Elementlarning oksidlanish darajasi

Elementlarning oksidlanish darajasi

Bu xususiyat molekula hosil qilgan elementlar uchun muhim bo'ib, uning mohiyati quyidagi vaziyatdan kelib chiqadi. Bog‘ hosil qilishda qatnashgan elementlarning NEM qiymatlari farq qilsa, bog'lovchi elektronlar bulutining zichligi NEM qiymatlari kattaroq bo'lgan element tomon siljiydi, natijada bog‘ qutbli xususiyatga ega bo'ladi.

Kimyoviy jarayonda shunday bog'lar uzilganda (masalan, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida) har bir element ma'lum kattalik­dagi zaryadga ega bo'ladi. Bu zaryadlarni atomlarning oksidlanish daraja­si (o.d.) deb yuritiladi. Bu xossa birikmadagi har bir element uchun o ‘ziga xos bo'ladi.

Misol tariqasida oltingugurt(IV) oksid tarkibidagi elementlarning o.d. qiymatlari S⁺⁴ va O^-2 bo'lishini topishda bu element atomlarining NEM qiymatlari (x= 2,5 va Xo= 3,5) ga asoslandik. Topilgan o.d. kattaligi mazkur elementlarning valentligi bilan bir xil. Lekin, CO molekulasidagi har bir element atomlari uch valentli, o.d. qiymatlari esa C⁺² va O^-2 ga teng.

Oksidlanish darajasini aniqlash

Kimyoviy birikmalardagi ayni element atomlarining oksidlanish darajasi qiymatini aniqlashda quyidagi holatlarga asoslanish kerak:

1. Oddiy moddalar (ikki atomli gazlar — H₂, O₂, F₂, N₂ va boshqalar) tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajasi nolga teng.
2. Metall atomlari birikmalarda faqat musbat o.d. ga ega bo‘ladi.
3. Ftor (o.d.= - 1 ) , ishqoriy metall atomlari (+1), ishqoriy-yer metallari (+2) va shunga o ‘xshash o‘zgarmas valentli elementlar doimiy o.d. qiymatiga ega.
4. Vodorod +1 va — 1 (faqat metallarining gidridlarida) o.d. ga ega bo‘lishi mumkin. Kislorod atomi ko'pincha —2, peroksidlarda —1, ftorli birikmalarida +2 o.d. ga ega boladi.
5. Metallmaslar atomlarining o.d. qiymati ular qurshovidagi element atomlarining o.d. qiymatiga qarab musbat yoki manfiy bo‘lishi mumkin.
6. Molekula tarkibidagi hamma atomlar o.d. qiymatlarining yiglndisi nolga, murakkab yoki oddiy bir atomli ionlarda ion zaryadiga teng bo‘ladi.
7. Elementlarning tashqi valent pog‘onasidagi hamma elektronlari bog‘ hosil qilishda qatnashganda uning kattaligi element joylashgan gruppa raqamiga teng boladi. Qolgan hollarda element atomi oraliq o.d. ga ega bo‘lishi mumkin.
8. Metallmaslarning yuqori musbat va pastki manfiy o.d. larining absolut qiymatlari yig‘indisi 8 ga teng boladi.
9. Vodorod va kislorod bilan bog‘lanmagan metallmaslar bilan NEM qiymati katta bo'lgan metallmas manfiy zaryadli oksidlanish darajasiga ega bo‘ladi. Shu metallmasning o.d. si uning odatdagi manfiy ioni zaryadiga teng bo'ladi (masalan, H₂S da H⁺ va S^-2; SF₆ da F^- va S⁺⁶).
10. Organik moddalarda uglerod atomlarining o.d. qiymati turlicha bo‘lishi mumkin. Ulardagi uglerodning o.d. qiymatini, asosan, struktur formulasidangina to‘g‘ri aniqlash mumkin.
11. Tuzilishi murakkab bo‘lgan molekulalardagi atomlarning o.d. sini aniqlash uchun molekulaning struktur formulasini tuzish talab etiladi. Oksidlanish darajasi qiymatini moddaning umumiy formulasi asosida bir necha elementlar uchun o'rtacha qiymatdan topish xato natijaga olib keladi. Masalan, etil spirtdagi uglerod atomlarining o'rtacha o.d. qiymati umumiy formulasi bo'yicha hisoblanganda —2 ga teng bo'ladi. Struktur formulada esa har bir uglerod atomi uchun o.d. si ikki xil bo'ladi.

