Степени на окисление

Основни правила и техният ред

Степента на окисление е формална електронна сметка: електроните на връзката се приписват на по-електроотрицателния атом. Свободен елемент има 0, едноатомен йон има степен, равна на заряда, F обикновено е −1, O обикновено −2, H с неметали обикновено +1, в метални хидриди −1. Сумата е общият заряд.

Подробно решени примери

Един и същ алгоритъм работи за молекули, йони и твърди вещества със смесена валентност.

Калиев перманганат

В KMnO₄ K=+1, всеки O=−2. Неутралността изисква +1+x−8=0, следователно Mn=+7.

Сулфатен йон

В SO₄²⁻: x+4(−2)=−2, следователно S=+6.

Амониев йон

В NH₄⁺ H=+1. x+4=+1, следователно N=−3.

Магнетит

В Fe₃O₄ кислородът дава общо −8; трите Fe трябва да дадат +8 и средната стойност е +8/3. Класическото описание съдържа Fe²⁺ и Fe³⁺ позиции.

Степен на окисление, формален и частичен заряд

Степента на окисление приписва всички свързващи електрони на по-електроотрицателния партньор. Формалният заряд ги разделя по равно, а частичният заряд идва от реалната електронна плътност и обикновено не е цяло число.

Дробни и смесени степени на окисление

Дробна средна стойност не означава непременно, че всеки атом носи точно такава микроскопична дробна стойност. Твърдо вещество може да има нееквивалентни позиции, смесена валентност или делокализирани електрони. Формализмът е полезен за баланс, но не е пряко измерване на заряд.

Промяната на степента разпознава редокс процеса

Увеличаването е окисление, намаляването – редукция. В Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu цинкът се променя 0→+2 и е редуктор; Cu се променя +2→0, затова Cu²⁺ е окислител. Окислителят сам се редуцира, а редукторът сам се окислява.

Важни изключения и точна интерпретация

Редът на правилата има значение, а някои случаи на свързване заменят обичайната стойност за O или H.

Пероксиди, супероксиди и OF₂

В H₂O₂ кислородът е −1, в KO₂ средно −1/2, а в OF₂ флуорът остава −1 и O става +2. Това показва защо „O винаги е −2“ е неправилно.

Метални хидриди

H с неметали обикновено е +1, но в NaH или CaH₂ е −1, защото металът е по-електроположителният партньор.

Средна стойност и локални позиции

Средната +8/3 във Fe₃O₄ може да представлява различни позиции с цели степени. В силно делокализирани материали дори това локално описание може да бъде само приближение.

Координационни и ковалентни съединения

Степента на окисление е формално приписване според електроотрицателността. Връзка метал–лиганд може да е силно ковалентна, въпреки че сметката използва цели числа; те не са пряко измерени Кулонови заряди.

Решени задачи

Първо проверете изключенията, след това приложете условието за сумата.