Zat dengan bilangan oksidasi variabel. Cara menentukan bilangan oksidasi. Bilangan oksidasi negatif bukan logam

DEFINISI

Keadaan oksidasi adalah penilaian kuantitatif keadaan atom suatu unsur kimia dalam suatu senyawa, berdasarkan elektronegativitasnya.

Dibutuhkan nilai positif dan negatif. Untuk menunjukkan bilangan oksidasi suatu unsur dalam suatu senyawa, Anda perlu menempatkan angka Arab dengan tanda yang sesuai (“+” atau “-”) di atas simbolnya.

Perlu diingat bahwa bilangan oksidasi adalah besaran yang tidak memiliki arti fisis, karena tidak mencerminkan muatan atom yang sebenarnya. Namun konsep ini sangat banyak digunakan dalam kimia.

Tabel bilangan oksidasi unsur kimia

Bilangan oksidasi positif maksimum dan negatif minimum dapat ditentukan dengan menggunakan Tabel Periodik D.I. Mendeleev. Mereka sama dengan jumlah golongan di mana unsur tersebut berada dan selisih antara nilai bilangan oksidasi “tertinggi” dan angka 8.

Jika kita memperhatikan senyawa kimia secara lebih spesifik, maka pada zat dengan ikatan nonpolar bilangan oksidasi unsurnya adalah nol (N 2, H 2, Cl 2).

Bilangan oksidasi logam dalam keadaan unsur adalah nol, karena distribusi kerapatan elektron di dalamnya seragam.

Dalam senyawa ionik sederhana, bilangan oksidasi unsur-unsur penyusunnya sama dengan muatan listrik, karena selama pembentukan senyawa ini terjadi transisi elektron yang hampir sempurna dari satu atom ke atom lainnya: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

Saat menentukan bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa dengan ikatan kovalen polar, nilai elektronegativitasnya dibandingkan. Karena selama pembentukan ikatan kimia, elektron dipindahkan ke atom unsur yang lebih elektronegatif, unsur yang lebih elektronegatif memiliki bilangan oksidasi negatif dalam senyawa.

Ada unsur yang hanya mempunyai satu bilangan oksidasi (fluor, logam golongan IA dan IIA, dll.). Fluor, yang memiliki nilai elektronegativitas tertinggi, selalu memiliki bilangan oksidasi negatif yang konstan (-1) dalam senyawa.

Unsur alkali dan alkali tanah, yang mempunyai nilai keelektronegatifan yang relatif rendah, selalu mempunyai bilangan oksidasi positif masing-masing sebesar (+1) dan (+2).

Namun, ada juga unsur kimia yang mempunyai beberapa bilangan oksidasi (belerang - (-2), 0, (+2), (+4), (+6), dll.).

Untuk memudahkan mengingat berapa banyak dan apa bilangan oksidasi yang merupakan ciri suatu unsur kimia tertentu, gunakan tabel bilangan oksidasi suatu unsur kimia, yang tampilannya seperti ini:

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

• Bilangan oksidasi fosfor dalam fosfin adalah (-3), dan dalam asam ortofosfat - (+5). Perubahan bilangan oksidasi fosfor: +3 → +5, mis. pilihan jawaban pertama.
• Bilangan oksidasi suatu unsur kimia dalam zat sederhana adalah nol. Bilangan oksidasi fosfor dalam oksida dengan komposisi P 2 O 5 adalah (+5). Perubahan bilangan oksidasi fosfor: 0 → +5, mis. pilihan jawaban ketiga.
• Bilangan oksidasi fosfor dalam komposisi asam HPO 3 adalah (+5), dan H 3 PO 2 adalah (+1). Perubahan bilangan oksidasi fosfor: +5 → +1, mis. pilihan jawaban kelima.

CONTOH 2

Unsur kimia dalam suatu senyawa, dihitung dari asumsi bahwa semua ikatan bersifat ionik.

Bilangan oksidasi dapat bernilai positif, negatif, atau nol, oleh karena itu jumlah aljabar bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu molekul, dengan memperhitungkan jumlah atomnya, sama dengan 0, dan dalam suatu ion - muatan ionnya. .

