Перейти к содержимому
Aback Tools Logo

Калькулятор степеней окисления

Мгновенно определяйте степень окисления (окислительное число) каждого элемента в химическом соединении или многоатомном ионе. Введите любую формулу (например, H2SO4, KMnO4 или ионы в скобках вроде Fe2(SO4)3 либо NH4+), выберите или определите автоматически суммарный заряд и посмотрите найденные степени окисления вместе с параметрами элементов и пошаговым применением правил.

Oxidation State Calculator

Enter any chemical compound formula or polyatomic ion, set the net charge, and calculate the oxidation states of each constituent element.

Write symbols with proper capitalization (e.g. `Na` not `na`). For charges, use caret `SO4^2-` or append to formula.

Try Common Compounds:

Ключевые возможности калькулятора степеней окисления

  • Расширенная поддержка скобок и гидратов: Легко вводите сложные формулы со скобками и точками гидратации (например, Fe2(SO4)3, CuSO4.5H2O). Парсер рекурсивно обрабатывает множители групп.
  • Определение заряда и варианты ввода: Поддерживаются расчёты для нейтральных соединений и заряженных многоатомных ионов. Заряды, записанные в формуле (например, SO4^2-), распознаются автоматически либо задаются в поле суммарного заряда.
  • Пошаговый разбор правил: Математический решатель объясняет, какие правила химии были применены для определения степени окисления каждого элемента соединения.
  • Вычисления полностью на стороне клиента: Весь химический разбор и математические вычисления выполняются локально в браузере. Данные не отправляются на внешние серверы, что обеспечивает полную конфиденциальность.

Типичные случаи использования калькулятора степеней окисления

  • Уравнивание окислительно-восстановительных реакций: Определение степеней окисления всех атомов — обязательный первый шаг метода полуреакций при уравнивании сложных редокс-уравнений.
  • Номенклатура неорганических соединений: Определяйте правильную степень окисления переходных металлов, чтобы записывать корректные названия по ИЮПАК с римскими цифрами (например, сульфат железа(III)).
  • Расчёт электрохимических ячеек: Анализируйте гальванические и электролитические ячейки, определяя, какие вещества окисляются на аноде, а какие восстанавливаются на катоде.
  • Отслеживание степеней окисления в органике: Следите за изменением степеней окисления углерода в органических реакциях, например при превращении спиртов в альдегиды и карбоновые кислоты.
  • Учёба и проверка знаний: Помогайте студентам-химикам проверять домашние задания, конспекты и лабораторные отчёты по редокс-состояниям и электрохимии.
  • Анализ коррозии и металлургия: Определяйте точный состав в ржавчине, рудах или сплавах, находя степени окисления соединений (например, магнетит Fe3O4 против гематита Fe2O3).

Что такое степень окисления?

Степень окисления (окислительное число) отражает степень окисленности атома в химическом соединении. Это формальный заряд, который нёс бы атом, если бы все его связи с другими элементами были на 100 % ионными. Степени окисления критически важны для отслеживания переноса электронов в окислительно-восстановительных (редокс) реакциях.

Правила определения степеней окисления (порядок приоритета)

Чтобы определить степень окисления атомов в соединении, химики применяют правила в строгой иерархии приоритета:

