Ηλεκτραρνητικότητα (EO) είναι η ικανότητα των ατόμων να προσελκύουν ηλεκτρόνια όταν συνδέονται με άλλα άτομα .
Η ηλεκτροαρνητικότητα εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ του πυρήνα και των ηλεκτρονίων σθένους και από το πόσο κοντά είναι να συμπληρωθεί το κέλυφος σθένους. Όσο μικρότερη είναι η ακτίνα ενός ατόμου και όσο περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους, τόσο μεγαλύτερη είναι η EO του.
Το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο. Πρώτον, έχει 7 ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους (μόνο 1 ηλεκτρόνιο λείπει από την οκτάδα) και, δεύτερον, αυτό το φλοιό σθένους (...2s 2 2p 5) βρίσκεται κοντά στον πυρήνα.
Τα λιγότερο ηλεκτραρνητικά άτομα είναι τα αλκάλια και μέταλλα αλκαλικών γαιών. Έχουν μεγάλες ακτίνες και τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων τους δεν είναι καθόλου ολοκληρωμένα. Είναι πολύ πιο εύκολο για αυτούς να δώσουν τα ηλεκτρόνια σθένους τους σε άλλο άτομο (τότε το εξωτερικό περίβλημα θα γίνει πλήρες) παρά να «κερδίσουν» ηλεκτρόνια.
Η ηλεκτροαρνητικότητα μπορεί να εκφραστεί ποσοτικά και τα στοιχεία μπορούν να ταξινομηθούν με αύξουσα σειρά. Η κλίμακα ηλεκτραρνητικότητας που προτείνεται από τον Αμερικανό χημικό L. Pauling χρησιμοποιείται συχνότερα.
Η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων σε μια ένωση ( ΔΧ) θα σας επιτρέψει να κρίνετε τον τύπο του χημικού δεσμού. Εάν η τιμή ΔΧ= 0 – σύνδεση ομοιοπολική μη πολική.
Όταν η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας είναι μέχρι 2,0, καλείται ο δεσμός ομοιοπολική πολική, για παράδειγμα: Δεσμός H-F σε μόριο υδροφθορίου HF: Δ X = (3,98 - 2,20) = 1,78
Θεωρούνται δεσμοί με διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεγαλύτερη από 2,0 ιωνικός. Για παράδειγμα: Δεσμός Na-Cl σε ένωση NaCl: Δ Χ = (3,16 - 0,93) = 2,23.
Κατάσταση οξείδωσης
Κατάσταση οξείδωσης (CO) είναι το υπό όρους φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο, που υπολογίζεται με την παραδοχή ότι το μόριο αποτελείται από ιόντα και είναι γενικά ηλεκτρικά ουδέτερο.
Όταν σχηματίζεται ένας ιοντικός δεσμός, ένα ηλεκτρόνιο περνά από ένα λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο σε ένα πιο ηλεκτραρνητικό, τα άτομα χάνουν την ηλεκτρική τους ουδετερότητα και μετατρέπονται σε ιόντα. προκύπτουν ακέραιες χρεώσεις. Όταν σχηματίζεται ένας ομοιοπολικός πολικός δεσμός, το ηλεκτρόνιο δεν μεταφέρεται πλήρως, αλλά εν μέρει, οπότε προκύπτουν μερικά φορτία (HCl στο παρακάτω σχήμα). Ας φανταστούμε ότι το ηλεκτρόνιο έχει μεταφερθεί πλήρως από το άτομο του υδρογόνου στο χλώριο, και ένα ολόκληρο θετικό φορτίο +1 έχει εμφανιστεί στο υδρογόνο και -1 στο χλώριο. Τέτοια συμβατικά φορτία ονομάζονται κατάσταση οξείδωσης.
Αυτό το σχήμα δείχνει τις καταστάσεις οξείδωσης που χαρακτηρίζουν τα πρώτα 20 στοιχεία.
Σημείωση. Το υψηλότερο CO είναι συνήθως ίσο με τον αριθμό της ομάδας στον περιοδικό πίνακα. Τα μέταλλα των κύριων υποομάδων έχουν ένα χαρακτηριστικό CO, ενώ τα αμέταλλα, κατά κανόνα, έχουν μια διασπορά CO. Επομένως, σχηματίζονται αμέταλλα ένας μεγάλος αριθμός απόενώσεις και έχουν πιο «διαφορετικές» ιδιότητες σε σύγκριση με τα μέταλλα.
Παραδείγματα προσδιορισμού της κατάστασης οξείδωσης
Ας προσδιορίσουμε τις καταστάσεις οξείδωσης του χλωρίου στις ενώσεις:
Οι κανόνες που εξετάσαμε δεν μας επιτρέπουν πάντα να υπολογίζουμε το CO όλων των στοιχείων, όπως σε ένα δεδομένο μόριο αμινοπροπανίου.
Εδώ είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη τεχνική:
1) Απεικονίζουμε δομικός τύποςμόρια, μια παύλα είναι ένας δεσμός, ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.