1. Bilangan oksidasi logam dalam senyawa selalu positif.

2. Bilangan oksidasi tertinggi sesuai dengan nomor golongan tabel periodik tempat unsur tersebut berada (pengecualian adalah: Au +3(saya kelompok), Cu +2(II), dari golongan VIII bilangan oksidasi +8 hanya dapat ditemukan pada osmium Os dan rutenium Ru.

3. Bilangan oksidasi non-logam bergantung pada atom mana yang terikat:

• jika dengan atom logam, maka bilangan oksidasinya negatif;
• jika dengan atom nonlogam, maka bilangan oksidasinya bisa positif atau negatif. Itu tergantung pada keelektronegatifan atom-atom unsur.

4. Bilangan oksidasi negatif tertinggi nonlogam dapat ditentukan dengan mengurangkan 8 bilangan golongan tempat unsur tersebut berada, yaitu. bilangan oksidasi positif tertinggi sama dengan jumlah elektron pada lapisan terluar, yang sesuai dengan nomor golongannya.

5. Bilangan oksidasi zat sederhana adalah 0, baik itu logam atau nonlogam.

Unsur-unsur dengan bilangan oksidasi konstan.

Tugas menentukan bilangan oksidasi dapat berupa formalitas sederhana atau teka-teki yang rumit. Pertama-tama, hal ini bergantung pada rumus senyawa kimia, serta ketersediaan pengetahuan dasar kimia dan matematika.

Mengetahui aturan dasar dan algoritma tindakan logis berurutan yang akan dibahas dalam artikel ini ketika memecahkan masalah jenis ini, setiap orang dapat dengan mudah mengatasi tugas ini. Dan setelah berlatih dan belajar menentukan bilangan oksidasi berbagai senyawa kimia, Anda dapat dengan aman melakukan tugas menyeimbangkan reaksi redoks kompleks dengan menyusun keseimbangan elektronik.

Konsep bilangan oksidasi

Untuk mempelajari cara menentukan bilangan oksidasi, pertama-tama Anda perlu memahami apa arti konsep ini?

• Bilangan oksidasi digunakan saat menulis reaksi redoks ketika elektron berpindah dari atom ke atom.
• Keadaan oksidasi mencatat jumlah elektron yang ditransfer, yang menunjukkan muatan bersyarat atom.
• Bilangan oksidasi dan valensi seringkali identik.

Sebutan ini ditulis di atas unsur kimia, di pojok kanannya, dan merupakan bilangan bulat dengan tanda “+” atau “-”. Nilai bilangan oksidasi nol tidak membawa tanda.

Aturan untuk menentukan keadaan oksidasi

Mari kita pertimbangkan aturan utama untuk menentukan bilangan oksidasi:

• Zat elementer sederhana, yaitu zat yang terdiri dari satu jenis atom, akan selalu mempunyai bilangan oksidasi nol. Misalnya Na0, H02, P04
• Ada sejumlah atom yang selalu mempunyai satu bilangan oksidasi yang konstan. Lebih baik mengingat nilai-nilai yang diberikan dalam tabel.

• Seperti yang Anda lihat, satu-satunya pengecualian terjadi pada hidrogen yang dikombinasikan dengan logam, yang memperoleh bilangan oksidasi “-1” yang bukan merupakan karakteristiknya.
• Oksigen juga mengalami bilangan oksidasi "+2" dalam senyawa kimia dengan fluor dan "-1" dalam senyawa peroksida, superoksida, atau ozonida di mana atom oksigen terikat satu sama lain.

• Ion logam mempunyai beberapa bilangan oksidasi (dan hanya bilangan oksidasi positif), sehingga ditentukan oleh unsur-unsur tetangganya dalam senyawa. Misalnya, pada FeCl3, klor memiliki bilangan oksidasi “-1”, ia memiliki 3 atom, jadi kita kalikan -1 dengan 3, kita mendapatkan “-3”. Agar jumlah bilangan oksidasi suatu senyawa menjadi “0”, besi harus mempunyai bilangan oksidasi “+3”. Dalam rumus FeCl2, besi akan berubah derajatnya menjadi “+2”.
• Dengan menjumlahkan secara matematis bilangan oksidasi semua atom dalam rumus (dengan memperhatikan tanda-tandanya), nilai nol harus selalu diperoleh. Misalnya, dalam asam klorida H+1Cl-1 (+1 dan -1 = 0), dan dalam asam sulfat H2+1S+4O3-2 (+1 * 2 = +2 untuk hidrogen, +4 untuk belerang dan -2 * 3 = – 6 untuk oksigen; +6 dan -6 dijumlahkan menjadi 0).
• Bilangan oksidasi ion monoatomik akan sama dengan muatannya. Misalnya: Na+, Ca+2.
• Bilangan oksidasi tertinggi, biasanya, berkorelasi dengan nomor golongan dalam sistem periodik D.I.Mendeleev.

