Kas ir ķīmiskā elementa oksidēšanas pakāpe?
Tu jau zini, ka atsevišķu atomu mijiedarbības rezultātā var norisināties elektronu nobīde. Jonu veidošanas gadījumā vērtības elektroni pilnīgi pāriet no metāliskā ķīmiskā elementa atoma uz nemetāliskā ķīmiskā elementa atoma kodola elektronapvalka ārējo enerģijas līmeni. Gadījumā, ja savienojas divu dažādu nemetālisko elementu atomi, šāda nobīde norisinās tikai daļēji, bet ja savienojas divi vienādi nemetālisko elementu atomi, elektronu nobīde nenotiek.
Fizikālo lielumu, kas skaitliski raksturo elektronu nobīdi, sauc par oksidēšanas pakāpi.
Oksidēšanas pakāpi raksta virs ķīmiskā elementa simbola, sākuma norādot zīmi (“+” vai “-”) un pēc tam – lādiņa skaitlisko vērtību.
Tu jau zini, ka atsevišķu atomu mijiedarbības rezultātā var norisināties elektronu nobīde. Jonu veidošanas gadījumā vērtības elektroni pilnīgi pāriet no metāliskā ķīmiskā elementa atoma uz nemetāliskā ķīmiskā elementa atoma kodola elektronapvalka ārējo enerģijas līmeni. Gadījumā, ja savienojas divu dažādu nemetālisko elementu atomi, šāda nobīde norisinās tikai daļēji, bet ja savienojas divi vienādi nemetālisko elementu atomi, elektronu nobīde nenotiek.
Fizikālo lielumu, kas skaitliski raksturo elektronu nobīdi, sauc par oksidēšanas pakāpi.
Oksidēšanas pakāpi raksta virs ķīmiskā elementa simbola, sākuma norādot zīmi (“+” vai “-”) un pēc tam – lādiņa skaitlisko vērtību.
Vairākos gadījumos, kāda ir elementa oksidēšanas pakāpe, var noteikt, balstoties uz šī elementa vietu periodiskā tabulā.
Pirmajām kārtām, zinot, kur periodiskā tabulā atrodas elementi, kuru atomi savienojas, ir iespējams noteikt, kāda zīme (“+” vai “-”) būs oksidēšanas pakāpei. Ja elementi atrodas vienā periodā, elementam, kas atrodas vairāk pa kreisi, oksidēšanas pakāpe būs ar zīmi “+” (otram elementam atbilstoši – ar zīmi “-”).
Ja elementi, kuru atomi savienojas, atrodas vienā A grupā, zīme “+” būs elementam, kas atrodas grupā zemāk.
Dažos gadījumos ir iespējams noteikt arī oksidēšanas pakāpes skaitlisko vērtību.
Piemēram, IA grupas elementiem (litijam, nātrijam u.c.) ārējā enerģijas līmenī ir viens elektrons, kuru šo elementu atomi zaudē, savienojoties ar citu ķīmisko elementu atomiem. Atbilstoši šiem elementiem savienojumos ir raksturīga oksidēšanas pakāpe +1.
Līdzīgi spriežot, secinām, ka IIA grupas elementiem savienojumos ir oksidēšanas pakāpe +2, bet alumīnijam +3.
Ja metāliskiem ķīmiskiem elementiem ir tieksme zaudēt vērtības elektronus, tad nemetāliskiem ķīmiskiem elementiem – otrādi. Tiem (izņemot ūdeņradi) ir raksturīga tieksme papildināt ārējo enerģijas līmeni, lai tur atrastos astoņi elektroni. Ja VIIA grupas elementiem ir septiņi elektroni ārējā enerģijas līmenī, savienojoties ar vairākiem citu elementu atomiem, tie saista vienu (8-7=1) trūkstošo elektronu, līdz ar to savienojumos šiem elementiem ir raksturīga oksidēšanas pakāpe -1.
Pirmajām kārtām, zinot, kur periodiskā tabulā atrodas elementi, kuru atomi savienojas, ir iespējams noteikt, kāda zīme (“+” vai “-”) būs oksidēšanas pakāpei. Ja elementi atrodas vienā periodā, elementam, kas atrodas vairāk pa kreisi, oksidēšanas pakāpe būs ar zīmi “+” (otram elementam atbilstoši – ar zīmi “-”).
Ja elementi, kuru atomi savienojas, atrodas vienā A grupā, zīme “+” būs elementam, kas atrodas grupā zemāk.
Dažos gadījumos ir iespējams noteikt arī oksidēšanas pakāpes skaitlisko vērtību.
Piemēram, IA grupas elementiem (litijam, nātrijam u.c.) ārējā enerģijas līmenī ir viens elektrons, kuru šo elementu atomi zaudē, savienojoties ar citu ķīmisko elementu atomiem. Atbilstoši šiem elementiem savienojumos ir raksturīga oksidēšanas pakāpe +1.
Līdzīgi spriežot, secinām, ka IIA grupas elementiem savienojumos ir oksidēšanas pakāpe +2, bet alumīnijam +3.
Ja metāliskiem ķīmiskiem elementiem ir tieksme zaudēt vērtības elektronus, tad nemetāliskiem ķīmiskiem elementiem – otrādi. Tiem (izņemot ūdeņradi) ir raksturīga tieksme papildināt ārējo enerģijas līmeni, lai tur atrastos astoņi elektroni. Ja VIIA grupas elementiem ir septiņi elektroni ārējā enerģijas līmenī, savienojoties ar vairākiem citu elementu atomiem, tie saista vienu (8-7=1) trūkstošo elektronu, līdz ar to savienojumos šiem elementiem ir raksturīga oksidēšanas pakāpe -1.
Skābeklim, kura atomam ir seši vērtības elektroni, lai papildinātu ārējo enerģijas līmeni trūkst divi (8-6=2) elektroni. Tāpēc skābeklim savienojumos ir raksturīga oksidēšanas pakāpe -2.
Sēra atoms, savienojoties ar metāliskiem ķīmiskiem elementiem vai ūdeņradi, pieņem trūkstošos elektronus (8-6=2), līdz ar to šādos savienojumos ir ar oksidēšanas pakāpi -2. Bet savienojoties ar skābekli, var daļēji zaudēt savus vērtības elektronus, tāpēc šāda savienojumā augstākā iespējamā sēra oksidēšanas pakāpe ir +6. Atzīmēsim, ka sēra atoms var zaudēt tikai daļu no saviem vērtības elektroniem, tāpēc arī pastāv sēra savienojums ar skābekli, kurā sēra oksidēšanas pakāpe ir +4.
Tātad, piemēram, pastāv sēra savienojumi ar šādam ķīmiskām formulām, kur šīm elementam ir iepriekš jau minētas oksidēšanas pakāpes:
Sēra atoms, savienojoties ar metāliskiem ķīmiskiem elementiem vai ūdeņradi, pieņem trūkstošos elektronus (8-6=2), līdz ar to šādos savienojumos ir ar oksidēšanas pakāpi -2. Bet savienojoties ar skābekli, var daļēji zaudēt savus vērtības elektronus, tāpēc šāda savienojumā augstākā iespējamā sēra oksidēšanas pakāpe ir +6. Atzīmēsim, ka sēra atoms var zaudēt tikai daļu no saviem vērtības elektroniem, tāpēc arī pastāv sēra savienojums ar skābekli, kurā sēra oksidēšanas pakāpe ir +4.
Tātad, piemēram, pastāv sēra savienojumi ar šādam ķīmiskām formulām, kur šīm elementam ir iepriekš jau minētas oksidēšanas pakāpes: