Задание
Определите степени окисления у:
а) углерода в гексахлорбензоле C₆Cl₆
б) углерода в щавелевой кислоте H₂C₂O₄
в) углерода в глюкозе C₆H₁₂O₆
г) углерода в метиловом спирте CH₃OH
д) азота в гидроксиламине NH₂OH
е) кислорода в диоксидифториде O₂F₂
ж) кислорода в озониде калия KO₃
з) кислорода в надпероксиде натрия NaO₂
Решение
Общий подход по нахождению степени окисления элемента в веществе можно описать следующим алгоритмом.
- обозначаем искомую величину буквой k
- определяем степени окисления у остальных элементов, имеющихся в веществе, руководствуясь их типом (металл/неметалл), а также их положением в ряду электроотрицательностей (ЭО)
- помня, что вещество в целом электронейтрально, составляем уравнение, правая часть которого равна нулю, а левая представляет сумму произведений индекса элемента на его степень окисления
- при решении уравнения находим значение k.
Рассмотрим подробно, как реализуется описанная последовательность действий на примере первого фигурирующего в задании соединения – гексахлорбензола.
а) Это вещество является бинарным соединением – состоит из атомов двух элементов-неметаллов: хлора Cl и углерода C. Хлор более электроотрицателен, нежели углерод:
ЭО(C) < ЭО(Cl)
По указанной причине Cl имеет отрицательное значение степени окисления, равное –1 (типичное значение для галогенов). Отталкиваясь от формулы Cᵏ₆Cl⁻¹₆ составляем уравнение:
6·k + 6·(–1) = 0
Решаем его:
6k + 6·(–1) = 0 ⇔
6k – 6 = 0 ⇔
6k = 6 ⇔
k = 1
Таким образом, углерод в C₆Cl₆ имеет степень окисления +1.
Применяя аналогичные рассуждения, разберём остальные предложенные варианты в упражнении.
б) Щавелевая кислота H₂C₂O₄ состоит из трёх элементов-неметаллов – водорода, углерода и кислорода. Заметим, что
ЭО(H) < ЭО(C) < ЭО(O) ,
из чего следует, что кислорода в данном соединении будет иметь типичную для него степень окисления –2, а водород +1. Составляем уравнение:
2·(+1) + 2·k + 4·(–2) = 0
и находим, что k = 3: H₂C⁺³₂O₄
в) Глюкоза C₆H₁₂O₆, как и щавелевая кислота, состоит из тех же самых элементов-неметаллов, поэтому кислород там тоже будет иметь степень окисления –2, а водород +1. Если теперь составить уравнение
6·k + 12·(+1) + 6·(–2) = 0 ,
то при его решении получится k = 0: C⁰₆H₁₂O₆
г) Для удобства запишем формулу метилового спирта как CH₄O. По аналогии с вариантами б) и в) у кислорода будет степень окисления –2, а у водорода +1. Составляем уравнение:
1·k + 4·(+1) + 1·(–2) = 0
Из него получаем k = –2: C⁻²H₃OH.
д) Запишем формулу гидроксиламина как NH₃O. Поскольку
ЭО(H) < ЭО(N) < ЭО(O) ,
то как и в предыдущих случаях б), в) и г) у кислорода степень окисления –2, а у водорода +1. Составляем уравнение:
1·k + 3·(+1) + 1·(–2) = 0 ,
откуда k = –1: N⁻¹H₂OH.
е) Диоксидифторид состоит из двух элементов-неметаллов – фтора и кислорода, причём
ЭО(O) < ЭО(F) ,
следовательно, фтор имеет отрицательное значение степени окисления, равное –1. Отсюда
2·k + 2·(–1) = 0
и k = 1: O⁺¹₂F₂ .
ж) Озонид калия KO₃ состоит из двух элементов: металла (K) и неметалла (O). Это означает, что калий имеет положительную и типичную для щелочных металлов степень окисления +1. Для нахождения степени окисления кислорода запишем уравнение:
1·(+1) + 3·k = 0
Из него получается, что k = –¹/₃, то есть формально у кислорода в данном соединении дробная отрицательная степень окисления.
з) Надпероксид натрия NaO₂ состоит из металла (Na) и неметалла (O), значит натрий имеет характерную для щелочных металлов степень окисления +1. Уравнение для отыскания степени окисления кислорода имеет вид:
1·(+1) + 2·k= 0
Отсюда k = –¹/₂ .
Ответ
а) +1; б) +3; в) 0; г) –2; д) –1; е) +1; ж) –¹/₃; з) –¹/₂.
Комментарий
Подход с составление уравнения применим и к ионам с той лишь разницей,,что правая часть уравнения должна быть равна заряду иона. Вот два примера с нахождением степени окисления у хрома и азота:
1) дихромат-анион Cr₂O₇²⁻
2·k + 7·(–2) = –2
k = +6
2) катион гидразиния [N₂H₅]⁺
2·k + 5·(+1) = +1
k = –2
Другие задания, имеющиеся на канале, можно найти здесь:
