Toate substanțele chimice sunt formate din molecule,fiind cele mai mici particule. Sunt neutre din punct de vedere electric și sunt compuse din atomi care sunt legați prin legături covalente. Capacitatea atomilor elementelor chimice de a forma un anumit număr de legături în molecule se numește valență. În legătură cu apariția și dezvoltarea teoriei legăturilor chimice, acest concept a suferit modificări semnificative și în prezent nu are o interpretare științifică clară, este utilizat în principal în scopuri metodologice și este adesea identificat cu gradul de oxidare. Dacă o moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe, atunci un atom este cea mai mică particulă indivizibilă a unui element chimic. Un atom este de asemenea o particulă neutră electric, în centrul său se află un nucleu format din protoni încărcați pozitiv, iar în jurul său se află un nor de electroni (încărcați negativ). Prin urmare, sarcina pozitivă a nucleului este echilibrată de sarcina negativă a electronilor. Pentru a înțelege cum să determinați gradul de oxidare și ce este, trebuie să luați în considerare structura moleculelor de substanțe specifice.
Într-o moleculă de clorură de hidrogen (HCl) întrehidrogen și clor există o pereche comună de electroni. Un atom de hidrogen are 1 proton și 1 electron. Atomul de clor are 17 protoni și 17 electroni, unul dintre cei 7 electroni în învelișul exterior al densității electronilor combinat cu electronul atomului de hidrogen, formând astfel o pereche de electroni: H: Cl. În molecula H2S, atomul de sulf a format 2 perechi de electroni comuni cu ambii atomi de hidrogen: H: S: H. Cum se poate determina starea de oxidare a unui element, de exemplu, clorul și hidrogenul din molecula HCl și hidrogenul și sulful din molecula H2S? Valența dă o idee despre numărul de legături sau perechi de electroni formați în moleculă, dar nu arată deplasarea lor.
Se presupune că electronii atomilor dintr-o moleculăcombinate în perechi de electroni care sunt mutați la atomul cel mai electronegativ. Hidrogenul și clorul din HCl pot intra într-o legătură, care este deplasată la atomul de clor, deoarece este cel mai electronegativ. Astfel, în hidrogen, starea de oxidare este plus 1, iar în clor este minus 1. Fiecare atom de hidrogen din molecula H2S intră într-o legătură cu un atom de sulf, care, la rândul său, are două legături. În acest caz, ambele perechi de electroni sunt mutați la atomul de sulf. Prin urmare, starea de oxidare a hidrogenului este plus 1, iar cea a atomului de sulf este minus 2. Cum se determină starea de oxidare a unei substanțe, de exemplu, HCl, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si? Starea de oxidare a unei substanțe simple sau complexe este întotdeauna 0, deoarece substanța este formată din molecule sau atomi și sunt neutre din punct de vedere electric. Pe baza acestui lucru, găsiți gradul de oxidare a elementului în moleculă.
Utilizarea de exemplu a acidului hipocloria în considerare modul de determinare a stării de oxidare pentru un atom de Cl. În molecula HClO, la fel ca în molecula oricărei alte substanțe, hidrogenul este întotdeauna (cu excepția hidrurilor) caracterizat printr-o stare de oxidare de plus 1, iar oxigenul este întotdeauna caracterizat de o stare de oxidare de minus 2 (cu excepția peroxidului de bariu și a fluorurii de oxigen). Deoarece molecula în sine nu are nicio sarcină, putem scrie ecuația: (+1) + x + (- 2) = 0. Această ecuație trebuie rezolvată: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) Astfel, se dovedește că starea de oxidare a Cl din molecula de acid hipocloros este plus 1. Acest exemplu arată modul de a determina starea de oxidare a unui anumit element din orice moleculă. În primul rând, se plasează valorile cunoscute ale acelor elemente a căror valență sau stare de oxidare nu se schimbă.
Astfel, gradul de oxidare este numitcantitate condițională (sarcina formală a unui atom dintr-o moleculă) folosită pentru a scrie ecuațiile reacțiilor asociate cu oxidarea sau reducerea diferitelor substanțe. Această valoare este egală cu numărul de perechi de electroni care sunt deplasate complet către elementele chimice electronegative ale moleculei. Starea de oxidare este scrisă pe simbolul atomului. O astfel de înregistrare indică modul de determinare a stării de oxidare a unui anumit element din molecula oricărei substanțe. De exemplu, intrarea (Na + 1Cl-1) trebuie înțeleasă că în molecula de sare starea de oxidare a sodiului este plus 1, iar clorul minus 1, astfel: (+1) + (-1) = 0. În molecula de permanganat de potasiu (K + 1Mn + 7O-24) pentru potasiu plus 1, pentru mangan plus 7, pentru oxigen minus 2, adică: (+1) + (+7) + 2 • (-2) = 0. În molecula acidului azotic (H + 1N + 5O-23) pentru hidrogen plus 1, pentru azot plus 5, pentru oxigen minus 2, iar molecula în ansamblu este neutră din punct de vedere electric: (+1) + (+5) + 3 • (-2) = 0. În molecula de azot acid (H + 1N + 3O-22), pentru hidrogen plus 1, pentru azot plus 3, pentru oxigen minus 2, deoarece sarcina moleculei este zero, atunci: (+1) + (+3) + 2 • (-2 ) = 0. Folosind exemplul azotului, se poate observa că acest atom poate avea stări de oxidare diferite în substanțe diferite de la plus 5 la minus 3 (cu un interval de o unitate).
