OdrabiamyPremiumBasicfiszki

Obliczanie stopni utlenienia w jonach i cząsteczkach

Chemia

Zestaw uczy zasad wyznaczania stopni utlenienia pierwiastków w cząsteczkach i jonach. Zawiera reguły dla tlenu, wodoru, fluoru oraz metali, a także przykłady obliczeń przydatnych na sprawdzianie i maturze.

12 fiszek16 pytań · 2 etapynotatkaSzkoła średnia

1.Stopień utlenienia

Umowna liczba określająca ładunek, jaki miałby atom pierwiastka w związku, gdyby wszystkie wiązania traktować jako jonowe. Może mieć wartość dodatnią, ujemną albo równą zeru.

2.Suma stopni utlenienia w cząsteczce

W cząsteczce elektrycznie obojętnej suma stopni utlenienia wszystkich atomów jest równa 00.

3.Suma stopni utlenienia w jonie

W jonie wieloatomowym suma stopni utlenienia wszystkich atomów jest równa ładunkowi całego jonu, np. w SO42SO_4^{2-} wynosi 2-2.

4.Pierwiastek w stanie wolnym

Atom pierwiastka występującego w postaci prostej ma stopień utlenienia równy 00, np. w O2O_2, H2H_2, Cl2Cl_2, FeFe i S8S_8.

5.Tlen – typowy stopień utlenienia

Tlen w większości związków ma stopień utlenienia 2-2, np. w H2OH_2O, CO2CO_2, SO42SO_4^{2-} i NO3NO_3^-. Wyjątkiem są nadtlenki, w których ma 1-1.

6.Nadtlenek

Związek zawierający grupę O22O_2^{2-}, w której każdy atom tlenu ma stopień utlenienia 1-1. Przykładem jest H2O2H_2O_2.

7.Wodór – typowy stopień utlenienia

Wodór w połączeniach z niemetalami ma zazwyczaj stopień utlenienia +1+1, np. w HClHCl i H2OH_2O. W wodorkach metali ma 1-1, np. w NaHNaH.

8.Fluor w związkach

Fluor w swoich związkach ma zawsze stopień utlenienia 1-1, ponieważ jest pierwiastkiem o największej elektroujemności.

9.Metale 1. grupy

Litowce, takie jak LiLi, NaNa i KK, w związkach mają stopień utlenienia +1+1.

10.Metale 2. grupy

Berylowce, takie jak MgMg, CaCa i BaBa, w związkach mają stopień utlenienia +2+2.

11.Zmienne stopnie utlenienia

Niektóre pierwiastki, szczególnie metale, mogą występować na różnych stopniach utlenienia. Na przykład żelazo ma +2+2 w FeCl2FeCl_2 oraz +3+3 w FeCl3FeCl_3.

12.Metoda algebraiczna

Przy obliczaniu nieznanego stopnia utlenienia oznacza się go jako xx, uwzględnia liczbę atomów danego pierwiastka i układa równanie, w którym suma jest równa ładunkowi cząsteczki lub jonu.

Notatka

Czym jest stopień utlenienia?

Stopień utlenienia to umowny ładunek przypisany atomowi w związku chemicznym. Pomaga śledzić przepływ elektronów i rozpoznawać procesy utleniania oraz redukcji. Nie należy go utożsamiać z rzeczywistym ładunkiem atomu w cząsteczce kowalencyjnej.

Wartość stopnia utlenienia zapisuje się ze znakiem, np. +2+2, 1-1 albo 00. Pierwiastek w stanie wolnym ma zawsze stopień utlenienia równy 00: dotyczy to zarówno metali, np. FeFe, jak i substancji prostych zbudowanych z cząsteczek, np. H2H_2, O2O_2, Cl2Cl_2 lub S8S_8.

Zapamiętaj

W cząsteczce obojętnej suma stopni utlenienia wszystkich atomów wynosi 00, a w jonie jest równa ładunkowi tego jonu.

