Tylko dodatnie stany utlenienia. Chemia preparat na gorączkę i dpa wydanie kompleksowe. Charakterystyczny stopień utlenienia

Elektroujemność (EO) to zdolność atomów do przyciągania elektronów podczas łączenia się z innymi atomami .

Elektroujemność zależy od odległości między jądrem a elektronami walencyjnymi oraz od tego, jak blisko jest ukończenie powłoki walencyjnej. Im mniejszy promień atomu i im więcej elektronów walencyjnych, tym wyższy jest jego EO.

Fluor jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym. Po pierwsze, ma 7 elektronów na powłoce walencyjnej (w oktecie brakuje tylko 1 elektronu), a po drugie, ta powłoka walencyjna (...2s 2 2p 5) jest położona blisko jądra.

Najmniej elektroujemne atomy to zasady i metale ziem alkalicznych. Mają duże promienie, a ich zewnętrzne powłoki elektronowe są dalekie od ukończenia. Dużo łatwiej jest im oddać swoje elektrony walencyjne innemu atomowi (wtedy zewnętrzna powłoka będzie kompletna) niż „zyskać” elektrony.

Elektroujemność można wyrazić ilościowo, a pierwiastki można uszeregować w kolejności rosnącej. Najczęściej stosowana jest skala elektroujemności zaproponowana przez amerykańskiego chemika L. Paulinga.

Różnica elektroujemności pierwiastków w związku ( ΔX) pozwoli Ci ocenić rodzaj wiązania chemicznego. Jeśli wartość ΔX= 0 – połączenie kowalencyjne niepolarne.

Kiedy różnica elektroujemności wynosi do 2,0, wiązanie nazywa się kowalencyjny polarny, na przykład: wiązanie H-F w cząsteczce fluorowodoru HF: Δ X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Rozważane są wiązania o różnicy elektroujemności większej niż 2,0 joński. Na przykład: wiązanie Na-Cl w związku NaCl: Δ X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Stan utlenienia

Stan utlenienia (CO) jest ładunkiem warunkowym atomu w cząsteczce, obliczonym przy założeniu, że cząsteczka składa się z jonów i jest ogólnie elektrycznie obojętna.

Kiedy powstaje wiązanie jonowe, elektron przechodzi z atomu mniej elektroujemnego do atomu bardziej elektroujemnego, atomy tracą swoją obojętność elektryczną i zamieniają się w jony. powstają opłaty całkowite. Kiedy tworzy się kowalencyjne wiązanie polarne, elektron nie jest przenoszony całkowicie, ale częściowo, w związku z czym powstają ładunki cząstkowe (HCl na rysunku poniżej). Wyobraźmy sobie, że elektron całkowicie przeszedł z atomu wodoru do chloru i na wodorze pojawił się cały ładunek dodatni +1, a na chlorze -1. Takie konwencjonalne ładunki nazywane są stopniem utlenienia.

Rysunek ten pokazuje stopnie utlenienia charakterystyczne dla pierwszych 20 pierwiastków.
Notatka. Najwyższy CO jest zwykle równy numerowi grupy w układzie okresowym. Metale głównych podgrup mają jeden charakterystyczny CO, podczas gdy niemetale z reguły mają rozproszenie CO. Dlatego tworzą się niemetale duża liczba związków chemicznych i mają bardziej „różnorodne” właściwości w porównaniu do metali.

Przykłady oznaczania stopnia utlenienia

Określmy stopnie utlenienia chloru w związkach:

Reguły, które rozważyliśmy, nie zawsze pozwalają nam obliczyć CO wszystkich pierwiastków, np. w danej cząsteczce aminopropanu.

Tutaj wygodnie jest zastosować następującą technikę:

1) Przedstawiamy formuła strukturalna cząsteczki, kreska to wiązanie, para elektronów.

2) Zamieniamy kreskę w strzałkę skierowaną w stronę większego atomu EO. Ta strzałka symbolizuje przejście elektronu do atomu. Jeśli połączymy dwa identyczne atomy, linię pozostawiamy bez zmian - nie ma przeniesienia elektronów.

3) Liczymy, ile elektronów „przyszło” i „odeszło”.

Na przykład obliczmy ładunek pierwszego atomu węgla. Trzy strzałki skierowane są w stronę atomu, co oznacza, że ​​przybyły 3 elektrony, ładunek -3.

Drugi atom węgla: wodór dał mu elektron, a azot wziął jeden elektron. Opłata się nie zmieniła, wynosi zero. Itp.

Wartościowość

Wartościowość(z łac. valēns „posiadający siłę”) - zdolność atomów do tworzenia określonej liczby wiązania chemiczne z atomami innych pierwiastków.

Zasadniczo oznacza wartościowość zdolność atomów do tworzenia określonej liczby wiązania kowalencyjne . Jeśli atom ma N niesparowane elektrony I M samotnych par elektronów, wtedy ten atom może się uformować n+m wiązania kowalencyjne z innymi atomami, tj. jego wartościowość będzie równa n+m. Oceniając maksymalną wartościowość, należy postępować od elektroniczna Konfiguracja"stan podniecenia. Na przykład maksymalna wartościowość atomu berylu, boru i azotu wynosi 4 (na przykład w Be(OH) 4 2-, BF 4 - i NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), siarka - 6 ( H 2 SO 4), chlor - 7 (Cl 2 O 7).

W niektórych przypadkach wartościowość może liczbowo pokrywać się ze stopniem utlenienia, ale w żadnym wypadku nie są one ze sobą identyczne. Na przykład w cząsteczkach N2 i CO realizowane jest wiązanie potrójne (to znaczy wartościowość każdego atomu wynosi 3), ale stopień utlenienia azotu wynosi 0, węgiel +2, tlen -2.

W kwas azotowy Stopień utlenienia azotu wynosi +5, natomiast azot nie może mieć wartościowości większej niż 4, ponieważ na poziomie zewnętrznym ma tylko 4 orbitale (a wiązanie można uznać za orbitale nakładające się). Ogólnie rzecz biorąc, żaden element drugiego okresu z tego samego powodu nie może mieć wartościowości większej niż 4.

Jeszcze kilka „podchwytliwych” pytań, w których często popełniane są błędy.

Nowoczesna formuła prawo okresowe, odkryty przez D.I. Mendelejewa w 1869 roku:

Właściwości pierwiastków są okresowo zależne od numer seryjny.

Okresowo powtarzający się charakter zmian składu powłoka elektronowa wyjaśnia atomy pierwiastków okresowa zmiana właściwości pierwiastków przy przechodzeniu przez okresy i grupy Układ okresowy.

Prześledźmy np. zmianę wyższych i niższych stopni utlenienia pierwiastków z grup IA – VIIA w drugim – czwartym okresie zgodnie z tabelą. 3.

Pozytywny Wszystkie pierwiastki wykazują stany utlenienia, z wyjątkiem fluoru. Ich wartości rosną wraz ze wzrostem ładunku jądrowego i pokrywają się z liczbą elektronów na ostatnim poziomie energetycznym (z wyjątkiem tlenu). Te stany utlenienia nazywane są najwyższy stany utlenienia. Na przykład najwyższy stopień utlenienia fosforu P to +V.

Negatywny stopnie utlenienia wykazują pierwiastki zaczynające się od węgla C, krzemu Si i germanu Ge. Ich wartości są równe liczbie brakujących elektronów do ośmiu. Te stany utlenienia nazywane są gorszy stany utlenienia. Na przykład atomowi fosforu P na ostatnim poziomie energetycznym brakuje od trzech do ośmiu elektronów, co oznacza, że ​​najniższy stopień utlenienia fosforu P to – III.

Wartości wyższych i niższych stopni utlenienia powtarzają się okresowo, zbiegając się w grupach; na przykład w grupie IVA występuje węgiel C, krzem Si i german Ge najwyższy stopień stopień utlenienia to +IV, a najniższy stopień utlenienia to IV.

Ta okresowość zmian stopni utlenienia znajduje odzwierciedlenie w okresowych zmianach składu i właściwości związki chemiczne elementy.

W podobny sposób można prześledzić okresową zmianę elektroujemności pierwiastków w okresach 1-6 grup IA–VIA (tab. 4).

W każdym okresie układu okresowego elektroujemność pierwiastków wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej (od lewej do prawej).

W każdym Grupa W układzie okresowym elektroujemność maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej (od góry do dołu). Fluor F ma najwyższą, a cez Cs ma najniższą elektroujemność spośród pierwiastków okresów 1-6.

Typowe niemetale mają wysoką elektroujemność, podczas gdy typowe metale mają niską elektroujemność.

1. W czwartym okresie liczba elementów jest równa

2. Właściwości metaliczne pierwiastków III okresu od Na do Cl

1) stać się silniejszym

2) osłabić

3) nie zmieniać

4) Nie wiem

3. Niemetaliczne właściwości halogenów wraz ze wzrostem liczby atomowej

1) zwiększyć

2) zmniejszyć

3) pozostają bez zmian

4) Nie wiem

4. W szeregu pierwiastków Zn – Hg – Co – Cd występuje jeden pierwiastek nieuwzględniony w grupie

5. Właściwości metaliczne pierwiastków zwiększają się na wiele sposobów

1) In – Ga – Al

2) K – Rb – Sr

3) Ge – Ga – Tl

4) Li – Bądź – Mg

6. Właściwości niemetaliczne w szeregu pierwiastków Al – Si – C – N

1) zwiększyć

2) zmniejszyć

3) nie zmieniać

4) Nie wiem

7. W szeregu pierwiastków O – S – Se – Te rozmiary (promienie) atomu

1) zmniejszyć

2) zwiększyć

3) nie zmieniać

4) Nie wiem

8. W szeregu pierwiastków P – Si – Al – Mg wymiary (promienie) atomu wynoszą

1) zmniejszyć

2) zwiększyć

3) nie zmieniać

4) Nie wiem

9. Dla fosforu pierwiastek z mniej elektroujemność jest

10. Cząsteczka, w której gęstość elektronów jest przesunięta w stronę atomu fosforu to

11. Wyżej Stopień utlenienia pierwiastków objawia się zestawem tlenków i fluorków

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. Najniższy stopień utlenienia pierwiastków - w ich związkach wodorowych i ustalonych fluorkach

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. Wartościowość atomu wielowartościowego Jest taki sam w szeregu związków

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. Wskaż zgodność między wzorem substancji lub jonu a stopniem utlenienia zawartego w nim węgla

Stopień utlenienia jest umowną wartością stosowaną do rejestrowania reakcji redoks. Aby określić stopień utlenienia, stosuje się tabelę utleniania pierwiastków chemicznych.

Oznaczający

Stopień utlenienia podstawowych pierwiastków chemicznych opiera się na ich elektroujemności. Wartość jest równa liczbie elektronów przesuniętych w związkach.

Stopień utlenienia uważa się za dodatni, jeśli elektrony zostaną wyparte z atomu, tj. pierwiastek oddaje elektrony w związku i jest środkiem redukującym. Pierwiastki te obejmują metale, ich stopień utlenienia jest zawsze dodatni.

Kiedy elektron jest przemieszczany w kierunku atomu, wartość uważa się za ujemną, a pierwiastek uważa się za środek utleniający. Atom przyjmuje elektrony aż do osiągnięcia zewnętrznego poziomu energii. Większość niemetali to utleniacze.

Proste substancje, które nie reagują, zawsze mają zerowy stopień utlenienia.

Ryż. 1. Tabela stopni utlenienia.

W związku atom niemetalu o niższej elektroujemności ma dodatni stopień utlenienia.

Definicja

Możesz określić maksymalny i minimalny stopień utlenienia (ile elektronów może oddać i przyjąć atom) za pomocą układu okresowego.

Maksymalny stopień jest równy numerowi grupy, w której znajduje się pierwiastek, lub liczbie elektronów walencyjnych. Wartość minimalną określa wzór:

Liczba (grupy) – 8.

Ryż. 2. Układ okresowy.

Węgiel należy do czwartej grupy, dlatego jego najwyższy stopień utlenienia wynosi +4, a najniższy -4. Maksymalny stopień utlenienia siarki wynosi +6, minimalny to -2. Większość niemetali zawsze ma zmienny – dodatni i ujemny – stopień utlenienia. Wyjątkiem jest fluor. Jego stopień utlenienia wynosi zawsze -1.

