← Степень окисления и валентность

Чем степень окисления отличается от валентности

Валентность — это число связей, степень окисления — условный заряд. Путать их нельзя.

1. Определения: в чём главная разница?

Определение

Степень окисления (СО) — это условный заряд атома в соединении. Вычисляется из предположения, что все связи являются ионными (электроны полностью отданы более электроотрицательному атому).

  • Бывает: положительной (+), отрицательной (-) или равной нулю (0).
  • Пишется над элементом: знак, потом цифра (например, +2, -3).
  • Может быть дробной (например, у Fe в Fe3O4 СО равна +8/3).

Определение

Валентность — это реальное число ковалентных химических связей, которые данный атом образует с другими атомами. Не зависит от перетягивания электронов.

  • Не имеет знака (не бывает плюса или минуса).
  • Обозначается римскими цифрами (I, II, III...).
  • Никогда не бывает равна 0 и не бывает дробной.

2. Правила вычисления степени окисления

Правило Описание
Правило ноля Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна 0. А в комплексном ионе эта сумма равна заряду иона.
Простые вещества Степень окисления в любых простых веществах всегда равна 0 (O2, Fe, P4, S8, H2).
Фтор (F) Высший хищник таблицы. Имеет постоянную степень окисления -1 во всех сложных соединениях. Никогда не отдает электроны.
Щелочные и щел.-зем. металлы Металлы IA группы (Li, Na, K, Rb, Cs) всегда +1.
Металлы IIA группы (Mg, Ca, Sr, Ba), а также Be, Zn, Cd всегда +2.
Алюминий (Al) всегда +3.
Кислород (O) Обычно равен -2 (в большинстве соединений).
Исключения: пероксиды (H2O2) -1; надпероксиды (KO2) -1/2; фторид кислорода (OF2) +2.
Водород (H) С неметаллами всегда +1 (т.к. водород слабее).
С активными металлами в гидридах -1 (NaH, CaH2).

Примеры нахождения степеней окисления

Для определения степени окисления элемента в сложном веществе можно составить простое уравнение. Пусть x — это искомая степень окисления. Нажмите на пример, чтобы посмотреть решение шаг за шагом.

Пример 1: Перманганат калия (KMnO4)

+
  • У калия (K) как у щелочного металла СО постоянная: +1.
  • У кислорода (O) обычно СО равна: -2.
  • Составим уравнение по правилу электронейтральности (сумма всех СО равна 0):
K+1Mn+xO4-2
(+1) + x + 4 · (-2) = 0
1 + x - 8 = 0
x - 7 = 0
x = +7

Ответ: Степени окисления: K+1Mn+7O4-2.

Пример 2: Дихромат калия (K2Cr2O7)

+
  • У калия (K): +1.
  • У кислорода (O): -2.
  • Пусть у хрома СО равна x. Атомов хрома два, поэтому пишем 2x.
K2+1Cr2+xO7-2
2 · (+1) + 2x + 7 · (-2) = 0
2 + 2x - 14 = 0
2x - 12 = 0
2x = 12
x = +6

Ответ: K2+1Cr2+6O7-2.

Пример 3: Ион аммония (NH4+)

+
  • Это заряженный ион (катион), поэтому сумма СО равна заряду иона: +1.
  • У водорода (H) с неметаллами: +1.
  • Пусть у азота СО равна x.
(NxH4+1)+1
x + 4 · (+1) = +1
x + 4 = 1
x = -3

Ответ: (N-3H4+1)+1.

Вопрос 1: Расчет в сложной молекуле

Проверка

Определите сумму степеней окисления всех атомов кислорода в дихромате калия ($K_2Cr_2O_7$).

Ответ: -14.

Пояснение: В подавляющем большинстве соединений степень окисления кислорода равна -2. В формуле дихромата калия содержится 7 атомов кислорода: $7 \times (-2) = -14$.

Вопрос 2: Положительный кислород

Проверка

В каких из перечисленных соединений степень окисления кислорода положительная: $H_2O_2$, $OF_2$, $O_2$, $O_2F_2$?

Ответ: $OF_2$ и $O_2F_2$.

Пояснение: Кислород проявляет положительную степень окисления только в соединениях с более электроотрицательным фтором. Во фториде кислорода(II) $OF_2$ она равна +2, а в диоксидифториде $O_2F_2$ равна +1.