Степень окисления

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов. При определении этого понятия условно полагают, что связующие (валентные) электроны переходят к более электроотрицательным атомам (см. Электроотрицательность), а потому соединения состоят как бы из положительно и отрицательно заряженных ионов. Степень окисления может иметь нулевое, отрицательное и положительное значения, которые обычно ставятся над символом элемента сверху.

<addc>r</addc>

Нулевое значение степени окисления приписывается атомам элементов, находящихся в свободном состоянии, например: Cu, H₂, N₂, P₄, S₆. Отрицательное значение степени окисления имеют те атомы, в сторону которых смещается связующее электронное облако (электронная пара). У фтора во всех его соединениях она равна −1. Положительную степень окисления имеют атомы, отдающие валентные электроны другим атомам. Например, у щелочных и щелочноземельных металлов она соответственно равна +1 и +2. В простых ионах, подобных Cl⁻, S²⁻, K⁺, Cu²⁺, Al³⁺, она равна заряду иона. В большинстве соединений степень окисления атомов водорода равна +1, но в гидридах металлов (соединениях их с водородом) — NaH, CaH₂ и других — она равна −1. Для кислорода характерна степень окисления −2, но, к примеру, в соединении с фтором OF₂ она будет +2, а в перекисных соединениях (BaO₂ и др.) −1. В некоторых случаях эта величина может быть выражена и дробным числом: для железа в оксиде железа (II, III) Fe₃O₄ она равна +8/3.

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении равна нулю, а в сложном ионе — заряду иона. С помощью этого правила вычислим, например, степень окисления фосфора в ортофосфорной кислоте H₃PO₄. Обозначив ее через x и умножив степень окисления для водорода (+1) и кислорода (−2) на число их атомов в соединении, получим уравнение: (+1)•3+x+(−2)•4=0, откуда x=+5. Аналогично вычисляем степень окисления хрома в ионе Cr₂O₇²⁻: 2x+(−2)•7=−2; x=+6. В соединениях MnO, Mn₂O₃, MnO₂, Mn₃O₄, K₂MnO₄, KMnO₄ степень окисления марганца будет соответственно +2, +3, +4, +8/3, +6, +7.

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. Так, для серы высшая степень окисления равна +6, низшая −2, промежуточная +4.

Изменение степеней окисления элементов по группам периодической системы отражает периодичность изменения их химических свойств с ростом порядкового номера.

Понятие степени окисления элементов используется при классификации веществ, описании их свойств, составлении формул соединений и их международных названий. Но особенно широко оно применяется при изучении окислительно-восстановительных реакций. Понятие «степень окисления» часто используют в неорганической химии вместо понятия «валентность» (см. Валентность).