Należy pamiętać, że zasada ta nie dotyczy metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych odpowiednio z grup I i ​​II. Metale te mają stały dodatni stopień utlenienia - lit Li +1, sód Na +1, potas K +1, beryl Be +2, magnez Mg +2, wapń Ca +2, stront Sr +2, bar Ba +2. Inne metale mogą wykazywać różny stopień utlenienia. Wyjątkiem jest aluminium. Pomimo przynależności do grupy III, jego stopień utlenienia wynosi zawsze +3.

Ryż. 3. Metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych.

Z grupy VIII jedynie ruten i osm mogą wykazywać najwyższy stopień utlenienia +8. Złoto i miedź z grupy I wykazują stopnie utlenienia odpowiednio +3 i +2.

Nagrywać

Aby poprawnie zarejestrować stopień utlenienia należy pamiętać o kilku zasadach:

• gazy obojętne nie reagują, więc ich stopień utlenienia jest zawsze zerowy;
• w związkach zmienny stopień utlenienia zależy od zmiennej wartościowości i interakcji z innymi pierwiastkami;
• wodór w związkach z metalami wykazuje ujemny stopień utlenienia - Ca +2 H 2 -1, Na +1 H -1;
• tlen zawsze ma stopień utlenienia -2, z wyjątkiem fluorku tlenu i nadtlenku - O +2 F 2-1, H 2 +1 O 2 -1.

Czego się nauczyliśmy?

Stopień utlenienia to wartość warunkowa pokazująca, ile elektronów przyjął lub oddał atom pierwiastka w związku. Wartość zależy od liczby elektronów walencyjnych. Metale w związkach zawsze mają dodatni stopień utlenienia, tj. są środkami redukującymi. W przypadku metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych stopień utlenienia jest zawsze taki sam. Niemetale, z wyjątkiem fluoru, mogą przyjmować dodatnie i ujemne stopnie utlenienia.

I.Walencja (powtórzenie)

Wartościowość to zdolność atomów do przyłączania do siebie określonej liczby innych atomów.

Zasady wyznaczania wartościowości
elementy w połączeniach

1. Walencja wodór mylone I(jednostka). Następnie, zgodnie ze wzorem wody H 2 O, dwa atomy wodoru są przyłączone do jednego atomu tlenu.

2. Tlen w swoich związkach zawsze wykazuje wartościowość II. Dlatego węgiel w związku CO2 (dwutlenek węgla) ma wartościowość IV.

3. Wyższa wartościowość równy numer grupy .

4. Najniższa wartościowość jest równa różnicy pomiędzy liczbą 8 (liczba grup w tabeli) a numerem grupy, w której znajduje się ten element, tj. 8 - N grupy .

5. W przypadku metali znajdujących się w podgrupach „A” wartościowość jest równa numerowi grupy.

6. Niemetale na ogół wykazują dwie wartościowości: wyższą i niższą.

Przykładowo: siarka ma najwyższą wartościowość VI, a najniższą (8 – 6) równą II; fosfor wykazuje wartościowość V i III.

7. Wartościowość może być stała lub zmienna.

Aby móc układać wzory chemiczne związków, należy znać wartościowość pierwiastków.

Pamiętać!

Funkcje kompilacji wzory chemiczne znajomości.

1) Najniższą wartościowość wskazuje element znajdujący się po prawej i powyżej tablicy D.I. Mendelejewa, a najwyższą wartościowość wskazuje element znajdujący się po lewej stronie i poniżej.

Na przykład w połączeniu z tlenem siarka wykazuje najwyższą wartościowość VI, a tlen najniższą II. Zatem wzór na tlenek siarki będzie następujący TAK 3.

W związku krzemu z węglem pierwszy wykazuje najwyższą wartościowość IV, a drugi najniższą IV. Zatem formuła– SiC. Jest to węglik krzemu, podstawa materiałów ogniotrwałych i ściernych.

2) Atom metalu jest pierwszy we wzorze.

2) We wzorach związków atom niemetalu o najniższej wartościowości zawsze znajduje się na drugim miejscu, a nazwa takiego związku kończy się na „id”.

Na przykład, Sao - tlenek wapnia, NaCl - chlorek sodu, PbS – siarczek ołowiu.

Teraz możesz pisać wzory na dowolne związki metali i niemetali.

3) Atom metalu umieszcza się we wzorze na pierwszym miejscu.

