Тотығу дәрежесі — бұл атомдар арасындағы барлық байланыстар иондық деп болжаған кезде есептелген қосылыстағы атомның шартты заряды. Ол атомның қанша электрон бергенін немесе өзіне тартқанын көрсетеді. Бұл бетте түсінікті анықтама, тотығу дәрежесін анықтаудың барлық ережелері, тұрақты мәндер кестесі, қадамдық алгоритм және тақырыпты бекітуге арналған интерактивті тренажер бар.
Тотығу дәрежесі дегеніміз не
Тотығу дәрежесі (ТД) — бұл молекуладағы атомның шартты заряды, егер ортақ электрон жұптары толығымен электртерістілігі жоғары атомға ауысқан болса, ол қандай зарядқа ие болар еді. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл электрондардың «есептегіші»: электрон беретін атом оң тотығу дәрежесін, ал оны тартатын атом теріс тотығу дәрежесін алады.
Тотығу дәрежесі әрқашан санның алдына таңбасымен жазылады және элемент символының үстіне қойылады: мысалы, су H₂O молекуласында сутектің тотығу дәрежесі +1, оттектің −2. Бұл оны ион зарядынан (S²⁻, Fe³⁺) ерекшелейді, ион зарядында таңба саннан кейін жазылады.
Тотығу дәрежесі оң, теріс немесе нөлге тең болуы мүмкін және көптеген элементтерде ол айнымалы болады — қосылыстан қосылысқа қарай өзгереді. Сондықтан оны жаттап қана қоймай, анықтай білу маңызды.
Тотығу дәрежесінің ережелері: тұрақты мәндер кестесі
Тотығу дәрежесін анықтау үшін бірнеше нақты ережені білу қажет. Кейбір элементтер кез келген қосылыста тұрақты тотығу дәрежесіне ие — олардың мәндері төмендегі кестеде жинақталған. Тотығу дәрежесін қоюды осылардан бастау керек.
Тұрақты мәндерден бөлек, үш негізгі ереже жұмыс істейді:
- жай затта кез келген атомның тотығу дәрежесі 0-ге тең (Fe, O₂, H₂, S₈);
- молекуладағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерінің қосындысы 0-ге тең — молекула электробейтарап;
- ионда тотығу дәрежелерінің қосындысы ион зарядына тең (мысалы, SO₄²⁻ ионында қосынды −2-ге тең).
| Элемент | Тотығу дәрежесі | Ерекшеліктер |
|---|---|---|
| Жай зат O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | ерекшелік жоқ |
| Фтор F | −1 | әрқашан −1, басқа мәні болмайды |
| I топ металдары Na, K, Li, Ag | +1 | тұрақты |
| II топ металдары Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | тұрақты |
| Алюминий Al | +3 | тұрақты |
| Сутек H | +1 | металл гидридтерінде −1: NaH, CaH₂ |
| Оттек O | −2 | пероксидтерде −1 (H₂O₂); OF₂-де +2 |
Қосылыстағы тотығу дәрежесін қалай анықтауға болады
Формулада тотығу дәрежесі айнымалы элемент (күкірт, азот, хлор, марганец, фосфор) болғанда, оны теңдеу арқылы табамыз. Алгоритм әмбебап: алдымен біз нақты білетін мәндерді қоямыз, содан кейін белгісізді x деп белгілеп, қосынды теңдеуін шешеміз. Бес қадам төменде көрсетілген.
0-ге тең, әрі қарай есептеудің қажеті жоқ+1, оттек −2, фтор −1 — жоғарыдағы кесте бойынша0 немесе ион зарядына тең+ немесе − таңбасын ұмытпаңызЖоғары және төменгі тотығу дәрежесі
Элементтің жоғары және төменгі тотығу дәрежесі болады — бұл барлық басқа мәндер жататын шекті мәндер.
- Жоғары тотығу дәрежесі әдетте Периодтық кестедегі топ нөміріне тең (негізгі топша элементтері үшін). Мысалы, VI топтағы күкірт → жоғары ТД +6 (H₂SO₄), V топтағы азот → +5 (HNO₃), VII топтағы хлор → +7 (HClO₄). Ол электртерістілігі жоғары элементтермен, көбінесе оттекпен қосылыстарында көрінеді.
- Бейметалдар үшін төменгі тотығу дәрежесі топ нөмірі минус 8-ге тең. Күкірт үшін бұл 6 − 8 = −2 (H₂S), азот үшін 5 − 8 = −3 (NH₃). Ол сутекпен және металдармен қосылыстарында көрінеді.
Ерекшеліктер бар: мысалы, фторда жоғары оң ТД болмайды — ол ең электртеріс элемент және әрқашан −1; оттектің жоғары ТД +2 тек OF₂ қосылысында кездеседі.
Тотығу дәрежесін анықтау мысалдары
1-мысал. H₂SO₄-тегі күкірт
Тапсырма: күкірт қышқылындағы H₂SO₄ күкірттің тотығу дәрежесін анықтау.
1-қадам. Бұл жай зат емес — формула үш элементтен тұрады.
2-қадам. Тұрақты ТД-ні қоямыз: сутек +1 (2 атом), оттек −2 (4 атом).
3-қадам. Күкірттің тотығу дәрежесі белгісіз — оны x деп белгілейміз.
4-қадам. Теңдеу құрамыз (молекуладағы барлық ТД қосындысы = 0):
5-қадам. Шешеміз: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Жауабы: H₂SO₄-тегі күкірттің тотығу дәрежесі +6-ға тең.
2-мысал. KMnO₄-тегі марганец
Тапсырма: калий перманганатындағы KMnO₄ марганецтің тотығу дәрежесін анықтау.
1–2-қадам. Тұрақты ТД: калий (I топ металы) +1, оттек −2 (4 атом).
3-қадам. Марганец — ТД-сі айнымалы элемент, оны x деп белгілейміз.
4-қадам. Қосынды теңдеуі:
5-қадам. Шешеміз: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Жауабы: марганецтің тотығу дәрежесі +7-ге тең — бұл оның жоғары тотығу дәрежесі (Mn VII топта).
3-мысал. Fe₂O₃ оксидінің формуласы бойынша анықтау
Тапсырма: темір оксидіндегі Fe₂O₃ темірдің тотығу дәрежесін анықтау.
1–2-қадам. Оттек әрқашан −2, оттек атомдарының саны 3, демек оттектің жалпы үлесі: \(3 \cdot (-2) = -6\).
3-қадам. Темірдің тотығу дәрежесін x деп белгілейміз, темір атомдарының саны 2.
4-қадам. Теңдеу: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
5-қадам. Шешеміз: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Жауабы: темірдің тотығу дәрежесі +3-ке тең. Тексеру: екі атом +3-тен +6 береді, үш оттек атомы −6 береді, қосындысы 0 — дұрыс.
Тотығу дәрежесін анықтаудағы жиі кездесетін қателер
-
Тотығу дәрежесін валенттілікпен шатастыру.
Валенттілік — бұл атомның химиялық байланыс саны, оның таңбасы болмайды (әрқашан оң сан: I, II, III). Тотығу дәрежесі — таңбасы бар (+ немесе −) шартты заряд және ол нөлге тең болуы мүмкін. Мысалы, N₂ молекуласында азоттың валенттілігі III, ал тотығу дәрежесі — 0.
-
Таңбаны дұрыс қоймау: саннан кейін плюс немесе минус жазу (2+ орнына +2).
Тотығу дәрежесінде таңба санның АЛДЫНА және элемент символының үстіне қойылады: +2, −3, +6. Саннан кейін таңбасы бар жазу (S²⁻) ион зарядына қатысты, тотығу дәрежесіне емес.
-
Оттек әрқашан −2, ал сутек әрқашан +1 деп ойлау.
