Знаете, тут в комментариях прочитал жалобу, что в школе так объясняют эту тему, что ребёнок ни Черта не понял. Я поискал, посмотрел. Таких жалоб вообще много. Взрослые, дети, с высшим и низшим образованиями... Многие не понимают. Попробую написать статью о том, как объяснять ребёнку эту штуку - "степень окисления".
Короче. Попробую объяснить на пальцах.
Атом состоит из ядра (положительного) и электронов (отрицательных), которые крутятся вокруг него. Так говорят в школе, и у учеников создаётся ощущение, что электроны - это просто мелкие твёрдые шарики. На самом деле, конечно, никто и никогда не видел электрона, никто не знает, что это такое, и как он держится на своей "орбитали".
Когда один атом присоединяется к другому, считается что электроны с одного атома перебегают на другой, смещаются. Получается, что один атом становится положительным ионом (электроны убежали, а ядро осталось), а второй отрицательным. И они притягиваются - вещество не разрушается. Это, кстати, подтверждается измерениями. (Да, умудрились измерить, как распределён заряд в молекулах - где положительный, а где отрицательный.)
Такая грубая модель очень хорошо работает в подавляющем большинстве случаев, и в школе её вполне достаточно.
Не вдаваясь в детали скажу, что в каждом отдельном случае определять, как переехали электроны - очень трудно. Есть правила, но из них есть и очень много исключений.
"Степень окисления" - это число, которое очень условно показывает, как перебежали электроны. Положительное число - если электроны убежали, отрицательное - если пришли. Из-за заряда. Например, в соединении NaCl один электрон с натрия переедет на хлор. В сумме количество электронов не изменится, разумеется. Записывается это циферкой над буквой:
В более сложных соединениях, если есть много атомов одного сорта, циферка показывает, сколько электронов отдал каждый атом этого сорта:
В этой записи над H2 стоит "+1". Это значит, что два атома водорода отдают по одному электрону каждый. Всего два электрона.
Иногда такие соединения записывают более явно: вместо H2O пишут HOH. Это связано не с формой записи, а с формой молекулы. Там получается, что водороды находятся по разные стороны от кислорода, а при записи H2O получается вроде как, что оба слева.
Это я к чему:
если мы хотим научиться работать со степенями окисления, удобнее всего прописывать каждый атом, не группируя их:
Степень окисления имеет смысл только в соединениях, поэтому бесполезно искать степень окисления железа, например. А вот степень окисления железа в оксиде железа-3 есть смысл искать.
У одного и того же атома степень окисления может быть разной в разных соединениях. Вплоть до того, что в одних - положительная, в других отрицательная. Но в школьной химии есть более или менее постоянные атомы. Считается, что у водорода во всех соединениях степень окисления +1, у кислорода -2, у группы OH будет -1. Да, степень окисления можно искать не только у конкретного элемента, но и у целых групп:
Есть очень важное правило: сколько электронов отдано, столько и получено. Значит все "плюсы" будут в точности равны всем "минусам". И если у вас получилось, что-то типа
, то это - ошибка.
Важно не путать "степень окисления" и "валентность".
Степень окисления - сколько электронов уже отдал/принял атом,
Валентность - со сколькими другими атомами может связаться этот атом.
Чувствуете разницу? Хоть эти числа почти всегда совпадают, это разные вещи: количество связей и количество электронов.
Железо, говорят, трёхвалентно - это значит, оно может связаться с тремя атомами. А порой бывает, что связывается с одним и тем же атомом дважды. Или даже трижды (как в ацетилене у углерода*)
Заключение
Это не научная статья, даже не научная объяснялка. Это объяснялка на пальцах. Поэтому надо понимать, что тут очень много упрощений и разумных неточностей. Я очень надеюсь, что моя статья поможет хотя бы на начальном уровне разобраться с таким сложным и абстрактным понятием, как степень окисления.
Таких безумно абстрактных величин полно и в физике. Взять хотя бы тот же "заряд". Какой в нём ещё смысл, кроме того, что это просто число, написанное на элементарной частице: на протоне - положительное, на электроне - отрицательное?