II. Stan utlenienia (nowy materiał)

Stan utlenienia- jest to ładunek warunkowy, który atom otrzymuje w wyniku całkowitego oddania (przyjęcia) elektronów, oparty na warunku, że wszystkie wiązania w związku są jonowe.

Rozważmy strukturę atomów fluoru i sodu:

F +9)2)7

Na +11)2)8)1

- Co możesz powiedzieć o kompletności? poziom zewnętrzny atomy fluoru i sodu?

- Który atom jest łatwiejszy do przyjęcia, a który łatwiej oddać elektrony walencyjne, aby uzupełnić poziom zewnętrzny?

Czy oba atomy mają niekompletny poziom zewnętrzny?

Atomowi sodu łatwiej jest oddać elektrony, a atomowi fluoru przyjąć elektrony przed osiągnięciem poziomu zewnętrznego.

F 0 + 1ē → F -1 (obojętny atom przyjmuje jeden ujemny elektron i uzyskuje stopień utlenienia „-1”, zamieniając się w jon ujemnie naładowany - anion )

Na 0 – 1ē → Na +1 (obojętny atom oddaje jeden ujemny elektron i uzyskuje stopień utlenienia „+1”, zamieniając się w dodatnio naładowany jon - kation )

Jak określić stopień utlenienia atomu w PSHE D.I. Mendelejew?

Zasady ustalania stopień utlenienia atomu w PSHE D.I. Mendelejew:

1. Wodór zwykle wykazuje stopień utlenienia (CO) +1 (wyjątek, związki z metalami (wodorkami) - w wodorze CO jest równe (-1) Me + n H n -1)

2. Tlen zwykle wykazuje SO -2 (wyjątki: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - nadtlenek wodoru)

3. Metale tylko pokaz + N dodatni CO

4. Fluor zawsze wykazuje równy CO -1 (F-1)

5. Dla elementów główne podgrupy:

Wyższy CO (+) = numer grupy N grupy

Najniższy CO (-) = N grupy – 8

Zasady określania stopnia utlenienia atomu w związku:

I. Stan utlenienia wolne atomy i atomy w cząsteczkach proste substancje równy zero - Na 0 , P 4 0 , O 2 0

II. W złożona substancja algebraiczna suma CO wszystkich atomów, biorąc pod uwagę ich indeksy, jest równa zeru = 0 , i w cera jego ładunek.

Na przykład, H +1 N +5 O 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0

2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2

Ćwiczenie 1 – określić stopnie utlenienia wszystkich atomów we wzorze kwasu siarkowego H 2 SO 4?

1. Postawmy znane stopnie utlenienia wodoru i tlenu i przyjmijmy CO siarki jako „x”

H +1 S x O 4 -2

(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0

X = 6 lub (+6), zatem siarka ma C O +6, tj. S+6

Zadanie 2 – określić stopień utlenienia wszystkich atomów we wzorze Kwas fosforowy H3PO4?

1. Postawmy znane stopnie utlenienia wodoru i tlenu i przyjmijmy CO fosforu jako „x”

H 3 +1 P x O 4 -2

2. Ułóżmy i rozwiążmy równanie zgodnie z zasadą (II):

(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0

X = 5 lub (+5), dlatego fosfor ma CO +5, tj. P+5

Zadanie 3 – wyznaczyć stopnie utlenienia wszystkich atomów we wzorze jonu amonowego (NH 4) +?

1. Przyjmijmy znany stopień utlenienia wodoru i przyjmijmy CO2 z azotu jako „x”

(N x H 4 +1) +

2. Ułóżmy i rozwiążmy równanie zgodnie z zasadą (II):

(x)*1+(+1)*4=+1

X = -3, zatem azot ma C O -3, tj. N-3

Ładunek formalny atomu w związkach jest wielkością pomocniczą, używa się go zwykle w opisach właściwości pierwiastków w chemii. Ten konwencjonalny ładunek elektryczny to stopień utlenienia. Jego wartość zmienia się w wyniku wielu procesów chemicznych. Chociaż ładunek ma charakter formalny, wyraźnie charakteryzuje właściwości i zachowanie atomów w reakcjach redoks (ORR).

Utlenianie i redukcja

W przeszłości chemicy używali terminu „utlenianie” do opisania interakcji tlenu z innymi pierwiastkami. Nazwa reakcji pochodzi od łacińskiej nazwy tlenu – Oxygenium. Później okazało się, że utleniają się także inne pierwiastki. W tym przypadku ulegają redukcji – zyskują elektrony. Każdy atom tworząc cząsteczkę zmienia strukturę swojej powłoki elektronu walencyjnego. W tym przypadku pojawia się ładunek formalny, którego wielkość zależy od liczby konwencjonalnie oddanych lub przyjętych elektronów. Aby scharakteryzować tę wartość, używano wcześniej angielskiego terminu chemicznego „liczba utlenienia”, co w tłumaczeniu oznacza „liczba utlenienia”. Przy jego stosowaniu opiera się na założeniu, że elektrony wiążące w cząsteczkach lub jonach należą do atomu o wyższej wartości elektroujemności (EO). Zdolność do zatrzymywania elektronów i przyciągania ich z innych atomów dobrze wyraża się w silnych niemetalach (halogeny, tlen). Metale mocne (sód, potas, lit, wapń i inne pierwiastki alkaliczne i ziem alkalicznych) mają przeciwne właściwości.

Oznaczanie stopnia utlenienia

Stopień utlenienia to ładunek, jaki uzyskałby atom, gdyby elektrony biorące udział w tworzeniu wiązania zostały całkowicie przesunięte do pierwiastka bardziej elektroujemnego. Istnieją substancje, które nie mają struktura molekularna(halogenki metali alkalicznych i inne związki). W takich przypadkach stopień utlenienia pokrywa się z ładunkiem jonu. Ładunek konwencjonalny lub rzeczywisty pokazuje, jaki proces nastąpił, zanim atomy osiągnęły swój obecny stan. Dodatni stopień utlenienia to całkowita liczba elektronów, które zostały usunięte z atomów. Negatywne znaczenie stopień utlenienia jest równy liczbie nabytych elektronów. Zmieniając stopień utlenienia pierwiastka chemicznego, ocenia się, co dzieje się z jego atomami podczas reakcji (i odwrotnie). Barwa substancji określa, jakie zmiany zaszły na stopniu utlenienia. Związki chromu, żelaza i szeregu innych pierwiastków, w których wykazują różną wartościowość, są różnie zabarwiane.

Ujemne, zerowe i dodatnie wartości stopnia utlenienia

Powstają proste substancje pierwiastki chemiczne z tą samą wartością EO. W tym przypadku elektrony wiążące należą jednakowo do wszystkich cząstek strukturalnych. Dlatego w proste substancje pierwiastki nie charakteryzują się stopniem utlenienia (H 0 2, O 0 2, C 0). Kiedy atomy przyjmują elektrony lub ogólna chmura przesuwa się w ich kierunku, ładunki są zwykle zapisywane ze znakiem minus. Na przykład F-1, O-2, C-4. Oddając elektrony, atomy uzyskują rzeczywisty lub formalny ładunek dodatni. W tlenku OF2 atom tlenu oddaje po jednym elektronie dwóm atomom fluoru i znajduje się na stopniu utlenienia O +2. W cząsteczce lub jonie wieloatomowym mówi się, że atomy bardziej elektroujemne otrzymują wszystkie elektrony wiążące.

Siarka jest pierwiastkiem wykazującym różne stopnie wartościowości i utlenienia

Pierwiastki chemiczne głównych podgrup często wykazują niższą wartościowość równą VIII. Na przykład wartościowość siarki w siarkowodorze i siarczkach metali wynosi II. Pierwiastek charakteryzuje się pośrednią i najwyższą wartościowością w stanie wzbudzonym, gdy atom oddaje jeden, dwa, cztery lub wszystkie sześć elektronów i wykazuje odpowiednio wartościowości I, II, IV, VI. Te same wartości, tylko ze znakiem minus lub plus, mają stopnie utlenienia siarki:

• w siarczku fluoru oddaje jeden elektron: -1;
• w siarkowodorze najniższa wartość: -2;
• w stanie pośrednim dwutlenku: +4;
• w trójtlenku, kwasie siarkowym i siarczanach: +6.

Na najwyższym stopniu utlenienia siarka przyjmuje tylko elektrony, w niższym stanie wykazuje silne właściwości redukujące. Atomy S+4 mogą działać jako środki redukujące lub utleniające w związkach, w zależności od warunków.

Przenoszenie elektronów w reakcjach chemicznych

Kiedy tworzy się kryształ chlorku sodu, sód oddaje elektrony bardziej elektroujemnemu chlorowi. Stopnie utlenienia pierwiastków pokrywają się z ładunkami jonów: Na +1 Cl -1. W przypadku cząsteczek powstałych w wyniku podziału i przeniesienia par elektronów do atomu bardziej elektroujemnego ma zastosowanie wyłącznie koncepcja ładunku formalnego. Możemy jednak założyć, że wszystkie związki składają się z jonów. Następnie atomy, przyciągając elektrony, uzyskują warunkowo ładunek ujemny, a oddając je, ładunek dodatni. W reakcjach wskazują, ile elektronów zostało przesuniętych. Na przykład w cząsteczce dwutlenku węgla C +4 O - 2 2 indeks wskazany w prawym górnym rogu przy symbol chemiczny carbon wyświetla liczbę elektronów usuniętych z atomu. Tlen w tej substancji charakteryzuje się stopniem utlenienia -2. Odpowiedni indeks znaku chemicznego O to liczba dodanych elektronów w atomie.

Jak obliczyć stopnie utlenienia

Liczenie liczby elektronów oddanych i uzyskanych przez atomy może być czasochłonne. Poniższe zasady ułatwiają to zadanie:

1. W prostych substancjach stopnie utlenienia wynoszą zero.
2. Suma utlenienia wszystkich atomów lub jonów w substancji obojętnej wynosi zero.
3. W jonie złożonym suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków musi odpowiadać ładunkowi całej cząstki.
4. Bardziej elektroujemny atom uzyskuje ujemny stopień utlenienia, który jest zapisywany znakiem minus.
5. Pierwiastki mniej elektroujemne otrzymują dodatnie stopnie utlenienia i są zapisywane ze znakiem plus.
6. Tlen ogólnie wykazuje stopień utlenienia -2.
7. Dla wodoru wartość charakterystyczna wynosi: +1, w wodorkach metali stwierdza się: H-1.
8. Fluor jest najbardziej elektroujemnym ze wszystkich pierwiastków, a jego stopień utlenienia wynosi zawsze -4.
9. W przypadku większości metali stopnie utlenienia i wartościowości są takie same.

Stan utlenienia i wartościowość

Większość związków powstaje w wyniku procesów redoks. Przejście lub przemieszczenie elektronów z jednego pierwiastka na drugi prowadzi do zmiany ich stopnia utlenienia i wartościowości. Często te wartości się pokrywają. Wyrażenie „wartościowość elektrochemiczna” może być użyte jako synonim terminu „stan utlenienia”. Ale są wyjątki, na przykład w jonie amonowym azot jest czterowartościowy. Jednocześnie atom tego pierwiastka znajduje się na stopniu utlenienia -3. W substancjach organicznych węgiel jest zawsze czterowartościowy, ale stopnie utlenienia atomu C w metanie CH 4, alkoholu mrówkowym CH 3 OH i kwasie HCOOH mają różne wartości: -4, -2 i +2.

Reakcje redoks

Procesy redoks obejmują wiele najważniejszych procesów zachodzących w przemyśle, technologii, przyrodzie ożywionej i nieożywionej: spalanie, korozja, fermentacja, oddychanie wewnątrzkomórkowe, fotosynteza i inne zjawiska.

Przy zestawieniu równań OVR współczynniki dobiera się metodą wagi elektronicznej, która operuje następującymi kategoriami:

• stany utlenienia;
• środek redukujący oddaje elektrony i ulega utlenieniu;
• utleniacz przyjmuje elektrony i ulega redukcji;
• liczba oddanych elektronów musi być równa liczbie elektronów dodanych.

Pozyskanie elektronów przez atom prowadzi do obniżenia jego stopnia utlenienia (redukcji). Utracie jednego lub większej liczby elektronów przez atom towarzyszy wzrost stopnia utlenienia pierwiastka w wyniku reakcji. Dla ORR przepływającego pomiędzy jonami mocnych elektrolitów w roztwory wodne, częściej nie są używane waga elektroniczna i metoda reakcji połowicznych.