Как определить степень окисления элемента

Опорные правила и алгоритм

В простом веществе степень окисления каждого элемента равна нулю: Fe, O₂, S₈. В нейтральном соединении алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. В сложном ионе эта сумма равна заряду иона, например -2 для SO₄²⁻.

Сначала поставьте известные значения. Фтор в соединениях имеет -1. Щелочные металлы обычно имеют +1, элементы второй группы +2. Кислород чаще имеет -2, водород с неметаллами +1. Затем обозначьте неизвестную степень буквой x, умножьте каждое значение на индекс и составьте уравнение.

Решите уравнение и верните найденное число в исходную формулу. Последняя проверка обязательна: сумма с индексами должна совпасть с общим зарядом частицы. Знак пишут перед числом, поэтому верная запись выглядит как +5 или -2, а не 5+ и 2-.

• определить заряд частицы
• поставить постоянные значения
• обозначить неизвестное x
• учесть каждый индекс
• приравнять сумму к заряду
• подставить ответ обратно

Пример 1: азот в HNO₃

В молекуле HNO₃ водород имеет +1, кислород -2, степень окисления азота обозначим x. Молекула нейтральна, поэтому составляем уравнение: (+1) + x + 3·(-2) = 0. После упрощения получаем 1 + x - 6 = 0, откуда x = +5.

Проверка: один атом водорода даёт +1, один атом азота +5, три атома кислорода суммарно -6. Итог +1 + 5 - 6 = 0. Индекс 3 относится только к кислороду; умножать на него степень окисления азота нельзя.

Пример 2: сульфат-ион SO₄²⁻

У сложного иона справа стоит общий заряд -2. Для серы запишем x, для четырёх атомов кислорода получим 4·(-2). Уравнение имеет вид x + 4·(-2) = -2. Тогда x - 8 = -2 и x = +6.

Независимая проверка: +6 + (-8) = -2, что совпадает с зарядом иона. Нельзя приравнивать сумму к нулю только потому, что формула записана отдельно. Скобки и заряд показывают, что перед нами заряженная частица.

Скобки, несколько атомов и переменные значения

В K₂Cr₂O₇ калий имеет +1, кислород -2, а хром обозначим x. С учётом индексов: 2·(+1) + 2x + 7·(-2) = 0. Получаем 2 + 2x - 14 = 0, затем 2x = 12 и x = +6. Индекс при хроме требует умножить x на два.

В ионе NH₄⁺ степень азота равна -3: x + 4·(+1) = +1. Это значение не противоречит положительному заряду всего иона, потому что четыре атома водорода дают суммарно +4. Общий заряд частицы и степень отдельного атома являются разными величинами.

Исключения, валентность и итоговая проверка

Кислород имеет -1 в пероксидах, например H₂O₂ и Na₂O₂, а в OF₂ кислород получает +2, поскольку фтор всегда сильнее притягивает электронную плотность. Водород имеет -1 в гидридах активных металлов, например NaH. До вычисления проверьте, не относится ли формула к исключению.

Не смешивайте степень окисления с валентностью. Валентность показывает число химических связей и не имеет знака, степень окисления является условным зарядом и может быть нулевой или отрицательной. В органических веществах разные атомы одного элемента могут иметь разные степени окисления, поэтому простое среднее значение не всегда описывает каждый атом.

• простое вещество проверено
• заряд иона не потерян
• индексы раскрыты
• пероксид или гидрид исключён
• знак ответа записан верно
• сумма совпала с зарядом