2) Μετατρέπουμε την παύλα σε ένα βέλος που κατευθύνεται προς το άτομο περισσότερο EO. Αυτό το βέλος συμβολίζει τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο. Εάν συνδέονται δύο ίδια άτομα, αφήνουμε τη γραμμή ως έχει - δεν υπάρχει μεταφορά ηλεκτρονίων.
3) Μετράμε πόσα ηλεκτρόνια «ήρθαν» και «έφυγαν».
Για παράδειγμα, ας υπολογίσουμε το φορτίο του πρώτου ατόμου άνθρακα. Τρία βέλη κατευθύνονται προς το άτομο, που σημαίνει ότι έχουν φτάσει 3 ηλεκτρόνια, φορτίο -3.
Δεύτερο άτομο άνθρακα: το υδρογόνο του έδωσε ένα ηλεκτρόνιο και το άζωτο πήρε ένα ηλεκτρόνιο. Η χρέωση δεν έχει αλλάξει, είναι μηδενική. Και τα λοιπά.
Σθένος
Σθένος(από το λατινικό valēns "έχοντας δύναμη") - η ικανότητα των ατόμων να σχηματίζουν έναν ορισμένο αριθμό χημικοί δεσμοίμε άτομα άλλων στοιχείων.
Βασικά, σθένος σημαίνει ικανότητα των ατόμων να σχηματίζουν έναν ορισμένο αριθμό ομοιοπολικούς δεσμούς . Αν ένα άτομο έχει n ασύζευκτα ηλεκτρόνιαΚαι Μμόνα ζεύγη ηλεκτρονίων, τότε αυτό το άτομο μπορεί να σχηματιστεί n+mομοιοπολικούς δεσμούς με άλλα άτομα, δηλ. το σθένος του θα είναι ίσο n+m. Κατά την αξιολόγηση του μέγιστου σθένους, πρέπει να προχωρήσετε από ηλεκτρονική διαμόρφωση«ενθουσιασμένη» κατάσταση. Για παράδειγμα, το μέγιστο σθένος ενός ατόμου βηρυλλίου, βορίου και αζώτου είναι 4 (για παράδειγμα, σε Be(OH) 4 2-, BF 4 - και NH 4 +), φώσφορος - 5 (PCl 5), θείο - 6 ( H2S04), χλώριο - 7 (Cl2O7).
Σε ορισμένες περιπτώσεις, το σθένος μπορεί να συμπίπτει αριθμητικά με την κατάσταση οξείδωσης, αλλά σε καμία περίπτωση δεν είναι πανομοιότυπα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, στα μόρια N2 και CO πραγματοποιείται ένας τριπλός δεσμός (δηλαδή, το σθένος κάθε ατόμου είναι 3), αλλά η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου είναι 0, ο άνθρακας +2, το οξυγόνο -2.
ΣΕ νιτρικό οξύΗ κατάσταση οξείδωσης του αζώτου είναι +5, ενώ το άζωτο δεν μπορεί να έχει σθένος μεγαλύτερο από 4, επειδή έχει μόνο 4 τροχιακά στο εξωτερικό επίπεδο (και ο δεσμός μπορεί να θεωρηθεί ως επικαλυπτόμενα τροχιακά). Και γενικά, οποιοδήποτε στοιχείο της δεύτερης περιόδου για τον ίδιο λόγο δεν μπορεί να έχει σθένος μεγαλύτερο από 4.
Μερικές ακόμη «δύσκολες» ερωτήσεις στις οποίες γίνονται συχνά λάθη.
Σύγχρονη σύνθεση Περιοδικός νόμος, που ανακαλύφθηκε από τον D.I. Mendeleev το 1869:
Οι ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από σειριακός αριθμός.
Περιοδικά επαναλαμβανόμενες αλλαγές στη σύνθεση νέφος ηλεκτρονίωνάτομα στοιχείων εξηγεί περιοδική αλλαγήιδιότητες των στοιχείων όταν κινούνται σε περιόδους και ομάδες Περιοδικός Πίνακας.
Ας εντοπίσουμε, για παράδειγμα, τη μεταβολή σε υψηλότερες και χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης στοιχείων των ομάδων IA – VIIA στη δεύτερη – τέταρτη περίοδο σύμφωνα με τον Πίνακα. 3.
ΘετικόςΌλα τα στοιχεία παρουσιάζουν καταστάσεις οξείδωσης εκτός από το φθόριο. Οι τιμές τους αυξάνονται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου και συμπίπτουν με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο τελευταίο ενεργειακό επίπεδο (με εξαίρεση το οξυγόνο). Αυτές οι καταστάσεις οξείδωσης ονομάζονται ύψιστοςκαταστάσεις οξείδωσης. Για παράδειγμα, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου P είναι +V.
ΑρνητικόςΟι καταστάσεις οξείδωσης παρουσιάζονται από στοιχεία που ξεκινούν από άνθρακα C, πυρίτιο Si και γερμάνιο Ge. Οι τιμές τους είναι ίσες με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που λείπουν έως και οκτώ. Αυτές οι καταστάσεις οξείδωσης ονομάζονται κατώτεροςκαταστάσεις οξείδωσης. Για παράδειγμα, στο άτομο φωσφόρου P στο τελευταίο ενεργειακό επίπεδο λείπουν τρία ηλεκτρόνια έως οκτώ, πράγμα που σημαίνει ότι η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου P είναι – III.
Οι τιμές των υψηλότερων και χαμηλότερων καταστάσεων οξείδωσης επαναλαμβάνονται περιοδικά, συμπίπτουν σε ομάδες. Για παράδειγμα, στην ομάδα IVA, ο άνθρακας C, το πυρίτιο Si και το γερμάνιο Ge έχουν υψηλοτερος ΒΑΘΜΟΣη κατάσταση οξείδωσης είναι +IV και η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι η IV.
Αυτή η περιοδικότητα των αλλαγών στις καταστάσεις οξείδωσης αντανακλάται στην περιοδική αλλαγή στη σύνθεση και τις ιδιότητες χημικές ενώσειςστοιχεία.
Μια περιοδική αλλαγή στην ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων στην 1η-6η περίοδο των ομάδων IA-VIA μπορεί να ανιχνευθεί παρόμοια (Πίνακας 4).
Σε κάθε περίοδο του Περιοδικού Πίνακα, η ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων αυξάνεται με την αύξηση του ατομικού αριθμού (από αριστερά προς τα δεξιά).
Σε κάθε ομάδαΣτον περιοδικό πίνακα, η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται όσο αυξάνεται ο ατομικός αριθμός (από πάνω προς τα κάτω). Το φθόριο F έχει την υψηλότερη και το Cs καισίου έχει τη χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα μεταξύ των στοιχείων της 1ης-6ης περιόδου.
Τα τυπικά αμέταλλα έχουν υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, ενώ τα τυπικά μέταλλα έχουν χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα.
Παραδείγματα εργασιών για τα μέρη Α, Β1. Στην 4η περίοδο ο αριθμός των στοιχείων είναι ίσος με
2. Μεταλλικές ιδιότητες στοιχείων της 3ης περιόδου από Na έως Cl
1) γίνε πιο δυνατός
2) εξασθενούν
3) Μην αλλάζεις
4) Δεν ξέρω
3. Μη μεταλλικές ιδιότητες αλογόνων με αυξανόμενο ατομικό αριθμό
1) αύξηση
2) μείωση
3) παραμένουν αμετάβλητα
4) Δεν ξέρω
4. Στη σειρά των στοιχείων Zn – Hg – Co – Cd, ένα στοιχείο που δεν περιλαμβάνεται στην ομάδα είναι
5. Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων αυξάνονται με διάφορους τρόπους
1) Σε – Γα – Αλ
2) K – Rb – Sr
3) Ge – Ga – Tl
4) Li – Be – Mg
6. Μη μεταλλικές ιδιότητες στη σειρά στοιχείων Al – Si – C – N
1) αύξηση
2) μείωση
3) Μην αλλάζεις
4) Δεν ξέρω
7. Στη σειρά των στοιχείων O – S – Se – Αυτά τα μεγέθη (ακτίνες) ενός ατόμου
1) μείωση
2) αύξηση
3) Μην αλλάζεις
4) Δεν ξέρω
8. Στη σειρά των στοιχείων P – Si – Al – Mg, οι διαστάσεις (ακτίνες) ενός ατόμου είναι
1) μείωση
2) αύξηση
3) Μην αλλάζεις
4) Δεν ξέρω
9. Για τον φώσφορο το στοιχείο με πιο λιγοηλεκτραρνητικότητα είναι
10. Ένα μόριο στο οποίο η πυκνότητα των ηλεκτρονίων μετατοπίζεται προς το άτομο του φωσφόρου είναι
11. ΑνώτεροΗ κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων εκδηλώνεται σε ένα σύνολο οξειδίων και φθοριδίων
1) ClO 2, PCl 5, SeCl 4, SO 3
2) PCl, Al 2 O 3, KCl, CO
3) SeO 3, BCl 3, N 2 O 5, CaCl 2
4) AsCl 5, SeO 2, SCl 2, Cl 2 O 7
12. Χαμηλότεροκατάσταση οξείδωσης των στοιχείων - στις ενώσεις υδρογόνου τους και τα φθοριούχα
1) ClF 3, NH 3, NaH, OF 2
2) H3S+, NH+, SiH4, H2Se
3) CH 4, BF 4, H 3 O +, PF 3
4) PH 3, NF+, HF 2, CF 4
13. Σθένος για ένα πολυσθενές άτομο είναι το ίδιοσε μια σειρά ενώσεων
1) SiH 4 – AsH 3 – CF 4
2) PH 3 – BF 3 – ClF 3
3) AsF 3 – SiCl 4 – IF 7
4) H 2 O – BClg – NF 3
14. Υποδείξτε την αντιστοιχία μεταξύ του τύπου μιας ουσίας ή ιόντος και της κατάστασης οξείδωσης του άνθρακα σε αυτό
Ο βαθμός οξείδωσης είναι μια συμβατική τιμή που χρησιμοποιείται για την καταγραφή αντιδράσεων οξειδοαναγωγής. Για τον προσδιορισμό του βαθμού οξείδωσης χρησιμοποιείται ο πίνακας οξείδωσης των χημικών στοιχείων.
Εννοια
Η κατάσταση οξείδωσης των βασικών χημικών στοιχείων βασίζεται στην ηλεκτραρνητικότητα τους. Η τιμή είναι ίση με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εκτοπίζονται στις ενώσεις.
Η κατάσταση οξείδωσης θεωρείται θετική εάν τα ηλεκτρόνια εκτοπιστούν από το άτομο, δηλ. το στοιχείο δίνει ηλεκτρόνια στην ένωση και είναι αναγωγικός παράγοντας. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν μέταλλα· η οξειδωτική τους κατάσταση είναι πάντα θετική.
Όταν ένα ηλεκτρόνιο μετατοπίζεται προς ένα άτομο, η τιμή θεωρείται αρνητική και το στοιχείο θεωρείται οξειδωτικός παράγοντας. Το άτομο δέχεται ηλεκτρόνια μέχρι να ολοκληρωθεί το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Τα περισσότερα αμέταλλα είναι οξειδωτικοί παράγοντες.
Οι απλές ουσίες που δεν αντιδρούν έχουν πάντα κατάσταση μηδενικής οξείδωσης.
Ρύζι. 1. Πίνακας καταστάσεων οξείδωσης.
Σε μια ένωση, το άτομο μη μετάλλου με χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα έχει μια θετική κατάσταση οξείδωσης.
Ορισμός
Μπορείτε να προσδιορίσετε τη μέγιστη και την ελάχιστη κατάσταση οξείδωσης (πόσα ηλεκτρόνια μπορεί να δώσει και να δεχτεί ένα άτομο) χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα.
Ο μέγιστος βαθμός είναι ίσος με τον αριθμό της ομάδας στην οποία βρίσκεται το στοιχείο ή με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Η ελάχιστη τιμή καθορίζεται από τον τύπο:
Αρ. (ομάδες) – 8.
Ρύζι. 2. Περιοδικός πίνακας.
Ο άνθρακας βρίσκεται στην τέταρτη ομάδα, επομένως, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι +4 και η χαμηλότερη είναι -4. Ο μέγιστος βαθμός οξείδωσης του θείου είναι +6, ο ελάχιστος είναι -2. Τα περισσότερα αμέταλλα έχουν πάντα μεταβλητή - θετική και αρνητική - κατάσταση οξείδωσης. Η εξαίρεση είναι το φθόριο. Η κατάσταση οξείδωσής του είναι πάντα -1.
Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι αυτός ο κανόνας δεν ισχύει για μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών των ομάδων I και II, αντίστοιχα. Αυτά τα μέταλλα έχουν σταθερή θετική κατάσταση οξείδωσης - λίθιο Li +1, νάτριο Na +1, κάλιο K +1, βηρύλλιο Be +2, μαγνήσιο Mg +2, ασβέστιο Ca +2, στρόντιο Sr +2, βάριο Ba +2. Άλλα μέταλλα μπορεί να παρουσιάζουν διάφορους βαθμούς οξείδωσης. Η εξαίρεση είναι το αλουμίνιο. Παρά το γεγονός ότι βρίσκεται στην ομάδα III, η κατάσταση οξείδωσής του είναι πάντα +3.
Ρύζι. 3. Μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών.
Από την ομάδα VIII, μόνο το ρουθήνιο και το όσμιο μπορούν να εμφανίσουν την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +8. Ο χρυσός και ο χαλκός στην ομάδα Ι εμφανίζουν καταστάσεις οξείδωσης +3 και +2, αντίστοιχα.
Ρεκόρ
Για να καταγράψετε σωστά την κατάσταση οξείδωσης, θα πρέπει να θυμάστε αρκετούς κανόνες:
- Τα αδρανή αέρια δεν αντιδρούν, επομένως η κατάσταση οξείδωσης τους είναι πάντα μηδενική.
- Στις ενώσεις, η μεταβλητή κατάσταση οξείδωσης εξαρτάται από το μεταβλητό σθένος και την αλληλεπίδραση με άλλα στοιχεία.
- Το υδρογόνο σε ενώσεις με μέταλλα παρουσιάζει αρνητική κατάσταση οξείδωσης - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1.
- Το οξυγόνο έχει πάντα κατάσταση οξείδωσης -2, εκτός από το φθόριο και το υπεροξείδιο του οξυγόνου - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.
Τι μάθαμε;
Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια τιμή υπό όρους που δείχνει πόσα ηλεκτρόνια έχει δεχτεί ή εγκαταλείψει ένα άτομο ενός στοιχείου σε μια ένωση. Η τιμή εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Τα μέταλλα στις ενώσεις έχουν πάντα θετική κατάσταση οξείδωσης, δηλ. είναι αναγωγικοί παράγοντες. Για τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, η κατάσταση οξείδωσης είναι πάντα η ίδια. Τα αμέταλλα, εκτός από το φθόριο, μπορούν να λάβουν θετικές και αρνητικές καταστάσεις οξείδωσης.
ΕΓΩ.Valence (επανάληψη)
Σθένος είναι η ικανότητα των ατόμων να προσκολλούν στον εαυτό τους έναν ορισμένο αριθμό άλλων ατόμων.
Κανόνες για τον προσδιορισμό του σθένους
στοιχεία στις συνδέσεις
1. Valence υδρογόνολάθος για Εγώ(μονάδα). Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον τύπο του νερού H 2 O, δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου.
2. Οξυγόνοστις ενώσεις του παρουσιάζει πάντα σθένος II. Επομένως, ο άνθρακας στην ένωση CO 2 (διοξείδιο του άνθρακα) έχει σθένος IV.
3. Υψηλότερο σθένοςίσο με αριθμός ομάδας .
4. Χαμηλότερο σθένοςισούται με τη διαφορά μεταξύ του αριθμού 8 (ο αριθμός των ομάδων στον πίνακα) και του αριθμού της ομάδας στην οποία βρίσκεται αυτό το στοιχείο, δηλ. 8 - Ν ομάδες .
5. Για μέταλλα που βρίσκονται στις υποομάδες «Α», το σθένος είναι ίσο με τον αριθμό της ομάδας.
6. Τα μη μέταλλα παρουσιάζουν γενικά δύο σθένη: υψηλότερο και χαμηλότερο.
Για παράδειγμα: το θείο έχει το υψηλότερο σθένος VI και το χαμηλότερο (8 – 6) ίσο με II. ο φώσφορος εμφανίζει σθένη V και III.
7. Το σθένος μπορεί να είναι σταθερό ή μεταβλητό.
Το σθένος των στοιχείων πρέπει να είναι γνωστό για τη σύνθεση χημικών τύπων ενώσεων.
Θυμάμαι!
Χαρακτηριστικά της μεταγλώττισης χημικούς τύπουςσυνδέσεις.
1) Το χαμηλότερο σθένος εμφανίζεται από το στοιχείο που βρίσκεται δεξιά και πάνω στον πίνακα του D.I. Mendeleev και το υψηλότερο σθένος εμφανίζεται από το στοιχείο που βρίσκεται αριστερά και κάτω.
Για παράδειγμα, σε συνδυασμό με το οξυγόνο, το θείο εμφανίζει το υψηλότερο σθένος VI και το οξυγόνο το χαμηλότερο σθένος II. Έτσι, ο τύπος για το οξείδιο του θείου θα είναιΛΟΙΠΟΝ 3.
Στην ένωση πυριτίου με άνθρακα, το πρώτο παρουσιάζει το υψηλότερο σθένος IV και το δεύτερο - το χαμηλότερο IV. Ο τύπος λοιπόν– SiC. Αυτό είναι το καρβίδιο του πυριτίου, η βάση των πυρίμαχων και λειαντικών υλικών.
2) Το άτομο μετάλλου έρχεται πρώτο στον τύπο.
2) Στους τύπους των ενώσεων, το άτομο μη μετάλλου που παρουσιάζει το χαμηλότερο σθένος έρχεται πάντα στη δεύτερη θέση και το όνομα μιας τέτοιας ένωσης τελειώνει σε "id".
Για παράδειγμα, SaO - οξείδιο του ασβεστίου, NaCl - χλωριούχο νάτριο, PbS – θειούχο μόλυβδο.
Τώρα μπορείτε να γράψετε τους τύπους για οποιεσδήποτε ενώσεις μετάλλων και μη μετάλλων.
3) Το άτομο μετάλλου τοποθετείται πρώτο στον τύπο.
II. Κατάσταση οξείδωσης (νέο υλικό)
Κατάσταση οξείδωσης- αυτό είναι ένα υπό όρους φορτίο που λαμβάνει ένα άτομο ως αποτέλεσμα της πλήρους δωρεάς (αποδοχής) ηλεκτρονίων, με βάση την προϋπόθεση ότι όλοι οι δεσμοί στην ένωση είναι ιοντικοί.
Ας εξετάσουμε τη δομή των ατόμων φθορίου και νατρίου:
F +9)2)7
Na +11)2)8)1
- Τι μπορείτε να πείτε για την πληρότητα; εξωτερικό επίπεδοάτομα φθορίου και νατρίου;
- Ποιο άτομο είναι πιο εύκολο να αποδεχτεί κανείς και ποιο είναι πιο εύκολο να δώσει ηλεκτρόνια σθένους για να ολοκληρώσει το εξωτερικό επίπεδο;
Έχουν και τα δύο άτομα ατελές εξωτερικό επίπεδο;
Είναι ευκολότερο για ένα άτομο νατρίου να εγκαταλείψει ηλεκτρόνια και για ένα άτομο φθορίου να δέχεται ηλεκτρόνια πριν ολοκληρώσει το εξωτερικό επίπεδο.
F 0 + 1ē → F -1 (ένα ουδέτερο άτομο δέχεται ένα αρνητικό ηλεκτρόνιο και αποκτά κατάσταση οξείδωσης «-1», μετατρέπεται σε αρνητικά φορτισμένο ιόν - ανιόν )
Na 0 – 1ē → Na +1 (ένα ουδέτερο άτομο δίνει ένα αρνητικό ηλεκτρόνιο και αποκτά κατάσταση οξείδωσης "+1", μετατρέποντας σε θετικά φορτισμένο ιόν - κατιόν )
Πώς να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου στο PSHE D.I. Μεντελέεφ;
Κανόνες προσδιορισμού κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου σε PSHE D.I. Μεντελέεφ:
1. Υδρογόνο συνήθως εμφανίζει αριθμό οξείδωσης (CO) +1 (εξαίρεση, ενώσεις με μέταλλα (υδρίδια) - στο υδρογόνο, το CO είναι ίσο με (-1) Me + n H n -1)
2. Οξυγόνο συνήθως εμφανίζει SO -2 (εξαιρέσεις: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - υπεροξείδιο του υδρογόνου)
3. μέταλλα μόνο εμφάνιση + n θετικό CO
4. Φθόριο εμφανίζει πάντα CO ίσο -1 (F -1)
5. Για στοιχεία κύριες υποομάδες:
Πιο ψηλά CO (+) = αριθμός ομάδας Ν ομάδες
Χαμηλότερο CO (-) = Ν ομάδες – 8
Κανόνες για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ένωση:
I. Κατάσταση οξείδωσης ελεύθερα άτομα και άτομα σε μόρια απλές ουσίες ίσο με μηδέν - Na 0 , P 4 0 , O 2 0
II. ΣΕ σύνθετη ουσία το αλγεβρικό άθροισμα των COs όλων των ατόμων, λαμβάνοντας υπόψη τους δείκτες τους, είναι ίσο με μηδέν = 0 , και στο σύνθετο ιόν τη χρέωση του.
Για παράδειγμα, H +1 Ν +5 Ο 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0
2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2
Ασκηση 1 – να προσδιορίσετε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων στον τύπο του θειικού οξέος H 2 SO 4;
1. Ας βάλουμε τις γνωστές καταστάσεις οξείδωσης του υδρογόνου και του οξυγόνου και πάρουμε το CO του θείου ως «x»
H +1 S x O 4 -2
(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0
X = 6 ή (+6), επομένως, το θείο έχει C O +6, δηλ. S+6
Εργασία 2 – προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων του τύπου φωσφορικό οξύ H3PO4;
1. Ας βάλουμε τις γνωστές καταστάσεις οξείδωσης του υδρογόνου και του οξυγόνου και πάρουμε το CO του φωσφόρου ως «x»
H 3 +1 P x O 4 -2
2. Ας συνθέσουμε και λύσουμε την εξίσωση σύμφωνα με τον κανόνα (II):
(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0
Χ = 5 ή (+5), επομένως, ο φώσφορος έχει C O +5, δηλ. Ρ+5
Εργασία 3 – προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων στον τύπο του ιόντος αμμωνίου (NH 4) +;
1. Ας βάλουμε τη γνωστή κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου και πάρουμε το CO2 του αζώτου ως "x"
(Ν χ Η 4 +1) +
2. Ας συνθέσουμε και λύσουμε την εξίσωση σύμφωνα με τον κανόνα (II):
(x)*1+(+1)*4=+1
Χ = -3, επομένως, το άζωτο έχει CO -3, δηλ. Ν-3
Το τυπικό φορτίο ενός ατόμου σε ενώσεις είναι μια βοηθητική ποσότητα· χρησιμοποιείται συνήθως σε περιγραφές των ιδιοτήτων των στοιχείων στη χημεία. Αυτό το συμβατικό ηλεκτρικό φορτίο είναι η κατάσταση οξείδωσης. Η αξία του αλλάζει ως αποτέλεσμα πολλών χημικών διεργασιών. Αν και το φορτίο είναι τυπικό, χαρακτηρίζει ξεκάθαρα τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των ατόμων στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (ORR).
Οξείδωση και αναγωγή
Στο παρελθόν, οι χημικοί χρησιμοποιούσαν τον όρο «οξείδωση» για να περιγράψουν την αλληλεπίδραση του οξυγόνου με άλλα στοιχεία. Το όνομα των αντιδράσεων προέρχεται από τη λατινική ονομασία του οξυγόνου - Oxygenium. Αργότερα αποδείχθηκε ότι οξειδώνονται και άλλα στοιχεία. Σε αυτή την περίπτωση, μειώνονται - κερδίζουν ηλεκτρόνια. Κάθε άτομο, όταν σχηματίζει ένα μόριο, αλλάζει τη δομή του κελύφους ηλεκτρονίων σθένους. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται ένα επίσημο φορτίο, το μέγεθος του οποίου εξαρτάται από τον αριθμό των συμβατικά δεδομένων ή αποδεκτών ηλεκτρονίων. Για να χαρακτηριστεί αυτή η τιμή, χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως ο αγγλικός χημικός όρος «αριθμός οξείδωσης», που μεταφράζεται ως «αριθμός οξείδωσης». Κατά τη χρήση του, βασίζεται στην υπόθεση ότι τα συνδετικά ηλεκτρόνια σε μόρια ή ιόντα ανήκουν σε άτομο με τιμή υψηλότερης ηλεκτραρνητικότητας (EO). Η ικανότητα να συγκρατούν τα ηλεκτρόνια τους και να τα προσελκύουν από άλλα άτομα εκφράζεται καλά σε ισχυρά αμέταλλα (αλογόνα, οξυγόνο). Τα ισχυρά μέταλλα (νάτριο, κάλιο, λίθιο, ασβέστιο, άλλα στοιχεία αλκαλίων και αλκαλικών γαιών) έχουν τις αντίθετες ιδιότητες.
Προσδιορισμός κατάστασης οξείδωσης
Η κατάσταση οξείδωσης είναι το φορτίο που θα αποκτούσε ένα άτομο εάν τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό του δεσμού μετατοπίζονταν πλήρως σε ένα πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο. Υπάρχουν ουσίες που δεν έχουν μοριακή δομή(αλογονίδια αλκαλιμετάλλων και άλλες ενώσεις). Σε αυτές τις περιπτώσεις, η κατάσταση οξείδωσης συμπίπτει με το φορτίο του ιόντος. Το συμβατικό ή πραγματικό φορτίο δείχνει ποια διαδικασία συνέβη πριν τα άτομα αποκτήσουν την τρέχουσα κατάστασή τους. Ο θετικός αριθμός οξείδωσης είναι ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που έχουν αφαιρεθεί από τα άτομα. Αρνητικό νόημαη κατάσταση οξείδωσης είναι ίση με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αποκτήθηκαν. Αλλάζοντας την κατάσταση οξείδωσης ενός χημικού στοιχείου, κρίνει κανείς τι συμβαίνει με τα άτομα του κατά τη διάρκεια της αντίδρασης (και το αντίστροφο). Το χρώμα μιας ουσίας καθορίζει ποιες αλλαγές έχουν συμβεί στην κατάσταση οξείδωσης. Οι ενώσεις του χρωμίου, του σιδήρου και ορισμένων άλλων στοιχείων, στα οποία παρουσιάζουν διαφορετικό σθένος, χρωματίζονται διαφορετικά.
Τιμές αρνητικής, μηδενικής και θετικής κατάστασης οξείδωσης
Σχηματίζονται απλές ουσίες χημικά στοιχείαμε την ίδια τιμή ΕΟ. Σε αυτή την περίπτωση, τα συνδετικά ηλεκτρόνια ανήκουν εξίσου σε όλα τα δομικά σωματίδια. Επομένως, σε απλές ουσίεςΤα στοιχεία δεν χαρακτηρίζονται από κατάσταση οξείδωσης (H 0 2, O 0 2, C 0). Όταν τα άτομα δέχονται ηλεκτρόνια ή το γενικό νέφος μετατοπίζεται προς την κατεύθυνσή τους, τα φορτία συνήθως γράφονται με πρόσημο μείον. Για παράδειγμα, F-1, O-2, C-4. Δίνοντας ηλεκτρόνια, τα άτομα αποκτούν πραγματικό ή τυπικό θετικό φορτίο. Στο οξείδιο OF2, το άτομο οξυγόνου δίνει ένα ηλεκτρόνιο το καθένα σε δύο άτομα φθορίου και βρίσκεται σε κατάσταση οξείδωσης O +2. Σε ένα μόριο ή ένα πολυατομικό ιόν, τα περισσότερα ηλεκτραρνητικά άτομα λέγεται ότι λαμβάνουν όλα τα ηλεκτρόνια σύνδεσης.
Το θείο είναι ένα στοιχείο που εμφανίζει διαφορετικές καταστάσεις σθένους και οξείδωσης
Τα χημικά στοιχεία των κύριων υποομάδων συχνά εμφανίζουν χαμηλότερο σθένος ίσο με VIII. Για παράδειγμα, το σθένος του θείου στο υδρόθειο και στα θειούχα μετάλλων είναι II. Ένα στοιχείο χαρακτηρίζεται από ενδιάμεσο και υψηλότερο σθένος στη διεγερμένη κατάσταση, όταν το άτομο παραχωρεί ένα, δύο, τέσσερα ή και τα έξι ηλεκτρόνια και εμφανίζει σθένη I, II, IV, VI, αντίστοιχα. Οι ίδιες τιμές, μόνο με αρνητικό ή συν, έχουν τις καταστάσεις οξείδωσης του θείου:
- σε θειούχο φθόριο δωρίζει ένα ηλεκτρόνιο: -1;
- στο υδρόθειο η χαμηλότερη τιμή: -2;
- σε ενδιάμεση κατάσταση διοξειδίου: +4;
- σε τριοξείδιο, θειικό οξύ και θειικά άλατα: +6.
Στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης, το θείο δέχεται μόνο ηλεκτρόνια, ενώ στην κατώτερη του κατάσταση, παρουσιάζει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες. Τα άτομα S+4 μπορούν να δράσουν ως αναγωγικοί ή οξειδωτικοί παράγοντες σε ενώσεις, ανάλογα με τις συνθήκες.
Μεταφορά ηλεκτρονίων σε χημικές αντιδράσεις
Όταν σχηματίζεται ένας κρύσταλλος χλωριούχου νατρίου, το νάτριο δίνει ηλεκτρόνια στο πιο ηλεκτραρνητικό χλώριο. Οι καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων συμπίπτουν με τα φορτία των ιόντων: Na +1 Cl -1. Για μόρια που δημιουργούνται με κοινή χρήση και μετατόπιση ζευγών ηλεκτρονίων σε ένα πιο ηλεκτραρνητικό άτομο, ισχύει μόνο η έννοια του τυπικού φορτίου. Μπορούμε όμως να υποθέσουμε ότι όλες οι ενώσεις αποτελούνται από ιόντα. Τότε τα άτομα, έλκοντας ηλεκτρόνια, αποκτούν ένα υπό όρους αρνητικό φορτίο, και με το να τα αποδίδουν, ένα θετικό. Στις αντιδράσεις υποδεικνύουν πόσα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται. Για παράδειγμα, σε ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα C +4 O - 2 2 ο δείκτης που υποδεικνύεται στην επάνω δεξιά γωνία στο χημικό σύμβολοάνθρακας εμφανίζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αφαιρέθηκαν από το άτομο. Το οξυγόνο σε αυτή την ουσία χαρακτηρίζεται από κατάσταση οξείδωσης -2. Ο αντίστοιχος δείκτης για το χημικό πρόσημο Ο είναι ο αριθμός των προστιθέμενων ηλεκτρονίων στο άτομο.
Πώς να υπολογίσετε τις καταστάσεις οξείδωσης
Η καταμέτρηση του αριθμού των ηλεκτρονίων που δωρίζονται και αποκτώνται από τα άτομα μπορεί να είναι χρονοβόρα. Οι ακόλουθοι κανόνες διευκολύνουν αυτήν την εργασία:
- Σε απλές ουσίες, οι καταστάσεις οξείδωσης είναι μηδέν.
- Το άθροισμα της οξείδωσης όλων των ατόμων ή ιόντων σε μια ουδέτερη ουσία είναι μηδέν.
- Σε ένα σύμπλοκο ιόν, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των στοιχείων πρέπει να αντιστοιχεί στο φορτίο ολόκληρου του σωματιδίου.
- Ένα πιο ηλεκτραρνητικό άτομο αποκτά αρνητική κατάσταση οξείδωσης, η οποία γράφεται με αρνητικό πρόσημο.
- Λιγότερα ηλεκτραρνητικά στοιχεία λαμβάνουν θετικές καταστάσεις οξείδωσης και γράφονται με πρόσημο συν.
- Το οξυγόνο γενικά εμφανίζει μια κατάσταση οξείδωσης -2.
- Για το υδρογόνο, η χαρακτηριστική τιμή είναι: +1· στα υδρίδια μετάλλων βρίσκεται: H-1.
- Το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό από όλα τα στοιχεία και η κατάσταση οξείδωσής του είναι πάντα -4.
- Για τα περισσότερα μέταλλα, οι αριθμοί οξείδωσης και τα σθένη είναι τα ίδια.
Κατάσταση και σθένος οξείδωσης
Οι περισσότερες ενώσεις σχηματίζονται ως αποτέλεσμα διεργασιών οξειδοαναγωγής. Η μετάβαση ή η μετατόπιση των ηλεκτρονίων από το ένα στοιχείο στο άλλο οδηγεί σε αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης και του σθένους τους. Συχνά αυτές οι τιμές συμπίπτουν. Η φράση «ηλεκτροχημικό σθένος» μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συνώνυμο του όρου «κατάσταση οξείδωσης». Αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις, για παράδειγμα, στο ιόν αμμωνίου, το άζωτο είναι τετρασθενές. Ταυτόχρονα, το άτομο αυτού του στοιχείου βρίσκεται σε κατάσταση οξείδωσης -3. Στις οργανικές ουσίες, ο άνθρακας είναι πάντα τετρασθενής, αλλά οι καταστάσεις οξείδωσης του ατόμου C στο μεθάνιο CH 4, τη μυρμηκική αλκοόλη CH 3 OH και το οξύ HCOOH έχουν διαφορετικές τιμές: -4, -2 και +2.
Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
Οι διεργασίες οξειδοαναγωγής περιλαμβάνουν πολλές από τις πιο σημαντικές διαδικασίες στη βιομηχανία, την τεχνολογία, τη ζωντανή και άψυχη φύση: καύση, διάβρωση, ζύμωση, ενδοκυτταρική αναπνοή, φωτοσύνθεση και άλλα φαινόμενα.
Κατά τη σύνταξη εξισώσεων OVR, οι συντελεστές επιλέγονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτρονικού ισοζυγίου, η οποία λειτουργεί με τις ακόλουθες κατηγορίες:
- καταστάσεις οξείδωσης·
- ο αναγωγικός παράγοντας δίνει ηλεκτρόνια και οξειδώνεται.
- ο οξειδωτικός παράγοντας δέχεται ηλεκτρόνια και ανάγεται.
- ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται πρέπει να είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που προστίθενται.
Η απόκτηση ηλεκτρονίων από ένα άτομο οδηγεί σε μείωση της κατάστασης οξείδωσής του (αναγωγή). Η απώλεια ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων από ένα άτομο συνοδεύεται από αύξηση του αριθμού οξείδωσης του στοιχείου ως αποτέλεσμα αντιδράσεων. Για ORR που ρέει μεταξύ ιόντων ισχυρών ηλεκτρολυτών υδατικά διαλύματα, πιο συχνά δεν χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικό ισοζύγιο, και τη μέθοδο των ημι-αντιδράσεων.
