Степень окисления

В химии термин "окисление" ("восстановление") означает реакции, при которых атом или группа атомов теряют (приобретают электроны. Степень окисления - это приписываемая одному либо нескольким атомам численная величина, характеризующая количество перераспределяемых электронов и показывающая, каким образом эти электроны распределяются между атомами при реакции.

Определение этой величины может быть как простой, так и довольно сложной процедурой, в зависимости от атомов и состоящих из них молекул.
Более того, атомы некоторых элементов могут обладать несколькими степенями окисления. К счастью, для определения степени окисления существуют несложные однозначные правила, для уверенного пользования которыми достаточно знания основ химии и алгебры.

1) В простом веществе степень окисления любого элемента равна 0. Примеры: Na0, H02, P04.

2) Необходимо запомнить элементы, для которых характерны неизменные степени окисления.

3) Поиск степеней окисления остальных элементов основан на простом правиле:
  В нейтральной молекуле сумма степеней окисления всех элементов равна нулю, а в ионе - заряду иона.

Степень окисления - это условный заряд атомов химического элемента в соеденении, вычисленный на основе предположения, что все соеденения (и ионные, и ковалентно-полярные) состоят только из ионов.

Степень окисления — вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций. Она указывает на состояние окисления отдельного атома молекулы и представляет собой лишь удобный метод учёта переноса электронов: она не является истинным зарядом атома в молекуле.

Степень окисления атомов вне химического соединения равна нулю. Это правило справедливо как для веществ, образованных из отдельных свободных атомов, так и для таких, которые состоят из двух, либо многоатомных молекул одного элемента.

Чем отличаются понятия валентность и степень окисления?

Сте́пень окисле́ния (окислительное число, формальный заряд) — вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления иокислительно-восстановительных реакций. Она указывает на состояние окисления отдельного атома молекулы и представляет собой лишь удобный метод учёта переноса электронов: она не является истинным зарядом атома в молекуле.

А валентность - это свойства атомов одного химического элемента присоединять определённое число атомов другого.
То есть валентность имеется у простого вещества, а степень окисления - у атома в составе сложного вещества.

Как определить степень окисления элемента?

Степень окисления химического элемента определяется номером группы, в которой он находится. Это правило выполняется если элемент стоит на 1-ом месте. А если элемент стоит на 2-ом месте, надо из самого большого номера группы вычесть номер группы этого элемента.

Элементы 1 группы имеют с. o. +1 
2 группы - +2 
3 группы - +3 
У остальных групп переменчивые с. о.
Степень окисления может быть отрицательной. 
H₂, N₂ - здесь степень окисления равна 0 
У кислорода O₂ всегда степень окисления -2, кроме фтора там +2

Например, чтобы определить степень окисления Сl₂O₇ мы знаем, что кислород имеет с.о. -2, значит, 7*2=14, у хлора только 2, нужно чтобы получилось 14, мы умножаем на 7, получается 14

Для начала запомним, что у кислорода степень окисления всегда -2, у водорода +1 и в редких случаях -1.

Вообще, по таблице Менделеева: смотрим на группу, в которой находится вещество, такая у него и степень окисления.

Но есть вещества, которые имеют несколько степеней окисления, допустим, возьмём несколько кислот:
HClO
HClO₂
HCLO₃
HClO₄
Сразу же можем определить степень окисления водорода +1 и кислорода -2. Степень окисления хлора определяется по принципу 3, то есть в сумме должно быть 0. HClO у водорода +1, у кислорода -2, значит нужно ещё +1, т.е. У Cl степень окисления +1
HClO2. У водорода +1, у кислорода -2, но там два атома ещё, поэтому -2•2=-4. Чтобы было 0 не хватает ещё +3, значит степень окисления Cl - +3

Степень окисления соответствует заряду иона или формальному заряду атома в молекуле или в формульной единице.

Степень окисления указывается сверху над символом элемента. В отличие от указания заряда иона, при указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот.

Степень окисления атома в простом веществе равна нулю

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю

Понятие степени окисления вполне применимо и для нестехиометрических соединений (КС8, Mo₅Si₃, Nb₃B₄ и др.).
Например в известной реакции обжига пирита:
4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂ удобнее всего принять в исходном соединении степень окисления у железа +3 (хотя реально атом железа смещает от себя 2 электрона, то есть степень окисления железа +2), а у серы −3/2, что совсем не противоречит определению степени окисления, как условной единицы и позволяет так же просто, как и в случае других окислительно-восстановительных процессов, уравнять реакцию. Суммарная степень окисления атомов в молекуле всегда равна нулю.

Степень окисления простых веществ всегда равна нулю.
Щелочные металлы, которые находятся в первой группе периодической таблицы, имеют степень окисления +1.
Щелочноземельные металлы, занимающие в периодической таблице вторую группу, имеют степень окисления +2.
Водород в соединениях с различными неметаллами всегда проявляет степень окисления +1, а в соединениях с металлами +1.
Степень окисления молекулярного кислорода во всех соединениях, рассматриваемых в школьном курсе неорганической химии, равна -2. Фтора -1.
При определении степени окисления в продуктах химических реакций исходят из правила электронейтральности, в соответствии с которым сумма степеней окисления различных элементов, входящих в состав вещества, должна быть равна нулю.
Алюминий во всех соединениях проявляет степень окисления, равную +3.

Для определения степени окисления нужно следовать следующим правилам:
1) Сумма степеней окисления в соединении равна нулю, в ионе - его заряду.
2) Отдельные атомы и простые вещества имеют степень окисления, равную нулю
3) В соединения последний элемент имеет отрицательную степень окисления (за некоторыми исключениями)
4) Отрицательная степень окисления элемента равна 8 минус номер его группы
Элементы с постоянной степенью окисления
Водород - всегда +1, кроме соединений типа МеН (там он -1)
Кислород - всегда -2, кроме OF₂ (+2) и H₂O₂ (-1)
Алгоритм определения.
1) Указываем степень окисления известного элемента.
2)Перемножаем ее с индексом данного элемента.
3) делим полученное произведение на индекс элемента, степень окисления которого требуется определить
4) Результат записываем с противоположным знаком
или
составляем простейшее уравнение: Возьмем соединение H₂SO₄. Чтобы определить степень окисления серы:

2 * (+1) + х + 4 * (-2) = 0
2 + х - 8 = 0
х = + 6

Степень окисления – это условный заряд атома в химическом соединении, если предположить, что оно состоит из ионов.
Степень окисления – это количественная характеристика элемента в химическом соединении.
Степень окисления обозначается цифрой со знаком (+) или (-), ставится над символом элемента  ( например: H+Сl- ).
В целом сумма положительных степеней окисления равна числу отрицательных степеней окисления и равна нулю.
Степень окисления атомов в  простом веществе равна 0.
Степень окисления кислорода равна -2, кроме соединения с фтором;
Степень окисления водорода равна +1, кроме соединений с металлами;
Высшая положительная  степень окисления элемента равна номеру группы периодической системы.
Низшая степень окисления имеет отрицательное значение и  определяется по правилу «8», 8 - № группы элемента, например, азот -  расположен в 5 – ой группе, следовательно, его низшая степень окисления равна 8 – 5 = -3.
Металлы имеют положительную степень окисления, которая равняется № группы, для элементов главных подгрупп.
Определение степени окисления начинаем с записи известных степеней окисления, например, H2SO4, нам известна степень окисления водорода +1 и степень окисления кислорода -2, неизвестна степень окисления серы, обозначим ее за «х», решаем уравнение +1Х2 +Х + (-2Х4) = 0; Х = +6, следовательно, степень окисления элементов в формуле серной кислоты равна H2+1S+6O4-2.

Запомните, что в простом веществе степень окисления любого элемента равна 0. Примеры: Na0, H02, P04.
Потому, что в нейтральной молекуле сумма степеней окисления всех элементов равна нулю, а в ионе - заряду иона.
К примеру, определим степень окисления атомов азота в соединении состава N₂O₃. Для этого: 1. Обозначим степень окисления атомов азота через х. А степень окисления кислорода в оксидах всегда составляет -2. Итак, над N пишем x, над O пишем -2:  х   - 2
 N₂О₃.

2. Определим сумму отрицательных зарядов: 3 • (-2) = -6

3. Определим сумму положительных зарядов: 2 • х = 2х

4. Составим алгебраическое уравнение, учитывая, что сумма зарядов любого соединения равна нулю: -6 + 2х = 0,2х = 6, х = 6 : 2 = 3. Следовательно, степень окисления азота в данной формуле равна +3.

