Kemampuan untuk menemukan keadaan oksidasi unsur-unsur kimia merupakan prasyarat untuk keberhasilan penyelesaian persamaan kimia yang menggambarkan reaksi redoks. Tanpa itu, Anda tidak akan dapat menyusun rumus pasti suatu zat yang dihasilkan dari reaksi antara berbagai unsur kimia. Akibatnya, penyelesaian masalah kimia berdasarkan persamaan seperti itu tidak mungkin atau salah.

Konsep keadaan oksidasi suatu unsur kimia
Keadaan oksidasi- Ini adalah nilai bersyarat yang biasa digunakan untuk menggambarkan reaksi redoks. Secara numerik, itu sama dengan jumlah elektron yang diberikan oleh atom yang memperoleh muatan positif, atau jumlah elektron yang dilekatkan oleh atom yang memperoleh muatan negatif pada dirinya sendiri.

Dalam reaksi redoks, konsep keadaan oksidasi digunakan untuk menentukan rumus kimia senyawa unsur yang dihasilkan dari interaksi beberapa zat.

Sepintas, mungkin tampak bahwa keadaan oksidasi setara dengan konsep valensi unsur kimia, tetapi tidak demikian. Konsep valensi digunakan untuk mengukur interaksi elektronik dalam senyawa kovalen, yaitu dalam senyawa yang terbentuk karena pembentukan pasangan elektron yang sama. Keadaan oksidasi digunakan untuk menggambarkan reaksi yang disertai dengan pemberian atau pelekatan elektron.

Tidak seperti valensi, yang merupakan karakteristik netral, keadaan oksidasi bisa positif, negatif, atau nol. Nilai positif sesuai dengan jumlah elektron yang disumbangkan, dan nilai negatif sesuai dengan jumlah elektron yang terikat. Nilai nol berarti bahwa unsur tersebut dalam bentuk zat sederhana, atau telah direduksi menjadi 0 setelah oksidasi, atau dioksidasi menjadi nol setelah reduksi sebelumnya.

Bagaimana menentukan keadaan oksidasi suatu unsur kimia tertentu
Penentuan keadaan oksidasi untuk unsur kimia tertentu tunduk pada aturan berikut:

1. Bilangan oksidasi zat sederhana selalu nol.
   
2. Logam alkali, yang berada dalam kelompok pertama tabel periodik, memiliki keadaan oksidasi +1.
   
3. Logam alkali tanah, yang menempati kelompok kedua dalam tabel periodik, memiliki keadaan oksidasi +2.
   
4. Hidrogen dalam senyawa dengan berbagai nonlogam selalu menunjukkan bilangan oksidasi +1, dan dalam senyawa dengan logam, +1.
   
5. Bilangan oksidasi molekul oksigen dalam semua senyawa yang dipelajari dalam pelajaran kimia anorganik sekolah adalah -2. Fluor -1.
   
6. Ketika menentukan keadaan oksidasi dalam produk reaksi kimia, seseorang melanjutkan dari aturan elektronetralitas, yang menurutnya jumlah bilangan oksidasi berbagai elemen yang membentuk suatu zat harus sama dengan nol.
   
7. Aluminium dalam semua senyawa menunjukkan keadaan oksidasi sama dengan +3.
   

Selanjutnya, sebagai suatu peraturan, kesulitan mulai, karena sisa unsur kimia menunjukkan dan menunjukkan keadaan oksidasi variabel, tergantung pada jenis atom zat lain yang terlibat dalam kombinasi.

Bedakan antara tingkat oksidasi yang lebih tinggi, lebih rendah dan menengah. Tingkat oksidasi tertinggi, seperti valensi, sesuai dengan nomor golongan unsur kimia dalam tabel periodik, tetapi pada saat yang sama memiliki nilai positif. Tingkat oksidasi terendah secara numerik sama dengan perbedaan antara nomor 8 dari kelompok unsur. Bilangan oksidasi antara akan berupa bilangan apa pun dalam kisaran dari bilangan oksidasi terendah hingga tertinggi.