Algoritma untuk menentukan keadaan oksidasi

Urutan mencari bilangan oksidasi tidaklah rumit, tetapi memerlukan perhatian dan tindakan tertentu.

Tugas: menyusun bilangan oksidasi pada senyawa KMnO4

• Unsur pertama, kalium, memiliki bilangan oksidasi konstan “+1”.
  Untuk mengeceknya, Anda bisa melihat tabel periodik, dimana kalium berada pada golongan 1 unsurnya.
• Dari dua unsur lainnya, oksigen cenderung memiliki bilangan oksidasi -2.
• Kita mendapatkan rumus berikut: K+1MnxO4-2. Masih menentukan bilangan oksidasi mangan.
  Jadi, x adalah bilangan oksidasi mangan yang tidak kita ketahui. Sekarang penting untuk memperhatikan jumlah atom dalam senyawa.
  Jumlah atom kalium 1, mangan 1, oksigen 4.
  Dengan mempertimbangkan netralitas listrik suatu molekul, ketika muatan total (total) adalah nol,

1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1х+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(saat mentransfer, kami mengubah tandanya)
1x = +7, x = +7

Jadi, bilangan oksidasi mangan dalam senyawa tersebut adalah “+7”.

Tugas: menyusun bilangan oksidasi pada senyawa Fe2O3.

• Oksigen, seperti diketahui, memiliki bilangan oksidasi “-2” dan bertindak sebagai zat pengoksidasi. Dengan memperhitungkan jumlah atom (3), nilai total oksigen adalah “-6” (-2*3= -6), yaitu kalikan bilangan oksidasi dengan jumlah atom.
• Untuk menyetarakan rumus dan membawanya ke nol, 2 atom besi akan memiliki bilangan oksidasi “+3” (2*+3=+6).
• Jumlahnya nol (-6 dan +6 = 0).

Tugas: menyusun bilangan oksidasi pada senyawa Al(NO3)3.

• Hanya ada satu atom aluminium dan memiliki bilangan oksidasi konstan “+3”.
• Ada 9 atom oksigen dalam satu molekul (3*3), bilangan oksidasi oksigen diketahui adalah “-2”, yang berarti dengan mengalikan nilai-nilai ini kita mendapatkan “-18”.
• Tetap menyamakan nilai negatif dan positif, sehingga menentukan keadaan oksidasi nitrogen. -18 dan +3, + 15 hilang. Dan mengingat ada 3 atom nitrogen, mudah untuk menentukan bilangan oksidasinya: bagi 15 dengan 3 dan dapatkan 5.
• Bilangan oksidasi nitrogen adalah “+5”, dan rumusnya akan terlihat seperti: Al+3(N+5O-23)3
• Jika sulit menentukan nilai yang diinginkan dengan cara ini, Anda dapat membuat dan menyelesaikan persamaan:

1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
x=5

Jadi, bilangan oksidasi merupakan konsep yang cukup penting dalam kimia, yang melambangkan keadaan atom dalam suatu molekul.
Tanpa pengetahuan tentang ketentuan atau dasar-dasar tertentu yang memungkinkan Anda menentukan bilangan oksidasi dengan benar, mustahil untuk mengatasi tugas ini. Oleh karena itu, hanya ada satu kesimpulan: biasakan diri Anda secara menyeluruh dan pelajari aturan untuk menemukan bilangan oksidasi, yang disajikan dengan jelas dan ringkas dalam artikel, dan dengan berani melanjutkan jalur sulit seluk-beluk kimia.

