Степень окисления – это условный заряд атома в химическом соединении, если предположить, что оно состоит из ионов. Степень окисления – это количественная характеристика элемента в химическом соединении. Степень окисления обозначается цифрой со знаком (+) или (-), ставится над символом элемента ( например: H+Сl- ). В целом сумма положительных степеней окисления равна числу отрицательных степеней окисления и равна нулю. Степень окисления атомов в простом веществе равна 0. Степень окисления кислорода равна -2, кроме соединения с фтором; Степень окисления водорода равна +1, кроме соединений с металлами; Высшая положительная степень окисления элемента равна номеру группы периодической системы. Низшая степень окисления имеет отрицательное значение и определяется по правилу «8» , 8 - № группы элемента, например, азот - расположен в 5 – ой группе, следовательно, его низшая степень окисления равна 8 – 5 = -3. Металлы имеют положительную степень окисления, которая равняется № группы, для элементов главных подгрупп. Определение степени окисления начинаем с записи известных степеней окисления, например, H2SO4, нам известна степень окисления водорода +1 и степень окисления кислорода -2, неизвестна степень окисления серы, обозначим ее за «х», решаем уравнение +1Х2 +Х + (-2Х4) = 0; Х = +6, следовательно, степень окисления элементов в формуле серной кислоты равна H2+1S+6O4-2.
Для любого соединения общей является формула (1), но эквивалентное число z для каждого класса находится по-разному. Рассмотрим основные классы неорганических соединений в реакциях нейтрализации и обмена:
1.Кислоты имеют в своем составе активный водород замещаться в реакциях нейтрализации, следовательно, эквивалентное число z для кислоты равно числу катионов водорода в ее составе, или ее основности.
zкислоты= n(Н+) = основности. (4)
2.Основания имеют в своем составе гидроксогруппу ОН соединяться с одним ионом водорода:
ОН– + Н+ = Н2О.
Следовательно, эквивалентное число z для основания равно числу гидорксогрупп в его составе, или его кислотности.
zоснования= n(ОН–) = кислотности. (5)
3.Соли имеют в своем составе металл и кислотный остаток. Каждая соль может быть получена реакцией нейтрализации, в которой ион металла замещает ионы водорода. Следовательно, эквивалентное число z для соли равно произведению числа атомов металла в ее составе и степени окисления металла.
zсоли= n(Ме) · |С.О.(Ме)| (6)
4.Оксиды состоят из элемента и кислорода. Если предположить, что в реакциях обмена элемент замещается на водород, то эквивалентное число z для оксида равно произведению числа атомов элемента и валентности элемента, образующего оксид.
zоксида= n(элемента) *|C.O.(элемента)| (7)
Пример 2: Рассчитайте молярные массы эквивалента для соединений: Cu(OH)2, H2CO3, Al2(SO4)3, Fe2O3.
Решение: Молярная масса соединения равна:
М(Cu(OH)2) = 63.5 + (16 +1)2 = 97.5 г/моль.
Cu(OH)2 относится к классу оснований, в своем составе содержит две группы ОН–, эквивалентное число z(Cu(OH)2) = 2. Таким образом, химический эквивалент данного соединения – это условная частица, составляющая 1/2 часть реально существующей молекулы Cu(OH)2 , или 1/2 Cu(OH)2 .
Молярная масса эквивалента 1/2Cu(OH)2 :
M(1/2 Cu(OH)2 ) === 48.8 г/моль.
H2CO3 относится к классу кислот, в своем составе содержит два водорода, следовательно, эквивалентное число z(H2CO3) = 2.
Молярная масса соединения равна:
М(H2CO3) = 1×2 + 12 +16×3 = 62 г/моль.
Таким образом, молярная масса эквивалента H2CO3 составляет:
M(1/2 H2CO3) == = 31 г/моль.
Al2(SO4)3 относится к классу солей, в своем составе содержит два атома металла со степенью окисления +3. Эквивалентное число для соли находим по формуле (6):
z(Al2(SO4)3 )= n(Al) · |С.О.(Al)|= 2×3 = 6
Молярная масса соединения равна:
М(Al2(SO4)3) = 27×2 + (32 +16×4)×3 = 342 г/моль.
Теперь можно рассчитать молярную массу эквивалента данной соли:
M(1/6Al2(SO4)3) == = 57 г/моль.
Fe2O3 относится к классу оксидов, в своем составе содержит два атома железа со степенью окисления +3. Эквивалентное число для оксида находим по формуле (7):
z (Fe2O3) = n(Fe) *|C.O.(Fe)| =2×3 = 6
Молярная масса соединения равна:
М(Fe2O3) = 56×2 +16×3 = 160 г/моль.
Далее рассчитаем молярную массу эквивалента данного оксида:
Степень окисления – это количественная характеристика элемента в химическом соединении.
Степень окисления обозначается цифрой со знаком (+) или (-), ставится над символом элемента ( например: H+Сl- ).
В целом сумма положительных степеней окисления равна числу отрицательных степеней окисления и равна нулю.
Степень окисления атомов в простом веществе равна 0.
Степень окисления кислорода равна -2, кроме соединения с фтором;
Степень окисления водорода равна +1, кроме соединений с металлами;
Высшая положительная степень окисления элемента равна номеру группы периодической системы.
Низшая степень окисления имеет отрицательное значение и определяется по правилу «8» , 8 - № группы элемента, например, азот - расположен в 5 – ой группе, следовательно, его низшая степень окисления равна 8 – 5 = -3.
Металлы имеют положительную степень окисления, которая равняется № группы, для элементов главных подгрупп.
Определение степени окисления начинаем с записи известных степеней окисления, например, H2SO4, нам известна степень окисления водорода +1 и степень окисления кислорода -2, неизвестна степень окисления серы, обозначим ее за «х», решаем уравнение +1Х2 +Х + (-2Х4) = 0; Х = +6, следовательно, степень окисления элементов в формуле серной кислоты равна H2+1S+6O4-2.
Для любого соединения общей является формула (1), но эквивалентное число z для каждого класса находится по-разному. Рассмотрим основные классы неорганических соединений в реакциях нейтрализации и обмена:
1.Кислоты имеют в своем составе активный водород замещаться в реакциях нейтрализации, следовательно, эквивалентное число z для кислоты равно числу катионов водорода в ее составе, или ее основности.
zкислоты= n(Н+) = основности. (4)
2.Основания имеют в своем составе гидроксогруппу ОН соединяться с одним ионом водорода:
ОН– + Н+ = Н2О.
Следовательно, эквивалентное число z для основания равно числу гидорксогрупп в его составе, или его кислотности.
zоснования= n(ОН–) = кислотности. (5)
3.Соли имеют в своем составе металл и кислотный остаток. Каждая соль может быть получена реакцией нейтрализации, в которой ион металла замещает ионы водорода. Следовательно, эквивалентное число z для соли равно произведению числа атомов металла в ее составе и степени окисления металла.
zсоли= n(Ме) · |С.О.(Ме)| (6)
4.Оксиды состоят из элемента и кислорода. Если предположить, что в реакциях обмена элемент замещается на водород, то эквивалентное число z для оксида равно произведению числа атомов элемента и валентности элемента, образующего оксид.
zоксида= n(элемента) *|C.O.(элемента)| (7)
Пример 2: Рассчитайте молярные массы эквивалента для соединений: Cu(OH)2, H2CO3, Al2(SO4)3, Fe2O3.
Решение: Молярная масса соединения равна:
М(Cu(OH)2) = 63.5 + (16 +1)2 = 97.5 г/моль.
Cu(OH)2 относится к классу оснований, в своем составе содержит две группы ОН–, эквивалентное число z(Cu(OH)2) = 2. Таким образом, химический эквивалент данного соединения – это условная частица, составляющая 1/2 часть реально существующей молекулы Cu(OH)2 , или 1/2 Cu(OH)2 .
Молярная масса эквивалента 1/2Cu(OH)2 :
M(1/2 Cu(OH)2 ) === 48.8 г/моль.
H2CO3 относится к классу кислот, в своем составе содержит два водорода, следовательно, эквивалентное число z(H2CO3) = 2.
Молярная масса соединения равна:
М(H2CO3) = 1×2 + 12 +16×3 = 62 г/моль.
Таким образом, молярная масса эквивалента H2CO3 составляет:
M(1/2 H2CO3) == = 31 г/моль.
Al2(SO4)3 относится к классу солей, в своем составе содержит два атома металла со степенью окисления +3. Эквивалентное число для соли находим по формуле (6):
z(Al2(SO4)3 )= n(Al) · |С.О.(Al)|= 2×3 = 6
Молярная масса соединения равна:
М(Al2(SO4)3) = 27×2 + (32 +16×4)×3 = 342 г/моль.
Теперь можно рассчитать молярную массу эквивалента данной соли:
M(1/6Al2(SO4)3) == = 57 г/моль.
Fe2O3 относится к классу оксидов, в своем составе содержит два атома железа со степенью окисления +3. Эквивалентное число для оксида находим по формуле (7):
z (Fe2O3) = n(Fe) *|C.O.(Fe)| =2×3 = 6
Молярная масса соединения равна:
М(Fe2O3) = 56×2 +16×3 = 160 г/моль.
Далее рассчитаем молярную массу эквивалента данного оксида:
M(1/6 Fe2O3) == = 26.7 г/моль.
ответ: 48.8 г/моль; 31 г/моль; 57 г/моль; 26.7 г/моль.