Maksimalno oksidacijsko stanje vodika. Stanje oksidacije

Elektronegativnost (EO) Je sposobnost atoma da privlače elektrone kada se povežu s drugim atomima .

Elektronegativnost ovisi o udaljenosti između jezgre i valentnih elektrona, te o tome koliko je blizu valentne ljuske da se završi. Što je manji radijus atoma i više valentnih elektrona, to je veći njegov EO.

Fluor je najelektronegativniji element. Prvo, ima 7 elektrona na valentnoj ljusci (samo jedan elektron nedostaje oktetu), i drugo, ova valentna ljuska (… 2s 2 2p 5) nalazi se blizu jezgre.

Najmanje su elektronegativni atomi alkalnih i zemnoalkalnih metala. Imaju velike radijuse, a njihove vanjske elektronske ljuske daleko su od potpunih. Mnogo im je lakše donirati svoje valentne elektrone drugom atomu (tada će pred-vanjska ljuska postati potpuna) nego "dobiti" elektrone.

Elektronegativnost se može kvantificirati i poredati uzlazno. Najčešće se koristi skala elektronegativnosti koju je predložio američki kemičar L. Pauling.

Razlika između elektronegativnosti elemenata u spoju ( ΔX) omogućit će prosuđivanje vrste kemijske veze. Ako je vrijednost Δ X= 0 - komunikacija kovalentni nepolarni.

Sa razlikom elektronegativnosti do 2,0, veza se naziva kovalentno polarno, na primjer: komunikacija H-F u molekuli vodikovog fluorida HF: Δ X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Uzimaju se u obzir spojevi s elektronegativnom razlikom većom od 2,0 jonski... Na primjer: veza Na -Cl u spoju NaCl: Δ X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Stanje oksidacije

Oksidacijsko stanje (CO) Je li uvjetni naboj atoma u molekuli, izračunat pod pretpostavkom da se molekula sastoji od iona i općenito je električno neutralna.

Kada se formira ionska veza, elektron prelazi iz manje elektronegativnog atoma u elektronegativniji, atomi gube elektroneutralnost i pretvaraju se u ione. nastaju cjelobrojni troškovi. Kada nastane kovalentna polarna veza, elektron se ne prenosi u potpunosti, ali djelomično, stoga nastaju djelomični naboji (na donjoj slici HCl). Zamislite da je elektron potpuno prešao s atoma vodika u klor, a cijeli pozitivni naboj +1 nastao je na vodiku, a -1 na kloru. takvi uvjetni naboji nazivaju se oksidacijskim stanjem.

Ova slika prikazuje oksidacijska stanja za prvih 20 elemenata.
Bilješka. Najviši SD obično je jednak broju grupe u periodnom sistemu. Metali glavnih podgrupa imaju jedan karakterističan CO; nemetali, po pravilu, imaju rasipanje CO. Stoga nastaju nemetali veliki broj spojevi i imaju "raznolikija" svojstva u usporedbi s metalima.

Primjeri određivanja oksidacijskog stanja

Odredite oksidacijsko stanje klora u spojevima:

Pravila koja smo razmotrili ne dopuštaju nam uvijek da izračunamo CO svih elemenata, kao, na primjer, u danoj molekuli aminopropana.

Ovdje je prikladno koristiti sljedeću tehniku:

1) Prikazujemo strukturnu formulu molekula, crtica je veza, par elektrona.

2) Pretvorimo crticu u strelicu usmjerenu na više EO atoma. Ova strelica simbolizira prijelaz elektrona u atom. Ako su dva identična atoma povezana, ostavljamo liniju takvu kakva jeste - nema prijelaza elektrona.

3) Brojimo koliko je elektrona "došlo" i "otišlo".

Na primjer, izračunajmo naboj prvog atoma ugljika. Tri strelice su usmjerene prema atomu, što znači da su došla 3 elektrona, naboj je -3.

Drugi atom ugljika: vodik mu je dao elektron, a dušik jedan elektron. Naplata se nije promijenila, jednaka je nuli. Itd.

Valence

Valence(od latinskog valēns "koji ima moć") - sposobnost atoma da tvore određeni broj kemijskih veza s atomima drugih elemenata.

U osnovi, valencija znači sposobnost atoma da formiraju određeni broj kovalentnih veza... Ako atom ima n nesparenih elektrona i m usamljenih elektronskih parova, tada se ovaj atom može formirati n + m kovalentne veze s drugim atomima, tj. njegova valencija će biti jednaka n + m... Prilikom procjene maksimalne valencije treba poći od elektroničke konfiguracije "uzbuđenog" stanja. Na primjer, maksimalna valencija berilijuma, bora i dušika je 4 (na primjer, u Be (OH) 4 2-, BF 4 - i NH 4 +), fosforu - 5 (PCl 5), sumporu - 6 (H 2 SO 4), hlor - 7 (Cl 2 O 7).

U nekim slučajevima, valencija može biti numerički ista kao oksidacijsko stanje, ali ni na koji način nisu međusobno identične. Na primjer, u molekulama N 2 i CO ostvaruje se trostruka veza (to jest, valencija svakog atoma je 3), ali je oksidacijsko stanje dušika 0, ugljik +2, kisik –2.

U dušičnoj kiselini, oksidacijsko stanje dušika je +5, dok dušik ne može imati valenciju veću od 4, jer ima samo 4 orbitale na vanjskom nivou (a veza se može smatrati preklapanjem orbitala). I općenito, bilo koji element drugog razdoblja, iz istog razloga, ne može imati valenciju veću od 4.

Još nekoliko "škakljivih" pitanja u kojima se često prave greške.

Elektronegativnost je sposobnost atoma bilo kojeg kemijskog elementa u spoju da povuče elektrone atoma drugih kemijskih elemenata koji su s njim povezani.

Elektronegativnost, kao i druga svojstva atoma kemijskih elemenata, mijenja se s povećanjem rednog broja elementa periodično:

Gornji grafikon prikazuje učestalost promjena elektronegativnosti elemenata glavnih podgrupa, ovisno o rednom broju elementa.

Prilikom pomicanja prema podgrupi periodnog sustava, elektronegativnost kemijskih elemenata se smanjuje, a pri kretanju udesno duž perioda povećava.

Elektronegativnost odražava nemetalnost elemenata: što je veća vrijednost elektronegativnosti, element ima više nemetalnih svojstava.

Stanje oksidacije

Oksidacijsko stanje je uvjetni naboj atoma kemijskog elementa u spoju, izračunat pod pretpostavkom da su sve veze u njegovoj molekuli ionske, tj. svi vezani elektronski parovi pomaknuti su prema atomima s većom elektronegativnošću.

Kako izračunati oksidacijsko stanje elementa u spoju?

1) Oksidacijsko stanje kemijskih elemenata u jednostavnim tvarima uvijek je nula.

2) Postoje elementi koji se prikazuju složene tvari konstantno oksidacijsko stanje:

3) Postoje kemijski elementi koji pokazuju konstantno oksidacijsko stanje u velikoj većini spojeva. Ovi elementi uključuju:

4) Algebarski zbir oksidacijskih stanja svih atoma u molekulu uvijek je nula. Algebarski zbir oksidacijskih stanja svih atoma u ionu jednak je naboju iona.

5) Najviše (maksimalno) stanje oksidacije jednako je broju grupe. Izuzeci koji ne potpadaju pod ovo pravilo su elementi sporedne podgrupe grupe I, elementi sporedne podgrupe grupe VIII, kao i kiseonik i fluor.

Hemijski elementi, čiji se broj grupa ne podudara s najvećim oksidacionim stanjem (mora se zapamtiti)

6) Najniže oksidacijsko stanje metala uvijek je nula, a najniže oksidacijsko stanje nemetala izračunava se po formuli:

najniže oksidacijsko stanje nemetala = broj grupe - 8

Na temelju gore navedenih pravila možete ustanoviti oksidacijsko stanje kemijskog elementa u bilo kojoj tvari.

Nalaženje oksidacijskih stanja elemenata u različitim spojevima

Primjer 1

Odredite oksidaciona stanja svih elemenata u sumpornoj kiselini.

Rešenje:

Napisimo formulu za sumpornu kiselinu:

Oksidacijsko stanje vodika u svim složenim tvarima je +1 (osim u metalnim hidridima).

Oksidacijsko stanje kisika u svim složenim tvarima je -2 (osim peroksida i fluorida kisika OF 2). Posložimo poznata oksidacijska stanja:

Označimo oksidacijsko stanje sumpora kao x:

Molekul sumporne kiseline, kao i molekul bilo koje tvari, općenito je električno neutralan, jer zbroj oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli je nula. To se shematski može prikazati na sljedeći način:

One. dobili smo sledeću jednačinu:

Riješimo to:

Dakle, oksidacijsko stanje sumpora u sumpornoj kiselini je +6.

Primjer 2

Odredite oksidacijsko stanje svih elemenata u amonijevom dikromatu.