Mata pelajaran kurikulum sekolah seperti kimia menyebabkan banyak kesulitan bagi sebagian besar anak sekolah modern, hanya sedikit yang dapat menentukan bilangan oksidasi suatu senyawa. Kesulitan terbesar dialami oleh anak sekolah yang belajar, yaitu siswa sekolah dasar (kelas 8-9). Kesalahpahaman terhadap mata pelajaran menyebabkan munculnya permusuhan di kalangan anak sekolah terhadap mata pelajaran tersebut.

Guru mengidentifikasi sejumlah alasan “ketidaksukaan” siswa sekolah menengah dan atas terhadap kimia: keengganan untuk memahami istilah-istilah kimia yang kompleks, ketidakmampuan menggunakan algoritma untuk mempertimbangkan proses tertentu, masalah dengan pengetahuan matematika. Kementerian Pendidikan Federasi Rusia telah membuat perubahan besar pada konten subjek. Selain itu, jumlah jam mengajar kimia juga “dipangkas”. Hal ini berdampak negatif terhadap kualitas pengetahuan mata pelajaran dan menurunnya minat mempelajari disiplin ilmu tersebut.

Topik kursus kimia apa yang paling sulit bagi anak sekolah?

Menurut program baru, kursus disiplin sekolah dasar "Kimia" mencakup beberapa topik serius: tabel periodik unsur D.I.Mendeleev, kelas zat anorganik, pertukaran ion. Hal tersulit bagi siswa kelas VIII adalah menentukan bilangan oksidasi oksida.

Aturan pengaturan

Pertama-tama, siswa harus mengetahui bahwa oksida adalah senyawa dua unsur kompleks yang mencakup oksigen. Prasyarat agar suatu senyawa biner termasuk dalam golongan oksida adalah letak oksigen kedua dalam senyawa tersebut.

Algoritma untuk oksida asam

Untuk memulainya, mari kita perhatikan bahwa derajat adalah ekspresi numerik dari valensi unsur. Oksida asam dibentuk oleh non-logam atau logam dengan valensi empat sampai tujuh, oksida kedua selalu oksigen.

Dalam oksida, valensi oksigen selalu sama dengan dua, ini dapat ditentukan dari tabel periodik unsur oleh D.I.Mendeleev. Nonlogam seperti oksigen, yang berada di golongan 6 subkelompok utama tabel periodik, menerima dua elektron untuk melengkapi tingkat energi terluarnya. Nonlogam dalam senyawa dengan oksigen paling sering menunjukkan valensi yang lebih tinggi, sesuai dengan nomor golongan itu sendiri. Penting untuk diingat bahwa bilangan oksidasi suatu unsur kimia merupakan indikator yang mengasumsikan bilangan positif (negatif).

Bukan logam pada awal rumus mempunyai bilangan oksidasi positif. Oksigen bukan logam dalam oksida stabil, indeksnya -2. Untuk memeriksa keandalan susunan nilai oksida asam, Anda harus mengalikan semua angka yang Anda masukkan dengan indeks unsur tertentu. Perhitungan dianggap andal jika jumlah total semua pro dan kontra dari derajat tertentu adalah 0.

Menyusun rumus dua elemen

Keadaan oksidasi atom-atom suatu unsur memberikan peluang untuk membuat dan menulis senyawa dari dua unsur. Saat membuat rumus, pertama-tama, kedua simbol ditulis berdampingan, dan oksigen selalu ditempatkan di urutan kedua. Di atas setiap tanda yang tercatat dituliskan nilai bilangan oksidasi, kemudian di antara bilangan-bilangan yang ditemukan tersebut terdapat bilangan yang habis dibagi kedua bilangan tersebut tanpa sisa. Indikator ini harus dibagi secara terpisah dengan nilai numerik bilangan oksidasi, sehingga memperoleh indeks komponen pertama dan kedua dari zat dua unsur. Bilangan oksidasi tertinggi secara numerik sama dengan nilai valensi tertinggi suatu non-logam dan identik dengan nomor golongan tempat non-logam berada di PS.

Algoritma untuk menetapkan nilai numerik dalam oksida basa

Oksida logam khas dianggap senyawa tersebut. Dalam semua senyawa, mereka memiliki indeks bilangan oksidasi tidak lebih dari +1 atau +2. Untuk memahami bilangan oksidasi suatu logam, Anda dapat menggunakan tabel periodik. Untuk logam subkelompok utama golongan pertama, parameter ini selalu konstan, mirip dengan nomor golongan, yaitu +1.

