4.3.2. Ступінь окиснення

Ступінь окиснення атома також характеризує стан ато­ма в сполуці.

Ступінь окиснення — це умовний алгебра­їчний заряд атома в сполуці, якщо вважати, що сполука складається з йонів.

Ступінь окиснення атома — поняття формальне, воно відрізняється від поняття валентності. Він може мати позитивне, не­гативне і нульове значення, ціле або дробове. Ступінь окиснен­ня виражають арабськими цифрами з алгебраїчним знаком, що проставляється над символом елемента. Позитивне значення ступеня окиснення мають атоми металевих елементів, що від­дають електрони іншим атомам. Негативне значення ступеня окиснення мають атоми, що приймають електрони від інших атомів. Негативний ступінь окиснення (–1) має атом Флуору в усіх його сполуках. Атом Оксигену звичайно має ступінь окиснення (–2). Винятками є сполуки з Флуором (+2) і пероксиди (–1), сполуки з лужними металами (– ¹/₂ і – ¹/₃ у КО₂ і КО₃ відповідно). Атом Гідрогену частіше має ступінь окиснення (+1). Нульове значення ступеня окиснення мають атоми в молекулах простих речовин (Нº, Сlº, Сuº та ін.). Вищий позитивний ступінь окиснення відповідає номеру групи Періодичної системи, у якій перебуває елемент. Поняття про ступінь окиснення застосовується при складанні окисно-відновних реакцій.

4.3.3. Теорія окисно-відновних реакцій

Усі хімічні реакції за ознакою зміни ступеня окиснення атомів, що входять до складу реагуючих речовин, можна розділити на дві групи:

1. Реакції, що проходять без зміни ступеня окиснення атомів.

+1 -2 +1 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +1 -2

П р и к л а д. У реакції 2NаОН+Н₂SО₄ = Nа₂SO₄+Н₂O відсутні атоми, у яких змінюється ступінь окиснення в ході реакції.

2. Реакції, що йдуть зі зміною ступеня окиснення атомів.

+1-1 0 0 +1 -1

П р и к л а д. У реакції 2КВг + Сl₂ = Вг₂+ 2КСl змінюють свій ступінь окиснення атоми Брому і Хлору.

Реакції, при яких змінюються ступені окиснення атомів, що входять до складу реагуючих речовин, називаються окисно-відновними.

При окисно-відновних реакціях змінюється ступень окиснення атомів, а валентність їх може не змінюватися.

0 0 +1 -1

П р и к л а д. У результаті реакції F₂ +Н₂ = 2НF ступінь окиснення атомів Флуору і Гідрогену змінюється, а валентність не змінюється.

З точки зору передачі електронів від одного атома до іншого розрізняють процеси окиснення і відновлення.

Окисненням називається процес віддавання електронів атомом, молекулою або йоном. При окисненні ступінь окиснення підвищується.

П р и к л а д. Аlº – 3еˉ = Аl³⁺; Н₂º – 2еˉ = 2Н⁺;

Fe²⁺ – 1еˉ = Fe³⁺; 2Clˉ – 2еˉ = Cl₂º

Відновленням називається процес приєднання електронів атомом, молекулою або йонами. При відновленні ступінь окиснення знижується.

П р и к л а д. Sº + 2еˉ = S^2ˉ; Сl₂º + 2еˉ = 2Сlˉ; Fe³⁺ + 1еˉ = Fe²⁺.

Атоми, молекули або йони, що віддають електрони, називаються відновниками. У реакції вони окиснюються. Атоми, молекули або йони, що приєднують електрони, називаються окисниками. У реакції вони відновлюються. Окиснення завжди проходить з відновленням, і навпаки, відновлення завжди зв’язане з окисненням:

Відновник – еˉ = Окисник.

Окисник + еˉ = Відновник.

Окисно-відновні реакції — це результат двох протилежних процесів — окиснення і відновлення.

Кількість електронів, відданих у реакції відновлення, дорівнює числу електронів, прийнятих у реакції окиснення.