Что такое степень окисления, по каким правилам её расставляют в формулах и как определить её для любого элемента в соединении.
Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи ионные (то есть общие электронные пары полностью перешли к более электроотрицательному атому). Её записывают со знаком и числом над символом элемента: +1, −2 и т. д. Степень окисления — удобный формальный инструмент для составления формул, уравнивания окислительно-восстановительных реакций и понимания химии элемента. Определяют её по нескольким простым правилам.
Основные правила такие. Степень окисления атомов в простом веществе равна нулю (в O₂, Fe, H₂ она 0). У одноатомного иона она равна его заряду (Na⁺ → +1, Cl⁻ → −1). Ряд элементов имеет практически постоянную степень окисления: щелочные металлы всегда +1, щёлочноземельные и цинк +2, алюминий +3, фтор всегда −1. Водород почти всегда +1 (кроме гидридов металлов, где −1), а кислород почти всегда −2 (кроме пероксидов, где −1, и соединений со фтором). Главное правило-баланс: сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю, а в ионе — заряду иона. Отсюда неизвестную степень окисления находят алгебраически. Например, в серной кислоте H₂SO₄ водород даёт 2·(+1)=+2, кислород 4·(−2)=−8, значит на серу приходится +6, чтобы сумма была нулём. В перманганате калия KMnO₄: калий +1, кислород −8, следовательно марганец +7. Высшая (максимальная положительная) степень окисления элемента главной подгруппы обычно равна номеру группы, а низшая для неметалла равна номеру группы минус 8. Степень окисления, в отличие от валентности, может быть отрицательной и нулевой и является формальной величиной — она не всегда совпадает с реальным зарядом или числом связей. По изменению степеней окисления определяют окислитель (понижает степень) и восстановитель (повышает). О валентности и её отличии от степени окисления — в отдельном гайде, а состав вещества по формуле проверит калькулятор массовой доли.
Это условный заряд атома в соединении, если считать все связи ионными. Её пишут со знаком: +1, −2 и т. д. Величина формальная, но очень удобная для составления формул и уравнивания реакций.
Расставьте известные (кислород −2, водород +1, металлы по постоянным значениям), а неизвестную найдите из условия: сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю, в ионе — заряду иона.
Кислород почти всегда −2 (кроме пероксидов −1 и соединений со фтором). Водород почти всегда +1 (кроме гидридов металлов, где −1).
Водород даёт +2 (2×+1), кислород −8 (4×−2). Чтобы сумма была нулём, сера должна быть +6. Аналогично марганец в KMnO₄ равен +7.
Валентность — число связей, всегда положительное целое. Степень окисления — условный заряд, может быть отрицательной и нулевой. Числа часто совпадают, но смысл разный.