Когда степень окисления надо вычислять, а когда смотреть по таблице Менделеева?

Простое вещество всегда 0, оксиген всегда -2, кроме (Na₂O₂, здесь -1 и здесь H₂O₂, а здесь F₂O +2) металлы по группе +1, +2, +3, 7 группа HF, HCl, HBr, HI будут -1, ну и зная все это можно уже посчитать, сумма должна быть 0

Металлы 1-3 групп главных подгрупп  имеют постоянную степень окисления +1, +2, +3, кроме Cu Au, смотри в таблицу растворимости, там некоторые элемнты есть, а другие - по формуле

Как определить максимальную и минимальную степень окисления?

Максимальная степень окисления определяется по номеру группы, в которой находится элемент.

Минимальная степень - по недостающему количеству электронов на внешнем энергетическом уровне.

Чтобы рассчитать минимальную степень окисления неметалла необходимо вычесть из номера группы, в которой он находится, число 8.
Максимальная степень окисления азота N равна +5 (номеру группы) - N₂O₅, HNO₃, KNO₃, а его минимальная степень окисления (5-8) равна -3 - NH₃.

Максимальная степень окисления неметаллов

Степени окисления неметаллов могут быть как положительными так и отрицательными, в зависимости от того, с каким атомом он соединён: если с атомом металла, то всегда отрицательная, если с неметаллом - то может быть и +, и - (об этом узнаете при изучении ряда электроотрицательностей). Высшую отрицательную степень окисления неметаллов можно найти, вычтя из 8 номер группы, в которой находится данный элемент, высшая положительная равна числу электронов на внешнем слое (число электронов соответствует номеру группы).
Степени окисления простых веществ равны 0, независимо от того, металл это или неметалл.

Как определить низшую степень окисления?

Низшая степень окисления равна 8 минус номер группы, только со знаками + и -
например, фтор всегда -1, кислород -2 (исключение +2 со фтором,1 с металлами и водородом в пероксидах), углерод от -4 до +4. Значит в ряду фтор-кислород-углерод низшая степень окисления уменьшается -1,2,4

Высшая степень окисления обычно соответствует номеру группы, низшая - № группы минус 8. В разных соединениях многие элементы имеет разную степень окисления. Например, сера в H₂S имеет степень окисления = -2 (это низшая, В SO₂ степень окисления серы = +4 (промежуточная, в H₂SO₄ степень окисления серы = +6 ( это высшая степень окисления). Некоторые элементы имеют постоянную степень окисления, например, металлы главных подгрупп 1 и 2 групп (= № группы. Фтор в соединениях всегда -1). У металлов в соединениях степень окисления только положительная.

Что такое промежуточная, наименьшая степень окисления?

Высшая степень окисления — это наибольшее положительное ее значение. Для большинства элементов она равна номеру группы в периодической системе и является важной количественной характеристикой элемента в его соединениях.

Наименьшее значение степени окисления элемента, которое встречается в его соединениях, принято называть низшей степенью окисления; все остальные — промежуточными.

Как определять степень окисления у НЕМЕТАЛЛОВ?

При определении степеней окисления необходимо использовать следующие правила:
1. Элемент в простом веществе имеет нулевую степень окисления;
2. Все металлы имеют положжительную степень окисления;
3. Бор и кремний в соединениях имеют положительные степени окисления;
4. Водород имеет в соединениях степень окисления (+1). Исключая гидриды (соединения водорода с металлами главной подгруппы первой-второй групп, степень окисления -1, например Na+H-);
5. Кислород имеет степень окисления (-2), за исключением соединения кислорода со фтором O+2F-2 и в перекисях (Н₂О₂ - степень окисления кислорода (-1));
6. Фтор имеет степень окисления (-1)

Какую степень окисления всегда имеют металлические элементы в соединениях?

Ответ: положительную
Например, $$ Mg^{+2}Cl_2, Li^+F, Al^{+3}(OH)_3, Fe^{+2}O $$ (хлорид магния, фторид лития, гидроксид алюминия, оксид железа II)

Как определить степень окисления в различных соединениях?

1. Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомним, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов. 2. Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

В таблице растворимости написаны степени, а если нужно узнать степень окисления всех элементов например в кислоте или соли то делаем так:
 
HNO₃
у О степень окисления определяем по таблице: -2
У H тоже по таблице: +1
у N считаем так: степень окисления элемента стоящего справа умножаем на коофициент, получем -2 * 3 = -6, дальше смотрим степень окисления вещества стоящего слева, т.е. у Н (+1)
-6 + 1 = -5
меняем знак на противоположный и получаем степень окисления N(=5)

Нужно смотреть, в паре с чем стоит элемент. Чаще всего свойства надо просто заучить. Обычно хватает следующих: O - степень окисления (-2), H -степень окисления (+1). Простейший пример: Al2O3. Мы знаем, что у кислорода с.о. всегда (-2), значит подписываем над ним (-2). Далее простейшая математика. Умножаем с. о. на индекс (-2) * 3 = (-6). Т.к. мы знаем, что при общей сумме всех степеней окисления умноженных на индекс мы должны получить 0, то, соотвественно, умножение с. о. на индекс Al должно равняться (+6). Мы знаем, что индекс Al - 2, опять же производим математический подсчет (+6):2=(+3). Итого: степень окисления Al (+3), степень окисления O (-2). Это работет и на металлах, и на неметаллах. Помните: степень окисления O всегда (-2).

Как находить степень окисления? У каких элементов какой метод? И у некоторых степень окисления непостоянная, как определить в каждом конкретном случае?

Следующие сведения помогут правильно определять степени окисления:

1. Степень окисления атомов, вне химических соединений = 0 (Сl2, Ag, S8 (октасера)).

2. Определить, состоит ли то или иное вещество из ионов. Степень окисления ионов равна их заряду (Cl-1).

3. Неметаллы, которые реагируют с металлами будут иметь с.о. отрицательную, а металлы - всегда положительную и чтобы восстановить энергетический баланс нужно с.о. неметалла домножить на с.о. металла, (Al+3) + (Cl-1x3), но нужно учитывать, что с.о. бывает разной (у cu +1 и +2, у серы 2, 4, 6, у железа +2, +3, Fe(+3)(OH(-1))3 или Fe+2 (oh(-1))2).

4. У кислорода практически всегда с.о. = -2, кроме: а) в соединении H₂O₂, где с.о. кислорода = -1
б) в соединении O₂F₂, кислород стоит на 1 месте (т.к. фтор более электроотрицателен) и с.о. +2

5. Водород не всегда положителен (h2o(+1), а nah(-1)), т.к. при взаимодействии с металлом водород принимает ион натрия.

6. Фтор всегда имеет с.о. 1

7. Сумма степеней окисления в соединении равна его заряду Fe₂O₃ (c.o. fe+3, c.o o-2 = 2 и 3)

8. В таблице растворимости кислот, оснований и солей в воде можно посмотреть многие с.о.

Пример 1. H₂SO₄

Видим, у кислорода всегда (-2) (!) у каждого, у водорода (+1), тогда суммарный заряд кислорода -8, водорода +2, остается "-6", значит тут у серы "+6"

Пример 2. KMnO₄

У кислорода сумарный -8, у калия +1 (в таблице растворимости указано), знчит у марганца должно быть +7.

Степень окисления можно определять обычным подсчетом. Например KMnO₄, у кислорода с.о. всегда -2, значит на кислород в данном соединении приходится -8 (с учетом индекса 4); калий всегда имеет с.о. +1, на него в соединении так и приходится +1; тогда на марганец придется +7, так как -8 + 1 = -7, 7 + 7 = 0, а любая молекула должна иметь общую с.о. равную 0, то есть молекулы веществ должны быть нейтральны. Тогда всегда при сложении всех с.о. в соединении мы должны получить 0.

Неплохо также запомнить, что: 
1) у щелочных металлов (1 группа) - степень окисления всегда будет +1; 
2) у щелочноземельных металлов (2 группа) - +2; 3) В простых веществах степень окисления всегда 0, например у Н₂ или О₂, Mg;

Как узнать степень окисления элементов в оксидах?

Степень окисления определяют двумя способами: по формуле вещества или по строению атома, исходя из распределения валентных электронов. Для элементов главных подгрупп это число равно номеру группы. Если этот элемент находится ВЫШЕ линии бор - астат, то это - неметалл. Такой элемент принимает электроны до завершения внешнего уровня (до восьми) и приобретает НИЗШУЮ степень окисления. Для элементов 5 группы она равна -3. Потому такие элементы соединяются с водородом, образуя вещество ЭН3. Эти же элементы, отдавая валентные электроны, приобретают высшую степень окисления, равную номеру группы. Для тех же элементов она равна +5, а высший оксид - Э2О5.

