Ступені окиснення

Основні правила

Вільний елемент має ступінь окислення 0. Для ступінь окислення одноатомного іона дорівнює іонний заряд.

Сума ступені окислення у нейтральна сполука дорівнює 0, а в багатоатомний іон — загальний іонний заряд.

Типові значення

Фтор майже завжди −1. Кисень зазвичай −2, водень зазвичай +1 при зв’язуванні з неметали.

Це правила з винятками, а не виміряні атомні заряди.

Приклади розрахунку

У H₂SO₄: 2(+1)+x+4(−2)=0, тому S=+6.

У MnO₄⁻: x+4(−2)=−1, тому Mn=+7.

Винятки O і H

У перекис H₂O₂ кисень має −1. У супероксиди середнього ступеня окислення O може бути −1/2.

У гідрид металу NaH водень має −1.

Змінні стани

Перехідні метали часто мають кілька ступені окислення, бо ns та d електрони можуть по-різному брати участь у склеювання.

Fe²⁺/Fe³⁺ і Cu⁺/Cu²⁺ — загальні приклади; відносна стабільність залежить від ліганди, розчинник і окисно-відновне середовище.

Ступінь окислення і офіційне звинувачення

Офіційне звинувачення ділить зв'язування електронів порівну між зв'язані атоми, тоді як ступінь окислення віддає їх більш електронегативний атом.

Тому ці дві формальні величини в одній молекула можуть істотно відрізнятися.

Редокс-інтерпретація

Окислення — збільшення ступінь окислення, скорочення — зменшення.

Це потужний спосіб облік переносу електронів, але формальний ступінь окислення не слід автоматично трактувати як виміряний атомний заряд.

Формалізм і вимірювана електронна густина

Спектроскопія, магнетизм та довжини зв'язків можуть підтримувати висновок про більш окислений або зменшений металевий центр, але ціла ступінь окислення зазвичай не є прямо виміряний заряд.

У стехіометрія твердих тіл зі змішаною валентністю може давати дробовий середній ступінь окислення, тоді як електрони можуть бути локалізовані або делокалізований. Це різні рівні опису.

Використання в окисно-відновні рівняння

Зміна ступінь окислення задає формальне число переданих електрони. Наприклад, Mn +7→+2 відповідає скорочення на п’ять електрони на один Mn.

Після цього рівняння усе одно треба збалансувати за атомів і загальний заряд. Правильні числа окислення не замінюють повний стехіометричний баланс.

Остання перевірка

Після присвоєння ступенів окислення перевірте, що їхня сума з урахуванням числа атомів дорівнює заряд всієї видів. Це швидко ловить помилки знака у багатоатомні іони, перекис та гідридні випадки.

Розібраний приклад