Степень окисления ― это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна.

Существуют следующие правила для определения степеней окисления (СО):

1. CO любого элемента в простом веществе (Н2, Al, S) равна 0.
2. Сумма всех CO атомов в молекуле равна 0.
3. Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные CO, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью ― положительные.

Например, азот более электроотрицательный, чем водород, поэтому он имеет заряд –3, а водород +1. В молекуле три атома водорода, каждый дает заряд +1, а в сумме +3, молекула сама нейтральна, заряд = 0.

4. Максимальная CO любого элемента равна номеру группы (исключения: медь, серебро, золото, фтор, кислород), а минимальная отрицательная равна N – 8, где N ― номер группы.

Некоторые элементы имеют постоянные CO, их нужно знать, они помогут вычислить СО других элементов, имеющих несколько значений СО.

• щелочных металлов +1;
• Mg, Be и щелочноземельных металлов +2;
• алюминия +3;
• фтора –1;
• водорода +1 (кроме гидридов NaH, CaH2 и др., где степень окисления водорода ―1);
• кислорода –2 (кроме OF2 и пероксидов, содержащих группу –O–O–, в которой степень окисления кислорода ―1).

Пример расчета степеней окисления в сложной молекуле (серная кислота):

Изображаем структурную формулу молекулы, черточка ― это связь, пара электронов.

Из черточки рисуем стрелку, направленную к более ЭО атому. Эта стрелка символизирует переход электрона к атому. Если связаны два одинаковых атома, оставляем черту как есть ― нет перехода электронов.

У кислрода и водорода известные степени окисления: у кислорода -2, у водорода +1. Степень окисления серы принимаем за X.

Составляем уравнение (складываем все степени окисления и приравниваем к 0, так как молекула является нейтральной)

+1 + (+1) + (-2) + (-2) + (-2) + (-2) + Х = 0

X = +6

Валентность ― способность атомов образовывать определенное количество связей с другими атомами.

Валентные возможности атомов определяются:

• числом неспаренных электронов (одноэлектронных орбиталей);
• наличием свободных орбиталей;
• наличием неподеленных пар электронов.

Если нарисовать структурную формулу и посчитать количество черточек (связей) мы узнаем валентность.

Для примера разберем молекулу серной кислоты:

Взаимосвязь между высшей валентностью элемента и числом неспаренных электронов.

Рассмотрим атом серы, какие валентности он может иметь.

Для атома серы переход в возбужденное состояние возможен. В процессе возбуждения электроны атома серы переходят с 3s- и 3p-подуровней на свободные орбитали 3d-подуровня:

В возбужденных состояниях (обозначаются символом элемента со звездочкой) валентность серы равна IV и VI.