовувати, потрібно намалювати спочатку розгорнуту структурну формулуорганічної речовини:

Під рисками між символами елементів розуміють їх загальні електронні пари, які між однаковими атомами можна вважати розподіленими порівну, а між різними – зміщеними до одного з атомів, що має більшу електронегативність. Серед трьох елементів С, Н і Про найбільшу елетронегативність має кисень, потім вуглець, а мале значення електронегативності у водню. Тому, якщо показати стрілочкою змішання електронів у бік електровід'ємних атомів, ми отримаємо наступну картинку:

Як можна помітити, між атомами вуглецю ми стали малювати стрілку, залишивши звичайну рисочку, оскільки вважається, що загальна електронна пара між двома атомами вуглецю практично не зміщена до жодного з них.

Інтерпретуватиме останній малюнок так: кожен атом, з якого стрілка виходить, «втрачає» один електрон, а кожен атом, в який стрілка входить, «приймає» електрон. При цьому пам'ятаємо, що заряд електрона негативний і дорівнює -1.

Таким чином, першому атому вуглецю дістається від трьох атомів водню по одному електрону (три вхідні стрілки), внаслідок чого він набуває умовного заряду, тобто. ступінь окислення, що дорівнює -3, а кожен атома водню - +1 (по одній вихідній стрілці).

Другому атому вуглецю дістається від "верхнього" атома водню один електрон (стрілка від H до С), і ще один електрон атом вуглецю "втрачає", передаючи його атому кисню (стрілка від С до О). Таким чином, в атом вуглецю "входить" один електрон і один з нього "виходить". Тому ступінь окислення другого атома вуглецю дорівнює 0 як у окремому атомі.

До атома кисню спрямовані дві стрілки, отже, він має ступінь окиснення, що дорівнює -2, а від усіх атомів водню виходить за однією стрілкою. Тобто ступінь окиснення всіх атомів водню дорівнює +1.

В останній атом вуглецю входить одна стрілка від Н і виходить дві стрілки О, таким чином, «входить» один електрон і «виходять» два. Отже, ступінь окиснення дорівнює +1.

Слід зазначити, що насправді обидва описані методи дуже умовні, як, власне, і умовне саме поняття «ступінь окислення» у разі органічних речовин. Тим не менш, у рамках шкільної програми дані методи цілком справедливі і, головне, дозволяють використовувати їх при розміщенні коефіцієнтів у реакціях ОВР з органічними речовинами. Особисто мені подобається більше метод "стрілок". Раджу засвоїти обидва методи: одним з них ви можете визначати ступеня окислення, а другим переконатися в правильності отриманих значень.

Розберемо завдання №4 з варіантів ОДЕза 2016 рік.

Завдання із рішеннями.

Завдання №1.

Валентність неметалів послідовно збільшується у ряді водневих сполук, формули яких:

1. HF → CH4 → H2O → NH3

2. SiH4 → AsH3 → H2S → HCl

3. HF → H2O → NH3 → CH4

4. SiH4 → H2S → AsH3 → HCl

Пояснення:розставимо за порядком у всіх випадках відповіді валентності неметалів:

1. HF (I) → CH4 (IV) → H2O (II) → NH3 (III)

2. SiH4(IV) → AsH3(III) → H2S(II) → HCl(I)

3. HF(I) → H2O(II) → NH3(III) → CH4(IV)

4. SiH4(IV) → H2S(II) → AsH3(III) → HCl(I)

Правильна відповідь – 3.

Завдання №2.

У речовинах, формули яких: CrO3, CrCl2, Cr(OH)3, хром виявляє ступеня окиснення, відповідно рівні:

1. +6, +2, +3

2. +6, +3, +2

3. +3, +2, +3

4. +3, +2, +6

Пояснення:визначимо у хрому ступеня окиснення у цих сполуках: +6, +2, +3. Правильна відповідь – 1.

Завдання №3.

Азот виявляє однаковий ступінь окиснення в кожній із двох речовин, формули яких:

1. N2O5 та LiNO3

2. Li3N та NO2

3. NO2 та HNO2

4. NH3 та N2O3

Пояснення:визначимо ступеня окиснення азоту в кожній парі сполук:

1. +5 та +5

2. -3 та +4

3. +4 та +3

4. -3 та +3

Правильна відповідь – 1.

Завдання №4.

У порядку зменшення валентності у водневих сполуках елементи розташовані у ряді:

1. Si → P → S → Cl

2. F → N → C → O

3. Cl → S → P → Si

4. O → S → Se → Te

Пояснення:напишемо відповідні водневі сполуки з відповідними валентностями для кожного ряду:

1. SiH4(IV) → PH3(III) → H2S(II) → HCl(I)

2. HF(I) → NH3(III) → CH4(IV) → H2O(II)

3. HCl(I) → H2S(II) → PH3(III) → SiH4(IV)

4. H2O(II) → H2S(II) → H2Se(II) → H2Te(II)

Правильна відповідь – 1.