Бұл әрқашан дерлік жұмыс істейді, бірақ ерекшеліктер бар. Пероксидтердегі (H₂O₂) оттектің ТД −1, ал OF₂-де тіпті +2. Металл гидридтеріндегі (NaH, CaH₂) сутектің ТД −1, өйткені металл электр оңдығы жоғарырақ.
-
Молекуладағы тотығу дәрежелерінің қосындысы нөлге тең екенін ұмыту.
Молекула электробейтарап, сондықтан барлық элементтер бойынша (ТД × атом саны) қосындысы әрқашан = 0. Ион үшін бұл қосынды ион зарядына тең. Бұл белгісіз тотығу дәрежесін табуға арналған негізгі теңдеу.
-
Тотығу дәрежесін элементтің атом санына көбейтпеу.
Қосынды теңдеуінде әрбір ТД-ні индексіне (атом санына) көбейту керек. H₂SO₄-те сутек +1 емес, 2·(+1) = +2 береді, оттек −2 емес, 4·(−2) = −8 береді. Индексті ескермеу — ең жиі кездесетін арифметикалық қате.
Сұрақтар мен жауаптар
Тотығу дәрежесі валенттіліктен несімен ерекшеленеді?
Валенттілік атомның химиялық байланыс санын көрсетеді және таңбасы болмайды (оны рим цифрларымен белгілейді: I, II, III). Тотығу дәрежесі — бұл атомның шартты заряды, оның таңбасы (+ немесе −) болады және ол нөлге немесе бөлшек санға тең болуы мүмкін. Көптеген элементтерде бұл мәндер модулі бойынша сәйкес келеді, бірақ әрқашан емес: N₂ молекуласында азоттың валенттілігі III, ал тотығу дәрежесі — 0.
Элементтің жоғары тотығу дәрежесін қалай анықтауға болады?
Негізгі топша элементінің жоғары (максималды оң) тотығу дәрежесі Периодтық кестедегі топ нөміріне тең. Мысалы, VI топтағы күкірттің жоғары ТД +6, V топтағы азоттыкі — +5, VII топтағы хлордікі — +7. Ол оттекпен қосылыстарында көрінеді. Ерекшеліктер: оттек пен фторда топ нөміріне тең жоғары оң ТД болмайды.
Төменгі тотығу дәрежесін қалай анықтауға болады?
Бейметалдар үшін төменгі (минималды) тотығу дәрежесі топ нөмірі минус 8-ге тең. Күкірт үшін бұл 6 − 8 = −2 (H₂S-те), азот үшін 5 − 8 = −3 (NH₃-те), хлор үшін 7 − 8 = −1 (HCl-де). Төменгі ТД сутекпен және металдармен қосылыстарында көрінеді. Металдардың төменгі тотығу дәрежесі — 0 (жай затта).
Жай заттың тотығу дәрежесі қандай?
Жай заттағы кез келген атомның тотығу дәрежесі 0-ге тең. Бұл металдарға да (Fe, Cu, Na), бейметалдарға да (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄) қатысты. Себебі қарапайым: бір элементтің атомдары ортақ электрондарды бірдей тартады, сондықтан шартты заряд нөлге тең.
Оттектің тотығу дәрежесі әрқашан −2 бола ма?
Әрқашан дерлік, бірақ екі ерекшелік бар. Пероксидтерде (H₂O₂, Na₂O₂) оттектің тотығу дәрежесі −1, өйткені оттек атомдары бір-бірімен байланысқан. Фтормен қосылысында OF₂ оттектің ТД +2, өйткені фтор электртерістілігі жоғарырақ.
Тотығу дәрежесі бөлшек сан бола ала ма?
Иә, бірақ бұл орташа (формальды) шама. Мысалы, Fe₃O₄-те темірдің орташа тотығу дәрежесі +8/3-ке тең, өйткені формуласында ТД +2 және +3 атомдар араласқан. Мектеп бағдарламасында мұндай жағдайлар сирек кездеседі — әдетте тотығу дәрежесі бүтін сан болады.
