حداکثر حالت اکسیداسیون هیدروژن حالت اکسیداسیون

الکترون منفی (EO) آیا توانایی اتم ها برای جذب الکترون ها در هنگام پیوند با سایر اتم ها است .

الکترون منفی به فاصله بین هسته و الکترون های ظرفیت و بستگی به این دارد که پوسته ظرفیت چقدر نزدیک است. هرچه شعاع اتم و الکترونهای ظرفیت بیشتر باشد ، EO آن بیشتر است.

فلورین الکترو منفی ترین عنصر است. اولا ، دارای 7 الکترون در پوسته ظرفیت است (فقط 1 الکترون به اکتت کم شده است) و ثانیاً ، این پوسته ظرفیت (… 2s 2 2p 5) نزدیک به هسته قرار دارد.

حداقل همه آنها اتم های الکترونگاتیو فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند. آنها شعاع بزرگی دارند و پوسته الکترون بیرونی آنها هنوز کامل نیست. برای آنها بسیار آسان تر است که الکترون های ظرفیت خود را به اتمی دیگر (در این صورت پوسته پیش بیرونی کامل می شود) نسبت به "بدست آوردن" الکترون ها اهدا کنند.

الکترونگاتیوی را می توان کمی کرد و عناصر را می توان به ترتیب صعودی طبقه بندی کرد. مقیاس الکترو منفی منفی که توسط شیمی دان آمریکایی L. Pauling پیشنهاد شده است ، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

تفاوت بین الکترون منفی بودن عناصر موجود در ترکیب ( ΔX) قضاوت در مورد نوع پیوند شیمیایی را ممکن می سازد. اگر مقدار Δ X= 0 - ارتباط کووالانسی غیر قطبی.

با اختلاف منفی منفی تا 2.0 ، پیوند نامیده می شود قطبی کووالانسی، مثلا: ارتباط H-Fدر مولکول هیدروژن فلوراید HF: Δ X = (3.98 - 2.20) = 1.78

اتصالات با اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر از 2.0 در نظر گرفته می شود یونی... به عنوان مثال: پیوند Na -Cl در ترکیب NaCl: Δ X = (3.16 - 0.93) = 2.23.

حالت اکسیداسیون

حالت اکسیداسیون (CO) آیا بار شرطی یک اتم در یک مولکول ، با این فرض محاسبه می شود که مولکول از یون ها تشکیل شده است و به طور کلی از نظر الکتریکی خنثی است.

هنگامی که یک پیوند یونی شکل می گیرد ، یک الکترون از یک اتم کم الکترونگاتیو به یک الکترونگاتیوی بیشتر تبدیل می شود ، اتم ها الکترون خنثی شدن خود را از دست می دهند و به یون تبدیل می شوند. بارهای صحیح بوجود می آیند هنگامی که یک پیوند قطبی کووالانسی تشکیل می شود ، الکترون به طور کامل منتقل نمی شود ، بلکه تا حدی بارهای جزئی بوجود می آید (در شکل زیر ، HCl). تصور کنید که یک الکترون به طور کامل از اتم هیدروژن به کلر منتقل شده است و یک بار مثبت کامل +1 در هیدروژن و -1 در کلر ایجاد شده است. چنین بارهای شرطی حالت اکسیداسیون نامیده می شود.

این شکل حالات اکسیداسیون 20 عنصر اول را نشان می دهد.
توجه داشته باشید. بالاترین SD معمولاً برابر با شماره گروه در جدول تناوبی است. فلزات زیر گروههای اصلی دارای یک CO مشخصه هستند ؛ به عنوان یک قاعده ، فلزات دارای پراکندگی CO هستند. بنابراین ، غیر فلزات تشکیل می شوند تعداد زیادی ازترکیبات و خواص "متنوع" بیشتری نسبت به فلزات دارند.

نمونه هایی از تعیین حالت اکسیداسیون

تعیین وضعیت اکسیداسیون کلر در ترکیبات:

قوانینی که ما در نظر گرفته ایم همیشه به ما اجازه نمی دهد CO همه عناصر را محاسبه کنیم ، به عنوان مثال ، در یک مولکول آمینوپروپان معین.

در اینجا استفاده از تکنیک زیر راحت است:

1) ما فرمول ساختاری یک مولکول را به تصویر می کشیم ، خط تیره یک پیوند است ، یک جفت الکترون.

2) خط تیره را به یک پیکان تبدیل می کنیم که به سمت اتم EO بیشتر هدایت می شود. این پیکان نماد انتقال الکترون به اتم است. اگر دو اتم یکسان به هم متصل شوند ، خط را همانطور که هست رها می کنیم - هیچ انتقال الکترون وجود ندارد.

3) ما تعداد الکترون های "آمد" و "چپ" را حساب می کنیم.

به عنوان مثال ، اجازه دهید بار اتم کربن اول را محاسبه کنیم. سه فلش به سمت اتم هدایت می شود ، به این معنی که 3 الکترون آمده است ، بار -3 است.

اتم کربن دوم: هیدروژن به آن الکترون داد و نیتروژن یک الکترون گرفت. شارژ تغییر نکرده است ، برابر با صفر است. و غیره.