Untuk membantu Anda menavigasi berbagai keadaan oksidasi unsur-unsur kimia, kami menyajikan kepada Anda tabel bantu berikut. Pilih elemen yang Anda minati dan Anda akan mendapatkan nilai kemungkinan keadaan oksidasinya. Nilai langka akan ditunjukkan dalam tanda kurung.

Kursus video "Dapatkan A" mencakup semua topik yang diperlukan untuk berhasil lulus ujian matematika pada poin 60-65. Menyelesaikan semua tugas 1-13 dari Profil Unified State Exam dalam Matematika. Juga cocok untuk lulus ujian Dasar dalam matematika. Jika Anda ingin lulus ujian untuk 90-100 poin, Anda harus menyelesaikan bagian 1 dalam 30 menit dan tanpa kesalahan!

Kursus persiapan untuk ujian untuk kelas 10-11, serta untuk guru. Semua yang Anda butuhkan untuk menyelesaikan bagian 1 ujian matematika (12 soal pertama) dan soal 13 (trigonometri). Dan ini lebih dari 70 poin pada ujian, dan baik siswa seratus poin maupun siswa humaniora tidak dapat melakukannya tanpa mereka.

Semua teori yang Anda butuhkan. Solusi cepat, jebakan, dan rahasia ujian. Bongkar semua tugas terkait part 1 dari Bank tugas FIPI. Kursus ini sepenuhnya memenuhi persyaratan ujian-2018.

Kursus ini berisi 5 topik besar, masing-masing 2,5 jam. Setiap topik diberikan dari awal, sederhana dan lugas.

Ratusan tugas ujian. Masalah kata dan teori probabilitas. Sederhana dan mudah diingat algoritma untuk memecahkan masalah. Geometri. Teori, bahan referensi, analisis semua jenis tugas USE. Stereometri. Solusi rumit, lembar contekan yang membantu, mengembangkan imajinasi spasial. Trigonometri dari awal ke soal 13. Memahami alih-alih menjejalkan. Penjelasan visual dari konsep yang kompleks. Aljabar. Akar, derajat dan logaritma, fungsi dan turunan. Dasar untuk memecahkan masalah kompleks dari bagian ke-2 ujian.

Keadaan oksidasi. Penentuan keadaan oksidasi atom suatu unsur dengan rumus kimia senyawa. Formulasi senyawa menurut keadaan oksidasi atom unsur yang diketahui

Keadaan oksidasi suatu unsur adalah muatan bersyarat atom dalam suatu zat, dihitung dengan asumsi bahwa itu terdiri dari ion. Untuk menentukan keadaan oksidasi unsur, Anda harus mengingat aturan tertentu:

1. Keadaan oksidasi bisa positif, negatif atau nol. Ini ditunjukkan oleh angka Arab dengan tanda plus atau minus di atas simbol elemen.

2. Saat menentukan keadaan oksidasi, seseorang berasal dari keelektronegatifan zat: jumlah bilangan oksidasi semua atom dalam senyawa sama dengan nol.

3. Jika suatu senyawa dibentuk oleh atom-atom dari satu unsur (dalam zat sederhana), maka bilangan oksidasi atom-atom tersebut adalah nol.

4. Atom dari beberapa unsur kimia biasanya dikaitkan dengan baja dalam keadaan oksidasi. Misalnya, keadaan oksidasi fluor dalam senyawa selalu -1; litium, natrium, kalium, rubidium, dan sesium +1; magnesium, kalsium, strontium, barium dan seng +2, aluminium +3.

5. Bilangan oksidasi hidrogen pada sebagian besar senyawa adalah +1, dan hanya pada senyawa dengan beberapa logam yang sama dengan -1 (KH, BaH2).

6. Bilangan oksidasi oksigen pada sebagian besar senyawa adalah -2, dan hanya pada beberapa senyawa yang diberi bilangan oksidasi -1 (H2O2, Na2O2 atau +2 (OF2).

