Как определить степень окисления?

Автор - Александр Игоревич Новичков .

Степень окисления - это формальный заряд атома. Слово «формальный» означает, что этого заряда у атома в действительности может и не быть, вернее, он может оказаться немного другим. Однако по разным причинам эти условные заряды удобны и химики всего мира пользуются понятием «степень окисления».

Отметим, что степень окисления указывается в верхнем правом углу атома в формате $+n$ или $-n$ , где $n$ – целое число. Например: $\rm K^+Mn^{+7}O_{\mkern 13mu 4}^{-2},\; Fe^{+3}Cl_{\mkern 4mu3}^{-},\; O_{\mkern 0mu 2}^{0}.$

Существуют определённые правила нахождения степени окисления.

Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомню, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов. Примеры: $\rm O_{\mkern 0mu 2}^{0},\;P_{\mkern 0mu 4}^{0},\;Na^0.$
Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

$\rm Li, Na, K, Rb, Cs, Ag, H^*$	$+1$
$\rm Mg, Ca, Ba, Zn$	$+2$
$\rm Al$	$+3$
$\rm O^{**}$	$-2$
$\rm F$	$-1$

$\scriptstyle *$ - Исключения у водорода соединения $\rm MeH^-$ , в которых у водорода степень окисления $-1.$
$\scriptstyle **$ - Исключения у кислорода $\rm H_{\mkern 2mu 2}^+O_{\mkern 2mu 2}^-,\;Na_{\mkern 2mu 2}^+O_{\mkern 2mu 2}^-,\;K^+O_{\mkern 2mu 2}^{-\frac{1}{2}}, \;K^+O_{\mkern 2mu 3}^{-\frac{1}{3}}, \;O^{+2}F_{\mkern 2mu 2}^{-}, \;O_2^{\mkern -3mu +}F_{\mkern 2mu 2}^{-}.$

Сумма степеней окисления всех атомов сложного соединения должна быть равна нулю. Пользуясь именно эти правилом, мы будем расставлять степени окисления в сложных соединениях.
Как именно?

Пример 1: расставьте степени окисления в соединении $\rm Al_4C_3$ .
Мы знаем степень окисления $\rm Al = + 3$ тогда мы можем найти, что общее количество «плюсов» у четырех атомов $12$ . Чтобы в сумме был ноль, у трех атомов $\rm C$ заряд должен быть $-12$ , значит у каждого атома $\rm \; C \rightarrow -4 \;\; Al_{\mkern 13mu 4}^{+3}C_{\mkern 14mu 3}^{-4}.$

Пример 2: Найдите степени окисления всех атомов в соединении $\rm K_2Cr_2O_7.$
Сначала подпишем постоянные степени окисления $\rm K_{\mkern 3mu 2}^{+}Cr_2^{?}O_{\mkern 14mu 7}^{-2}.$

Посчитаем общее количество плюсов и минусов $\rm \frac{\displaystyle K_{\mkern 3mu 2}^{+}}{\displaystyle +2} \;\frac{\displaystyle Cr_2^{?}}{\displaystyle ?} \;\frac{\displaystyle O_{\mkern 14mu 7}^{-2}}{\displaystyle -14}.$

Для того, чтобы плюсов и минусов было одинаковое количество у двух хромов в сумме должно быть $+12$ , а значит, у каждого атома $\rm +6, \; K_{\mkern 3mu 2}^{+}Cr_2^{+6}O_{\mkern 14mu 7}^{-2}.$

Пример 3: Найдите степени окисления всех атомов в соединении $\rm Al(ClO_3)_3.$
Для начала заметим, что для нахождения степени окисления удобно «раскрыть скобки» и представить соединение как $\rm AlCl_3O_9$ и тогда задание выполняется аналогично заданию из примера 2.
Ответ: $\rm Al^{+3}(Cl^{+5}O_{\mkern 14mu 3}^{-2})_3.$

В некоторых устоявшихся группах атомов в составе веществ (кислотные остатки и ион аммония) степени окисления атомов неизменны и их тоже стоит запомнить.

$\rm (S^{+6}O_{\mkern 13mu 4}^{-2})^{2-},\;(S^{+4}O_{\mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},\;(C^{+4}O_{\mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},\;(Si^{+4}O_{\mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},\;(P^{+5}O_{\mkern 13mu 4}^{-2})^{3-},$
$\rm (N^{+5}O_{\mkern 14mu 3}^{-2})^{-},\;(N^{+3}O_{\mkern 14mu 2}^{-2})^{-},\;(N^{-3}H_{\mkern 2mu 4}^{+})^{+}.$

Пользуясь этими правилами, можно расставить степени окисления практически во всех соединений, встречающихся на ЕГЭ по химии.

Как определить степень окисления?

Это полезно