Քիմիայում առավել հաճախ օգտագործվում է օքսիդացման աստիճան հասկացությունը: Որպեսզի հասկանանք այդ հասկացության իմաստը, համեմատենք լիցքերի առաջացումը նատրիումի քլորիդում` NaCI:
Նատրիումի քլորիդն առաջանալիս տեղի է ունենում էլեկտրոնի անցում նատրիումի ատոմից քլորի ատոմին, և առաջանում են լիցքավորված մասնիկներ` Na+ևCl− , որոնք էլեկտրաստատիկ ձգողության ուժերով ձգում են միմյանց՝ առաջացնելով իոնային բյուրեղավանդակ:
Բյուրեղավանդակում Na+ևCl− իոնների թվի հարաբերությունը կազմում է 1:1, որի պատճառով նատրիումի քլորիդ նյութի համար ընդունված է NaCI բանաձևը, չնայած պինդ վիճակում այդպիսի մոլեկուլ գոյություն չունի:
Բոլոր իոնային միացությունները գրառում են այնպիսի քիմիական բանաձևերով, ինչպիսիք ընդունված են մոլեկուլային միացությունների համար:
Իոնային միացություններում տարրի վալենտականությունը հավասար է իոնի լիցքին:
Էլեկտրաբացասականությամբ միմյանցից տարբերվող ոչ մետաղների ատոմների միջև կովալենտային կապ առաջանալիս կապող վալենտային էլեկտրոնները մեծ մասամբ շեղվում են մի ատոմից դեպի մյուսը:
Մոլեկուլն առաջանալիս տեղի է ունենում ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի շեղում դեպի էլեկտրաբացասական տարրի ատոմը, որի հետևանքով ատոմները ձեռք են բերում մասնակի դրական, կամ մասնակի բացասական լիցք:
Քիմիական միացություններում ատոմների նման վիճակը բնութագրելու համար ընդունված է այդ լիցքերը հաշվել ոչ թե մասնակի, այլ ամբողջական:
Որպեսզի պայմանական լիցքը չշփոթեն իոնի լիցքի հետ, այն անվանել են օքսիդացման աստիճան:
Տարրի օքսիդացման աստիճանը պայմանական այն լիցքն է, որը քիմիական միացության մոլեկուլում վերագրվում է ատոմին` ենթադրելով, թե միացությունը կազմված է միայն իոններից:
Օքսիդացման աստիճանը նշանակվում է արաբական թվանշանով, դրվում է քիմիական նշանի վերևում, ընդ որում սկզբից գրվում է նշանը (+ կամ –), ապա՝ լիցքի թվային արժեքը:
Օրինակ
Քլորաջրածնի մոլեկուլում ջրածին տարրի օքսիդացման աստիճանը +1 է, իսկ քլորինը` –1, որն էլ գրառվում է այսպես՝ H+1Cl−1:
Օքսիդացման աստիճանի մեծությունը որոշվում է միացության մոլեկուլում դեպի տվյալ ատոմը կամ տվյալ ատոմից շեղված էլեկտրոնների թվով:
Օքսիդացման աստիճանը կարող է ունենալ դրական, բացասական և զրոյական արժեքներ:
Եթե քլորաջրածնի մոլեկուլում տեղի ունենար ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի լրիվ տեղաշարժ դեպի քլորի ատոմը, ապա ջրածնի ատոմը կլիցքավորվեր +1 լիցքով, իսկ քլորի ատոմը` –1 լիցքով:
Դրանք պայմանական լիցքեր են և անվանվում են օքսիդացման աստիճան:
Երբեմն օքսիդացման աստիճանը թվապես համընկնում է տվյալ միացության մոլեկուլում տարրի ատոմի վալենտականությանը:
Օրինակ
Ածխածնի (IV) օքսիդի մոլեկուլում CO2բաղադրիչ քիմիական տարրերի` ածխածնի(C) և թթվածնի(O) ատոմների և’ վալենտականությունները, և’ օքսիդացման աստիճանները (բացարձակ արժեքով) համապատասխանաբար հավասար են՝ 4 և 2
Սակայն միշտ չէ, որ նշված մեծությունները համընկնում են: Պարզ նյութերի, օրգանական միացությունների մոլեկուլներում հիմնականում չեն համընկնում: Ազոտի N2 մոլեկուլում ազոտի ատոմի վալենտականությունը 3 է (N≡N), մինչդեռ օքսիդացման աստիճանը՝ զրո:
Միացությունում ավելի մեծ էլեկտրաբացասականությամբ քիմիական տարրի ատոմի օքսիդացման աստիճանը բացասական է, իսկ կապեր առաջացնող մյուս տարրերի ատոմներինը՝ դրական:
Օքսիդացման աստիճանը, ինչպես և վալենտականությունը կարող են լինել հաստատուն և փոփոխական:
Փոփոխական օքսիդացման աստիճանները միացություններում որոշվում են ըստ բանաձևի:
Տարրերի օքսիդացման աստիճանները որոշելիս անհրաժեշտ է պահպանել հետևյալ սկզբունքները.