7. Atom dari banyak unsur kimia menunjukkan keadaan oksidasi yang bervariasi.

8. Bilangan oksidasi atom logam dalam senyawa adalah positif dan secara numerik sama dengan valensinya.

9. Bilangan oksidasi positif maksimum suatu unsur, biasanya, sama dengan jumlah golongan dalam tabel periodik tempat unsur tersebut berada.

10. Tingkat oksidasi minimum untuk logam adalah nol. Untuk non-logam, dalam banyak kasus, bilangan oksidasi negatif yang lebih rendah sama dengan selisih antara nomor golongan dan nomor delapan.

11. Keadaan oksidasi atom membentuk ion sederhana (terdiri dari satu atom), sama dengan muatan ion ini.

Dengan menggunakan aturan di atas, kita akan menentukan bilangan oksidasi unsur kimia dalam komposisi H2SO4. Ini adalah zat kompleks, yang terdiri dari tiga unsur kimia - hidrogen H, belerang S dan oksigen O. Mari kita perhatikan keadaan oksidasi unsur-unsur yang konstan. Dalam kasus kami, ini adalah hidrogen H dan oksigen O.

Tentukan bilangan oksidasi belerang yang tidak diketahui. Biarkan keadaan oksidasi belerang dalam senyawa ini menjadi x.

Mari buat persamaan, kalikan untuk setiap elemen indeksnya dalam keadaan oksidasi dan samakan jumlah yang diekstraksi menjadi nol: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X - 8 = 0

x = +8 - 2 = +6

Oleh karena itu, keadaan oksidasi belerang ditambah enam.

Dalam contoh berikut, kita akan mengetahui bagaimana Anda dapat memformulasi senyawa dengan bilangan oksidasi atom unsur yang diketahui. Mari kita buat rumus untuk besi (III) oksida. Kata "oksida" berarti di sebelah kanan lambang besi, tulis lambang oksigen: FeO.

Mari kita perhatikan bilangan oksidasi unsur kimia di atas simbolnya. Keadaan oksidasi besi ditunjukkan dalam nama dalam tanda kurung (III), oleh karena itu, itu adalah +3, keadaan oksidasi oksigen dalam oksida adalah -2.

Temukan kelipatan persekutuan terkecil untuk angka 3 dan 2, ini adalah 6. Bagi angka 6 dengan 3, kita mendapatkan angka 2 - ini adalah indeks untuk besi. Bagilah angka 6 dengan 2, kita dapatkan angka 3 - ini adalah indeks untuk oksigen.

Dalam contoh berikut, kita akan mengetahui bagaimana Anda dapat memformulasi senyawa dengan bilangan oksidasi atom unsur dan muatan ion yang diketahui. Mari kita buat rumus untuk kalsium ortofosfat. Kata "ortofosfat" berarti di sebelah kanan lambang Kalsium perlu ditulis residu asam dari asam ortofosfat: CaPO4.

Mari kita perhatikan keadaan oksidasi kalsium (aturan nomor empat) dan muatan residu asam (menurut tabel kelarutan).

Temukan kelipatan persekutuan terkecil untuk angka 2 dan 3, ini adalah 6. Bagi angka 6 dengan 2, kita mendapatkan angka 3 - ini adalah indeks untuk kalsium. Bagilah angka 6 dengan 3, kita mendapatkan angka 2 - ini adalah indeks untuk residu asam.

Tugas menentukan keadaan oksidasi dapat menjadi formalitas yang sederhana seperti teka-teki yang kompleks. Pertama-tama, ini akan tergantung pada rumus senyawa kimia, serta ketersediaan pengetahuan dasar kimia dan matematika.

Mengetahui aturan dasar dan algoritme tindakan logis sekuensial, yang akan dibahas dalam artikel ini, ketika memecahkan masalah jenis ini, semua orang dapat dengan mudah mengatasi tugas ini. Dan setelah berlatih dan mempelajari cara menentukan bilangan oksidasi berbagai senyawa kimia, Anda dapat dengan aman melakukan pemerataan reaksi redoks kompleks dengan menyusun neraca elektronik.

