Валентность и степень окисления

Валентность и степень окисленияВалентность — это свойство атома химического элемента образовывать определенное число химических связей. Валентность всегда выражается небольшими целыми числами, как правило, ее обозначают римскими цифрами. В ковалентных соединениях валентность равна числу связей, образованных данным атомом, поэтому ее называют также ковалентностью.

В начале XIX столетия, когда было введено понятие «валентность», ученые полагали, что атом любого элемента может образовывать строго определенное количество химических связей. Однако можно привести много примеров, когда валентность атома одного элемента переменна и зависит не столько от природы самого атома, сколько от его окружения. Так, в иoнном кристалле каждый катион притягивается ко всем анионам и наоборот. В этом случае указывать количество химических связей между атомами не имеет смысла. Более удобным понятием является степень окисления.

Степень окисления — условный (формальный) заряд атома в молекуле, вычисленный на oсновании предположения, что все связи имеют иoнный характер. Степень окисления — это условная величина, которой приписывают положительные и отрицательные (целочисленные, реже дробные) значения. Она может быть также равна нулю. Обычно степень окисления указывают сверху над символами соответствующего элемента в формуле соединения. Различие между понятиями «валентность» и «степень окисления» можно наглядно проиллюстрировать на примере органических соединений: валентность атома углерода практически в любом соединении равна IV, а степень окисления принимает все значения от –4 до +4.
Правила определения степени окисления

1. Сумма степеней окисления в любой микрочастице (молекуле, ионе) равна электрическому заряду этой частицы. Так, в молекуле сумма степеней окисления всех атомов равна 0. Если молекула образована атомами одного элемента, то степень окисления атомов этого элемента равна 0.

2. Если соединение образовано атомами с различной электроотрицательностью, то при определении степеней окисления атомов в образуемых ими соединениях сначала более электроотрицательному атому приписывают максимальное значение его отрицательной степени окисления. Например, в случае соединения бромида фосфора (III) PBr3 принимают сначала, что степень окисления более электроотрицательного атома — атома Вг — равна –1. Далее находят степень окисления фосфора, которая оказывается равной +3.

3. Если в состав сложного соединения или комплексного иона входят более простые молекулы или ионы, то принято считать, что в таких случаях присоединенные молекулы или ионы не меняют свого заряда. Так, молекула аммиака NH3, входящая в состав многочисленных комплексных ионов, сохраняет заряд, равный нулю. Степень окисления азота как в молекуле аммиака, так и в ионе аммония (NH4+) остается равной –3: