Определение степени окисления атомов в органических веществах

Степень окисления любого атома углерода в органическом веществе равна алгебраической сумме всех его связей с более электроотрицательных элементов (Cl, O, S,N, и др.), учитываемых со знаком «+», и связей с атомами водорода (или другого более электроположительного элемента), учитываемых со знаком «-». При этом связи с соседними атомами углерода не учитываются [1].

Определим степени окисления атомов углерода в молекулах предельного углеводорода пропана и спирта этанола:

Н₃⁺¹С^-3–С^-2Н₂⁺¹– С^-3 Н₃⁺¹; Н₃⁺¹С^-3– С^-2 Н₂⁺¹–О^-2Н⁺¹

Последовательное окисление органических веществ можно представить в виде следующей цепочки превращений:

Насыщенный углеводород → Ненасыщенный углеводород → Спирт →Альдегид (кетон) → Карбоновая кислота → СО₂ + Н₂О.

Генетическая связь между классами органических соединений представляется здесь как ряд окислительно–восстановительных реакций, обеспечивающих переход от одного класса органических соединений к другому. Завершают его продукты полного окисления (горения) любого из представителей классов органических соединений.

Таблица №1.

Таблица - Изменение степени окисления атомов углерода в молекулах органических соединений.

Класс органических соединений		Степень окисления атома углерода
		-4/-3	-2	-1	0	+1	+2	+3	+4
Алканы		CH4 CH3—CH3	CH3—CH2—CH3	CH3 | C H3—C H—CH3	CH3 | C H3—C —CH3 |    CH3	-	-	-	-
Алкены		-	CH2=CH2	CH3—CH=CH2		-	-	-	-
Алкины		-	-	CH=CH	CH3—C=CH	-	-	-	-
Спирты		_	_	H3C—CH2=ОН	H3C—C H—CH3 | OH	CH3 | H3C—C —CH3 | OH	-	-	-
Галогеналканы		-	-	H3C—CH2—CI	H3C—C H—CH3 | CI	CH3 | H3C—C —CH3 | CI	-	-	-
Альдегиды и кетоны		-	-	-	-	H3C—CH=O	H3C—COCH3	-	-
Карбоновые кислоты		-	-	-	-	-	-	H3C—COOH	-
Производные карбоновых кислот	сложные эфиры	-	-	-	-	-	-	H3C—COOC2H	-
	амиды	-	-	-	-	-	-	H3C—CONH2	-
Продукты полного окисления		-	-	-	-	-	-	-	CO2

Изменение СО у атомов углерода в молекуле углерода в молекулах органических соединений приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что при переходе от одного класса органических соединений к другому и увеличения степени разветвленности углеродного скелета молекул соединений  внутри отдельного класса степень окисления атома углерода, ответственного за восстанавливающую способность соединения, изменяется. Органические вещества, в молекулах которых содержатся атомы углерода с максимальными (- и +) значениями СО (-4, -3, +2, +3), вступают в реакцию полного окисления-горения, но устойчивых к воздействию мягких окислителей и окислителей средней силы. Вещества, в молекулах которых  содержится атомы углерода в СО -1; 0; +1, окисляются легко, восстановительные способности их близки, поэту их неполное окисление может быть достигнуто за счет одного из известных окислителей  малой и средней силы. Эти вещества могут проявлять двойственную природу, выступая и в качестве окислителя, подобно тому, как это присуще неорганическим веществам.