Атомы в молекуле связаны посредством химической связи. Она может быть ковалентной неполярной или полярной или ионной. Как мы знаем, способность атома образовывать некое число химических связей называется валентностью. Но в неорганической химии часто используется ещё одна характеристика атома в молекуле – степень окисления.
Степень окисления – это условная величина. Она показывает, каким был бы заряд атома, если бы все связи, которые он образует, были ионными.
Ранее мы обсуждали химическую связь и выяснили, что при образовании ионной связи электроны, собственно и образующие связь, смещаются к одному из атомов. Атом, который приобретает электроны, получает отрицательный заряд, атом, отдавший электроны, получает положительный заряд.
Степень окисления численно равна валентности, но с одной важной оговоркой.
Валентность всегда положительна, а степень окисления может быть и положительной, и отрицательной.
Это легко понять, если вспомнить, что валентность – это число образованных связей. Оно не может быть отрицательным, иначе связей и не было бы. А вот степень окисления показывает, сколько электронов атом получил или отдал. Электроны имеют отрицательный заряд, так что принятие или отдача электронов означает, что и атом получает некий заряд.
Также запомните, что в отличие от валентности, обозначаемой римскими цифрами, степень окисления обозначается цифрами арабскими со знаком + или -.
Ещё одно важное замечание. Молекулы никогда не имеют заряда, или, иначе говоря, заряд любой молекулы равен 0. Это означает, что число отрицательных зарядов и число зарядов положительных в молекуле всегда одинаково! Не забывайте проверять правильность написания формулы, перемножая степени окисления и индексы у атомов, произведения этих величин должны быть равными. Ну а теперь, чтобы лучше усвоить эти теоретические выкладки, перейдём к примерам.
Пример 1.
Рассмотрим молекулу оксида серы (VI) SO3. Здесь более электроотрицательный элемент – кислород, то есть электроны сместятся к нему, а значит, он приобретёт заряд отрицательный. Сера же будет электроны отдавать, поэтому получит заряд положительный. Осталось разобраться с величинами.
Как говорилось выше, степень окисления совпадает с валентностью, но имеет знак. Напомню, что кислород имеет валентность II. Его степень окисления равна -2. Отрицательный заряд здесь возник потому, что кислород принимает электроны. Сера же электроны отдаёт, получая при этом заряд +. Здесь степень окисления серы +6 (см. выше: валентность серы в этом соединении VI). Теперь посмотрите на формулу:
В молекуле число положительных зарядов всегда равно числу отрицательных, только в этом случае молекула будет иметь заряд 0. В оксиде серы (VI) имеется 1 атом серы с зарядом +6 и три атома кислорода, каждый из которых имеет заряд -2. Таким образом, число положительных зарядов 6 (вклад атома серы +6) и число отрицательных зарядов тоже 6 (вклад трёх атомов кислорода 3*(-2)=-6).
Произведения степени окисления и индекса каждого атома обязательно совпадают по модулю!
Пример 2.
Рассмотрим оксид алюминия Al2O3. Электроотрицательный кислород будет принимать электроны и приобретать отрицательный заряд, алюминий же будет электроны отдавать, получая заряд положительный. Разберёмся со значениями степеней окисления:
Проверим себя. Для алюминия произведение степени окисления и индекса 3*2=6. Для кислорода произведение степени окисления и индекса -2*3=-6. Таким образом, число отрицательных зарядов равно числу положительных, и молекула нейтральна.
Пример 3.
Рассмотрим оксид фосфора (V) Р2О5. Рассуждая, как и в предыдущих случаях, получим, что степень окисления фосфора здесь +5:
Произведения степеней окисления и индекса для обоих атомов по модулю 10, число отрицательных и положительных зарядов равно, молекула нейтральна.
Степенью окисления удобно оперировать и в случае более сложных соединений, например, НNO3 или KMnO4. Но это мы обсудим позже.
Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.
