Задачата за одредување на состојбата на оксидација може да биде или едноставна формалност или сложена загатка. Пред сè, ова ќе зависи од формулата на хемиското соединение, како и од достапноста на основните знаења од хемија и математика.
Знаејќи ги основните правила и алгоритмот на последователни логички дејства за кои ќе се дискутира во овој напис при решавање на проблеми од овој тип, секој може лесно да се справи со оваа задача. И откако ќе вежбате и научите да ги одредувате состојбите на оксидација на различни хемиски соединенија, можете безбедно да ја преземете задачата да ги балансирате сложените редокс реакции со изготвување електронска рамнотежа.
Концептот на оксидациона состојба
За да научите како да го одредите степенот на оксидација, прво треба да разберете што значи овој концепт?
- Оксидацискиот број се користи при пишување во редокс реакции кога електроните се пренесуваат од атом на атом.
- Состојбата на оксидација го евидентира бројот на пренесени електрони, што укажува на условното полнење на атомот.
- Состојбата на оксидација и валентноста често се идентични.
Оваа ознака е напишана на врвот на хемискиот елемент, во неговиот десен агол и е цел број со знак „+“ или „-“. Нулта вредност на состојбата на оксидација не носи знак.
Правила за одредување на степенот на оксидација
Ајде да ги разгледаме главните канони за одредување на состојбата на оксидација:
- Едноставните елементарни супстанции, односно оние што се состојат од еден вид атом, секогаш ќе имаат нулта оксидациона состојба. На пример, Na0, H02, P04
- Постојат голем број на атоми кои секогаш имаат една, константна, оксидациска состојба. Подобро е да се запаметат вредностите дадени во табелата.
- Како што можете да видите, единствениот исклучок се јавува кај водородот во комбинација со метали, каде што добива оксидациска состојба од „-1“ што не е карактеристична за него.
- Кислородот добива и оксидациска состојба „+2“ во хемиско соединениесо флуор и „-1“ во составот на пероксиди, супероксиди или озониди, каде што атомите на кислород се поврзани едни со други.
- Металните јони имаат неколку оксидациски состојби (и само позитивни), па затоа се одредуваат од соседните елементи во соединението. На пример, во FeCl3, хлорот има состојба на оксидација од „-1“, има 3 атоми, па множиме -1 со 3, добиваме „-3“. За збирот на оксидационите состојби на соединението да биде „0“, железото мора да има состојба на оксидација од „+3“. Во формулата FeCl2, железото соодветно ќе го промени својот степен на „+2“.
- Со математичко собирање на состојбите на оксидација на сите атоми во формулата (земајќи ги предвид знаците), секогаш треба да се добие нулта вредност. На пример, во хлороводородна киселина H+1Cl-1 (+1 и -1 = 0), а во сулфурна киселина H2+1S+4O3-2 (+1 * 2 = +2 за водород, +4 за сулфур и -2 * 3 = – 6 за кислород, збирот од +6 и -6 дава 0).
- Состојбата на оксидација на монатомскиот јон ќе биде еднаква на неговиот полнеж. На пример: Na+, Ca+2.
- Највисоката состојба на оксидација, како по правило, е во корелација со бројот на групата во периодичниот систем на Менделеев.
Алгоритам за определување на степенот на оксидација
Редоследот на наоѓање на состојбата на оксидација не е комплициран, но бара внимание и одредени дејства.
Задача: распоредете ги оксидационите состојби во соединението KMnO4
- Првиот елемент, калиумот, има постојана оксидациска состојба од „+1“.
За да проверите, можете да погледнете периодниот систем, каде што калиумот е во групата 1 елементи. - Од преостанатите два елементи, кислородот има тенденција да има состојба на оксидација од -2.
- Ја добиваме следната формула: K+1MnxO4-2. Останува да се одреди состојбата на оксидација на манган.
Значи, x е оксидационата состојба на манганот непозната за нас. Сега е важно да се обрне внимание на бројот на атоми во соединението.
Бројот на атоми на калиум е 1, манган е 1, кислородот е 4.
Земајќи ја предвид електричната неутралност на молекулата, кога вкупниот (вкупниот) полнеж е нула,
1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1х+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(при префрлање сменете го знакот)
1x = +7, x = +7
Така, состојбата на оксидација на манган во соединението е „+7“.
Задача: распоредете ги состојбите на оксидација во соединението Fe2O3.
- Кислородот, како што е познато, има состојба на оксидација од „-2“ и делува како оксидирачки агенс. Земајќи го предвид бројот на атоми (3), вкупната вредност за кислород е „-6“ (-2*3= -6), т.е. множете го бројот на оксидација со бројот на атоми.