Konsep keadaan oksidasi

Untuk mempelajari cara menentukan keadaan oksidasi, pertama-tama Anda perlu mencari tahu apa arti konsep ini?

• Keadaan oksidasi digunakan ketika merekam dalam reaksi redoks, ketika ada transfer elektron dari atom ke atom.
• Keadaan oksidasi menetapkan jumlah elektron yang ditransfer, yang menunjukkan muatan bersyarat suatu atom.
• Keadaan oksidasi dan valensi seringkali sama.

Penunjukan ini ditulis di atas unsur kimia, di sudut kanannya, dan merupakan bilangan bulat dengan tanda "+" atau "-". Nilai nol dari keadaan oksidasi tidak memiliki tanda.

Aturan untuk menentukan keadaan oksidasi

Pertimbangkan kanon dasar untuk menentukan keadaan oksidasi:

• Zat dasar sederhana, yaitu zat yang terdiri dari satu jenis atom, akan selalu memiliki keadaan oksidasi nol. Misalnya, Na0, H02, P04
• Ada sejumlah atom yang selalu memiliki satu, konstan, keadaan oksidasi. Nilai-nilai dalam tabel paling diingat.

• Seperti yang Anda lihat, satu-satunya pengecualian adalah hidrogen dalam kombinasi dengan logam, di mana ia memperoleh keadaan oksidasi yang tidak biasa "-1".
• Oksigen juga mengasumsikan keadaan oksidasi "+2" dalam kombinasi kimia dengan fluor dan "-1" dalam formulasi peroksida, superperoksida atau ozonida, di mana atom oksigen terhubung satu sama lain.

• Ion logam memiliki beberapa nilai keadaan oksidasi (dan hanya yang positif), oleh karena itu, ditentukan oleh unsur-unsur tetangga dalam senyawa tersebut. Misalnya, dalam FeCl3, klorin memiliki bilangan oksidasi "-1", ia memiliki 3 atom, jadi kita kalikan -1 dengan 3, kita mendapatkan "-3". Agar jumlah bilangan oksidasi suatu senyawa menjadi "0", besi harus memiliki bilangan oksidasi "+3". Dalam rumus FeCl2, besi akan berubah derajatnya menjadi "+2".
• Dengan menjumlahkan secara matematis keadaan oksidasi semua atom dalam rumus (dengan mempertimbangkan tanda-tandanya), nilai nol harus selalu diperoleh. Misalnya, dalam asam klorida H + 1Cl-1 (+1 dan -1 = 0), dan dalam asam sulfat H2 + 1S + 4O3-2 (+1 * 2 = +2 untuk hidrogen, + 4 untuk belerang dan -2 * 3 = - 6 untuk oksigen; +6 dan -6 dijumlahkan hingga 0).
• Keadaan oksidasi ion monoatomik akan sama dengan muatannya. Contoh: Na+, Ca+2.
• Tingkat oksidasi tertinggi, sebagai suatu peraturan, sesuai dengan nomor golongan dalam sistem periodik D.I. Mendeleev.

Algoritma tindakan untuk menentukan keadaan oksidasi

Prosedur untuk menemukan keadaan oksidasi tidak sulit, tetapi membutuhkan perhatian dan tindakan tertentu.

Tugas: untuk mengatur bilangan oksidasi dalam senyawa KMnO4

• Unsur pertama, kalium, memiliki keadaan oksidasi konstan "+1".
  Untuk memeriksanya, Anda dapat melihat tabel periodik, di mana kalium termasuk dalam kelompok elemen ke-1.
• Dari dua elemen yang tersisa, oksigen biasanya mengasumsikan keadaan oksidasi "-2".
• Kami mendapatkan rumus berikut: K + 1MnxO4-2. Tetap menentukan keadaan oksidasi mangan.
  Jadi, x adalah keadaan oksidasi mangan yang tidak diketahui. Sekarang penting untuk memperhatikan jumlah atom dalam senyawa.
  Jumlah atom kalium adalah 1, mangan adalah 1, dan oksigen adalah 4.
  Dengan mempertimbangkan keelektronetralan molekul, ketika muatan total (total) adalah nol,

1 * (+ 1) + 1 * (x) + 4 (-2) = 0,
+ 1 + 1x + (- 8) = 0,
-7 + 1x = 0,
(saat mentransfer, mengubah tanda)
1x = +7, x = +7

Jadi, bilangan oksidasi mangan dalam senyawa tersebut adalah "+7".