Rešenje:

Zapišimo formulu za amonijev dihromat:

Kao i u prethodnom slučaju, možemo urediti oksidacijska stanja vodika i kisika:

Međutim, vidimo da su oksidacijska stanja nepoznata za dva kemijska elementa odjednom - dušik i krom. Stoga ne možemo pronaći oksidacijska stanja slično prethodnom primjeru (jedna jednadžba s dvije varijable nema jedino rešenje).

Obratimo pažnju na činjenicu da navedena tvar pripada klasi soli i, prema tome, ima ionsku strukturu. Tada možemo s pravom reći da su kationi NH 4 + dio amonijevog dikromata (naboj ovog kationa može se pronaći u tablici topljivosti). Stoga, budući da u formularnoj jedinici amonijevog dikromata postoje dva pozitivna pojedinačno nabijena kationa NH 4 +, naboj dihromatskog iona je -2, budući da je tvar u cjelini električno neutralna. One. tvar nastaje kationima NH 4 + i anionima Cr 2 O 7 2-.

Znamo oksidacijska stanja vodika i kisika. Znajući da je zbroj oksidacionih stanja atoma svih elemenata u jonu jednak naboju i označavamo oksidaciona stanja azota i hroma kao x i y prema tome možemo napisati:

One. dobijamo dve nezavisne jednačine:

Rješavajući to, nalazimo x i y:

Tako su u amonijevom dikromatu oksidacijska stanja dušika -3, vodika +1, kroma +6 i kisika -2.

Možete pročitati kako odrediti oksidacijsko stanje elemenata u organskim tvarima.

Valence

Valence - broj hemijskih veza koje atom elementa formira u hemijskom spoju.

Valencija atoma označena je rimskim brojevima: I, II, III itd.

Valencija atoma ovisi o količini:

1) nespareni elektroni

2) usamljeni elektronski parovi u orbitalama nivoa valencije

3) prazne elektronske orbitale valentnog nivoa

Valentne sposobnosti atoma vodika

Prikažimo elektronsko-grafičku formulu atoma vodika:

Rečeno je da tri faktora mogu utjecati na valentne sposobnosti - prisutnost nesparenih elektrona, prisutnost usamljenih elektronskih parova na vanjskom nivou i prisutnost praznih (praznih) orbitala vanjskog nivoa. Vidimo jedan nespareni elektron na vanjskom (i jedinom) nivou energije. Na osnovu toga, vodik može imati valenciju jednaku I. Međutim, na prvom nivou energije postoji samo jedan podnivo - s, one. atom vodika na vanjskom nivou nema ni usamljenih elektronskih parova ni praznih orbitala.

Dakle, jedina valenca koju atom vodika može pokazati je I.

Valentne sposobnosti atoma ugljika

Razmotrimo elektroničku strukturu atoma ugljika. U osnovnom stanju, elektronička konfiguracija vanjskog nivoa je sljedeća:

One. u osnovnom stanju na vanjskom nivou energije neuzbuđenog atoma ugljika postoje 2 nesparena elektrona. U ovom stanju može pokazati valenciju jednaku II. Međutim, atom ugljika vrlo lako prelazi u uzbuđeno stanje kada mu se prenese energija, a elektronička konfiguracija vanjskog sloja u ovom slučaju ima oblik:

Unatoč činjenici da se određena količina energije troši na proces pobude atoma ugljika, otpad se više nego kompenzira stvaranjem četiri kovalentne veze. Iz tog razloga, valencija IV je mnogo karakterističnija za ugljikov atom. Tako, na primjer, ugljik ima valenciju IV u molekulama ugljičnog dioksida, ugljične kiseline i apsolutno svih organskih tvari.

Osim nesparenih elektrona i usamljenih elektronskih parova, na mogućnosti valencije utječe i prisustvo praznih () orbitala razine valencije. Prisutnost takvih orbitala na ispunjenom nivou dovodi do činjenice da atom može djelovati kao akceptor elektronskog para, tj. za stvaranje dodatnih kovalentnih veza mehanizmom donator-akceptor. Tako, na primjer, suprotno očekivanjima, u molekuli ugljičnog monoksida CO veza nije dvostruka, već trostruka, što je jasno prikazano na sljedećoj ilustraciji:

Sumirajući informacije o valentnim sposobnostima atoma ugljika:

1) Za ugljik su moguće valencije II, III, IV

2) Najčešća valencija ugljika u spojevima IV

3) U molekuli ugljikovog monoksida CO postoji trostruka veza (!), Dok je jedna od tri veze nastala pomoću donorsko-akceptorskog mehanizma

Valencija atoma dušika

Zapišimo elektronsko-grafičku formulu vanjskog nivoa energije atoma dušika:

Kao što se može vidjeti iz gornje ilustracije, atom dušika u svom normalnom stanju ima 3 nesparena elektrona, pa je stoga logično pretpostaviti njegovu sposobnost da pokaže valenciju jednaku III. Zaista, tri valencije se opažaju u molekulima amonijaka (NH 3), dušične kiseline (HNO 2), dušikovog triklorida (NCl 3) itd.

Gore je rečeno da valencija atoma kemijskog elementa ne ovisi samo o broju nesparenih elektrona, već i o prisutnosti usamljenih elektronskih parova. To je zbog činjenice da kovalentna kemijska veza može nastati ne samo kada dva atoma međusobno opskrbljuju jednim elektronom, već i kada jedan atom koji ima usamljeni par elektrona - donor () dostavlja ga drugom atomu s praznim ( ) nivo orbitalne valencije (akceptor). One. za atom dušika, valencija IV je također moguća zbog dodatne kovalentne veze koju stvara mehanizam donor-akceptor. Tako se, na primjer, tijekom stvaranja amonijevog kationa opažaju četiri kovalentne veze, od kojih jedna nastaje donor-akceptorskim mehanizmom:

Uprkos činjenici da je jedna od kovalentnih veza formirana od donatorsko-akceptorskog mehanizma, svi komunikacija N-H u amonijevom kationu su apsolutno identični i ne razlikuju se jedni od drugih.

Atom dušika ne može pokazati valenciju jednaku V. To je zbog činjenice da je prijelaz u uzbuđeno stanje nemoguć za atom dušika, u kojem dva elektrona nestaju s prijelazom jednog od njih u slobodnu orbitu, koja je najbliža energetskom nivou. Atom dušika nema d-podnivo, a prijelaz na 3s-orbitalu je energetski toliko skup da troškovi energije nisu pokriveni stvaranjem novih veza. Mnogi mogu postaviti pitanje, koja je onda valencija dušika, na primjer, u molekulima dušične kiseline HNO 3 ili dušikovog oksida N 2 O 5? Čudno, valencija postoji i IV, što se može vidjeti iz sljedećih strukturnih formula:

Isprekidana linija na ilustraciji prikazuje tzv delokalizovano π -veza. Iz tog razloga, terminalne veze NO mogu se nazvati "jedna i pol". Slične jedna i pol veza nalaze se i u molekulu ozona O 3, benzena C 6 H 6 itd.

i> Sažimajući informacije o valentnim sposobnostima atoma dušika:

1) Za azot su moguće valencije I, II, III i IV

2) Valencija V dušik ne postoji!

3) U molekulima dušične kiseline i dušikovog oksida N 2 O 5, dušik ima valenciju IV+5 (!) .

4) U spojevima u kojima je atom dušika četverovalentan jedna od kovalentnih veza nastaje donor-akceptorskim mehanizmom (amonijeve soli NH 4 +, Azotna kiselina itd).

Sposobnosti valentne fosfora

Predstavimo elektronsko-grafičku formulu vanjskog energetskog nivoa atoma fosfora:

Kao što vidimo, struktura vanjskog sloja atoma fosfora u osnovnom stanju i atoma dušika je ista, pa je stoga logično očekivati ​​da su za atom fosfora, kao i za atom dušika, moguće jednake valencije do I, II, III i IV, kako se primjećuje u praksi.

Međutim, za razliku od dušika, atom fosfora također ima d-podnivo sa 5 slobodnih orbitala.

S tim u vezi, on može prijeći u uzbuđeno stanje isparavanjem elektrona 3 s-orbitale:

Stoga je moguća valentnost V nedostupna dušiku za atom fosfora. Na primjer, atom fosfora ima valenciju od pet u molekulama spojeva kao što su fosforna kiselina, fosfor (V) halogenidi, fosfor (V) oksid itd.

Valencija atoma kisika

Elektronsko-grafička formula za vanjski nivo energije atoma kisika je sljedeća:

Na drugom nivou vidimo dva nesparena elektrona, pa je stoga valencija II moguća za kisik. Treba napomenuti da se ova valencija atoma kisika primjećuje u gotovo svim spojevima. Gore, kada smo razmatrali valentne sposobnosti atoma ugljika, raspravljali smo o stvaranju molekula ugljikovog monoksida. Veza u molekuli CO je trostruka, stoga je kisik tamo trovalentan (kisik je donator elektronskog para).