1. Պարզ նյութերի մոլեկուլներում տարրերի ատոմների օքսիդացման աստիճանները միշտ հավասար են 0-ի:
Օրինակ
H02,O02,Cl02,Zn0
2.Ոչ մետաղների հետ առաջացրած միացություններում ջրածնի օքսիդացման աստիճանը հիմնականում +1 է, ակտիվ մետաղների հետ առաջացրած միացություններում` հիդրիդներում −1 է:
3. Թթվածինը միացություններում հիմնականում դրսևորում է –2-ի հավասար օքսիդացման աստիճան, պերօքսիդներում` –1:
Օրինակ
H2O2 -ում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը –1 է:
4. I,II,III խմբերի մետաղների օքսիդացման աստիճանները հավասար են խմբերի համարներին, բացառությամբ Iխմբի երկրորդական ենթախմբի:
5. Միացություններում բոլոր ատոմների գումարային լիցքը հավասար է զրոյի:
Դիտել տեսանյութը՝
1)հղումը
2)հղումը
Պատասխանել հարցերին
Քիմիայում առավել հաճախ օգտագործվում է օքսիդացման աստիճան հասկացությունը: Որպեսզի հասկանանք այդ հասկացության իմաստը, համեմատենք լիցքերի առաջացումը նատրիումի քլորիդում` NaCI:
Նատրիումի քլորիդն առաջանալիս տեղի է ունենում էլեկտրոնի անցում նատրիումի ատոմից քլորի ատոմին, և առաջանում են լիցքավորված մասնիկներ` Na+ևCl− , որոնք էլեկտրաստատիկ ձգողության ուժերով ձգում են միմյանց՝ առաջացնելով իոնային բյուրեղավանդակ:
Բյուրեղավանդակում Na+ևCl− իոնների թվի հարաբերությունը կազմում է 1:1, որի պատճառով նատրիումի քլորիդ նյութի համար ընդունված է NaCI բանաձևը, չնայած պինդ վիճակում այդպիսի մոլեկուլ գոյություն չունի:
Բոլոր իոնային միացությունները գրառում են այնպիսի քիմիական բանաձևերով, ինչպիսիք ընդունված են մոլեկուլային միացությունների համար:
Իոնային միացություններում տարրի վալենտականությունը հավասար է իոնի լիցքին:
Էլեկտրաբացասականությամբ միմյանցից տարբերվող ոչ մետաղների ատոմների միջև կովալենտային կապ առաջանալիս կապող վալենտային էլեկտրոնները մեծ մասամբ շեղվում են մի ատոմից դեպի մյուսը:
Մոլեկուլն առաջանալիս տեղի է ունենում ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի շեղում դեպի էլեկտրաբացասական տարրի ատոմը, որի հետևանքով ատոմները ձեռք են բերում մասնակի դրական, կամ մասնակի բացասական լիցք:
Քիմիական միացություններում ատոմների նման վիճակը բնութագրելու համար ընդունված է այդ լիցքերը հաշվել ոչ թե մասնակի, այլ ամբողջական:
Որպեսզի պայմանական լիցքը չշփոթեն իոնի լիցքի հետ, այն անվանել են օքսիդացման աստիճան:
Տարրի օքսիդացման աստիճանը պայմանական այն լիցքն է, որը քիմիական միացության մոլեկուլում վերագրվում է ատոմին` ենթադրելով, թե միացությունը կազմված է միայն իոններից:
Օքսիդացման աստիճանը նշանակվում է արաբական թվանշանով, դրվում է քիմիական նշանի վերևում, ընդ որում սկզբից գրվում է նշանը (+ կամ –), ապա՝ լիցքի թվային արժեքը:
Օրինակ
Քլորաջրածնի մոլեկուլում ջրածին տարրի օքսիդացման աստիճանը +1 է, իսկ քլորինը` –1, որն էլ գրառվում է այսպես՝ H+1Cl−1:
Օքսիդացման աստիճանի մեծությունը որոշվում է միացության մոլեկուլում դեպի տվյալ ատոմը կամ տվյալ ատոմից շեղված էլեկտրոնների թվով:
Օքսիդացման աստիճանը կարող է ունենալ դրական, բացասական և զրոյական արժեքներ:
Եթե քլորաջրածնի մոլեկուլում տեղի ունենար ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի լրիվ տեղաշարժ դեպի քլորի ատոմը, ապա ջրածնի ատոմը կլիցքավորվեր +1 լիցքով, իսկ քլորի ատոմը` –1 լիցքով:
Դրանք պայմանական լիցքեր են և անվանվում են օքսիդացման աստիճան:
Երբեմն օքսիդացման աստիճանը թվապես համընկնում է տվյալ միացության մոլեկուլում տարրի ատոմի վալենտականությանը:
Օրինակ
Ածխածնի (IV) օքսիդի մոլեկուլում CO2բաղադրիչ քիմիական տարրերի` ածխածնի(C) և թթվածնի(O) ատոմների և’ վալենտականությունները, և’ օքսիդացման աստիճանները (բացարձակ արժեքով) համապատասխանաբար հավասար են՝ 4 և 2
Սակայն միշտ չէ, որ նշված մեծությունները համընկնում են: Պարզ նյութերի, օրգանական միացությունների մոլեկուլներում հիմնականում չեն համընկնում: Ազոտի N2 մոլեկուլում ազոտի ատոմի վալենտականությունը 3 է (N≡N), մինչդեռ օքսիդացման աստիճանը՝ զրո:
Միացությունում ավելի մեծ էլեկտրաբացասականությամբ քիմիական տարրի ատոմի օքսիդացման աստիճանը բացասական է, իսկ կապեր առաջացնող մյուս տարրերի ատոմներինը՝ դրական:
Օքսիդացման աստիճանը, ինչպես և վալենտականությունը կարող են լինել հաստատուն և փոփոխական:
Փոփոխական օքսիդացման աստիճանները միացություններում որոշվում են ըստ բանաձևի:
Տարրերի օքսիդացման աստիճանները որոշելիս անհրաժեշտ է պահպանել հետևյալ սկզբունքները.
1. Պարզ նյութերի մոլեկուլներում տարրերի ատոմների օքսիդացման աստիճանները միշտ հավասար են 0-ի:
Օրինակ
H02,O02,Cl02,Zn0
2.Ոչ մետաղների հետ առաջացրած միացություններում ջրածնի օքսիդացման աստիճանը հիմնականում +1 է, ակտիվ մետաղների հետ առաջացրած միացություններում` հիդրիդներում −1 է:
3. Թթվածինը միացություններում հիմնականում դրսևորում է –2-ի հավասար օքսիդացման աստիճան, պերօքսիդներում` –1:
Օրինակ
H2O2 -ում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը –1 է:
4. I,II,III խմբերի մետաղների օքսիդացման աստիճանները հավասար են խմբերի համարներին, բացառությամբ Iխմբի երկրորդական ենթախմբի:
5. Միացություններում բոլոր ատոմների գումարային լիցքը հավասար է զրոյի:
Դիտել տեսանյութը՝
1)հղումը
2)հղումը
Պատասխանել հարցերին
1. Ի՞նչ է օքսիդացման աստիճանը և ինչպե՞ս է այն որոշվում:
Օքսիդացման աստիճանը տատանվող թիվ է, որը ցույց է տալիս, թե որքան էլեկտրոն է ստացել կամ տվել ատոմը տվյալ միացության մեջ: Այն որոշվում է հետևյալ կանոններով.
Ազատ տարրերը (օրինակ՝ O₂, N₂, Fe) ունեն 0 օքսիդացման աստիճան։
Ալկալիական մետաղները (1-ին խումբ) միշտ ունեն +1, իսկ ալկալիական հողայինները (2-րդ խումբ) +2։
Թթվածինը սովորաբար ունի -2, բացառությամբ պերօքսիդների (որտեղ այն ունի -1)։
Ջրածինը մետաղների հետ կազմում է -1, իսկ ոչ մետաղների հետ՝ +1։
Ընդհանուր միացության օքսիդացման աստիճանների գումարը պետք է հավասար լինի նրա լիցքին։
2.Ինչպե՞ս է փոխվում մետաղների օքսիդացման աստիճանը օքսիդացման և վերականգնման ժամանակ:
Օքսիդացման ժամանակ մետաղը տալիս է էլեկտրոններ, ուստի նրա օքսիդացման աստիճանը աճում է։ Օրինակ՝ Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (0 → +2):
Վերականգնման ժամանակ մետաղը ընդունում է էլեկտրոններ, և նրա օքսիդացման աստիճանը նվազում է։ Օրինակ՝ Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (+2 → 0):
3.Ինչո՞ւ է թթվածինը պերօքսիդներում (-1) օքսիդացման աստիճան ունենում, բայց սովորաբար (-2):
Թթվածինը սովորաբար ունի -2 օքսիդացման աստիճան, քանի որ այն երկու էլեկտրոն է ստանում՝ լրացնելու համար իր 8 էլեկտրոնային շերտը։ Սակայն պերօքսիդներում (H₂O₂, Na₂O₂) թթվածնի ատոմները փոխկապված են O–O կապով, և նրանցից յուրաքանչյուրը ստանում է միայն մեկ լրացուցիչ էլեկտրոն՝ դառնալով -1:
4.Գտե՛ք օքսիդացման աստիճանները հետևյալ միացություններում.
H₂SO₄: H = +1, O = -2, հետևաբար S = +6։
KMnO₄: K = +1, O = -2, հետևաբար Mn = +7։
Fe₂O₃: O = -2, հետևաբար Fe = +3։
NH₄Cl: H = +1, N = -3, Cl = -1։
5.Ընտրիր այն քիմիական տարրերի նշանները, որոնց նվազագույն օքսիդացման աստիճանը 0 է.
K, CI, N, H, Ca, Zn, O,C, S, Al, F:
K, Ca, Zn, O, C, S, Al այս տարրերը կարող են հանդիպել ազատ վիճակում իրենց պարզ նյութերում, օրինակ՝ K (կալիում), Ca (կալցիում), Zn (ցինկ), O₂ (թթվածին), C (ածխածին), S (ծծումբ), Al (ալյումին)):
Cl, N, H, F չեն կարող ունենալ նվազագույն օքսիդացման աստիճան 0, քանի որ դրանք ազատ վիճակում հիմնականում գոյություն ունեն որպես մոլեկուլներ (Cl₂, N₂, H₂, F₂) կամ իոններ։
Մարկ Հարությունյանի բլոգ 