Dla popularnych pierwiastków możliwe stopnie utlenienia przychodzą do głowy intuicyjnie, ale konia z rzędem temu, kto spamiętałby wszystkie opcje. Na szczęście, żeby określić najwyższy i najniższy możliwy stopień utlenienia nie trzeba być chodzącą encyklopedią – wystarczy mieć pod ręką układ okresowy. Przydaje się też definicja stopnia utlenienia.
Czym jest stopień utlenienia?
Stopień utlenienia – wartość ładunku zgromadzona na atomie/jonie przy założeniu, że wiązania, które tworzy są jonowe.
Tłumacząc z polskiego na polski: jeśli zakładam, że wiązania są jonowe, to niezależnie od tego jakie wiązanie występuje w rzeczywistości traktuję je tak, jakby nastąpiło całkowite przeniesienie pary elektronowej na jeden z pierwiastków. Oczywiście, jeśli są to atomy tego samego pierwiastka, nie możemy mówić o przeniesieniu elektronów. Dlatego cząteczki homoatomowe mają stopień utlenienia równy 0. Więcej o samych wiązaniach w tym poście.
Dla przykładu weźmy cząsteczkę HCl. Wiązanie, które tworzy się między wodorem a chlorem to wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Mamy częściowe przesunięcie ładunku w stronę chloru, bo jest bardziej elektroujemnym pierwiastkiem. Gdybyśmy założyli, że wiązanie jest jonowe, oznaczałoby to, że para elektronowa została całkowicie przeniesiona na chlor. Ponieważ jeden z elektronów tworzących wiązanie pochodził od innego pierwiastka, sumaryczny ładunek na chlorze wynosi -1 (bo przyjął 1 elektron). Wodór stracił jeden elektron, dlatego ma ładunek +1. W związku z tym ich stopnie utlenienia będą wynosiły odpowiednio -1 i 1.
Maksymalny i minimalny stopień utlenienia
Teraz do meritum. Skoro ładunek ujemny powstaje przez przyjęcie elektronów, to maksymalna ilość przyjętych elektronów będzie odpowiadała najniższej wartości stopnia utlenienia. Analogicznie, najwyższy stopień utlenienia będzie wtedy, kiedy atom pozbędzie się wszystkich elektronów walencyjnych. W jednym i drugim przypadku atom dąży do osiągnięcia konfiguracji gazu szlachetnego. Przykłady:
Siarka – liczba elektronów walencyjnych: 6, liczba elektronów brakujących do konfiguracji argonu: 2, stopnie utlenienia od -II do VI
Węgiel – liczba elektronów walencyjnych: 4, liczba elektronów brakujących do konfiguracji neonu: 4, stopnie utlenienia od -IV do IV
Brom – liczba elektronów walencyjnych: 7, liczba elektronów brakujących do konfiguracji kryptonu: 1, stopnie utlenienia od -I do VII
2 thoughts on “Jak określić najwyższy i najniższy stopień utlenienia pierwiastka?”
Witam. A jak by to wyglądało jeżeli musiałabym określać to dla pierwiastków z bloku d? Czy mogą o to prosić na maturze?
Raczej nie spodziewałabym się tego typu pytania, ewentualnie o typowe stopnie utleniania wybranych pierwiastków bloku d. Pamiętajmy, że na maturze obowiązuje konfiguracja pierwiastków do Z=36.