Tugas: untuk mengatur bilangan oksidasi dalam senyawa Fe2O3.

• Oksigen, seperti yang Anda ketahui, memiliki keadaan oksidasi "-2" dan bertindak sebagai zat pengoksidasi. Dengan mempertimbangkan jumlah atom (3), nilai oksigen total adalah "-6" (-2 * 3 = -6), mis. kalikan bilangan oksidasi dengan jumlah atom.
• Untuk menyetarakan rumus dan membuatnya menjadi nol, 2 atom besi akan memiliki bilangan oksidasi "+3" (2 * + 3 = + 6).
• Secara total, kami mendapatkan nol (-6 dan +6 = 0).

Tugas: menyusun bilangan oksidasi pada senyawa Al (NO3) 3.

• Atom aluminium adalah satu dan memiliki keadaan oksidasi konstan "+3".
• Atom oksigen dalam molekul adalah 9 (3 * 3), keadaan oksidasi oksigen, seperti yang Anda tahu, adalah "-2", yang berarti mengalikan nilai-nilai ini, kita mendapatkan "-18".
• Tetap menyamakan nilai negatif dan positif, sehingga menentukan tingkat oksidasi nitrogen. -18 dan +3, + 15 tidak cukup Dan mengingat ada 3 atom nitrogen, mudah untuk menentukan keadaan oksidasinya: bagi 15 dengan 3 dan dapatkan 5.
• Bilangan oksidasi nitrogen adalah "+5", dan rumusnya akan terlihat seperti: Al + 3 (N + 5O-23) 3
• Jika sulit untuk menentukan nilai yang diinginkan dengan cara ini, Anda dapat membuat dan menyelesaikan persamaan:

1 * (+ 3) + 3x + 9 * (- 2) = 0.
+ 3 + 3x-18 = 0
3x = 15
x = 5

Jadi, keadaan oksidasi adalah konsep yang cukup penting dalam kimia, melambangkan keadaan atom dalam suatu molekul.
Tanpa pengetahuan tentang ketentuan atau dasar-dasar tertentu yang memungkinkan Anda menentukan keadaan oksidasi dengan benar, mustahil untuk mengatasi pelaksanaan tugas ini. Oleh karena itu, hanya ada satu kesimpulan: untuk membiasakan diri secara menyeluruh dan mempelajari aturan untuk menemukan keadaan oksidasi, yang disajikan dengan jelas dan ringkas dalam artikel, dan dengan berani melanjutkan di sepanjang jalur kebijaksanaan kimia yang sulit.

Untuk mengkarakterisasi keadaan unsur dalam senyawa, konsep keadaan oksidasi diperkenalkan.

DEFINISI

Banyaknya elektron yang dipindahkan dari atom suatu unsur tertentu atau ke atom suatu unsur tertentu dalam suatu senyawa disebut keadaan oksidasi.

Keadaan oksidasi positif menunjukkan jumlah elektron yang dipindahkan dari atom tertentu, sedangkan keadaan oksidasi negatif menunjukkan jumlah elektron yang dipindahkan ke atom tertentu.

Dari definisi ini dapat disimpulkan bahwa dalam senyawa dengan ikatan non-polar, keadaan oksidasi unsur-unsurnya adalah nol. Contoh senyawa tersebut adalah molekul yang terdiri dari atom identik (N 2, H 2, Cl 2).

Keadaan oksidasi logam dalam keadaan dasar adalah nol, karena distribusi kerapatan elektron di dalamnya seragam.

Dalam senyawa ionik sederhana, keadaan oksidasi unsur-unsur penyusunnya sama dengan muatan listrik, karena selama pembentukan senyawa ini, transisi elektron yang hampir lengkap dari satu atom ke atom lain terjadi: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3, Zr +4 Br -1 4.

Saat menentukan keadaan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa dengan ikatan kovalen polar, nilai elektronegativitasnya dibandingkan. Karena selama pembentukan ikatan kimia, elektron dipindahkan ke atom unsur yang lebih elektronegatif, yang terakhir memiliki keadaan oksidasi negatif dalam senyawa.

Tingkat oksidasi tertinggi

Untuk unsur-unsur yang menunjukkan keadaan oksidasi berbeda dalam senyawanya, ada konsep bilangan oksidasi tertinggi (positif maksimum) dan terendah (negatif minimum). Tingkat oksidasi tertinggi suatu unsur kimia biasanya secara numerik bertepatan dengan nomor golongan dalam Tabel Periodik D.I.Mendeleev. Pengecualiannya adalah fluor (bilangan oksidasinya adalah -1, dan unsur tersebut berada pada golongan VIIA), oksigen (keadaan oksidasinya adalah +2, dan unsur tersebut berada pada golongan VIA), helium, neon, argon (bilangan bilangan oksidasi adalah 0, dan unsur-unsurnya terletak di golongan VIII), serta unsur-unsur dari subkelompok kobalt dan nikel (bilangan oksidasinya adalah +2, dan unsur-unsurnya terletak di golongan VIII), yang bilangan oksidasinya paling tinggi dinyatakan dengan angka yang nilainya lebih rendah dari jumlah kelompok tempat mereka berasal. Unsur-unsur dari subkelompok tembaga, sebaliknya, memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi dari satu, meskipun mereka termasuk dalam golongan I (bilangan oksidasi positif maksimum tembaga dan perak adalah +2, emas adalah +3).

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Menjawab Kami akan secara bergantian menentukan keadaan oksidasi belerang di setiap skema konversi yang diusulkan, dan kemudian memilih jawaban yang benar.

• Dalam hidrogen sulfida, keadaan oksidasi belerang adalah (-2), dan dalam zat sederhana - belerang - 0:

Perubahan keadaan oksidasi belerang: -2 → 0, mis. pilihan jawaban keenam.

• Dalam zat sederhana - belerang - bilangan oksidasi belerang adalah 0, dan dalam SO 3 - (+6):

Perubahan keadaan oksidasi belerang: 0 → +6, mis. pilihan jawaban keempat.

• Dalam asam belerang, keadaan oksidasi belerang adalah (+4), dan dalam zat sederhana - belerang - 0:

1 × 2 + x + 3 × (-2) = 0;

Perubahan keadaan oksidasi belerang: +4 → 0, mis. pilihan jawaban ketiga.

CONTOH 2

Latihan	Valensi III dan bilangan oksidasi (-3) nitrogen menunjukkan dalam senyawa: a) N 2 H 4; b) NH3; c) NH4Cl; d) N 2 O 5
Larutan	Untuk memberikan jawaban yang benar atas pertanyaan yang diajukan, kami akan secara bergantian menentukan valensi dan keadaan oksidasi nitrogen dalam senyawa yang diusulkan. a) valensi hidrogen selalu I. Jumlah total unit valensi hidrogen adalah 4 (1 × 4 = 4). Kami membagi nilai yang dihasilkan dengan jumlah atom nitrogen dalam molekul: 4/2 = 2, oleh karena itu, valensi nitrogen adalah II. Jawaban ini tidak benar. b) valensi hidrogen selalu I. Jumlah unit valensi hidrogen adalah 3 (1 × 3 = 3). Kami membagi nilai yang dihasilkan dengan jumlah atom nitrogen dalam molekul: 3/1 = 2, oleh karena itu, valensi nitrogen adalah III. Keadaan oksidasi nitrogen dalam amonia adalah (-3): Ini adalah jawaban yang benar.
Menjawab	Opsi (b)