- За да се избалансира формулата и да се доведе до нула, 2 атоми на железо ќе имаат состојба на оксидација од „+3“ (2*+3=+6).
- Вкупниот број е нула (-6 и +6 = 0).
Задача: распоредете ги состојбите на оксидација во соединението Al(NO3)3.
- Има само еден алуминиумски атом и има постојана оксидациска состојба од „+3“.
- Во молекулата има 9 атоми на кислород (3*3), оксидационата состојба на кислородот, како што е познато, е „-2“, што значи дека со множење на овие вредности добиваме „-18“.
- Останува да се изедначи негативата и позитивни вредности, со што се одредува степенот на оксидација на азот. -18 и +3, недостасува + 15 А со оглед на тоа дека има 3 атоми на азот, лесно е да се одреди неговата оксидациска состојба: поделете 15 на 3 и добијте 5.
- Состојбата на оксидација на азот е „+5“, а формулата ќе изгледа вака: Al+3(N+5O-23)3
- Ако е тешко да се одреди саканата вредност на овој начин, можете да ги составите и решите равенките:
1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
x=5
Значи, состојбата на оксидација е прилично важен концепт во хемијата, симболизирајќи ја состојбата на атомите во молекулата.
Без познавање на одредени одредби или основи кои ви овозможуваат правилно да го одредите степенот на оксидација, невозможно е да се справите со оваа задача. Затоа, постои само еден заклучок: темелно запознајте се и проучете ги правилата за пронаоѓање на состојбата на оксидација, јасно и концизно претставени во статијата и смело продолжете по тешкиот пат на хемиските сложености.
Хемиски препарат за рак и ДПА
Сеопфатно издание
ДЕЛ И
ОПШТА ХЕМИЈА
ХЕМИСКО ПОВРЗУВАЊЕ И СТРУКТУРА НА СУПСТАНЦИЈАТА
Состојба на оксидација
Состојбата на оксидација е условното полнење на атомот во молекула или кристал што би се појавило на него кога сите поларни врски создадени од него биле јонски по природа.
За разлика од валентните, состојбите на оксидација можат да бидат позитивни, негативни или нула. Кај едноставните јонски соединенија, состојбата на оксидација се совпаѓа со полнежите на јоните. На пример, во натриум хлорид
NaCl (Na + Cl - ) Натриумот има состојба на оксидација од +1, а хлорот -1, во калциум оксидот CaO (Ca +2 O -2) покажува состојба на оксидација од +2, а оксизен - -2. Ова правило важи за сите основни оксиди: состојба на оксидација метален елементе еднаков на полнежот на металниот јон (натриум +1, бариум +2, алуминиум +3), а оксидационата состојба на кислородот е -2. Состојбата на оксидација се означува со арапски бројки, кои се поставени над симболот на елементот, како валентност, и прво се означува знакот на полнење, а потоа неговата нумеричка вредност:Ако модулот на состојбата на оксидација е еднаков на еден, тогаш бројот „1“ може да се испушти и да се напише само знакот:
Na + Cl -.Оксидациониот број и валентноста се поврзани концепти. Во многу соединенија, апсолутната вредност на оксидационата состојба на елементите се совпаѓа со нивната валентност. Сепак, има многу случаи каде што валентноста се разликува од состојбата на оксидација.
ВО едноставни материи- кај неметалите постои ковалентна неполарна врска, споделениот електронски пар е поместен во еден од атомите, затоа оксидационата состојба на елементите во едноставни супстанции е секогаш нула. Но, атомите се поврзани едни со други, односно покажуваат одредена валентност, како што, на пример, во кислородот валентноста на кислородот е II, а во азот валентноста на азот е III:
Во молекулата на водород пероксид, валентноста на кислородот е исто така II, а онаа на водородот е I:
Дефиниција на можни степени оксидација на елементите
Оксидацијата дека елементите можат да се појават во различни соединенија, во повеќето случаи може да се определи со структурата на надворешното електронско ниво или од местото на елементот во Периодниот систем.
Атомите на металните елементи можат да донираат само електрони, така што во соединенијата тие покажуваат позитивни степениоксидација. Неговата апсолутна вредност во многу случаи (освенг -елементи) е еднаков на бројот на електрони во надворешното ниво, односно бројот на групата во Периодниот систем. Атомиг -елементите можат да донираат електрони и од повисоко ниво, имено од неисполнетиг -орбитали. Затоа заг -елементи, одредувањето на сите можни состојби на оксидација е многу потешко отколку за s- и p-елементи. Слободно може да се каже дека мнозинствотог -елементите покажуваат состојба на оксидација од +2 поради електроните во надворешното ниво на електрони, а максималната состојба на оксидација во повеќето случаи е еднаква на бројот на групата.
Атомите на неметалните елементи можат да покажат и позитивни и негативни состојби на оксидација, во зависност од атомот со кој елемент формираат врска. Ако некој елемент е повеќе електронегативен, тогаш тој покажува негативна оксидациона состојба, а ако е помалку електронегативен, покажува позитивна оксидациона состојба.
Апсолутната вредност на состојбата на оксидација на неметалните елементи може да се определи со структурата на надворешниот електронски слој. Атомот е способен да прифати толку многу електрони што осум електрони се наоѓаат на неговото надворешно ниво: неметалните елементи од групата VII прифаќаат еден електрон и покажуваат состојба на оксидација од -1, групата VI - два електрони и покажуваат состојба на оксидација од - 2, итн.
Неметалните елементи се способни да донираат различен број електрони: максимум онолку колку што се наоѓаат на надворешното енергетско ниво. Со други зборови, максималната состојба на оксидација на неметалните елементи е еднаква на бројот на групата. Поради циркулацијата на електроните на надворешното ниво на атомите, бројот на неспарени електрони што еден атом може да ги донира на хемиски реакции, може да бидат различни, така што неметалните елементи се способни да детектираат различни средни вредности на оксидационата состојба.
Можни состојби на оксидација s- и p-елементи
|
ПС Група |
|||||||
|
Највисока состојба на оксидација |
|||||||
|
Средна оксидациона состојба |
|||||||
|
Пониска состојба на оксидација |
Определување на оксидациони состојби во соединенијата
Секоја електрично неутрална молекула, затоа збирот на состојбите на оксидација на атомите на сите елементи мора да биде еднаков на нула. Дозволете ни да го одредиме степенот на оксидација на сулфурот (I) V) оксид SO 2 тауфосфор (V) сулфид P 2 S 5.
Сулфур(I V) оксид SO 2 формирана од атоми на два елементи. Од нив, кислородот има најголема електронегативност, така што атомите на кислородот ќе имаат негативна оксидациска состојба. За кислород е еднакво на -2. Во овој случај, сулфурот има позитивна состојба на оксидација. Сулфурот може да покаже различни оксидациски состојби во различни соединенија, така што во овој случај мора да се пресмета. Во молекула SO 2 два атоми на кислород со состојба на оксидација од -2, така што вкупниот полнеж на атомите на кислород е -4. За да може молекулата да биде електрично неутрална, атомот на сулфур треба целосно да го неутрализира полнењето на двата атоми на кислород, па затоа оксидационата состојба на сулфурот е +4:
Во молекулата има фосфор ( V) сулфид P 2 S 5 Поелектронегативен елемент е сулфурот, односно покажува негативна оксидациска состојба, а фосфорот има позитивна оксидациона состојба. За сулфурот, негативната оксидациска состојба е само 2. Заедно, петте атоми на сулфур носат негативен полнеж од -10. Затоа два атоми на фосфор треба да го неутрализираат ова полнење со вкупно полнење од +10. Бидејќи во молекулата има два атоми на фосфор, секој мора да има оксидациона состојба од +5:
Потешко е да се пресмета состојбата на оксидација во небинарни соединенија - соли, бази и киселини. Но, за ова треба да го користите и принципот на електрична неутралност, а исто така запомнете дека во повеќето соединенија оксидационата состојба на кислородот е -2, водород +1.
Ајде да го разгледаме ова користејќи калиум сулфат како пример. K2SO4. Состојбата на оксидација на калиумот во соединенијата може да биде само +1, а кислородот -2:
Користејќи го принципот на електрична неутралност, ја пресметуваме оксидационата состојба на сулфурот:
2(+1) + 1 (x) + 4 (-2) = 0, од каде x = +6.
При одредување на оксидациските состојби на елементите во соединенијата, треба да се следат следниве правила:
1. Состојбата на оксидација на елемент во едноставна супстанција е нула.
2. Флуорот е најелектронегативниот хемиски елемент, затоа оксидационата состојба на Флуорот во сите соединенија е еднаква на -1.
3. Кислородот е најелектронегативниот елемент по Флуорот, затоа оксидационата состојба на кислородот во сите соединенија освен флуоридите е негативна: во повеќето случаи таа е -2, а во пероксидите - -1.
4. Оксидационата состојба на Водородот кај повеќето соединенија е +1, а кај соединенијата со метални елементи (хидриди) - -1.
5. Оксидационата состојба на металите во соединенијата е секогаш позитивна.
6. Поелектронегативен елемент секогаш има негативна оксидациска состојба.
7. Збирот на оксидационите состојби на сите атоми во молекулата е нула.
Видео туторијал 2: Состојба на оксидација хемиски елементи
Видео туторијал 3: Валентност. Одредување на валентност
Предавање: Електронегативност. Состојба на оксидација и валентност на хемиските елементи
Електронегативност
Електронегативносте способноста на атомите да привлечат електрони од други атоми за да им се придружат.
Лесно е да се процени електронегативноста на одреден хемиски елемент користејќи ја табелата. Запомнете, во една од нашите лекции беше кажано дека се зголемува кога се движите од лево кон десно низ периоди во периодниот систем и кога се движите од дното кон врвот низ групите.
На пример, беше дадена задача да се утврди кој елемент од предложената серија е најелектронегативен: C (јаглерод), N (азот), O (кислород), S (сулфур)? Ја гледаме табелата и откриваме дека ова е О, бидејќи тој е десно и повисок од другите.
Кои фактори влијаат на електронегативноста? Ова:
- Радиусот на атомот, колку е помал, толку е поголема електронегативноста.
- Валентната обвивка е исполнета со електрони, колку повеќе електрони има, толку е поголема електронегативноста.
Од сите хемиски елементи, флуорот е најелектронегативен бидејќи има мал атомски радиус и 7 електрони во својата валентна обвивка.
Елементите со мала електронегативност вклучуваат алкални и земноалкални метали. Тие имаат големи радиуси и многу малку електрони во надворешната обвивка.
Вредностите на електронегативноста на атомот не можат да бидат константни, бидејќи тоа зависи од многу фактори, вклучувајќи ги и оние наведени погоре, како и од степенот на оксидација, кој може да биде различен за истиот елемент. Затоа, вообичаено е да се зборува за релативноста на вредностите на електронегативност. Можете да ги користите следните ваги:
Ќе ви требаат вредности на електронегативност кога пишувате формули за бинарни соединенија што се состојат од два елементи. На пример, формулата на бакар оксид Cu 2 O - првиот елемент треба да се запише оној чија електронегативност е помала.
Во моментот на формирање на хемиска врска, ако разликата во електронегативноста помеѓу елементите е поголема од 2,0, се формира ковалентна поларна врска, ако е помала, се формира јонска врска;
Состојба на оксидација
Состојба на оксидација (CO)- ова е условно или реално полнење на атомот во соединение: условно - ако врската е поларна ковалентна, реално - ако врската е јонска.
Атомот добива позитивен полнеж кога се откажува од електрони, а негативен кога прифаќа електрони.
Состојбите на оксидација се напишани над симболите со знак «+»/«-» . Исто така има и средни CO. Максималниот CO на елементот е позитивен и еднаков на бројот на групата, а минималниот негативен за металите е нула, за неметали = (Група бр. – 8). Елементите со максимален CO прифаќаат само електрони, а елементите со минимален CO само се откажуваат од електрони. Елементите кои имаат средно CO може и да даваат и да примаат електрони.
Ајде да погледнеме неколку правила што треба да се следат за да се одреди CO:
СО на сите едноставни супстанции е нула.
Збирот на сите атоми на CO во молекулата е исто така еднаков на нула, бидејќи секоја молекула е електрично неутрална.
Во соединенија со ковалентни неполарна врска CO е еднаков на нула (O 2 0), а со јонска врска е еднаков на полнежите на јоните (Na + Cl - натриум CO +1, хлор -1). CO елементите на соединенијата со ковалентна поларна врска се сметаат како со јонска врска (H:Cl = H + Cl -, што значи H +1 Cl-1).
Елементите во соединението кои имаат најголема електронегативност имаат негативни оксидациски состојби, додека оние со најмала електронегативност имаат позитивни состојби на оксидација. Врз основа на ова, можеме да заклучиме дека металите имаат само состојба на оксидација „+“.
Постојани состојби на оксидација:
Водород +1. Исклучок: хидриди активни метали NaH, CaH 2 итн., каде што оксидационата состојба на водородот е –1.
Кислород - 2. Исклучок: F 2 -1 O +2 и пероксиди кои ја содржат групата –O–O–, во која оксидационата состојба на кислородот е –1.
Алкални метали +1.
Сите метали од втората група +2. Исклучок: Hg +1, +2.
Алуминиум +3.
