Kako odrediti stepen oksidacije

Sve hemikalije se sastoje od molekula koji su najmanja čestica. Oni su električno neutralni i sastoje se od atoma koji su vezani kovalentnim vezicama. Sposobnost atoma hemijskih elemenata da formiraju određeni broj veza u molekulima se zove valenca. U vezi sa pojavom i razvojem teorije hemijskih veza, ovaj koncept je pretrpeo značajne promjene i trenutno nema jasnu naučnu interpretaciju, već se koristi u metodološke svrhe i često se identifikuje sa stepenom oksidacije. Ako je molekula najmanja čestica supstance, onda je atom najmanja nedeljiva čestica hemijskog elementa. Atom je takođe električno neutralna čestica, u svom centru nalazi se jezgro sastavljeno od pozitivno napunjenih protona, a oko njega je oblak elektrona (negativno napunjen). Zbog toga je pozitivno naelektrisanje jedra uravnoteženo negativnim elektronskim nabojem. Da biste razumeli kako odrediti stepen oksidacije i šta je to, potrebno je razmotriti strukturu molekula specifičnih supstanci.

U molekulu vodoniklorida (HCl) između vodonika i hlora, postoji jedan zajednički par elektrona. Atom vodonika ima 1 proton i 1 elektron. Atoma hlora ima 17 protona i 17 elektrona, jedan od 7 elektrona u spoljnoj školjki elektronske gustine je ujedinjen sa elektronom atoma vodonika, čime se formira elektronski par: H: Cl. U H2S molekulu, atom sumpora formirao je dva zajednička para elektrona sa oba atoma vodonika: H: S: H. Kako odrediti stupanj oksidacije elementa, na primer, hlora i vodonika u molekulu HCl i vodonika i sumpora u H2S molekulu? Valence daje ideju o broju veza ili elektronskih parova formiranih u molekulu, ali ne ukazuje na njihovo raseljavanje.

Pretpostavlja se da su elektroni atoma u molekulu spojeni u elektronske parove, koji se pomeraju na najizraženiji atom. Vodonik i hlor u HCl su u mogućnosti da uđu u jednu vezu, koja se premešta na atom hlora, pošto je ona najtraženija. Tako je u vodoniku stepen oksidacije plus 1, a za hlor minus 1. Svaki atom vodonika u H2S molekulu ulazi u jednu vezu sa atomom sumpora, koji zauzvrat ima dve veze. Oba elektronska para u ovom slučaju pomeraju se na atom sumpora. Prema tome, za vodonik stepen oksidacije je plus 1, a za atom sumpora - minus 2. Kako odrediti stepen oksidacije supstance, na primer, HCl, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si? Stepen oksidacije jednostavne ili kompleksne supstance je uvek 0, pošto se supstanca sastoji od molekula ili atoma, i oni su električno neutralni. Na osnovu toga, nalazi se stepen oksidacije elementa u molekulu.

Na primer, sa hipohlorom kiselinom, može se razmotriti kako odrediti stepen oksidacije za Cl atom. U molekulu HClO, kao iu bilo kojoj drugoj supstanci, vodonik uvek (osim hidrida) karakteriše oksidaciono stanje plus 1, a kiseonik se uvek oksidira minus 2 (osim barijum peroksida i fluorida kiseonika). Pošto sam molekula nema punjenje, možemo napisati jednu jednačinu: (+1) + x + (-2) = 0. Ova jednačina mora biti riješena: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) Stoga se ispostavlja da je stepen oksidacije Cl u molekulu hipoklorne kiseline jednak plus 1. Ovaj primjer pokazuje kako odrediti stepen oksidacije određenog elementa u bilo kom molekulu. Prvo, postavljene su poznate vrednosti onih elemenata čija se valencija ili stepen oksidacije ne menjaju.

Stoga je stepen oksidacije konvencionalna količina (formalni naboj atomu u molekulu) koji se koristi za pisanje reakcione jednačine povezane sa oksidacijom ili redukcijom različitih supstanci. Ova vrijednost je jednaka broju parova elektrona koji su potpuno pomjereni prema elektronegativnim hemijskim elementima molekula. Stepen oksidacije je zabeležen iznad konvencionalne oznake atoma. Takav zapis ukazuje na to kako odrediti stepen oksidacije određenog elementa u molekulu bilo koje supstance. Na primjer, zapis (Na + 1Cl-1) treba shvatiti da je u soli soli stepen natrijumove oksidacije plus 1 i minus 1 hlora, tako: (+1) + (-1) = 0. U molekulu kalijum permanganata (K + 1Mn + 7O-24) za kalijum plus 1, za mangan plus 7, za kiseonik minus 2, to je: (+1) + (+7) + 2 • (-2) = 0. U molekulu kiselog azota + 1N + 5O-23) za vodonik plus 1, za azot plus 5, za minus 2 kiseonika, a molekul u celini je električno neutralan: (+1) + (+5) + 3 • (-2) = 0. U azotnom molekulu Kiselina (H + 1N + 3O-22), za vodonik plus 1, za azot plus 3, za minus 2 kiseonika, pošto je punjenje molekula nula, onda: (+1) + (3) + 2 • (-2) = 0. Na primeru azota se može videti da ovaj atom može imati različite oksidacione stanja u različitim supstancama od plus 5 do minus 3 (sa intervalom jedne jedinice).