Степени окисления и электронный баланс

Степени окисления элементов по формуле и коэффициенты методом электронного баланса

От режима зависит, какие поля участвуют в расчёте

Например H2SO4, KMnO4, Fe2O3, Al2(SO4)3, SO4

У молекулы 0, у иона — его заряд: SO4²⁻ → −2

Например 0 у железа Fe⁰

Например +2 у Fe²⁺

Например +7 у марганца в KMnO4

Например +2 у Mn²⁺

Нашли ошибку или хотите предложить улучшение?

Улучшить калькулятор «Степени окисления и электронный баланс»

Теория

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи ионные. Записывают её арабскими цифрами со знаком: +1, −2, +7. Главное правило: алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов с учётом индексов равна заряду частицы. У молекулы заряд нулевой, у иона — его заряд: например, в сульфат-ионе SO₄²⁻ сумма равна −2.

Часть элементов имеет постоянные степени окисления: H +1 (кроме гидридов металлов), O −2 (кроме пероксидов), F −1, металлы I группы +1, II группы +2, алюминий +3. Остальные элементы вычисляют из уравнения. В H₂SO₄: \(2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0\), откуда \(x = +6\). В KMnO₄ марганец получается +7, в Fe₂O₃ железо +3. В смешанных оксидах вроде Fe₃O₄ средняя степень дробная (+8/3) — это значит, что разные атомы имеют разные степени окисления.

Степени окисления позволяют расставить коэффициенты методом электронного баланса. Восстановитель отдаёт электроны и повышает свою степень окисления, окислитель принимает и понижает. Число отданных электронов должно равняться числу принятых, поэтому находят наименьшее общее кратное: если восстановитель отдаёт 2 e⁻, а окислитель принимает 5 e⁻, НОК = 10 и коэффициенты 5 и 2.

Важно: в пероксидах (H₂O₂, Na₂O₂) кислород имеет −1, в гидридах металлов (NaH) водород −1, а фтор всегда −1. Это исключения, из-за которых простое правило «кислород −2» иногда не срабатывает.

Пример с решением

  1. Условие. Найдите степень окисления серы в H₂SO₄ и расставьте основные коэффициенты, если железо окисляется из 0 до +2, а марганец восстанавливается с +7 до +2.
  2. Уравнение суммы. \(2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0\).
  3. Упростим. \(2 + x - 8 = 0\).
  4. Решение. \(x = +6\).
  5. Проверка. \(2 + 6 - 8 = 0\) — сумма равна заряду молекулы.
  6. Электронный баланс. Железо отдаёт \(+2 - 0 = 2\) электрона, марганец принимает \(+7 - (+2) = 5\) электронов; НОК(2; 5) = 10.
  7. Коэффициенты. 10 : 2 = 5 перед восстановителем, 10 : 5 = 2 перед окислителем.
  8. Ответ. Сера +6; коэффициенты 5 и 2 (например, 5Fe²⁺ + 2Mn⁷⁺). В калькуляторе это режимы «Степени окисления по формуле» и «Коэффициенты электронного баланса».

Главное

  • Правило суммы: \(\sum n_i \cdot \text{с.о.}_i = q\) (у молекулы 0, у иона — заряд).
  • Постоянные значения: H +1, O −2, F −1, металлы I–III групп +1…+3.
  • Исключения: пероксиды (O −1), гидриды металлов (H −1), смешанные оксиды (средняя дробная степень).
  • Электронный баланс: число отданных электронов равно числу принятых, коэффициенты — через НОК.