Ступінь окиснення

Сту́пінь оки́снення — чисельна величина електростатичного заряду, що приписують атому в молекулі, припускаючи, що електронні пари, які здійснюють зв'язок, повністю зміщені в бік більш електровід'ємних атомів.

Ступінь окислення — умовний заряд атома елемента, який визначається з положення, що речовина має йонний тип хімічного зв'язку.

Ступінь окиснення, на відміну від валентності, може мати позитивне, негативне і нульове значення. Це значення зі знаком плюс чи мінус перед арабською цифрою зазначається над символом елемента. Наприклад:

_{+1 −2}

Н₂O.

Правила визначення ступеня окиснення

Див. також: Електрохімічний ряд напруг

Щоб дізнатися, який елемент у сполуці виявляє позитивний ступінь окиснення, а який — негативний слід звернутися до ряду електронегативності хімічних елементів:

 F   О    N    CI   Br   S    Р    С    Н    Si    Al    Mg    Са    Na   Cs

У бінарних сполуках хімічний елемент, що стоїть у цьому ряду лівіше, виявляє негативний ступінь окиснення, а той, що стоїть правіше, — позитивний. Так, у сполуці MgO хімічний елемент Магній має позитивний ступінь окиснення +2, а Оксиген — негативний ступінь окиснення −2.

Позитивні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язуюча електронна хмара зміщена від них). Наприклад, атоми металів.

Негативні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв'язуюча електронна хмара зміщена до них).

Під час обчислення ступенів окиснення слід пам'ятати, що:

1. алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці має дорівнювати нулю.
2. ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю;
3. ступінь окиснення лужних металів завжди дорівнює +1;
4. ступінь окиснення Гідрогену в сполуках, як правило, дорівнює +1;
5. Флуор в усіх сполуках має ступінь окиснення −1;
6. ступінь окиснення Оксигену в сполуках, як правило, дорівнює −2.

Правила вміщують перелік елементів, які мають або один, або декілька найбільш характерних ступенів окиснення у складі хімічних сполук:

Прості речовини

Прості речовини — речовини, до складу яких входить лише один елемент. Ступінь окислення дорівнює нулю, наприклад: Fe⁰, O₂⁰, Ca⁰ та інші.

Як виняток, слід запам'ятати молекулу озону O₃, яка містить атоми кисню, що займають у структурі нееквівалентні позиції. Центральний атом кисню має ступінь окислення +4, а периферійні — (-2).

Складні речовини

Складні речовини — речовини, до складу яких входить два або більше хімічних елементів.

• Лужні метали Li, Na, K, Rb, Cs, Fr у складі хімічних сполук проявляють виключно ступінь окиснення +1.
• Be, Mg і лужноземельні метали (Ca, Sr, Ba,Ra) — (+2).
• Zn і Cd — (+2).
• Hg може проявляти ступені окиснення +1 і +2. Необхідно памятати, що у ступені окиснення +1 Hg утворює катіон диртуті Hg₂²⁺.
• B, Al — (+3).
• Найбільш характерним ступенем окиснення гідрогену є +1. З найбільш активними металами, наприклад, лужними або лужноземельними Гідроген утворює солеподібні сполуки — гідриди, в яких він проявляє ступінь окиснення −1 — зокрема, NaH, CaH₂, та інші.
• Кисень може проявляти різноманітні ступені окислення, але найбільш характерними є −2 і −1. Ступінь окиснення −1 Оксиген проявляє у складі пероксидів — сполук, що вміщують пероксид-іон O₂^2-. Утворення пероксидів є характерним для Гідрогену, лужних і лужноземельних металів, наприклад: H₂O₂, Na₂O₂, CaO₂.

Винятки

• Ступінь окиснення Сірки у складі піриту (персульфіду Заліза (ІІ)) FeS₂ дорівнює (-1) (група S₂^2- є аналогом пероксидної групи O₂^2-)
• У складі складних оксидів атоми одного і того ж елемента можуть мати різні ступені окиснення. Наприклад, у магнетиті (фераті (ІІІ) Заліза (ІІ)) Fe₃O₄ Залізо має ступені окиснення +2 і +3). При розв'язанні завдань, для яких має значення ступінь окиснення, формулу магнетиту слід записувати так: Fe⁺²(Fe⁺³O₂)₂ (представлення у вигляді солі) або FeO·Fe₂O₃ (представлення у вигляді складного оксиду). Іншими поширеними прикладами складних оксидів є сурик Pb₃O₄ (2PbO·PbO₂) та манганцева шпінель Mn₃O₄ (Mn⁺²(Mn⁺³O₂)₂ або MnO·Mn₂O₃).

Джерела

• М. Л. Глiнка Загальна хiмiя (Підручник) 2-ге вид., перероб. і доп.. — С. 608. — Київ : «Вища школа», 1982.