Logam dari subkelompok utama kelompok kedua juga dicirikan oleh bilangan oksidasi yang stabil, dalam istilah digital +2. Bilangan oksidasi oksida secara total, dengan mempertimbangkan indeksnya (angka), harus menghasilkan nol, karena molekul kimia dianggap sebagai partikel netral, tanpa muatan.

Susunan bilangan oksidasi dalam asam yang mengandung oksigen

Asam adalah zat kompleks yang terdiri dari satu atau lebih atom hidrogen yang terikat pada suatu bagian asam. Mengingat bilangan oksidasi adalah angka, menghitungnya memerlukan beberapa keterampilan matematika. Indikator hidrogen (proton) dalam asam selalu stabil dan bernilai +1. Selanjutnya, Anda dapat menunjukkan bilangan oksidasi untuk ion oksigen negatif; ia juga stabil, -2.

Hanya setelah langkah-langkah ini bilangan oksidasi komponen utama rumus dapat dihitung. Sebagai contoh spesifik, perhatikan penentuan bilangan oksidasi unsur-unsur dalam asam sulfat H2SO4. Mengingat molekul zat kompleks ini mengandung dua proton hidrogen dan 4 atom oksigen, kita memperoleh ekspresi dalam bentuk +2+X-8=0. Agar jumlahnya menjadi nol, belerang akan memiliki bilangan oksidasi +6

Susunan bilangan oksidasi dalam garam

Garam adalah senyawa kompleks yang terdiri dari ion logam dan satu atau lebih residu asam. Cara menentukan bilangan oksidasi masing-masing bagian penyusun garam kompleks sama dengan cara menentukan bilangan oksidasi pada asam yang mengandung oksigen. Mengingat bilangan oksidasi suatu unsur adalah indikator digital, penting untuk menunjukkan bilangan oksidasi logam dengan benar.

Jika logam pembentuk garam terletak pada subkelompok utama, bilangan oksidasinya akan stabil, sesuai dengan nomor golongan, dan bernilai positif. Jika garam mengandung logam dari subkelompok PS yang serupa, logam yang berbeda dapat terlihat dari residu asam. Setelah bilangan oksidasi logam ditentukan, atur (-2), kemudian hitung bilangan oksidasi unsur pusatnya menggunakan persamaan kimia.

Sebagai contoh, perhatikan penentuan bilangan oksidasi unsur-unsur dalam (garam rata-rata). NaNO3. Garam dibentuk oleh logam dari subkelompok utama golongan 1, oleh karena itu, bilangan oksidasi natrium akan menjadi +1. Oksigen dalam nitrat memiliki bilangan oksidasi -2. Untuk menentukan nilai numerik bilangan oksidasi, persamaannya adalah +1+X-6=0. Memecahkan persamaan ini, kita menemukan bahwa X seharusnya +5, yaitu

Istilah dasar dalam OVR

Ada istilah khusus untuk proses oksidasi dan reduksi yang harus dipelajari anak sekolah.

Keadaan oksidasi suatu atom adalah kemampuan langsungnya untuk mengikat dirinya sendiri (menyumbangkan kepada orang lain) elektron dari ion atau atom tertentu.

Zat pengoksidasi dianggap sebagai atom netral atau ion bermuatan yang memperoleh elektron selama reaksi kimia.

Zat pereduksi adalah atom tak bermuatan atau ion bermuatan yang kehilangan elektronnya sendiri selama interaksi kimia.

Oksidasi dianggap sebagai prosedur menyumbangkan elektron.

Reduksi melibatkan penerimaan elektron tambahan oleh atom atau ion yang tidak bermuatan.

Proses redoks dicirikan oleh reaksi di mana bilangan oksidasi suatu atom berubah. Definisi ini memberikan wawasan tentang bagaimana seseorang dapat menentukan apakah suatu reaksi merupakan ODD.

Aturan untuk mengurai OVR

Dengan menggunakan algoritma ini, Anda dapat menyusun koefisien dalam reaksi kimia apa pun.