Завдання №5.

Негативний ступінь окислення хімічних елементів чисельно дорівнює:

1. номеру групи у періодичній системі

2. Число електронів, які відсутні до завершення зовнішнього електронного шару

3. Число електронних шарів в атомі

4. Номер періоду, в якому знаходиться елемент у періодичній системі

Пояснення:електрони - негативні частинки, тому негативний ступінь окиснення означає кількість електронів, добраних до завершення рівня. Правильна відповідь – 2.

(відповідно, позитивний ступінь окислення позначає нестачу електронів)

Завдання №6.

Валентність хрому дорівнює шести в речовині, формула якої:

1. Cr(OH)3 2. Cr2O3 3. H2CrO4 4. CrO

Пояснення:визначимо валентність хрому в кожній речовині:

1. Cr(OH)3 - III 2. Cr2O3 - III 3. H2CrO4 - VI 4. CrO - II

Правильна відповідь – 3.

Завдання №7.

Атоми сірки та вуглецю мають однаковий ступінь окислення у сполуках

1. H2S та CH4

2. H2SO3 та CO

3. SO2 та H2CO3

4. Na2S та Al3C4

Пояснення:визначимо в кожній парі ступеня окиснення сірки та вуглецю:

1. +2 та -4

2. +4 та +2

3. +4 та +4

4. -2 та -4

Правильна відповідь – 3.

Завдання №8.

У порядку зменшення валентності у вищих оксидах елементи розташовані у ряді:

1. Cl → S → P → Si

2. Si → P → S → Cl

3. N → Si → C → B

4. Na → K → Li → Cs

Пояснення:запишемо формули вищих оксидів з відповідними валентностями для кожного ряду елементів:

1. Cl2О7(VII) → SО3(VI)→ P2О5(V) → SiО2(IV)

Правильна відповідь – 1.

Завдання №9.

У якому поєднанні марганець має найбільший ступінь окиснення?

1. KMnO4 2. MnSO4 3. K2MnO4 4. MnO2

Пояснення:визначить ступінь окислення марганцю в кожному з'єднанні:

1. KMnO4 - +7 2. MnSO4 - +2 3. K2MnO4 - +6 4. MnO2 - +4

Правильна відповідь – 1.

Завдання №10.

Вищий ступінь окислення вуглець має у поєднанні:

1. З алюмінієм

2. З кальцієм

3. З хлором

4. Із залізом

Пояснення:запишемо відповідні сполуки вуглецю зі ступенями окиснення:

1. Al4C3 (-4)

2. CaC2 (-4)

3. CCl (+4)

4. Fe3C (-2)

Правильна відповідь – 3.

Завдання для самостійної роботи.

1. Нульове значення ступеня окиснення мають усі елементи в речовинах, формули яких:

1. SO2, H2S, H2

2. N2, NH3, HNO3

3. HBr, Br2, NaBr

4. H2, Br, N2

2. Речовина, в якій рівень окислення фосфору дорівнює -3, має формулу:

1. P2O5 2. P2O3 3. PCl3 4. Ca3P2

3. Ступінь окислення заліза в сполуках, формули яких Fe2O3 і Fe(OH)2 відповідно дорівнює:

1. +3 та +3 2. +2 та +2 3. +3 та +2 4. +2 та +3

4. У сполуках, формула якого CaCO3, ступінь окиснення вуглецю дорівнює:

1. +2 2. -4 3. -2 4. +4

5. У сполуках, формула якого HClO3, ступінь окиснення хлору дорівнює:

1. +5 2. +3 3. +1 4. +7

6. У сполуках, формула якого H3PO4, ступінь окиснення фосфору дорівнює

1. +3 2. +5 3. +2 4. +1

7. Валентність вуглецю в сполуках, формули яких СН4 та СО2 відповідно дорівнює:

1. II та IV 2. II та II 3. IV та II 4. IV та IV

8. У поєднанні, формула якого Н2О2, ступінь окиснення кисню дорівнює:

1. -2 2. -1 3. +2 4. +1

9. У поєднанні, формула якого Fe3O4, ступінь окислення заліза дорівнює:

1. +2, +3 2. +2 3. +3 4. +4

10. У переліку KClO3, Cl2, HF, KI, F2, CBr4, AgBr, число формул речовин, у яких галогени мають нульовий ступінь окиснення, дорівнює

1. Одному 2. Двом 3. Трем 4. Чотирьом

Надані завдання було взято зі збірки для підготовки до ОДЕ з хімії авторів: Корощенко О.С. та Купцової А.А.