Тема: " Ступінь окиснення елемента. Визначення ступеня окинення елемента за формулою сполуки".

Мета: вивчити поняття "ступень окиснення", навчитися визначати ступень окиснення у формулах хімічних сполук, узагальнити знання про хімічний зв'язок.

Подивися відеоурок, вивчи теорію.

ПОНЯТТЯ ПРО СТУПІНЬ ОКИСНЕННЯ

• Ступінь окиснення — умовний заряд, обчислений із припущення, що всі зв'язки в речовині — йонні, тобто один атом повністю віддав електрони іншому атому.

Зверніть увагу, що це умовний заряд, тобто це не зовсім правда. Так, так, у хімії іноді доводиться трохи брехати... Використовуючи ступінь окиснення, ми для зручності припускаємо, що всі частинки у сполуці (навіть якщо в ній зв'язки ковалентні) є йонами.

Що вам потрібно знати про ступінь окиснення?

Ступінь окиснення...

• ...позначається арабськими цифрами зі знаком « + » або «-» перед цифрою. Цифру 1 зазвичай не пишуть. У формулах ступінь окиснення записують над хімічним символом елемента. Наприклад, Na⁺₂S^-2;

• ...Флуору завжди дорівнює -1;

• ...Оксигену в сполуках дорівнює -2 (крім сполук із Флуором, де він дорівнює +2 або +1, наприклад O⁺²F^-1₂, і пероксидів, де він дорівнює -1, наприклад H⁺¹₂O^-1₂);

• ...Гідрогену в сполуках дорівнює +1 (крім гідридів металічних елементів, де він дорівнює -1, наприклад Ca⁺²H^-1₂);

• ...у простих речовинах і в сполуках з ковалентним неполярним зв'язком ступінь окиснення дорівнює нулю (наприклад, H⁰₂, O⁰₂, Na⁰);

• ...одноатомного йона дорівнює його заряду. Наприклад, у натрій хлориді (NaCl) ступінь окиснення Натрію дорівнює +1, а Хлору — -1;

• ...якщо в складі йона 2 або більше атомів елементів, його заряд дорівнює алгебраїчній сумі зарядів цих елементів. Наприклад

Найголовніше: алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх елементів у сполуці завжди дорівнює нулю.

Наприклад, Al⁺³₂O^-2₃: (+3) · 2 + (-2) · 3 = +6 + (-6) = 0.

Заряди йонів записують над хімічними символами, причому першою слід писати цифру, а потім знак «+» або «-». Зверніть увагу, що ступінь окиснення записують так: спочатку знак, а потім цифра. Наприклад, ступінь окиснення — S^-2, а запис йона — S^2-.

Як ви вже, напевно, помітили, дуже часто ступінь окиснення чисельно дорівнює валентності, тому що також залежить від числа валентних електронів на зовнішньому рівні. Ступінь окиснення, як і валентність, може бути змінною. Її вказують, як і валентність, римськими цифрами в дужках: ферум(ІІІ) оксид.

• Зазвичай у формулах на першому місці пишуть символ елемента з позитивним ступенем окиснення, а на другому — з негативним.

Обчислюємо ступені окиснення за формулами

Ступені окиснення в бінарній сполуці обчислюють так:

1. Записуємо формулу, наприклад NO₂.

Записуємо ступінь окиснення Оксигену, він майже завжди дорівнює -2.

2. У сполуці 2 атоми Оксигену, отже, сумарний заряд дорівнює 2 · (-2) = -4.

3. Так, оскільки сума ступенів окиснення дорівнює 0, ступінь окиснення Нітрогену дорівнюватиме +4.

Як можна обчислити ступінь окиснення в трьохелементній сполуці?

Подумайте трошки самі. Наприклад, визначте ступінь окиснення всіх елементів у натрій сульфаті Na₂SO₄. Якщо придумали — звірте ваше рішення з нашим, якщо не знаєте як — давайте робити це завдання разом.

Записуємо ступені окиснення тих елементів, у яких вони постійні (наприклад, у Натрію ступінь окиснення завжди +1), і тих елементів, у яких вони змінюються тільки у виняткових випадках (наприклад, Оксиген, який у більшості випадків має ступінь окиснення -2).

Оскільки в цьому випадку електронегативність найвища в Оксигену, то інші елементи — Натрій і Сульфур — будуть мати позитивний ступінь окиснення. Розрахуємо сумарний негативний заряд: 4 атоми Оксигену зі ступенем окиснення -2, отже, разом -8.

Тепер обчислимо позитивний заряд: 2 атоми Натрію зі ступенем окиснення +1, тобто всього +2. Для того щоби сума позитивних і негативних зарядів дорівнювала 0, потрібно ще шість позитивних зарядів, які припадають на атом Сульфуру.

Таким чином, сума ступенів окиснення елементів усередині дужки має дорівнювати заряду складного йона, у цьому випадку (NO₃)^-, а не нулю.

Також важливо запам'ятати, що ступінь окиснення у формулі над символом елемента записують тільки для одного атома:

Ступінь окиснення елемента і його індекс у розрахунках треба перемножити!

Вищий позитивний ступінь окиснення, як і валентність, чисельно дорівнює номеру групи. Найменше значення ступеня окиснення елемента, яке трапляється в його сполуках, називають нижчим ступенем окиснення.

Інші, якщо вони є, проміжні.

Отже, підіб'ємо підсумок:

Навіщо потрібний ступінь окиснення й чим він відрізняється від валентності?

— Валентність — це число насправді існуючих хімічних ковалентних зв'язків, і вона дорівнює числу неспарених валентних електронів. Уяви дитячий конструктор: до однієї детальки можна приєднати тільки певне число інших детальок — стільки, скільки є місць кріплення, наприклад, два або одне. І вийде молекула. Це стосується речовин з ковалентними зв'язками!

А в речовинах з йонними зв'язками?

— У йонних сполуках просто електричне притягання між йонами. От уяви, всі детальки конструктора без певних кріплень, просто щільно укладені. Про яку валентність може бути мова? Тоді, щоби правильно писати формули, вчені вигадали ступінь окиснення — число відданих або прийнятих електронів. При цьому виявилося, що так зручно складати формули молекул!

— І в речовинах з ковалентним зв'язком?

— Так от, поняття ступеня окиснення почали використовувати і для речовин з ковалентним полярним зв'язком. Але в цьому випадку під час утворення молекул повної передачі електронів не відбувається. Тому для таких сполук ступінь окиснення рахують умовно!

Чи завжди ступінь окиснення збігається з валентністю?

— Ні. У речовинах з ковалентним неполярним зв'язком ступінь окиснення дорівнює 0, тому що ніхто не віддавав і не приймав електрони. Наприклад, Н₂: у молекулі один зв'язок — валентність дорівнює I, а ступінь окиснення — 0.

— Так, ми розбирали, що в молекулі N₂ валентність III, а ступінь окиснення знову 0.

— Так, правильно. Ще, наприклад, у пероксидах не збігається. У Н₂О₂ валентність Оксигену — II, а ступінь окиснення — 1. Або нітратна кислота HNO₃ — порахуй ступінь окиснення у Нітрогену.

Він дорівнює +5.

— А Нітроген п'ятивалентним не буває! У нього немає п'яти неспарених електронів! А от ступінь окиснення +5 для нього може бути — це ж умовний (вигаданий) заряд!

— Ох уже ця хімія!

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

• 1. Що таке ступінь окиснення?

• 2. Наведіть приклади сполук, у яких ступінь окиснення елементів та їхня валентність не збігаються. Чому це відбувається?

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

1. Визначте ступені окиснення елементів у сполуках:

BaCl₂, Fe₂O₃, CaO, CuS, ZnCl₂, KBr, Li₂O.

2. Визначте ступені окиснення елементів за формулами:

HNO₃, H₂SO₄, CaCO₃, BaSO₄, H₃PO₄, Al(NO₃)₃, H₂SO₃.

3. Визначте ступінь окиснення й валентність Сульфуру в сполуках:

H₂S, SO₃, SO₂, FeS.

За матеріалами підручника "Хімія", 8 клас, автор Т. Гранкіна.

Тренування:

З сайту LearningApps.org

Домашнє завдання:

1. Вивчить параграф підручника.

2. 2. Виконай завдання після параграфа.