Обчисліть окисне число речовини

Відеоролик: Количество вещества. Моль. Число Авогадро. 8 класс.

Зміст

Крок
Частина 1 з 2: Призначення окислювальних чисел на основі хімічних правил
Частина 2 з 2: Присвоєння чисел атомам без правил для окисних чисел
Поради
Потреби

У хімії терміни "окислення" та "відновлення" означають ті реакції, в яких атом (або група атомів) втрачає або отримує електрони відповідно. Окислювальні числа - це числа, присвоєні атомам (або групам атомів), щоб допомогти хімікам контролювати, скільки електронів доступно для витіснення та чи окиснюються чи відновлюються дані реагенти під час реакції. Процес присвоєння окислювальних чисел атомам може варіюватися від дуже простого до більш складного, залежно від заряду атомів та хімічного складу молекул, частиною яких вони є. Щоб ускладнити ситуацію, деякі атоми можуть мати багатократні окислювальні числа. На щастя, присвоєння окислювальних чисел регулюється чітко визначеними, простими для дотримання правилами, але базове розуміння хімії та алгебри значно полегшить використання цих правил.

Крок

Частина 1 з 2: Призначення окислювальних чисел на основі хімічних правил

Визначте, чи є речовина, про яку йде мова, елементарною. Вільні незв’язані атоми завжди мають окисне число 0. Це справедливо як для атомів, що складаються з одного атома, так і для атомів, елементарна форма яких є двоатомною або багатоатомною.
- Наприклад, Ал_(s) і Cl₂ обидва мають окисне число 0, оскільки вони не є складними атомами.
- Зауважимо, що сірка в її елементарній формі S.₈ (октасульфур) хоч і є нерегулярним, але також має окисне число 0.
Визначте, чи речовина, про яку йде мова, є іоном. Іони мають окислювальні числа, рівні їх заряду. Це стосується як незв’язаних іонів, так і іонів, що входять до складу складеного іона.
- Наприклад, іон Cl має окисне число -1.
- Іон Cl досі має число окислення -1, коли воно входить до сполуки NaCl. Оскільки іон Na, за визначенням, має заряд +1, ми знаємо, що іон Cl має заряд -1, так що число окислення все ще становить -1.
У випадку з іонами металів добре пам’ятати, що можливі множинні окислювальні числа. Багато металів можуть мати більше однієї посадки. Наприклад, металеве залізо (Fe) може бути іоном із зарядом +2 або +3. заряд іонів металів (і, отже, їх окислювальні числа) можна визначити відносно заряду інших атомів, до складу яких вони входять, або, якщо це записано як текст, позначенням римськими цифрами (наприклад, у речення: "Іон заліза (III) має заряд +3.").
- Наприклад, давайте детальніше розглянемо сполуку, яка містить іон алюмінію. З'єднання AlCl₃ має заряд 0. Оскільки ми знаємо, що іони Cl мають заряд -1, а в сполуці присутні іони Cl, іон Al-іон повинен мати заряд +3, щоб заряд усіх іонів, складених разом, 0. Отже, число окислення Al становить +3.
Присвоїти кисню окисне число -2 (за винятками). В майже у всіх випадках атоми кисню мають окисне число -2. З цього правила є кілька винятків:
- Коли кисень знаходиться в елементарному стані (O₂), тоді число окислення дорівнює 0, що має місце для всіх елементарних атомів.
- Коли кисень входить до складу перекис, тоді окисне число дорівнює -1. Пероксиди - це клас сполук, які мають киснево-кисневий зв’язок (або аніон пероксиду O₂). Наприклад, у молекулі Н₂О₂ (перекис водню), кисень має окисне число (і заряд) -1. Крім того, коли кисень є частиною супероксиду, окисне число становить -0,5.
- Коли кисень зв’язаний з фтором, число окислення становить +2. Для отримання додаткової інформації див. Правило фтору нижче. Я не₂Ф.₂) це +1.
Призначити окисне число +1 до водню (за винятками). Як і у випадку з киснем, окисне число водню залежить від виняткових випадків. Як правило, водень має окисне число +1 (крім елементарної форми, H.₂). Але у випадку особливої сполуки, яка називається гібридами, водень має окисне число -1.
- Наприклад, від H₂О, ми знаємо, що водень має окисне число +1, оскільки кисень має заряд -2, і нам потрібно 2 +1 заряди, щоб отримати сполуку із загальним зарядом нуля. Але з речовиною гідридом натрію, NaH, водень має окисне число -1, оскільки іон Na має заряд +1 і, щоб зробити загальний заряд сполуки 0, водень має заряд (і, отже, окисне число) -1.
Фтор завжди число окислення -1. Як зазначено вище, окислювальні числа деяких елементів можуть змінюватися внаслідок різних факторів (іони металів, атоми кисню в пероксидах тощо). З іншого боку, фтор має окисне число -1, і це ніколи не змінюється. Це пов’язано з тим, що фтор є найбільш електронегативним елементом, або іншими словами, це той елемент, який найменш готовий віддавати електрони і, швидше за все, приймати електрони від інших атомів. Отже, число окислення не зміниться.
Окислювальні числа в сполуці дорівнюють заряду сполуки. Окислювальні числа всіх атомів сполуки дорівнюють заряду цієї сполуки. Наприклад, якщо сполука не має заряду, тоді сума всіх окисних чисел буде нульовою; якщо сполука є багатоатомним іоном із зарядом -1, то додані числа окиснення повинні бути -1 тощо.
- Це хороший спосіб перевірити свою відповідь - якщо складені числа окислення сполуки не дорівнюють заряду цієї сполуки, то ви знаєте, що допустили помилку.

Частина 2 з 2: Присвоєння чисел атомам без правил для окисних чисел

Знайдіть атоми без правил окислювального числа. Деякі атоми не дотримуються правил пошуку окислювальних чисел. Якщо атом не відповідає вищезазначеним правилам, і ви не впевнені, який його заряд (наприклад, якщо він є частиною більшої сполуки, так що окремий заряд невідомий), ви можете знайти окисне число цього атома за елімінація. Спочатку ви визначаєте, яким є окислення кожного іншого атома сполуки. Потім ви вирішуєте суму для невідомого у рівнянні, виходячи із загального заряду сполуки.
- Наприклад, у сполуці Na₂ТАК₄, заряд сірки (S) невідомий - він не в його елементарній формі, отже, не 0, але це все, що ми знаємо. Це хороший кандидат для застосування цього методу для алгебраїчного визначення числа окислення.
Визначте відомі окислювальні числа інших елементів у сполуці. Використовуючи правила присвоєння окислювального числа, ми визначаємо, які окислювальні числа мають інші атоми сполуки. Майте на увазі такі винятки, як O, H тощо.
- У Na₂ТАК₄, ми знаємо, виходячи з нашого набору правил, що іон Na має заряд (і, отже, число окислення) +1, і що атоми кисню мають окислювальні числа -2.
Помножте число кожного атома на число окислення. Тепер, коли ми знаємо числа окислення всіх атомів, крім невідомих, нам доведеться врахувати, що деякі з цих атомів можуть траплятися не один раз. Помножте кожен коефіцієнт (записаний в нижньому індексі після символу атома в сполуці) на окисне число.
- Що стосується Na₂ТАК₄, ми знаємо, що існує 2 атоми Na і 4 атоми O. Тепер ми робимо наступний розрахунок, 2 × +1, щоб отримати окисне число Na, 2, і ми множимо 4 × -2, окисне число О, -8.
Складіть результати. Додавання результатів цих множень дає окислювальне число сполуки, без з урахуванням окислювального числа невідомого атома.
- У нашому прикладі з Na₂ТАК₄, ми додаємо 2 до -8, щоб отримати -6.
Обчисліть невідоме число окислення на основі заряду сполуки. Тепер у вас є всі дані, щоб знайти невідоме число окислення за допомогою якоїсь простої алгебри. Ми використаємо рівняння та відповідь із попереднього кроку плюс заряд сполуки. Іншими словами: (Сума невідомих окисних чисел) + (невідоме окисне число, яке ви хочете знати) = (заряд сполуки).
- На прикладі Na₂ТАК₄, ми вирішуємо це наступним чином:
  - (Сума відомих окисних чисел) + (невідоме окисне число, яке потрібно вирішити) = (заряд сполуки)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S має окисне число або 6 в На₂ТАК₄.

Поради

Атоми в основній формі завжди мають окисне число 0. Іон, що складається з 1 атома, має окисне число, рівне заряду. Такі метали групи 1А, як водень, літій та натрій, мають окисне число +1; Метали групи 2А, такі як магній і кальцій, мають окисне число +2. І водень, і кисень можуть мати 2 різні окислювальні числа, залежно від їх зв’язку.
У сполуці сума всіх окисних чисел повинна дорівнювати 0. Якщо є іон з 2 атомами, то сума окисних чисел повинна дорівнювати заряду іона.
Дуже корисно знати, як читати таблицю Менделєєва та де знайти метали та неметали.