Понятие о степени окисления

Степень окисления – условный заряд атома в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что оно состоит только из ионов. Степень окисления может иметь положительное, отрицательное и нулевое значение, которое выражают арабскими цифрами с соответствующим знаком и располагают справа от символа элемента. Например, Al₂⁺³O₃^–2; Н₂⁰.

При определении степени окисления учитывают следующие положения:

1. Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.

2. Степень окисления гидроксильной группы равна «–1»(ОН ^–), водорода – «+1» (Н⁺), кислорода – «– 2» (O ^{– 2}) (за исключением водорода в составе гидридов металлов и кислорода в составе перекисей. Например, в гидриде водорода (NaH)степень окисления водорода равна 1 –, в перекиси водорода (Н₂O₂) степень окисления кислорода равна 1+.

При записи формулы химического соединения на первое место ставят электроположительные элементы, располагая их по мере увеличения степени окисления, в конце – электроотрицательный. Например, Na⁺₂O^2–, H⁺₂S⁶⁺O^2–₄.

Оксиды

Оксидами называют бинарные (состоящие из двух элементов) соединения, в которых один из элементов – кислород, причем атомы кислорода не связаны между собой и находятся в степени окисления 2–.

Оксиды бывают солеобразующие - им соответствуют соли, которые образуются при взаимодействии этих оксидов с кислотами и щелочами; и несолеобразующие (безразличные, индифферентные) им не соответствуют соли (N₂O, NO, CO), обычно это соли неметаллов в низших степенях окисления.

Солеобразующие оксиды по составу и химическим свойствам делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основные – оксиды металлов в невысоких степенях окисления (1+ и 2+), которые реагируют с кислотами, образуя соли (К₂О, MgO).

Кислотные – оксиды неметаллов и оксиды металлов в высоких степенях окисления (больше 4+), которые реагируют со щелочами, образуя соли (СО₂, Р₂О₅). Кислотные оксиды называют также ангидридами, так как при взаимодействии с водой они образуют соответствующие кислоты.

Амфотерные оксиды образуют некоторые металлы, проявляющие степень окисления +2 (Be, Zn, Sn, Pb) и металлы, степень окисления которых +3, +4 (Al, Cr, Mn и др.). Понятие «амфотерность» означает двойственность свойств, т.е. способность проявлять свойства и основных и кислотных оксидов в зависимости от свойств химического «партнера». При этом, если «партнер» проявляет кислотные свойства, то реагирующий с ним амфотерный оксид выступает в противоположном качестве – в качестве основного оксида и наоборот.

Номенклатура оксидов. Согласно международной номенклатуре названия оксидов составляют из слова «оксид» и русского названия элемента, образующего оксид, в родительном падеже.

Если элемент образует несколько оксидов, то после названия оксида в скобках указывается степень окисления этого элемента. Например, MgO – оксид магния; MnO₂ – оксид марганца (IV); Mn₂O₇ – оксид марганца (VII).

Реакции взаимодействия оксидов с кислотами, основаниями и водой приведены в табл. 3.3.1.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотными образуя соли:

MgO + CO₂ → MgCO₃; Na₂O + Cl₂O₇ → 2NaClO₄.

Получить оксиды можно несколькими способами.

1. Соединение простого вещества с кислородом (как правило, при нагревании):

С + О₂ = CO₂; 2Mg + О₂ = 2 MgO.

2. Термическое разложение соответствующих кислот, оснований, неустойчивых солей:

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O; H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O;

CaCO₃ = CaO + CO₂; 2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂ + O₂.

3. Действием кислоты или щелочи на соответствующую соль (если оксиду соответствует неустойчивая кислота или неустойчивое основание):

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑; (кислотный оксид);

2AgNO₃ + 2NaOH = 2NaNO₃ + H₂O + Ag₂O↓ (основный оксид).