Zbog činjenice da atom kisika nema vanjski nivo d-podnivo, elektronsko parenje s i p- orbitale je nemoguće, zbog čega su valentne sposobnosti atoma kisika ograničene u usporedbi s drugim elementima njegove podgrupe, na primjer, sumporom.

Dakle, kisik gotovo uvijek ima valenciju jednaku II, ali je u nekim česticama trovalentan, posebno u molekuli ugljičnog monoksida C≡O. U slučaju kada kiseonik ima valenciju III, jedna od kovalentnih veza nastaje pomoću donorsko-akceptorskog mehanizma.

Valentne sposobnosti atoma sumpora

Vanjski nivo energije atoma sumpora u neuzbuđenom stanju:

Atom sumpora, poput atoma kisika, ima dva nesparena elektrona u svom normalnom stanju, pa možemo zaključiti da je za sumpor moguća valencija od dva. Zaista, sumpor ima valenciju II, na primjer, u molekuli sumporovodika H 2 S.

Kao što vidimo, pojavljuje se atom sumpora na vanjskom nivou d-podnivo sa praznim orbitalama. Iz tog razloga, atom sumpora može proširiti svoje valentne sposobnosti, za razliku od kisika, zbog prijelaza u uzbuđena stanja. Dakle, pri parenju usamljenog elektronskog para 3 str-podnivo atoma sumpora dobiva elektroničku konfiguraciju vanjskog nivoa sljedećeg oblika:

U tom stanju atom sumpora ima 4 nesparena elektrona, što nam govori o mogućnosti manifestacije valencije atoma sumpora jednakim IV. Zaista, sumpor ima valenciju IV u molekulama SO 2, SF 4, SOCl 2 itd.

Kada se drugi usamljeni elektronski par nalazi na 3 s- na podnivou, vanjski nivo energije dobiva konfiguraciju:

U tom stanju postaje moguća manifestacija valencije VI. Primjeri spojeva sa VI-valentnim sumporom su SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2, itd.

Slično, možete uzeti u obzir sposobnosti valencije drugih kemijskih elemenata.

Oksidacijsko stanje je uvjetni naboj atoma kemijskog elementa u spoju, izračunat pod pretpostavkom da su sve veze ionskog tipa. Dakle, oksidacijska stanja mogu biti pozitivna, negativna ili nula algebarski zbir oksidacijska stanja elemenata u molekuli, uzimajući u obzir broj njihovih atoma, jednaka su 0, a u ionu - naboju iona.

Ova lista oksidacijskih stanja prikazuje sva poznata oksidacijska stanja kemijskih elemenata periodnog sustava. Lista je zasnovana na Greenwood tabeli sa svim dodacima. Linije, koje su označene bojom, sadrže inertne plinove, čije je oksidacijsko stanje nula.

Najviše oksidacijsko stanje elementa odgovara broju grupe periodni sistem, gdje se nalazi ovaj element (izuzeci su: Au + 3 (grupa I), Cu + 2 (II), iz grupe VIII, oksidacijsko stanje +8 može se naći samo u osmiju Os i rutenijumu Ru.

Stanja oksidacije metala u spojevima

Stanja oksidacije metala u spojevima uvijek su pozitivna, ali ako govorimo o nemetalima, njihovo oksidacijsko stanje ovisi o tome s kojim je atomom element povezan:

• ako s atomom nemetala, oksidacijsko stanje može biti i pozitivno i negativno. Zavisi od elektronegativnosti atoma elemenata;
• ako s atomom metala, oksidacijsko stanje je negativno.

Negativno oksidacijsko stanje nemetala

Najviše negativno oksidacijsko stanje nemetala može se odrediti oduzimanjem od 8 broja grupe u kojoj se dati kemijski element nalazi, tj. najveće pozitivno stanje oksidacije jednako je broju elektrona na vanjskom sloju, što odgovara broju grupe.

Imajte na umu da su oksidacijska stanja jednostavnih tvari 0, bez obzira na to jesu li metalne ili nemetalne.

Izvori:

• Greenwood, Norman N; Earnshaw, A. Hemija elemenata - 2. izd. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
• Zelena stabilna jedinjenja magnezijuma (I) sa vezama Mg-Mg / Jones C.; Stasch A .. - Science Journal, 2007. - decembar (broj 318 (br. 5857)
• Science journal, 1970. - Izdanje. 3929. - br. 168. - str. 362.
• Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975, str. 760b-761.
• Irving Langmuir Raspored elektrona u atomima i molekulama. - J. Am. Chem. Soc., 1919. - Iss. 41.

