Кожен елемент здатний утворювати просту речовину, перебуваючи у вільному стані. У такому стані рух атомів відбувається однаково, вони симетричні. У складних речовинах справа йде набагато складніше. Хімічні зв'язки в такому випадку асиметричні, в молекулах складних речовин утворюються складні ковалентні зв'язки.
Що стосується окислення
Існують такі сполуки, в яких електрони розподіляються максимально нерівномірно, тобто при утворенні складних речовин валентні електрони переходять від атома до атому. Саме така нерівномірність розподілу в складних речовинах називається окисленістю або окисленням. Утворений при цьому заряд атома в молекулі називається ступенем окисленості елементів. Залежно від природи переходу електронів від атома до атома розрізняють негативний або позитивний ступінь. У разі віддачі або прийняття атомом елемента декількох електронів утворюється відповідно позитивний і негативний ступінь окислення хімічних елементів (Е + або Е-). Наприклад, запис К + 1 означає, що атом калію віддав один електрон. У будь-якому органічному сполученні центральне місце займають атоми вуглецю. Валентність цього елемента відповідає 4-му в будь-якому з'єднанні, проте в різних сполуках ступінь окислення вуглецю буде різним, він дорівнюватиме -2, + 2, ^ 4. Така природа різного значення валентності і ступеня окислення спостерігається практично в будь-якому з'єднанні.
Визначення ступеня окислення
Щоб правильно визначити ступінь окислення, необхідно знати основоположні постулати. Метали не здатні мати мінусовий ступінь, проте існують рідкісні винятки, коли метал утворює сполуки з металом. У періодичній системі номер групи атома відповідає максимально можливому ступеня окислення: вуглецю, кисню, водню і будь-якого іншого елемента. Електроотрицький атом при зміщенні в бік іншого атома одного електрона отримує заряд -1, двох електронів -2 тощо. Це правило не діє для одних і тих же атомів. Наприклад, у зв'язку Н-Н вона буде дорівнювати 0. Зв'язок З-Н = -1. Ступінь окислення вуглецю у зв'язку З-О = + 2. Одне і те ж значення ступеня мають метали першої і другої групи системи Менделєєва і фтор (-1). У водню дана ступінь практично у всіх сполуках дорівнює + 1, за винятком гідридів, в яких вона становить -1. Для елементів, що мають непостійний ступінь, її можна порахувати, знаючи формулу з'єднання. Основне правило, яке свідчить, що сума ступенів у будь-якій молекулі дорівнює 0.
Приклад розрахунку ступеня окислення
Розгляньмо розрахунок ступеня окислення на прикладі вуглецю в сполуці CH3CL. Візьмемо вихідні дані: ступінь біля водню дорівнює + 1, у хлору -1. Для зручності в розрахунку х будемо вважати ступінь окислення вуглецю. Тоді, для CH3CL буде мати місце рівняння х + 3 * (+ 1) + (-1) = 0. Зробивши нескладні арифметичні дії, можна визначити, що ступінь окислення вуглецю дорівнюватиме + 2. Таким чином можна зробити розрахунки для будь-якого елемента в складному з'єднанні.
