Oksidacijos laipsnis

4.2 lentelė. Oksidacijos laipsnio apskaičiavimo taisyklės

1 pavyzdys

Apskaičiuokite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį nurodytuose junginiuose:

1. sieros rūgštyje H₂SO₄;
2. kalio dichromate K₂Cr₂O₇;
3. metanalyje HCHO.

Sprendimas

1. Vandenilio ir deguonies oksidacijos laipsniai nurodyti taisyklėse (4.2 lentelė). Sieros oksidacijos laipsnį pažymime x. Visų molekulę sudarančių atomų oksidacijos laipsnių suma turi būti lygi nuliui. Sudarome lygtį. Spalvomis pažymėta, kurio elemento koks oksidacijos laipsnis.

H₂SO₄

2 · (+1) + x + 4 · (–2) = 0;

x = +6.

Atsakymas: $$ {\mathrm{H}}_2^{+1}{\mathrm{S}}^{+6}{\mathrm{O}}_4^{-2}$$

1. Kalio ir deguonies oksidacijos laipsniai nurodyti taisyklėse (4.2 lentelė). Chromo oksidacijos laipsnį pažymime x. Chromo atomai yra du, tad lygtyje naudosime 2x. Visų formulinį vienetą sudarančių atomų oksidacijos laipsnių suma turi būti lygi nuliui. Sudarome lygtį.

K₂Cr₂O₇

2 · (+1) + 2x + 7 · (–2) = 0;

x = +6.

Atsakymas: $$ {\mathrm{K}}_2^{+1}{\mathrm{Cr}}_2^{+6}{\mathrm{O}}_7^{-2}$$

1. Vandenilio ir deguonies oksidacijos laipsniai nurodyti taisyklėse (4.2 lentelė). Anglies oksidacijos laipsnį pažymime x. Visų molekulę sudarančių atomų oksidacijos laipsnių suma turi būti lygi nuliui. Sudarome lygtį.

HCHO

(+1) + x + (+1) + (–2) = 0;

x = 0.

Atsakymas: H⁺¹C⁰H⁺¹O^–2.

Komentaras. Nulinis oksidacijos laipsnis junginyje gali pasirodyti keistas. Kodėl jis toks, paaiškinta 4.2.1 paveiksle.

4.2.1 pav. Matanalio (formaldehido) struktūrinė formulė. Oksidacijos laipsnis yra formaliai priskirtas krūvis. Anglies elektrinis neigiamumas didesnis už vandenilio, bet mažesnis už deguonies. Dvi elektronų poros pasislenka nuo vandenilio anglies link (paveiksle ryšius simbolizuojantys brūkšniai baigiasi rodyklėmis), ir dvi – nuo anglies deguonies link. Tad formaliai, kiek elektronų porų pasislinko anglies link, tiek pat jų yra atitraukta nuo anglies atomo. Todėl anglies oksidacijos laipsnis lygus nuliui.

2 pavyzdys

Apskaičiuokite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį nurodytuose jonuose:

1. $$ {\mathrm{NO}}_3^{\mathrm{-}}$$;
2. $$ {\mathrm{S}}_2^{؜}{\mathrm{O}}_3^{2-}$$.

Sprendimas

1. Azoto oksidacijos laipsnį pažymime x. Visų joną sudarančių atomų oksidacijos laipsnių suma turi būti lygi jono krūviui, šiuo atveju –1. Sudarome lygtį.

${NO}_3^{-؜}$

x + 3 · (–2) = –1;

x = +5.

Atsakymas: $$ {\left({\mathrm{N}}_{؜}^{+5}{\mathrm{O}}_3^{-2}\right)}^{-1}$$

1. Sieros oksidacijos laipsnį pažymime x. Sieros atomai yra du, tad lygtyje naudosime 2x. Visų joną sudarančių atomų oksidacijos laipsnių suma turi būti lygi jono krūviui. Sudarome lygtį.

$$ {\mathrm{S}}_{2؜}^{؜}{\mathrm{O}}_3^{2-}$$

2x + 3 · (–2) = –2;

x = +2.

Atsakymas: $$ {\left({\mathrm{S}}_{؜2}^{+2}{\mathrm{O}}_3^{-2}\right)}^{-2}$$.

3 pavyzdys

Apskaičiuokite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį:

1. Fe₃O₄;
2. (NH₄)₂C₂O₄.

Sprendimas

1. Fe₃O₄

3x + 4 · (–2) = 0;

x = +\frac{8}{3}.

Atsakymas: $$ {\mathrm{Fe}}_{؜3}^{+8/3}{\mathrm{O}}_4^{-2}$$

Komentaras. Trupmeninį oksidacijos laipsnį gavome todėl, kad joniniame kristale Fe₃O₄ yra dvejopų geležies jonų, vienų oksidacijos laipsnis yra +2, kitų +3. Pirmųjų yra dvigubai daugiau nei antrųjų. Skirtingi jonai užima skirtingas joninio kristalo vietas. Skaičiuodami įprastu būdu gavome geležies oksidacijos laipsnių svertinį vidurkį. Kartais šio junginio formulė rašoma FeO · Fe₂O₃. Toks užrašas tiksliau nurodo, kokių jonų realiai yra junginyje.

1. Šiame junginyje net du elementai – azotas ir anglis – yra kintamojo oksidacijos laipsnio, todėl spręsdami nagrinėsime jonus, iš kurių ši medžiaga sudaryta. Lengviausia iš formulės atpažinti amonio joną ${NH}_4^{+؜}$. Azoto oksidacijos laipsnį pažymime x ir sudarome lygtį.

${NH}_4^{+؜}$

x + 4 · (+1) = +1;

x = –3.

Neigiamasis jonas turi krūvį 2–, nes yra susijungęs su dviem ${NH}_4^{+؜}$ jonais. Anglies oksidacijos laipsnį pažymime y.

$$ {\mathrm{C}}_{2؜}^{؜}{\mathrm{O}}_4^{2-}$$

2y + 4 · (–2) = –2;

y = +3.

Atsakymas: $$ {\left({\mathrm{N}}_{؜؜}^{-3}{\mathrm{H}}_4^{+1}\right)}_2{\mathrm{C}}_2^{+3}{\mathrm{O}}_4^{-2}$$

Klausimai ir užduotys

1. Paaiškinkite, ką rodo oksidacijos laipsnis, jeigu junginyje nėra jonų (visi ryšiai tik kovalentiniai poliniai).
2. Kai kuriuose junginiuose formaliai apskaičiuotas oksidacijos laipsnis būna trupmeninis. Paaiškinkite, kodėl.
3. Nurodykite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį:
   1. SO₃;
   2. SO₂;
   3. H₂S.
4. Nurodykite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį:
   1. N₂O₅;
   2. HNO₃;
   3. NaNO₃.
5. Nurodykite kiekvieno elemento oksidacijos laipsnį:
   1. FePO₄;
   2. Fe₃(PO₄)₂;
   3. Ca(ClO)₂;
   4. NH₄NO₃;
   5. Ca₃(AsO₄)₂.
6. Nurodykite kiekvieno joną sudarančio elemento oksidacijos laipsnį:
   1. $$ {\mathrm{ClO}}_4^{-}$$;
   2. $$ {\mathrm{SO}}_3^{2-}$$;
   3. $$ {\mathrm{P}}_{2؜}^{؜}{\mathrm{O}}_7^{4-}$$.
7. Apskaičiuokite anglies oksidacijos laipsnį gliukozės C₆H₁₂O₆ ir propano molekulėse. Sudarykite šių molekulių struktūrines formules ir paaiškinkite gautas anglies oksidacijos laipsnio skaitines vertes.