Elementningoksidlanish darajasining musbat qiymati ortishi va radiusi kichiklashganda elementning bog'lanishidagi ionlik darajasi va bog' mustahkamligi ham ortadi.

Davriy sistemaning bir gruppasi chegarasida elementlarning bir xil turdagi birikmalari (masalan, EH_n dagi bog‘larning mustahkamligi bog' uzunligining qisqarishi va oksidlanish darajasining ortishi bilan proporsional tarzda ortadi.
C₄H₁₀ molekulasidagi 4 ta uglerod atomlarida 10 ta manfiy zaryad bo‘ladi.
Har bir atomga 10:4=2,5 qiymatli o.d. si emas, molekula o'rtasidagi ikkita uglerod atomlarida —2 dan, chetdagi 2 atomda —3 tadan bolgandagina uglerod atomlarining oksidlanish darajasi qiymatlari to‘g'ri topilgan bo‘ladi. Binar molekulalar hosil qilishda qatnashgan chetki atomlarning NEM qiymatlari bir xil bolganda (NCI, va CS₂ kabi molekulalarda), molekuladagi atomlarning o.d. lari nolga teng bo‘ladi.

Oksidlanish darajasiga misollar

Ba’zi o‘quv qo'llanmalarida murakkab moddalar aralashmasidagi har bir modda tarkibidagi elementlarning o.d. sini ayrim-ayrim hisoblash o'rniga o'rtacha qiymat kattaligini hisoblash taklif etiladi. Masalan, Fe₃O₄ dagi temir atomlari uchun o'rtacha oksidlanish darajasi qiymati +8/3 taklif etiladi. Bu modda FeO va Fe₂O₃ ning aralashmasidir, ulardagi temirning oksidlanish darajasi +2 va +3 ekanligi formulalardan ko‘rinib turibdi. Shunga o'xshash vaziyatni toluol molekulasi (C₆H₅—CH₃) dagi uglerod atom larining o'rtacha o.d. si +8 : 7 = +1,14 ga teng bo'ladi.

Struktur formulasi bo'yicha hisoblanganda esa CH₃ radikalidagi uglerod atomi uchun o.d. qiymati —3, CH₃ gruppasi bilan bog'langan uglerod uchun oksidlanish darajasi nolga teng, qolgan beshta uglerod atomlari uchun —1 ga teng bo'ladi. Shundagina molekuladagi barcha atomlarning o.d. larining algebraik yig'indisi —3 + (—l) - 5 + 0 + 8 = 0 g a teng bo'ladi (bu tenglikdagi +8 molekuladagi 8 ta vodorod atomlarining o.d. qiymatlari yig'indisiga teng).

Molekuladagi uglerod atomlari turli xil o. d. ga ega bo'lishi shu modda­ning oksidlanish reaksiyasi uchun koeffitsientlami tanlashda elektron balans yoki yarim reaksiya sxemasini tuzish uchun faqat —CH₃ gruppadagi uglerodnigina hisobga olish to'g'ri natijaga olib keladi. Yuqorida —CH₃ radikali bilan bog'langan benzol halqasidagi uglerod atomi orasidagi bog'dagi elektron juft oksidlanish jarayonida qayta taqsimlanishga uchraydi.

Murakkab sxemalarda oksidlanish darajasi qiymatini hisoblash qiyin emas, uning uchun elementlarning NEM qiymatlarini bilishgina kifoya. Davriy sistemadagi elementlarning gruppa raqami uning eng yuqori o.d. ga teng bo'ladi.

Oksidlanish darajasi jadvali

Davriy sistemadagi tartib raqami 1—50 bo'lgan elementlarning birik­malarida kuzatiladigan oksidlanish darajasi qiymatlari jadvaldada keltirilgan.

Bunday elektronlar ikkala atom orasida bittadan (teng miqdorda) elektron juftlashishidan hosil bo'lgan edi, endi ular yana boshlang'ich atomlarga qaytib keladi, natijada CH₃ gruppa bilan birikkan halqadagi uglerod atomi uchun o.d. nolga teng bo'ladi.

