Ступінь окиснення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Сту́пінь оки́снення — умовний електростатичний заряд, який приписують атому в молекулі, припускаючи, що електронні пари, які здійснюють зв'язок, повністю зміщені в бік більш електронегативних атомів (тобто припускаючи, що всі зв'язки даного атома мають 100% йонний характер).

Загальний опис[ред.ред. код]

Ступінь окиснення – число електронів, відданих або прийнятих під час оксидаційно(окиснювально)-відновної реакції реактантами. При окисненні речовини її С.о. зростає, а при відновленні – знижується. У кристалах з йонним зв’язком С.о. збігається з зарядом йона. У ковалентних сполуках за С.о. беруть заряд, який виник би на атомі у молекулі, коли б кожна пара електронів, що зв’язує його з іншими атомами, була повністю зміщена до електронегативнішого атома. Напр., в HCl С.о. водню +1, хлору -1. В органічній хімії С.о. часто розуміють як число зв’язків атома вуглецю з гетероатомами, електронегативнішими за атом водню. Атоми в найвищому С.о. можуть бути тільки оксидаторами, а в найнижчому – тільки відновниками. Син. – число окиснення, число оксидації.

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

+1 −2

Н2O,

або справа зверху від нього (в текстовому режимі):

Н+12O−2.

Коли в тексті (не у формулі) необхідно позначити ступінь окиснення елемента, його записують одразу після символу або назви елемента без пробілів у круглих дужках. Наприклад, Оксиген(−2), О(−2), Ферум(+3), Fe(+3) чи залізо(0), Fe(0).

Правила визначення ступеня окиснення без використання структур Льюїса[ред.ред. код]

Див. також: електронегативність

  1. У бінарних сполуках більш електронегативний хімічний елемент, виявляє негативний ступінь окиснення, а менш електронегативний елемент — позитивний.
  2. алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх атомів у молекулі має дорівнювати нулю, у багатоатомних йонах сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює заряду йона.
  3. для одноатомних йонів ступінь окиснення дорівнює заряду йона
  4. ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю (за винятком озону);

Враховуючи те, що більшість елементів має характерні ступені окиснення (це пов'язано з будовою їх електронних оболонок), можна вивести наступні правила обчислення ступенів окиснення.

  1. ступінь окиснення лужних металів дорівнює +1(за винятком простих речовин і алкалідів);
  2. ступінь окиснення Гідрогену дорівнює +1 (в більшості сполук) або −1 (в гідридах), 0 в молекулі Н2;
  3. Флуор в усіх сполуках має ступінь окиснення −1 (за винятком F2);
  4. ступінь окиснення Оксигену в сполуках, як правило, дорівнює −2. Виняток становлять флуориди Оксигену (+2), сполуки діоксигеніл-іона О+2 (+1/2), кисень О2 (0), пероксиди (−1), супероксиди (−1/2) та неорганічні озоніди (−1/3).

Щоб дізнатися, який елемент у сполуці виявляє позитивний ступінь окиснення, а який — негативний слід звернутися до ряду електронегативності хімічних елементів. Так позитивні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язувальна електронна хмара зміщена від них). Негативні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв'язувальна електронна хмара зміщена до них). Так, у сполуці MgO хімічний елемент Магній має позитивний ступінь окиснення +2, а Оксиген — негативний ступінь окиснення −2.

Варто пам'ятати, що фактичний заряд на атомі може не відповідати ступеню окиснення цього атома. Так у амоній-іоні атом Нітрогену має заряд +1, проте ступінь окиснення −3.

Винятки[ред.ред. код]

  • 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).

Ступінь окиснення в органічних речовинах[ред.ред. код]

Поняття ступеня окиснення в органічній хімії використовується набагато рідше ніж в неорганічній. В органіці здебільшого прийнято оцінювати міру "окисненності" та "відновленності" сполуки за кількістю атомів кисню та водню в ній, відповідно. Однак, є кілька випадків, коли формалізм ступеня окиснення корисний і в органічній хімії: це реакції з перетворенням неорганічних сполук на органічні (і навпаки) та електрохімічні реакції (в яких варто знати кількість електронів, що беруть участь у кожній стадії процесу). В такому разі (на відміну від неорганічних сполук) найчастіше вираховують не середній ступінь окиснення елементу в сполуці, а ступінь окиснення кожного атома. При цьому вважається, що атом водню завжди має ступінь окиснення +1, а кисню — −2 (крім випадків перекисних сполук, в яких розглядають групу О2−2),[1] а ступінь окиснення відповідного атома вуглецю (Карбону) вираховується, виходячи з принципу електронейтральності[2].

Таким чином, найменший ступінь окиснення має атом вуглецю в метані C−4H4, а найвищий — у діоксиді вуглецю C+4O2 (продукті повного окиснення будь-якої органічної сполуки).


Для вуглеводнів ступінь окиснення атому вуглецю залежить від його зв'язності. В порядку зростання це:

  • первинний атом вуглецю RC−3H3
  • вторинний атом вуглецю RR'C−2H2
  • третинний атом вуглецю RR'R"C−1H
  • четвертинний атом вуглецю RR'R"R'"C0

Для кисневмісних сполук ступінь окиснення атому вуглецю залежить як від його зв'язності, так і від порядку зв'язку вуглець—кисень. В порядку зростання це:

Джерела[ред.ред. код]

  • М. Л. Глінка (1982). Загальна хімія (Підручник) (вид. 2-ге, перероб. і доп.). Київ: «Вища школа». с. 608. 

Примітки[ред.ред. код]

  1. Правила обрахування ступенів окиснення інших гетероатомів набагато складніше і їх неможливо викласти в короткій статті. Варто тільки відмітити, що при цьому враховується, до якого класу сполук відноситься ця група.
  2. Тобто зв'язок СС будь-якого порядку вважається повністю неполярним, і "початковий" ступінь окиснення атомів вуглецю в ньому рівний нулю.


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.