Как узнать степень окисления в окислительно-восстановительных реакциях

Есть определенные правила: Например кислород часто имеет чтепенть окисления -2 за исключением В Na₂O₂ H₂O₂ BaO₂ они называются пероксидами, там степень окисление кислорода равна -1. В соединениии OF₂ степень окисления кислорода равна +2 в O₂F₂ равно+1 в супероксиде K₂O степень окисления кислорода - 0,5.
Степень окислениа водорода часто +1, за исключением гидридов LiH, SiH₄, BH₃, NaH, там степень окисления водорода равна -1 Степень окисление металла всегда положительна и зависит от валентности, например, степень окисления калия вседа +1 положительный из за того что он металл и у него постояянаая валентность 1. Сумма степеней окисление всегда равана нулю, а если ион то заряд иона есть одна подсказка если соединение например состоит из трех элементов то первые два положительные а последний имеет отрицательную степень окисления, наприер H₂SO₄ водород имеет степень окисления всегла +1 из за того что два атома водорода степень оеислениееводорода становится +1 сера по подсказке первые два положительнык и он полодиьельным будет и м и сожно так определить все нматаллы чачто положительные за исклюяеникм в оксидах сера имеет переменную валентность по этлму эго остаыляем в конец кислород имеет 4 атома поэтому степнь окисления будет -8 2+х+(-8)=0 х= 6 х это степень окисления серы

Как понять, постоянная степень окисления или нет?

В таблице Менделеева элементы, стоящие в первом, втором и третьем периоде характеризуются постоянной валентностью; первый период - первая валентность и т.д. Например, водород, у него всегда первая или кальций - у него - 2. Все остальные имеют переменную валентность (кроме кислорода, у него всегда два).

Как определять степень окисления по структурным формулам?

Если в формуле есть кислород, его степень окисления практически всегда равна -2, если нет кислорода, определяем по водороду, высшая степень окисления соответствует номеру группы.
Пример: H₂SO₄? Определяем так: над кислородом пишем -2, т. к. атомов кислорода 4, то всго на нем будет -8, значит на оставшихся H и S +8, зная степнь окисления водорода +1, и число атомов в веществе получаем +2, на серу приходится +6

Как рассчитать индекс и степень окисления одновременно (когда неизвестно ни то ни другое)?

Например, вода - H₂O. H и О. Первый элемент - положительное окисление=номер группы, второй элемент - отрицательное= 8-номер группы, но у кислорода всегда 2.
Значит Н⁺¹ и О⁻². Общее число, которое делится и на 1 и на 2 = 2. 2 делим на окисление ¹ = 2; 2:²=1.

Почему щелочные металлы проявляют положительную степень окисления?

Потому что они могут только отдавать электроны, никогда не принимают. Металлы почти всегда имеют положительную степень окисления (т.к энергетический уровень у них мало заполнен)

Как определить степень окисления в веществе, к примеру FeBr₃, если здесь нет постоянной степени окисления и ни у одного вещества нет постоянной валентности?

FeBr₃
металлы имеют только положительную степень окисления, значит, у брома степень окисления отрицательная, она равна -1 (№ группы -8). Атомов брома 3, значит, минусов 3, и плюсов 3, следовательно, степень окисления железа = +3

Как определить отрицательную степень окисления в соединениях?

По таблице Менделева смотрим, сколько элементу надо до 8, столько и пишем минус.
А плюс высчитываем через наименьшее общее кратное.

В периодах слева на право степень окисления высших оксидов:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) сначала увеличивается, а затем уменьшается

1) Увеличивается. Только увеличивается степень окисления чего? Если кислорода, то она не изменяется, кроме соединения со фтором. Если степень окисления элемента, который окислился, то она увеличивается.

Низшая степень окисления в ряду химических элементов Фосфор-Сера-Хлор:
а) Увеличивается б) не изменяется в) уменьшается г) изменяется переодически

Степень окисления в периоде увеличивается слева направо, а в группе уменьшается сверху вниз 
ответ:a) увеличивается