Za određivanje uvjetnog naboja atoma u redoks reakcijama upotrijebite tablicu oksidacije kemijskih elemenata. Ovisno o svojstvima atoma, element može pokazati pozitivno ili negativno oksidacijsko stanje.

Kakvo je stanje oksidacije

Uslovni naboj atoma elemenata u složenim tvarima naziva se oksidacijsko stanje. Vrijednost naboja atoma bilježi se u redoks reakcijama kako bi se razumjelo koji je element redukcijsko, a koji oksidaciono sredstvo.

Stanje oksidacije povezano je s elektronegativnošću, što ukazuje na sposobnost atoma da prihvate ili doniraju elektrone. Što je veća vrijednost elektronegativnosti, to je veća sposobnost atoma da oduzme elektrone u reakcijama.

Pirinač. 1. Niz elektronegativnosti.

Stanje oksidacije može imati tri značenja:

• nula- atom miruje (sve jednostavne tvari imaju oksidacijsko stanje 0);
• pozitivno- atom se odriče elektrona i redukcijsko je sredstvo (svi metali, neki nemetali);
• negativan- atom prihvaća elektrone i oksidaciono je sredstvo (većina nemetala).

Na primjer, oksidacijska stanja u reakciji natrija s klorom su sljedeća:

2Na 0 + Cl 2 0 → 2Na +1 Cl -1

U reakciji metala s nemetalima, metal je uvijek redukcijsko sredstvo, a nemetal je oksidaciono sredstvo.

Kako odrediti

Postoji tablica koja navodi sva moguća oksidacijska stanja elemenata.

Ili koristite ovu verziju tablice u lekcijama.

Pirinač. 2. Tablica oksidacijskih stanja.

Osim toga, oksidacijska stanja kemijskih elemenata mogu se odrediti prema periodnom sustavu:

• najviši stepen (maksimalno pozitivno) poklapa se sa brojem grupe;
• oduzeti osam od broja grupe kako bi se utvrdilo minimalno stanje oksidacije.

Pirinač. 3. Periodni sistem.

Većina nemetala ima pozitivno i negativno oksidacijsko stanje. Na primjer, silicij je u grupi IV, što znači da mu je maksimalno oksidacijsko stanje +4, a minimalno -4. U spojevima nemetala (SO 3, CO 2, SiC) oksidaciono sredstvo je nemetal sa negativnim oksidacionim stanjem ili sa visokom vrijednošću elektronegativnosti. Na primjer, u spoju PCl 3, fosfor ima oksidacijsko stanje +3, klor -1. Elektronegativnost fosfora je 2,19, hlora 3,16.

Drugo pravilo ne vrijedi za alkalne i zemnoalkalijske metale, koji uvijek imaju jedno pozitivno stanje oksidacije jednako broju grupe. Izuzetak su magnezijum i berilijum (+1, +2). Takođe imaju konstantno oksidaciono stanje:

• aluminij (+3);
• cink (+2);
• kadmijum (+2).

Ostali metali imaju promjenjivo oksidacijsko stanje. U većini reakcija djeluju kao redukcijsko sredstvo. U rijetkim slučajevima mogu biti oksidanti s negativnim oksidacijskim stanjem.

Fluor je najmoćnije oksidaciono sredstvo. Njegovo oksidacijsko stanje je uvijek -1.

Šta smo naučili?

Na satu 8. razreda učili su o oksidacionom stanju. Ovo je uvjetna vrijednost koja pokazuje koliko elektrona atom može dati ili primiti tijekom kemijske reakcije. Značenje je povezano s elektronegativnošću. Oksidanti prihvaćaju elektrone i imaju negativno oksidacijsko stanje, dok redukcijski agensi doniraju elektrone i pokazuju pozitivno oksidacijsko stanje. Većina metala su stalna ili promjenjiva oksidaciona sredstva. Nemetali mogu pokazati svojstva oksidacije i reduciranja ovisno o tvari s kojom reagiraju.

Test po temi

Ocjena izvještaja

Prosječna ocjena: 4.7. Ukupno primljenih ocjena: 146.

Teme kodifikatora USE: Elektronegativnost. Stanje oksidacije i valencija hemijskih elemenata.

Kada atomi stupaju u interakciju i nastaju, elektroni između njih su u većini slučajeva neravnomjerno raspoređeni, jer se svojstva atoma razlikuju. Više elektronegativan atom jače privlači elektronsku gustoću. Atom koji je privukao gustoću elektrona do sebe dobiva djelomični negativni naboj δ — , njegov "partner" je djelomični pozitivni naboj δ+ ... Ako razlika između elektronegativnosti atoma koji tvore vezu ne prelazi 1,7, vezu nazivamo kovalentno polarno ... Ako razlika između elektronegativnosti koja tvori kemijsku vezu prelazi 1,7, onda takvu vezu nazivamo jonski .