Element	Ism	Oksidlanish holati
1. H	Vodorod	0, +3
2. He	Geliy	0
3. Li	Litiy	0, +1
4. Be	Berilliy	0, +2
5. B	Bor	-3, 0, +3
6. C	Uglerod	-4, -1, 0, +2, +4
7. N	Azot	-3, 0, +1, +2, +3, +4, +5
8. O	Kislorod	-2, -1, 0, +2
9. F	Ftor	-1
10. Ne	Neon	0
11. Na	Natriy	0, +1
12.Mg	Magniy	0, +2
13. Al	alyuminiy	0, +3
14. Si	Kremniy	-4, 0, +2, +4
15. P	Fosfor	-3, 0, +1, +3, +5
16. S	Oltingugurt	-2, 0, +4, +6
17. Cl	Xlor	-1, 0, +1, +3, +4, +5, +6, +7
18. Ar	Argon	0
19. K	Kaliy	0, +1
20. Ca	Kaltsiy	0, +2
21. Sc	Skandiy	0, +3
22. Ti	Titan	0, +2, +3, +4
23. V	Vanadiy	0, +2, +3, +4, +5
24. Cr	CXrom	0, +2, +3, +4
25. Mn	Marganes	0, +2, +4, +6, +7
26. Fe	Temir	0, +2, +3, +6
27. Co	Kobalt	0, +2, +3
28. Ni	Nikel	0, +2, +3
29. Cu	Mis	0, +1, +2
30. Zn	Rux	0, +2
31. Ga	Galiy	0, +3
32. Ge	Germaniy	0, +2, +4
33. As	Mishyak	-3, 0, +3, +5
34. Se	Selen	-2, 0, +4, +6
35. Br	Brom	-1, 0, +1, +5, +7
36. Kr	Kripton	0, +2
37. Rb	Rubidiy	0, +1
38. Sr	Stronsiy	0, +2
39. Y	Itriy	0, +3
40. Zr	Zirkonyum	0, +4
41. Nb	Niobiy	0, +4, +5
42. Mo	Molibden	0, +4, +6
43. Tc	Technetium	0, +4, +7
44. Ru	Ruteniy	0, +2, +4, +6, +8
45. Rh	Rodiy	0, +3, +4
46. ​​Pd	Palladiy	0, +2, +4
47. Ag	Kumush	0, +1
48. CD	Kadmiy	0, +2
49. In	Indiy	0, +3
50. Sn	Qalay	0, +2, +4
51. Sb	Surma	0, +3, +5

Mazkur element uchun eng kichik manfiy oksidlanish darajasi uning eng yuqori musbat o.d. dan sakkizni ayirgan qiymatga teng bo‘ladi.
Bu vaziyatdan mustasno bo‘lgan hollar quyidagilardir:

• Ikkinchi davr elementlaridan ftor va kislorod.
• Kobalt, nikel va ulaming V va VI davrdagi analoglari to‘rtta nodir metallar (rodiy, palladiy, iridiy va platina) ning yuqori oksidlanish darajasi qiymati 8 dan kichik.
• IB gruppachadagi mis va oltin uchun yuqori o.d. qiymati 1 dan katta —+2 +3 +3 +7 CuO, Cu₂O₃ , K3[CuF₆], AuF₇ bo‘lgan birikmalar ma'lum.
• Murakkab moddalar tarkibidagi bir xil element uchun (2 dan ortiq) zanjir hosil qilgan birikmalar (masalan, H_nN_m, H_nS_m, P_nS_m kabi mod­dalar) dagi N va S elementlarining o.d. sining o‘rtacha qiymatini hisoblash o ‘rinsiz bo‘ladi.
• Shunga o ‘xshash vaziyat metallararo birikmalarda Mg₃Co, MgCu₂, MgZn₂, CuAu , Fe₃Al va boshqalarda kuzatiladi. Bu holda ham odatdagi ravishdagi o.d. qiymatini aniqlash to‘g‘ri bo'lmaydi.

Oksidlanish darajasining formulasi

Har qanday hisoblarni bajarish uchun, rasman, matematik ifodani topish mumkin. Shu nuqtayi nazardan oksidlanish darajasi qiymatlarini rasmiy usulda hisoblash uchun qiziqqan o'quvchilarga quyidagi formulani tavsiya etish mumkin:

o. d. = N_g - (N₀+ N_c)

Bu formulada N_g — oksidlanish darajasi qiymati aniqlanayotgan elementning valent pog‘onasidagi ns- va np- (bosh gruppacha elementlari uchun gruppa tartib ra­qami) elektronlar sonining yig‘indisi; yoki — ns- va (n— )d (yonaki gruppacha elementlari uchun) yoki ns- va (n—2) f-elektronlar soni; N₀ — mazkur elementning NEM qiymati kichikroq bo‘lgan elementlar bilan bog‘langan elektronlar soni; N_c — o.d. si aniqlanayotgan elementning va­lent pog‘onasidagi bog‘ hosil qilishda qatnashmay qolgan elektronlar soni.