Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

Stopień utlenienia

Wartościowość - liczba wiązań kowalencyjnych, jakie może utworzyć atom (przydatne do stechiometrii i wzorów strukturalnych).

Stopień utlenienia − formalny ładunek, jaki miałby atom, gdyby między wszystkimi atomami w cząsteczce było wiązanie jonowe.
Czyli inaczej - jest to ładunek, jaki miałby atom, gdyby był jonem.
Np. Gdyby atom przyjął 2 elektrony to byłby jonem X2− i miałby stopień utlenienia -II, a gdyby oddał 3 elektrony to byłby jonem X3+ i miałby stopień utlenienia III.

Stopień utlenienia to pojęcie umowne, teoretyczne, nie jest wielkością fizyczną, nie jest też rzeczywistym ładunkiem atomu (ale może być). Służy tylko jako narzędzie do bilansowania równań reakcji utleniania-redukcji.


Zasady wyznaczania stopni utlenienia pierwiastków:

1) Stopień utlenienia pierwiastków w stanie elementarnym (nie związanych z innymi pierwiastkami) jest równy 0 niezależnie od ilości atomów w cząsteczce (np. Na, S, Cl2, O2, P4)

2) Stopień utlenienia wodoru w związkach jest równy I
wyjątek: w wodorkach metali I i II grupy wodór przyjmuje stopień utlenienia I (np.w NaH)

3) Fluor w związkach występuje na stopniu utlenienia -I.

4)  Litowce występują na ogół na stopniu utlenienia I a berylowce na stopniu utlenienia II
wyjątki: litowce tworzące aniony

5) Tlen występuje na stopniu utlenienia –II
wyjątki: -I w nadtlenkach , −1/2 w ponadtlenkach, +1/2  w kationie ditlenu (O2+), +II we fluorku tlenu (OF2)

6) Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej jest równa 0.
np. H2O   stopień utlenienia wodoru = +I, tlenu = -II   ⇒  2•I + (-II) = 0

7) Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie złożonym jest równa ładunkowi jonu.
np. CO32−:  (IV) + 3 • (-II) = -2

8) Stopień utlenienia atomu w jonie prostym jest równy ładunkowi tego jonu
np. Cl ⇒ -I,     Na+ ⇒ I,    Ca+2 ⇒ II

9) W związkach chemicznych ujemny stopień utlenienia mają zwykle te pierwiastki, których elektroujemość jest wyższa.
np. C (2,5), Si (1,8), H (2,1)
CH4 ⇒  C (-IV), H (I)   , SiH4 ⇒ Si (IV), H (-I) 

10. Stopień utlenienia może przyjmować wartości ułamkowe.
Np. stopień utlenienia tlenu w ponadtlenkach np KO2 wynosi −1/a w ozonkach np. KO31/3.


Wyznaczanie stopni utlenienia

 

Przykłady. Wyznaczanie stopni utlenienia pierwiastków w związkach.

 

1) CO
Zaczynamy od O, który ma stopień utlenienia -II, wobec tego C ma stopień utlenienia II
Zapisujemy: CIIO−II

2) CO2
  Zaczynamy od O, który ma stopień utlenienia -II i jest tych atomów 2 (2 • (-2)), wobec tego C ma stopień utlenienia IV (bo iloczyn ilości atomów i ich stopni utlenienia w cząsteczce jest równy 0:  1•(+IV)+2•(-II)=0

3) Na2O
Zaczynamy od O, który ma stopień utlenienia -II, wobec tego na 2 atomy Na przypada +II więc Na ma stopień utlenienia +I

4) H2SO4
Zaczynamy od reguł: H ma stopień utlenienia +I a O ma stopień utlenienia -II.
Iloczyn ilości atomów i ich stopni utlenienia w cząsteczce jest równy 0 więc liczymy:

wodór: 2 • (+I)
siarka: 1 • x
tlen: 4 • (-II)
W sumie ma być 0, więc: 2•1 + 1•x + 4•(-II) = 0
Z tego wynika, że x = +6
Siarka w tym związku występuje na stopniu utlenienia +VI. 

Przykłady. Wyznaczanie stopni utlenienia pierwiastków w jonach złożonych.

1) jon CO3−2
Obliczenie: 1• x + 3• (-2) = -2    ⇒   x=+4      
O - stopień utlenienia -II      C - stopień utlenienia +IV

2) jon ClO3
Obliczenie: 1•x + 3• (-2) = -1    ⇒ x=+5    
O - stopień utlenienia -II    Cl - stopień utlenienia +V


Stopień utlenienia NIE jest jednoznaczny z wartościowością.

Węgiel ma wartościowość II i IV.
Zobacz, jaki może być stopień utlenienia węgla w związkach organicznych.
HCHO   HIC0HIO−II
Stopień utlenienia węgla w tym związku: 0, mimo, że nie występuje on w stanie wolnym tylko w tym związku.

C2H6   C−III H+I
Stopień utlenienia węgla w tym związku: -III


(R) Wyznaczanie najwyższego i najniższego stopnia utlenienia pierwiastka

Najwyższy stopień utlenienia odpowiada maksymalnej ilości elektronów jaką może oddać atom, aby osiągnąć trwałą konfigurację elektronową.
Najniższy stopień utlenienia odpowiada maksymalnej ilości elektronów jaką może pobrać atom, aby osiągnąć trwałą konfigurację elektronową.

Przykład:
Atom siarki może maksymalnie pobrać 2 elektrony
16S: =1s22s2 2p63s2 3p4  → 1s22s2 2p63s23p6  
Najniższy stopień utlenienia siarki to -II
Atom siarki może maksymalnie oddać 6 elektronów
16S: =1s22s2 2p63s23p4  → 1s22s2 2p6
Najwyższy stopień utlenienia siarki to VI

Przewidywanie teoretycznych stopni utlenienia na podstawie konfiguracji elektronowej.
Tak wyznaczane stopnie utlenienia nie zawsze pokrywają się z rzeczywistymi.

Na: [Ne]3s1   Atom może:
- oddać 1 elektron (s)- stopień utlenienia +I
Al: [Ne]3s23p1   Atom może:
- oddać 1 elektron (p) - stopień utlenienia +I
- oddać 3 elektrony - stopień utlenienia +III
C: [He]2s22p2   Atom może:
- oddać 2 elektrony (p) - stopień utlenienia +II
- oddać 4 elektrony - stopień utlenienia +IV
- przyjąć 4 elektrony (p) - stopień utlenienia -IV
Cl: [Ne]3s23p5   Atom może:
- oddać 5 elektronów (p) - stopień utlenienia +V
- oddać 7 elektronów - stopień utlenienia +VII
- oddać 2 elektrony (p, aby zostały same niesparowane) - stopień utlenienia +II
- przyjąć 1 elektron (p) - stopień utlenienia -I
Fe: [Ne]3d64s2   Atom może:
- oddać 2 elektrony (s) - stopień utlenienia +II
- oddać 2 elektrony (s) i 1 elektron (d, trwała konfiguracja) - stopień utlenienia +III
 


(N) W jednym związku chemicznym mogą być atomy tego samego pierwiastka mające różne stopnie utlenienia.
np. kwas tiosiarkowy H2S2O3
jeden atom siarki występuje tu na -II a drugi na +VI stopniu utlenienia.

kwas tiosiarkowy h2s2o3 matura chemia 
Fe3O4  - jeden atom żelaza jest na II stopniu utlenienia a dwa pozostałe na III.

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.