Кога се формира јонска врска, настанува одредена транзиција на електрон, од помалку електронегативен атом во атом со поголема електронегативност. Исто така, во овој процес, атомите секогаш губат електрична неутралност и последователно се претвораат во јони. Се формираат и цели броеви. Кога се формира поларна ковалентна врска, електронот се пренесува само делумно, па се појавуваат делумни полнежи.
ВалентностВалентносте способноста на атомите да формираат n - бројот на хемиски врски со атоми на други елементи.
Валентноста е и способност на атомот да држи други атоми блиску до себе. Како што знаете од училишен курсхемија, различни атомимеѓусебно се поврзани со електрони од надворешното енергетско ниво. Неспарен електрон бара пар од друг атом. Овие електрони од надворешно ниво се нарекуваат валентни електрони. Ова значи дека валентноста може да се дефинира и како број на електронски парови што ги поврзуваат атомите еден со друг. Погледнете ја структурната формула на водата: H – O – H. Секоја цртичка е електронски пар, што значи дека ја покажува валентноста, т.е. кислородот овде има две линии, што значи дека е двовалентен, молекулите на водород доаѓаат од по една линија, што значи дека водородот е едновалентен. Кога пишувате, валентноста се означува со римски бројки: O (II), H (I). Може да се означи и над елементот.
Валентноста може да биде константна или променлива. На пример, кај металните алкали тој е константен и е еднаков на I. Но, хлорот во различни соединенија покажува валентност I, III, V, VII.
Како да се одреди валентноста на елементот?
Ајде повторно да го погледнеме Периодниот систем. Металите од главните подгрупи имаат постојана валентност, така што металите од првата група имаат валентност I, втората - II. И металите од страничните подгрупи имаат променлива валентност. Променлива е и за неметали. Највисоката валентност на атомот е еднаква на бројот на групата, најниската е еднаква на = број на група - 8. Позната формулација. Дали ова не значи дека валентноста се совпаѓа со состојбата на оксидација? Запомнете, валентноста може да се совпадне со состојбата на оксидација, но овие индикатори не се идентични едни со други. Валентноста не може да има знак =/-, а исто така не може да биде нула.
Вториот начин да се одреди валентноста со хемиска формула, ако е позната константната валентност на еден од елементите. На пример, земете ја формулата на бакар оксид: CuO. Кислород валентност II. Гледаме дека за еден атом на кислород во оваа формула има еден атом на бакар, што значи дека валентноста на бакарот е еднаква на II. Сега да земеме покомплицирана формула: Fe 2 O 3. Валентноста на атомот на кислород е II. Тука има три такви атоми, помножете 2*3 = 6. Откривме дека има 6 валентни на два атома на железо. Ајде да ја дознаеме валентноста на еден атом на железо: 6:2=3. Тоа значи дека валентноста на железото е III.
Дополнително, кога е неопходно да се процени „максималната валентност“, секогаш треба да се тргне од електронската конфигурација што е присутна во „возбудена“ состојба.
| | |
Дел I
1. Состојба на оксидација (с.о.) еконвенционалното полнење на атомите на хемиски елемент во сложена супстанција, пресметано врз основа на претпоставката дека се состои од едноставни јони.
Треба да знаете!
1) Во врски со. О. водород = +1, освен хидриди.
2) Во врски со. О. кислород = -2, освен пероксиди 
и флуориди
3) Состојбата на оксидација на металите е секогаш позитивна.
За метали од главните подгрупи од првите три групи Со. О. константна:
Група IA метали - стр. О. = +1,
Група IIA метали - стр. О. = +2,
Група IIIA метали - стр. О. = +3.
4) Во слободните атоми и едноставни материи стр. О. = 0.
5) Вкупно с. О. сите елементи во врската = 0.
2. Начин на формирање на имињадвоелементни (бинарни) соединенија.
4. Пополнете ја табелата „Имиња и формули на бинарни соединенија“.
5. Определи ја оксидациската состојба на елементот од сложеното соединение означено со фонт.
Дел II
1. Определете ја оксидациската состојба на хемиските елементи во соединенијата користејќи ги нивните формули. Запишете ги имињата на овие супстанции.
2. Одделете ги супстанциите FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3во две групи. Запишете ги имињата на супстанциите, означувајќи ги нивните оксидациони состојби.
3. Воспоставете кореспонденција помеѓу името и оксидационата состојба на атом на хемиски елемент и формулата на соединението.
4. Составете формули за супстанции по име.
5. Колку молекули има во 48 g сулфур (IV) оксид?
6. Користејќи го Интернетот и другите извори на информации, подгответе порака за употребата на кое било бинарно соединение според следниот план:
1) формула;
2) име;
3) својства;
4) апликација.
H2O вода, водороден оксид.
Водата во нормални услови е течна, безбојна, без мирис и сина во дебел слој. Точката на вриење е околу 100⁰С. Е добар растворувач. Молекулата на вода се состои од два атоми на водород и еден атом на кислород, ова е нејзиниот квалитативен и квантитативен состав. Ова е сложена супстанција, се карактеризира со следново хемиски својства: интеракција со алкални метали, земноалкални метали. Реакциите на размена со вода се нарекуваат хидролиза. Овие реакции имаат голема вредноство хемијата.
7. Состојбата на оксидација на манганот во соединението K2MnO4 е еднаква на:
3) +6
8. Хромот има најниска состојба на оксидација во соединението чија формула е:
1) Cr2O3
9. Хлорот ја покажува својата максимална оксидациска состојба во соединение чија формула е:
3) Cl2O7
Електронегативноста, како и другите својства на атомите на хемиските елементи, се менува со зголемување сериски бројелемент периодично:
На графиконот погоре е прикажана периодичноста на промените во електронегативноста на елементите од главните подгрупи во зависност од атомскиот број на елементот.
Кога се движите надолу по подгрупа од периодниот систем, електронегативноста на хемиските елементи се намалува, а кога се движите надесно по периодот се зголемува.
Електронегативноста ја рефлектира неметалноста на елементите: колку е поголема вредноста на електронегативноста, толку повеќе неметални својства има елементот.
Состојба на оксидација
Како да се пресмета состојбата на оксидација на елемент во соединение?
1) Состојбата на оксидација на хемиските елементи во едноставни материи е секогаш нула.
2) Постојат елементи кои се манифестираат во комплексни супстанциипостојана состојба на оксидација:
3) Постојат хемиски елементи кои покажуваат постојана состојба на оксидација во огромното мнозинство на соединенија. Овие елементи вклучуваат:
Елемент |
Состојба на оксидација кај скоро сите соединенија |
Исклучоци |
| водород H | +1 | Хидриди на алкални и земноалкални метали, на пример: |
| кислород О | -2 | Водород и метални пероксиди: Кислород флуорид - |
4) Алгебарскиот збир на оксидационите состојби на сите атоми во молекулата е секогаш нула. Алгебарскиот збир на состојбите на оксидација на сите атоми во јон е еднаков на полнежот на јонот.
5) Највисоката (максимална) состојба на оксидација е еднаква на бројот на групата. Исклучоци кои не спаѓаат под ова правило се елементи од секундарната подгрупа од групата I, елементите од секундарната подгрупа од групата VIII, како и кислородот и флуорот.
Хемиски елементи чиј број на група не се совпаѓа со нивната највисока оксидациска состојба (задолжително за паметење)
6) Најниската состојба на оксидација на металите е секогаш нула, а најниската оксидациска состојба на неметалите се пресметува со формулата:
најниска оксидациска состојба на неметал = број на група − 8
Врз основа на правилата претставени погоре, можете да ја утврдите состојбата на оксидација на хемиски елемент во која било супстанција.
Наоѓање на оксидационите состојби на елементите во различни соединенија
Пример 1
Да се определи состојбата на оксидација на сите елементи во сулфурна киселина.
Решение:
Да ја напишеме формулата на сулфурна киселина:
Состојбата на оксидација на водородот кај сите сложени материи е +1 (освен металните хидриди).
Оксидационата состојба на кислородот во сите сложени материи е -2 (освен пероксидите и кислородниот флуорид ОД 2). Да ги подредиме познатите состојби на оксидација:
Да ја означиме оксидационата состојба на сулфурот како x:
Молекулата на сулфурна киселина, како и молекулата на која било супстанција, генерално е електрично неутрална, бидејќи збирот на оксидационите состојби на сите атоми во молекулата е нула. Шематски ова може да се прикаже на следниов начин:
Оние. ја добивме следнава равенка:
Ајде да го решиме:
Така, оксидационата состојба на сулфурот во сулфурна киселина е +6.
Пример 2
Да се определи состојбата на оксидација на сите елементи во амониум дихромат.
Решение:
Ајде да ја напишеме формулата на амониум дихромат:
Како и во претходниот случај, можеме да ги организираме состојбите на оксидација на водородот и кислородот:
Сепак, гледаме дека состојбите на оксидација на два хемиски елементи одеднаш се непознати - азот и хром. Затоа, не можеме да најдеме состојби на оксидација слично на претходниот пример (една равенка со две променливи нема едно решение).
Да привлечеме внимание на фактот дека оваа супстанца припаѓа на класата на соли и, соодветно, има јонска структура. Тогаш со право можеме да кажеме дека составот на амониум дихромат вклучува NH 4 + катјони (наполнетоста на овој катјон може да се види во табелата за растворливост). Следствено, бидејќи формулата единица на амониум дихромат содржи два позитивно наелектризирани NH 4 + катјони, полнежот на јонот на дихромат е еднаков на -2, бидејќи супстанцијата како целина е електрично неутрална. Оние. супстанцијата ја формираат NH 4 + катјони и Cr 2 O 7 2- анјони.
Ги знаеме состојбите на оксидација на водородот и кислородот. Знаејќи дека збирот на оксидационите состојби на атомите на сите елементи во јон е еднаков на полнежот и означувањето на оксидациските состојби на азот и хром како xИ yсоодветно, можеме да напишеме:
Оние. добиваме две независни равенки:
Решавајќи го тоа, наоѓаме xИ y:
Така, во амониум дихромат оксидационите состојби на азот се -3, водород +1, хром +6 и кислород -2.
Како да се одредат состојбите на оксидација на елементите во органска материјаможете да го прочитате.
Валентност
Валентноста на атомите се означува со римски бројки: I, II, III итн.
Валентните способности на атомот зависат од количината:
1) неспарени електрони
2) осамени електронски парови во орбиталите на валентните нивоа
3) празен електронски орбиталивалентно ниво
Валентни можности на водородниот атом
Дозволете ни да ја прикажеме електронската графичка формула на атомот на водород:
Беше кажано дека три фактори можат да влијаат на можностите за валентни - присуство на неспарени електрони, присуство на осамени електронски парови во надворешното ниво и присуство на празни (празни) орбитали во надворешното ниво. Гледаме еден неспарен електрон на надворешното (и единствено) енергетско ниво. Врз основа на ова, водородот дефинитивно може да има валентност од I. Меѓутоа, во првото енергетско ниво постои само едно подниво - с,тие. Водородниот атом на надворешното ниво нема ниту единствени електронски парови ниту празни орбитали.
Така, единствената валентност што може да ја покаже атом на водород е I.
Валентни можности на јаглеродниот атом
Ајде да размислиме електронска структурајаглероден атом. Во основната состојба, електронската конфигурација на неговото надворешно ниво е како што следува:
Оние. во основната состојба на надворешното енергетско ниво на невозбудениот јаглероден атом има 2 неспарен електрон. Во оваа состојба може да покаже валентност од II. Меѓутоа, јаглеродниот атом многу лесно оди во возбудена состојба кога му се пренесува енергија, а електронската конфигурација на надворешниот слој во овој случај ја има формата:
И покрај фактот дека одредена количина на енергија се троши на процесот на возбудување на јаглеродниот атом, трошењето е повеќе од компензирано со формирање на четири ковалентни врски. Поради оваа причина, валентноста IV е многу покарактеристична за јаглеродниот атом. Така, на пример, јаглеродот има валентност IV во молекулите на јаглерод диоксид, јаглеродна киселинаи апсолутно сите органски материи.
Покрај неспарените електрони и осамените електронски парови, присуството на празни ()валентно ниво орбитали, исто така, влијае на валентните можности. Присуството на такви орбитали на пополнето ниво води до фактот дека атомот може да дејствува како акцептор на електронски пар, т.е. формираат дополнителни ковалентни врски преку механизам донатор-акцептор. На пример, спротивно на очекувањата, во молекулата на јаглерод моноксид CO врската не е двојна, туку тројна, како што е јасно прикажано на следната илустрација:
Валентни можности на азотниот атом
Дозволете ни да ја напишеме електронската графичка формула за надворешното енергетско ниво на атомот на азот:
Како што може да се види од горната илустрација, азотниот атом во својата нормална состојба има 3 неспарени електрони, и затоа е логично да се претпостави дека е способен да покаже валентност од III. Навистина, валентност од три е забележана во молекулите на амонијак (NH 3), азотна киселина(HNO 2), азот трихлорид (NCl 3), итн.
Беше кажано погоре дека валентноста на атом на хемиски елемент не зависи само од бројот на неспарени електрони, туку и од присуството на осамени електронски парови. Ова се должи на фактот дека ковалентна хемиска врска може да се формира не само кога два атома се обезбедуваат едни со други со еден електрон, туку и кога еден атом со осамен пар електрони - донаторот () го обезбедува на друг атом со празен ( ) ниво на орбитална валентност (акцептор). Оние. За азотниот атом, валентноста IV е можна и поради дополнителна ковалентна врска формирана според механизмот донор-акцептор. На пример, четири ковалентни врски, од кои едната е формирана со механизам на донор-акцептор, се забележани за време на формирањето на амониум катјон:
И покрај фактот што една од ковалентните врски е формирана според механизмот донор-акцептор, сите N-H врскиво амониумскиот катјон се апсолутно идентични и во никој случај не се разликуваат едни од други.
Атомот на азот не е способен да покаже валентност еднаква на V. Ова се должи на фактот дека е невозможно атом на азот да премине во возбудена состојба, во која два електрони се спарени со преминот на еден од нив до слободна орбитала која е најблиску по енергетско ниво. Атомот на азот нема г-подниво, а преминот кон орбиталата 3 е енергетски толку скап што трошоците за енергија не се покриваат со формирање на нови врски. Многумина може да се запрашаат, каква е валентноста на азот, на пример, во молекулите азотна киселина HNO 3 или азотен оксид N 2 O 5? Доволно чудно, валентноста таму е исто така IV, како што може да се види од следните структурни формули:
Испрекината линија на илустрацијата го прикажува т.н делокализиран π -поврзување. Поради оваа причина, терминалните NO обврзници може да се наречат „една и пол обврзници“. Слични врски од еден и пол има и во молекулата на озон O 3, бензен C 6 H 6 итн.
Валентни можности на фосфор
Дозволете ни да ја прикажеме електронската графичка формула на надворешното енергетско ниво на атомот на фосфор:
Како што гледаме, структурата на надворешниот слој на атомот на фосфор во основната состојба и атомот на азот е иста, и затоа е логично да се очекуваат за атомот на фосфор, како и за атомот на азот, можни валенции еднакви на I, II, III и IV, како што е забележано во пракса.
Меѓутоа, за разлика од азот, атомот на фосфор исто така има г-подниво со 5 празни орбитали.
Во овој поглед, тој е способен да премине во возбудена состојба, испарувајќи ги електроните 3 с-орбитали:
Така, можна е валентноста V за атомот на фосфор, кој е недостапен за азот. На пример, атомот на фосфор има валентност од пет во молекули на такви соединенија како што се фосфорна киселина, фосфор (V) халиди, фосфор (V) оксид итн.
Валентни можности на атомот на кислород
Електронската графичка формула за надворешното енергетско ниво на атом на кислород има форма:
Гледаме два неспарени електрони на второто ниво, и затоа валентноста II е можна за кислородот. Треба да се напомене дека оваа валентност на атомот на кислород е забележана во речиси сите соединенија. Погоре, кога ги разгледувавме валентните способности на јаглеродниот атом, разговаравме за формирањето на молекулата на јаглерод моноксид. Врската во молекулата на CO е тројна, затоа кислородот таму е тривалентен (кислородот е донатор на електронски пар).
Поради фактот што атомот на кислород нема надворешен г-подниво, спарување на електрони сИ p-орбиталите се невозможни, поради што валентните способности на атомот на кислород се ограничени во споредба со другите елементи од неговата подгрупа, на пример, сулфур.
Валентни можности на атомот на сулфур
Надворешен ниво на енергијаатом на сулфур во невозбудена состојба:
Атомот на сулфур, како и атомот на кислород, обично има два неспарени електрони, така што можеме да заклучиме дека сулфурот може да има валентност од два. Навистина, сулфурот има валентност II, на пример, во молекулата на водород сулфид H 2 S.
Како што гледаме, атомот на сулфур се појавува на надворешно ниво г-подниво со празни орбитали. Поради оваа причина, атомот на сулфур е во состојба да ги прошири своите валентни способности, за разлика од кислородот, поради преминот кон возбудени состојби. Така, при спарување на осамен електронски пар 3 стр-подниво што го добива атомот на сулфур електронска конфигурацијанадворешно ниво од следната форма:
Во оваа состојба, атомот на сулфур има 4 неспарени електрони, што ни кажува дека атомите на сулфур можат да покажат валентност од IV. Навистина, сулфурот има валентност IV во молекулите SO 2, SF 4, SOCl 2 итн.
При спарување на вториот осамен електронски пар лоциран на 3 с-подниво, надворешното енергетско ниво ја добива конфигурацијата:
Во оваа состојба, манифестацијата на валентноста VI станува можна. Примери на соединенија со VI-валентен сулфур се SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 итн.
Слично на тоа, можеме да ги разгледаме валентните можности на другите хемиски елементи.