  1. Свободные элементы: Степень окисления любого чистого элемента в элементарной форме равна 0 (например, у O 2 , S 8 , H 2 , Fe и Na она равна 0).
  2. Одноатомные ионы: Степень окисления одноатомного иона равна его заряду (например, Na + это +1 , Cl - это -1 , Fe 3+ это +3 ).
  3. Молекулярные суммы: Сумма всех степеней окисления в нейтральной молекуле равна 0 . В многоатомном ионе сумма должна быть равна суммарному заряду иона (например, в SO 4 2- сумма равна -2 ).
  4. Фтор (F): Фтор — самый электроотрицательный элемент и во всех своих соединениях имеет степень окисления -1 .
  5. Металлы: Металлы 1-й группы (щелочные: Li, Na, K) всегда +1 . Металлы 2-й группы (щёлочноземельные: Mg, Ca) всегда +2 . Алюминий (Al) всегда +3 .
  6. Водород (H): Водороду присваивают +1 при связи с неметаллами (например, H 2 O, CH 4 ). Однако при прямой связи с металлами в гидридах металлов (например, NaH, CaH 2 ) он получает степень окисления -1 .
  7. Кислород (O): Кислороду обычно присваивают -2 . Ключевые исключения: в пероксидах (например, H 2 O 2 или Na 2 O 2 ) он равен -1 .
  8. В супероксидах (например, KO 2 ) он равен -0,5 .
  9. При связи с фтором (например, OF 2 ) он равен +2 (так как F имеет более высокий приоритет при -1).
  10. Другие галогены: Хлор (Cl), бром (Br) и иод (I) в бинарных соединениях равны -1 , кроме случаев связи с кислородом или фтором (тогда возможны положительные степени окисления, например +7 в ClO 4 - ).

Решение переменных степеней (алгебраический метод)

Переходные металлы и неметаллы, связанные с электроотрицательными элементами, могут иметь переменные степени окисления. Мы вычисляем их по алгебраическим формулам на основе правила молекулярной суммы.

Пример: найдите степень окисления хрома (Cr) в дихромате калия (K 2 Cr 2 O 7 ):

  1. Присвойте известные значения: K = +1 (правило 1-й группы), O = -2 (стандартное правило для кислорода).
  2. Составьте уравнение суммы: 2(K) + 2(Cr) + 7(O) = 0 (суммарный заряд равен 0).
  3. Подставьте: 2(+1) + 2(Cr) + 7(-2) = 0 ⟹ 2 + 2(Cr) - 14 = 0.
  4. Решите: 2(Cr) = 12 ⟹ Cr = +6.

Часто задаваемые вопросы

Степень окисления (окислительное число) — это теоретический заряд, который имел бы атом, если бы все его связи с другими атомами были на 100 % ионными. Она показывает степень окисления (потерю электронов) или восстановления (приобретение электронов) атома в химическом соединении.

Основные правила: 1) У любого свободного элемента степень окисления равна 0. 2) У одноатомных ионов она равна их заряду. 3) Сумма степеней окисления в нейтральной молекуле равна 0, а в многоатомном ионе — суммарному заряду. 4) Фтор всегда -1. 5) Металлы 1-й группы +1, 2-й группы +2. 6) Водород +1 (кроме -1 в гидридах металлов). 7) Кислород -2 (кроме пероксидов, супероксидов и дифторида кислорода). 8) Остальные галогены обычно -1, если они не связаны с кислородом или фтором.

Поскольку переходные металлы имеют переменные степени окисления, их находят алгебраически. Сначала известные степени окисления присваивают таким элементам, как кислород (-2) и водород (+1). Затем составляют уравнение, где сумма всех степеней равна общему заряду, и решают его относительно переходного металла.

Да. В некоторых соединениях встречаются дробные степени окисления (например, железо в Fe3O4 имеет +8/3 или +2,67). Это средняя степень окисления, отражающая элементы, находящиеся в разных окружениях или конфигурациях связей в одной кристаллической структуре.

Да. Наш калькулятор разбирает квадратные и круглые скобки, например Fe2(SO4)3 или (NH4)2SO4. Он распознаёт многоатомные ионы внутри скобок, решает их внутренние элементы и использует суммарный заряд иона для определения остальных элементов.

Можно указать заряд в формате с символом ^, например SO4^2- или NH4+. Либо введите формулу (например, SO4) и выберите или укажите заряд в поле «Суммарный заряд».

Безусловно. Разбор формул, химические расчёты и пошаговые операции решателя выполняются локально в вашем браузере. Данные не отправляются на внешние серверы.