Перегляд вихідного коду сторінки Ступінь окиснення

{{unibox}}'''Сту́пінь оки́снення'''&nbsp;— умовний [[електростатика|електростатичний]] заряд, який приписують [[атом]]у в [[молекула|молекулі]], припускаючи, що [[електронна пара|електронні пари]], які утворюють зв'язок, повністю зміщені в бік більш [[електронегативність|електронегативних]] атомів (тобто вважаючи, що всі зв'язки даного атома мають 100% [[йонний зв'язок|йонний]] характер). На відміну від [[валентність|валентності]], яка позначає кількість утворюваних зв'язків і є [[натуральне число|натуральним числом]], ступінь окиснення може мати позитивне, негативне, нульове або дробове значення.

Наприклад, у молекулі [[Хлороводень|хлороводню]] HCl відбувається зміщення однієї електронної пари і ступінь окиснення для [[водень|водню]] набуває значення +1, а для [[хлор]]у -1. Що більше електронів переходять до іншого атома, то більшим стає ступінь окиснення. Загалом він може набувати значень від +8 (як для [[осмій|осмію]] в OsO<sub>4</sub>) до -4 ([[кремній]] у Mg<sub>2</sub>Si), однак кожен [[хімічний елемент]] має ряд характерних саме для нього значень ступеня окиснення. Атоми в найвищому ступені окислення можуть бути тільки [[окисник]]ами, а в найнижчому&nbsp;— тільки [[відновник]]ами.

Ступінь окиснення є суто формальною величиною, оскільки не описує характер взаємодії у зв'язку. Так, ступінь окиснення атома хлору в молекулах HCl та [[хлорид натрію|NaCl]] набуває в обох випадках значення -1, проте його ефективний заряд (справжній ступінь поляризації) є різним.

== Визначення ступеня окиснення ==
[[Файл:Clorato de calcio (Arreglado).jpg|міні|праворуч|350пкс|Розподіл ступенів окиснення у [[хлорат кальцію|хлораті кальцію]]:<br/>Кисень має типове значення -2, для кальцію, як [[лужноземельні метали|лужноземельного елемента]], ступінь окиснення набуває значення +2, а для хлору, виходячи з правила нейтральності загального заряду,&nbsp;— +5]]
{{Див. також|Електронегативність}}
Визначення ступенів окиснення у молекулі базується на порівнянні значень електронегативності для атомів. Так, позитивні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язувальна електронна хмара зміщена від них), а негативні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв'язувальна електронна хмара зміщена до них). Наприклад, у сполуці [[MgO]] хімічний елемент [[магній]] має позитивний ступінь окиснення +2, а кисень&nbsp;— негативний ступінь окиснення −2.

Враховуючи те, що більшість елементів має характерні ступені окиснення (це пов'язано з будовою їхніх [[Електронна оболонка|електронних оболонок]]), можна вивести наступні правила обчислення ступенів окиснення:
# алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх атомів у молекулі має дорівнювати нулю, у багатоатомних [[йон]]ах сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює заряду йона.
# для одноатомних йонів ступінь окиснення дорівнює заряду йона.
# ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю (за винятком [[озон]]у).
# ступінь окиснення [[Лужні метали|лужних металів]] дорівнює +1 (за винятком простих речовин і [[алкалід]]ів);
# ступінь окиснення [[Водень|водню]] дорівнює +1 (в більшості сполук) або −1 (в [[гідриди|гідридах]]), 0 в молекулі Н<sub>2</sub>;
# [[фтор]] в усіх сполуках має ступінь окиснення −1 (за винятком F<sub>2</sub>);
# ступінь окиснення [[Кисень|кисню]] в сполуках, як правило, дорівнює −2. Виняток становлять [[фториди]] кисню (+2), сполуки діоксигеніл-іона О{{su|p=+|b=2}} (+1/2), кисень О<sub>2</sub> (0), [[пероксиди]] (−1), [[супероксиди]] (−1/2) та неорганічні [[озоніди]] (−1/3).

[[Файл:BeF2str.PNG|міні|праворуч|200пкс|Просторова будова BeF<sub>2</sub>]]
Часто ступінь окиснення не збігається із числом утворюваних зв'язків. Зокрема, для атома берилію у молекулі [[флуорид берилію|BeF<sub>2</sub>]] ступінь окиснення є рівним +2, тоді як його молекула є [[полімер]]ною. Також варто пам'ятати, що фактичний заряд на атомі може не відповідати ступеню окиснення цього атома. Так, у [[амоній]]-іоні атом [[Азот|азоту]] має заряд +1, проте ступінь окиснення −3.

На письмі ступінь окиснення зазначається над символом елемента або вгорі праворуч від нього:
: <math>\mathrm{ {\overset{+1}{K}} {\overset{+7}{Mn}} {\overset{-2}{O_4}} }</math> або <math>\mathrm{ H_2^+ O^{-2}  }</math>

Коли в тексті (не у формулі) необхідно позначити ступінь окиснення елемента, його записують одразу після символу або назви елемента без пробілів у круглих дужках. Наприклад: кисень(−2), О(−2), залізо(+3), Fe(+3) чи залізо(0), Fe(0).

=== Винятки ===
Атоми одного і того ж елемента можуть мати у сполуці різні ступені окиснення. Наприклад, в оксиді [[Оксид заліза(II,III)|Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>]] залізо має ступені окиснення +2 і +3. При розв'язанні завдань, для яких має значення ступінь окиснення, його формулу можна записувати як Fe<sup>+2</sup>(Fe<sup>+3</sup>O<sub>2</sub>)<sub>2</sub>, представляючи у вигляді [[солі]]&nbsp;— ферату(III) заліза(II), або ж як FeO·Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>&nbsp;— у вигляді складного оксиду. Іншими поширеними прикладами є оксиди [[Тетраоксид трисвинцю|Pb<sub>3</sub>O<sub>4</sub>]] та [[Оксид марганцю(II,III)|Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>]].

=== Ступінь окиснення в органічних речовинах ===
[[Файл:Bestimmung Oxidationszahlen.svg|міні|праворуч|250пкс|Розподіл ступенів окиснення у [[5-гідроксицитозин]]і]]
Поняття ступеня окиснення в органічній хімії використовується набагато рідше ніж в неорганічній. В органіці здебільшого прийнято оцінювати міру «окисненості» та «відновленості» сполуки за кількістю атомів кисню та водню в ній, відповідно. Однак, є кілька випадків, коли формалізм ступеня окиснення корисний і в органічній хімії: це реакції з перетворенням неорганічних сполук на органічні (і навпаки) та електрохімічні реакції (в яких варто знати кількість електронів, що беруть участь у кожній стадії процесу). В такому разі (на відміну від неорганічних сполук) найчастіше вираховують не середній ступінь окиснення елементу в сполуці, а ступінь окиснення кожного атома. При цьому вважається, що атом водню завжди має ступінь окиснення +1, а кисню&nbsp;— −2 (крім випадків перекисних сполук, в яких розглядають групу О{{su|p=2−|b=2}}),<ref>Правила обрахування ступенів окиснення інших [[гетероатом]]ів набагато складніше і їх неможливо викласти в короткій статті. Варто тільки відмітити, що при цьому враховується, до якого класу сполук відноситься ця група.</ref> а ступінь окиснення відповідного атома вуглецю вираховується, виходячи з принципу електронейтральності<ref>Тобто зв'язок СС будь-якого порядку вважається повністю неполярним, і «початковий» ступінь окиснення атомів вуглецю в ньому рівний нулю.</ref>.

Таким чином, найменший ступінь окиснення має атом вуглецю в [[метан]]і C<sup>−4</sup>H<sub>4</sub>, а найвищий&nbsp;— у [[діоксид вуглецю|діоксиді вуглецю]] C<sup>+4</sup>O<sub>2</sub> (продукті повного окиснення будь-якої органічної сполуки).

Для [[вуглеводні]]в ступінь окиснення атому вуглецю залежить від його [[Зв'язність (структурна хімія)|зв'язності]]. В порядку зростання це:
* первинний атом вуглецю RC<sup>−3</sup>H<sub>3</sub>
* вторинний атом вуглецю RR'C<sup>−2</sup>H<sub>2</sub>
* третинний атом вуглецю RR'R"C<sup>−1</sup>H
* четвертинний атом вуглецю RR'R"R'"C<sup>0</sup>

Для кисневмісних сполук ступінь окиснення атому вуглецю залежить як від його [[Зв'язність (структурна хімія)|зв'язності]], так і від [[порядок зв'язку|порядку зв'язку]] вуглець—кисень. В порядку зростання це:
* первинні [[спирти]] RC<sup>−1</sup>H<sub>2</sub>OH
* вторинні [[спирти]] RR'C<sup>0</sup>HOH
* [[формальдегід]] HC<sup>0</sup>(O)H
* третинні [[спирти]] RR'R"C<sup>+1</sup>OH
* [[альдегіди]] RC<sup>+1</sup>(O)H
* [[кетони]] RC<sup>+2</sup>(O)R'
* [[мурашина кислота|мурашина (форміатна) кислота]] HC<sup>+2</sup>(O)OH
* [[карбонові кислоти]] RC<sup>+3</sup>(O)OH та їх похідні (наприклад [[естери]] RC(O)OR' або [[ангідриди]] RC(O)OC(O)R')

== Див. також ==
* [[Рівень окиснення]]

== Примітки ==
{{примітки}}

== Джерела ==
* {{Глінка Загальна хімія}}
* {{Глосарій термінів з хімії}}
* {{книга|автор=Романова Н. В. |заголовок=Загальна та неорганічна хімія: Підруч. для студ. вищ. навч. закл. |місце= {{К.}}, Ірпінь |видавництво=ВТФ «Перун» |рік=2004 |том= |сторінки=100—102 |сторінок= |isbn=966-569-106-6 }}

[[Категорія:Хімічні властивості]]
[[Категорія:Основні поняття хімії]]