Najważniejsze reguły przypisywania wartości

Przed rozpoczęciem obliczeń przypisz znane wartości atomom, których stopnie utlenienia wynikają z reguł. Fluor ma w związkach zawsze 1-1. Metale 1. grupy, np. NaNa i KK, mają zwykle +1+1, a metale 2. grupy, np. MgMg i CaCa, mają zwykle +2+2.

Tlen w większości związków ma 2-2. Taką wartość przyjmuje w wodzie, tlenkach i licznych jonach tlenowych. Wodór w połączeniach z niemetalami ma zwykle +1+1, np. w HClHCl i H2OH_2O.

Reguły te stosuje się najpierw, a dopiero potem oblicza wartość dla pierwiastka niewiadomego. Trzeba zawsze zwrócić uwagę na indeksy we wzorze: indeks oznacza liczbę atomów, więc wpływa na sumę stopni utlenienia.

Wyjątki: nadtlenki i wodorki metali

Najczęstszym wyjątkiem od reguły tlenu jest nadtlenek. W nadtlenkach występuje grupa O22O_2^{2-}, dlatego każdy atom tlenu ma stopień utlenienia 1-1, a nie 2-2. Przykładem jest nadtlenek wodoru H2O2H_2O_2.

Wyjątek dotyczy też wodoru. W wodorkach metali, takich jak NaHNaH lub CaH2CaH_2, wodór ma stopień utlenienia 1-1. Metal ma wtedy wartość dodatnią: sód +1+1, a wapń +2+2.

Ważne

Nie wpisuj automatycznie tlenu jako 2-2 ani wodoru jako +1+1 bez sprawdzenia, czy wzór nie opisuje odpowiednio nadtlenku lub wodorku metalu.

Algorytm obliczania w cząsteczkach

Aby obliczyć nieznany stopień utlenienia, oznacz go jako xx. Następnie wpisz znane wartości, pomnóż je przez liczbę atomów danego pierwiastka i ułóż równanie. Dla cząsteczki obojętnej prawa strona równania wynosi 00.

Dla SO2SO_2 tlen ma 2-2, a są dwa atomy tlenu. Zapis: x+2(2)=0x + 2 \cdot (-2) = 0. Z tego wynika, że siarka ma stopień utlenienia +4+4.

W związku Fe2O3Fe_2O_3 należy pamiętać o dwóch atomach żelaza: 2x+3(2)=02x + 3 \cdot (-2) = 0. Stąd 2x=+62x=+6, zatem każdy atom żelaza ma stopień utlenienia +3+3.

Przykład

W NH3NH_3 trzy atomy wodoru mają łącznie +3+3, więc azot musi mieć 3-3, aby suma wyniosła 00.

Obliczenia w jonach wieloatomowych

W jonach postępuje się tak samo jak w cząsteczkach, ale po prawej stronie równania wpisuje się ładunek jonu, a nie 00. Jest to kluczowa różnica między obliczeniami dla cząsteczek i jonów.

Dla jonu NO3NO_3^- zapis ma postać x+3(2)=1x + 3 \cdot (-2) = -1. Azot ma więc stopień utlenienia +5+5. Dla jonu SO42SO_4^{2-} otrzymujemy x+4(2)=2x + 4 \cdot (-2) = -2, zatem siarka ma +6+6.

Jeżeli we wzorze są dwa atomy niewiadomego pierwiastka, współczynnik przy xx musi to uwzględniać. W jonie Cr2O72Cr_2O_7^{2-} zapisujemy 2x+7(2)=22x + 7 \cdot (-2) = -2. Wynik x=+6x=+6 oznacza stopień utlenienia każdego atomu chromu.

Warto kontrolować wynik: po podstawieniu wszystkich wartości ich suma musi dać dokładnie ładunek całej drobiny.

Quizy w tym zestawie

16 pytań w 2 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z chemii

Zestaw trafi do Twojej „Mojej nauki" — postęp liczysz po swojemu.