Валентность и степень окисления химических элементов — ОГЭ

Коротко о главном

Валентность и степень окисления (СО) — характеристики, показывающие способность атома образовывать связи. Валентность — число химических связей, которые образует атом (всегда положительное число, без знака). Степень окисления — условный заряд атома, если считать, что все связи ионные (может быть положительной, отрицательной или нулевой). Для заданий ОГЭ важно уметь вычислять СО по формуле вещества, зная, что сумма СО всех атомов равна нулю (для молекулы) или заряду иона.

Определения и формулы/правила

Валентность — число связей, образуемых атомом с другими атомами. Определяется числом неспаренных электронов (или электронных пар) на внешнем уровне, может меняться при переходе электронов на свободные орбитали.

Степень окисления (СО) — условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения о полностью ионной связи.

Основное правило расчёта СО

Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю: $$\sum СО_i \cdot n_i = 0$$

Для иона сумма равна заряду иона: $$\sum СО_i \cdot n_i = q_{ион}$$

Постоянные степени окисления (нужно знать наизусть)

Элемент/группа	СО	Примечание
Металлы I группы (Na, K, Li…)	+1	всегда
Металлы II группы (Ca, Mg, Ba…)	+2	всегда
Al	+3	всегда
F	−1	всегда
O	−2	кроме OF₂ (+2) и пероксидов (−1)
H	+1	кроме гидридов металлов (−1)
Простое вещество	0	например, O₂, Fe, Cl₂

Как связаны валентность и СО

Часто численно совпадают (например, в H₂O: H — валентность I, СО +1; O — валентность II, СО −2), но не всегда. Пример несовпадения: в CO валентность углерода IV, а СО +2.

Как применять (примеры)

Пример 1. Определить СО серы в H₂SO₄. Н: +1 (×2 = +2), О: −2 (×4 = −8). Сумма H и O: +2 − 8 = −6. Так как молекула нейтральна: СО(S) = +6.

Пример 2. Определить СО азота в NH₃. Н: +1 (×3 = +3). Сумма СО = 0, значит СО(N) = −3.

Пример 3. Определить СО хлора в KClO₃. K: +1, О: −2 (×3 = −6). Сумма K и O: +1 − 6 = −5. СО(Cl) = +5 (чтобы сумма была 0: +5 − 5 = 0).

Типичные ошибки

• Путают валентность (без знака) и СО (со знаком) — валентность не может быть отрицательной или равной нулю (кроме простых веществ, где считают СО, а не валентность).
• Забывают исключения для кислорода и водорода (пероксиды, гидриды).
• Неверно расставляют знаки: у металлов и водорода СО обычно положительная, у кислорода и галогенов — отрицательная (кроме соединений с более электроотрицательным элементом).
• Ошибаются при подсчёте суммы в сложных формулах с несколькими элементами — забывают умножить СО на число атомов (индекс).
• Считают, что СО элемента в соединении всегда совпадает с его валентностью — это не всегда так.

Где встречается на экзамене

В задании 4 ОГЭ по химии требуется определить степень окисления элемента в предложенном соединении или сравнить СО одного элемента в разных веществах. Также тема используется при составлении формул веществ по валентности и при написании уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР) в заданиях повышенной сложности.