Окислительное число

Сте́пень окисле́ния (окислительное число, формальный заряд) — вспомогательная, условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов.

Степень окисления соответствует заряду иона или формальному заряду атома в молекуле или в химической формальной единице, например:

$\stackrel{+1}{\mbox{Na}} \stackrel{-1}{\mbox{Cl}},$ $\stackrel{+2}{\mbox{Mg}} \stackrel{-1}{\mbox{Cl}}_{2},$ $\stackrel{-3}{\mbox{N}} \stackrel{+1}{\mbox{H}}_{3},$ $\stackrel{+2}{\mbox{C}} \stackrel{-2}{\mbox{O}},$ $\stackrel{+4}{\mbox{C}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{2},$

$\stackrel{+1}{\mbox{Cl}} \stackrel{-1}{\mbox{F}},$ $\stackrel{+1}{\mbox{H}} \stackrel{+5}{\mbox{N}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{3},$ $\stackrel{-4}{\mbox{C}} \stackrel{+1}{\mbox{H}}_{4},$ $\stackrel{+1}{\mbox{K}} \stackrel{+7}{\mbox{Mn}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{4}.$

Степень окисления указывается сверху над символом элемента. В отличие от указания заряда атома, при указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот:

$\stackrel{+1}{\mbox{H}} \stackrel{+3}{\mbox{N}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{2}$ — степень окисления,

${\mbox{H}}^{+} {\mbox{N}}^{3+} {\mbox{O}}_{2}^{2-}$ — заряды.

Степень окисления атома в простом веществе равна нулю, например:

$\stackrel{0}{\mbox{O}}_{3},$ $\stackrel{0}{\mbox{Br}}_{2},$ $\stackrel{0}{\mbox{C}}.$

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю:

$\stackrel{+1}{\mbox{H}}_{2} \stackrel{+6}{\mbox{S}} \stackrel{-2}{\mbox{O}}_{4},$

$(+1 \cdot 2) + (+6 \cdot 1) + (-2 \cdot 4) = +2 +6 -8 = 0$

Степень окисления в ряде случаев не совпадает ни с валентностью (например, в органических соединениях углерод всегда четырёхвалентен, а степень окисления атома углерода в соединениях CH₄, CH₃OH, HCOOH соответственно равно −4, −2 и +2), ни с фактическим числом электронов, которые участвуют в образовании связей.

Понятие степени окисления вполне применимо и для нестехиометрических соединений (КС₈, Mo₅Si₃, Nb₃B₄ и др.). Например в известной реакции обжига пирита:

4FeS₂ +11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂
удобнее всего принять в исходном соединение степень окисления у железа +3, а у серы -3/2 (!), что совсем не противоречит определеню степени окисления, как условной единицы и позволяет так же просто, как и в случае других окислительно-восстановиельных процессов, уровнять реакцию.

См. также

• Окислитель
• Восстановитель

Ссылки