Stanje oksidacije Je pomoćni uvjetni naboj atoma elementa u spoju, izračunat pod pretpostavkom da se svi spojevi sastoje od iona (sve polarne veze su ionske).

Šta znači "uslovno zaduženje"? Jednostavno se slažemo da ćemo malo pojednostaviti situaciju: sve polarne veze smatrat ćemo potpuno ionskim, a pretpostavit ćemo da elektron potpuno napušta ili dolazi s jednog atoma na drugi, čak i ako to u stvari nije tako. I uslovno, elektron odlazi s manje elektronegativnog atoma u više elektronegativan.

Na primjer, u vezi s H -Cl, vjerujemo da se vodik uvjetno "odrekao" elektrona, pa mu je naboj postao +1, a klor "uzeo" elektron, a naboj postao -1. Zapravo, ne postoje takvi ukupni naboji na tim atomima.

Sigurno imate pitanje - zašto smisliti nešto što ne postoji? Ovo nije podmukli plan kemičara, sve je jednostavno: takav je model vrlo zgodan. Stanje oksidacije elemenata korisno je pri sastavljanju klasifikacija hemijske supstance, opis njihovih svojstava, sastavljanje formula spojeva i nomenklatura. Posebno često se oksidacijska stanja koriste pri radu s redoks reakcije.

Stanja oksidacije su više, inferiorni i srednji.

Najviši oksidaciono stanje je jednako broju grupe sa predznakom plus.

Inferior definirano kao broj grupe minus 8.

AND srednji oksidacijsko stanje je gotovo bilo koji cijeli broj u rasponu od najnižeg oksidacijskog stanja do najvećeg.

Na primjer, dušik karakteriziraju: najveće oksidacijsko stanje +5, najniže 5 -8 = -3, te srednje oksidacijsko stanje od -3 do +5. Na primjer, u hidrazinu N 2 H 4, stanje oksidacije dušika je srednje, -2.

Najčešće se oksidacijsko stanje atoma u složenim tvarima označava prvo znakom, a zatim brojem, na primjer +1, +2, -2 itd. Kada dolazi o naboju iona (pretpostavimo da ion zaista postoji u spoju), zatim prvo označite broj, a zatim znak. Na primjer: Ca 2+, CO 3 2-.

Za pronalaženje oksidacijskih stupnjeva upotrijebite sljedeće pravila :

1. Stanje oksidacije atoma u jednostavne tvari jednak je nuli;
2. V neutralni molekuli algebarski zbir oksidacijskih stanja je nula, za ione je ta suma jednaka naboju iona;
3. Stanje oksidacije alkalni metali (elementi I grupe glavne podgrupe) u spojevima je jednako +1, oksidacijsko stanje zemnoalkalni metali (elementi grupe II glavne podgrupe) u spojevima je +2; oksidaciono stanje aluminijuma u vezama je +3;
4. Stanje oksidacije vodonik u spojevima s metalima (- NaH, CaH 2, itd.) jednak je -1 ; u spojevima sa nemetalima () +1 ;
5. Stanje oksidacije kiseonik jednak je -2 . Izuzetakšminka peroksidi- spojevi koji sadrže -O-O- grupu, gdje je oksidacijsko stanje kisika -1 i neki drugi spojevi ( superoksidi, ozonidi, fluoridi kisika OF 2 itd.);
6. Stanje oksidacije fluor u svim složenim tvarima je -1 .

Gore su navedene situacije u kojima razmatramo oksidacijsko stanje trajno . Svi ostali kemijski elementi imaju oksidacijsko stanje — varijabilna, a ovisi o redoslijedu i vrsti atoma u spoju.

Primjeri:

Vježbe: Odrediti oksidaciona stanja elemenata u molekuli kalijum dihromata: K 2 Cr 2 O 7.

Rešenje: oksidacijsko stanje kalija je +1, oksidacijsko stanje kroma označeno je kao NS, oksidacijsko stanje kisika je -2. Zbir svih oksidacijskih stanja svih atoma u molekuli je 0. Dobivamo jednadžbu: + 1 * 2 + 2 * x-2 * 7 = 0. Rješavamo to, dobivamo oksidacijsko stanje kroma +6.

U binarnim spojevima, elektronegativniji element karakterizira negativno oksidacijsko stanje, manje elektronegativan - pozitivan.

Zapiši to koncept oksidacionog stanja je vrlo proizvoljan! Stanje oksidacije ne pokazuje stvarni naboj atoma i nema stvarno fizičko značenje... Ovo je pojednostavljeni model koji djeluje efikasno kada je potrebno, na primjer, izjednačiti koeficijente u jednadžbi kemijske reakcije ili za algoritamsku klasifikaciju tvari.

Oksidacijsko stanje nije valencija! Stanje oksidacije i valencija se ne podudaraju u mnogim slučajevima. Na primjer, valencija vodika u jednostavnoj tvari H 2 je I, a oksidacijsko stanje, prema pravilu 1, je 0.

Ovo su osnovna pravila koja će vam pomoći da odredite oksidacijsko stanje atoma u spojevima u većini slučajeva.

U nekim situacijama može vam biti teško odrediti oksidacijsko stanje atoma. Pogledajmo neke od ovih situacija i potražimo načine za njihovo rješavanje:

1. U dvostrukim (poput soli) oksidima stupanj atoma obično je dva oksidacijska stanja. Na primjer, u željeznoj ljestvici Fe 3 O 4, željezo ima dva oksidacijska stanja: +2 i +3. Koju bih trebao navesti? Oboje. Radi jednostavnosti, ovaj spoj možete zamisliti kao sol: Fe (FeO 2) 2. U ovom slučaju kiseli ostatak tvori atom sa oksidacijskim stanjem +3. Ili se dvostruki oksid može predstaviti na sljedeći način: FeO * Fe 2 O 3.
2. U perokso spojevima, oksidacijsko stanje atoma kisika povezanih kovalentnim nepolarnim vezama, u pravilu se mijenja. Na primjer, u vodikovom peroksidu N 2 O 2 i u peroksidima alkalnih metala oksidacijsko stanje kisika je -1, budući da jedna od veza je kovalentna nepolarna (H-O-O-H). Drugi primjer je peroksomonosulfurna kiselina (Carova kiselina) H 2 SO 5 (vidi sliku) Sadrži dva atoma kisika sa oksidacijskim stanjem -1, preostali atomi sa oksidacijskim stanjem -2, pa će sljedeći zapis biti razumljiviji: H 2 SO 3 (O 2). Poznati su i krom -perokso spojevi - na primjer, krom (VI) peroksid CrO (O 2) 2 ili CrO 5, i mnogi drugi.
3. Drugi primjer spojeva s dvosmislenim oksidacijskim stanjem su superoksidi (NaO 2) i ozonidi KO 3 nalik soli. U ovom slučaju, prikladnije je govoriti o molekularnom ionu O 2 sa nabojem -1 i O 3 sa nabojem -1. Strukturu takvih čestica opisuju neki modeli, koji na ruskom nastavni plan i program položiti prve kurseve hemijskih univerziteta: MO LCAO, metodu superponiranja valentnih shema itd.
4. U organskim spojevima koncept oksidacijskog stanja nije baš zgodan za upotrebu, jer postoji veliki broj kovalentnih nepolarnih veza između atoma ugljika. Ipak, ako nacrtate strukturnu formulu molekula, tada se oksidacijsko stanje svakog atoma može odrediti i prema vrsti i broju atoma s kojima je taj atom izravno povezan. Na primjer, za primarne atome ugljika u ugljikovodicima, stanje oksidacije je -3, za sekundarne atome ugljika -2, za tercijarne atome -1, za kvartarne atome -0.

Vježbajmo određivanje oksidacijskog stanja atoma u organskim spojevima. Da biste to učinili, potrebno je nacrtati cjelovitu strukturnu formulu atoma i odabrati atom ugljika s najbližim okruženjem - atome s kojima je izravno povezan.

• Da biste pojednostavili proračune, možete upotrijebiti tablicu topljivosti - tamo su naznačeni naboji najčešćih iona. Na većini ruskih ispita iz hemije (USE, GIA, DVI) dozvoljena je upotreba tablice topljivosti. Ovo je gotova podloga koja vam u mnogim slučajevima može uštedjeti mnogo vremena.
• Prilikom izračunavanja oksidacionog stanja elemenata u složenim tvarima prvo označavamo oksidaciona stanja elemenata za koje sigurno znamo (elementi sa konstantnim oksidacijskim stanjem), a oksidacijsko stanje elemenata s promjenjivim oksidacijskim stanjem označavamo kao x. Zbir svih naboja svih čestica jednak je nuli u molekuli ili jednak naboju iona u ionu. Lako je konstruirati i riješiti jednadžbu iz ovih podataka.