ظرفیت

ظرفیت(از لاتین valēns "داشتن قدرت") - توانایی اتم ها برای ایجاد تعداد مشخصی پیوند شیمیایی با اتم های عناصر دیگر.

در اصل ، ظرفیت یعنی توانایی اتم ها برای تشکیل تعداد معینی از پیوندهای کووالانسی... اگر اتم داشته باشد nالکترونهای جفت نشده و مترجفت الکترون تنها ، سپس این اتم می تواند تشکیل شود n + mپیوندهای کووالانسی با سایر اتمها ، یعنی ظرفیت آن برابر خواهد بود n + m... هنگام ارزیابی حداکثر ظرفیت ، باید از پیکربندی الکترونیکی حالت "برانگیخته" استفاده کرد. به عنوان مثال ، حداکثر ظرفیت برلیوم ، بور و اتم نیتروژن 4 است (به عنوان مثال ، در Be (OH) 4 2- ، BF 4 - و NH 4 +) ، فسفر - 5 (PCl 5) ، گوگرد - 6 ( H 2 SO 4) ، کلر - 7 (Cl 2 O 7).

در برخی موارد ، ظرفیت می تواند از نظر عددی با حالت اکسیداسیون یکسان باشد ، اما به هیچ وجه مشابه یکدیگر نیستند. به عنوان مثال ، در مولکولهای N 2 و CO ، پیوند سه گانه محقق می شود (یعنی ظرفیت هر اتم 3 است) ، اما حالت اکسیداسیون نیتروژن 0 ، کربن +2 ، اکسیژن -2 است.

در اسید نیتریک ، حالت اکسیداسیون نیتروژن +5 است ، در حالی که نیتروژن نمی تواند دارای ظرفیت بیشتری از 4 باشد ، زیرا در سطح بیرونی فقط 4 اوربیتال دارد (و پیوند را می توان به عنوان همپوشانی مداری در نظر گرفت). و به طور کلی ، هر عنصر دوره دوم ، به همان دلیل ، نمی تواند دارای ظرفیت بیشتری از 4 باشد.

چند س "ال "پیچیده" دیگر ، که اغلب در آنها اشتباهاتی رخ می دهد.

الکترون منفی بودن توانایی یک اتم هر عنصر شیمیایی در یک ترکیب است که الکترونهای اتمهای دیگر عناصر شیمیایی مرتبط با آن را خارج می کند.

الکترون منفی ، مانند سایر خواص اتمهای عناصر شیمیایی ، با افزایش تعداد ترتیبی عنصر به صورت دوره ای تغییر می کند:

نمودار بالا فرکانس تغییرات در الکترونگاتیوی عناصر زیرگروه های اصلی را بسته به تعداد ترتیبی عنصر نشان می دهد.

هنگام حرکت به زیرگروه جدول تناوبی ، الکترونگاتیوی عناصر شیمیایی کاهش می یابد ، هنگام حرکت به سمت راست در طول دوره ، افزایش می یابد.

الکترونگاتیوی غیر فلزی بودن عناصر را منعکس می کند: هرچه ارزش الکترو منفی منفی بیشتر باشد ، این عنصر خواص غیر فلزی بیشتری دارد.

حالت اکسیداسیون

حالت اکسیداسیون عبارت است از بار شرطی یک اتم یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب ، با این فرض محاسبه می شود که تمام پیوندهای موجود در مولکول آن یونی هستند ، یعنی همه جفت های الکترون پیوندی به سمت اتم ها با الکترونگاتیوی بیشتر جابجا می شوند.

چگونه می توان حالت اکسیداسیون یک عنصر در یک ترکیب را محاسبه کرد؟

1) حالت اکسیداسیون عناصر شیمیایی در مواد ساده همیشه صفر است.

2) عناصری وجود دارند که در آنها نشان داده می شود مواد پیچیدهحالت اکسیداسیون ثابت:

3) عناصر شیمیایی وجود دارند که در اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات حالت اکسیداسیون ثابت را نشان می دهند. این عناصر عبارتند از:

4) مجموع جبری حالتهای اکسیداسیون همه اتمها در یک مولکول همیشه صفر است. مجموع جبری حالتهای اکسیداسیون همه اتمها در یک یون برابر با بار یون است.

5) بیشترین (حداکثر) حالت اکسیداسیون برابر با تعداد گروه است. استثنائاتی که تحت این قاعده قرار نمی گیرند عناصر زیرگروه ثانویه گروه I ، عناصر زیرگروه ثانویه گروه VIII و همچنین اکسیژن و فلورین هستند.

عناصر شیمیایی ، که تعداد گروه آنها با بالاترین حالت اکسیداسیون آنها مطابقت ندارد (باید به خاطر سپرده شود)

6) کمترین حالت اکسیداسیون فلزات همیشه صفر است و کمترین حالت اکسیداسیون غیر فلزات با فرمول محاسبه می شود:

کمترین حالت اکسیداسیون یک غیر فلز = تعداد گروه - 8

بر اساس قوانین ارائه شده در بالا ، می توانید حالت اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی را در هر ماده ایجاد کنید.

یافتن حالتهای اکسیداسیون عناصر در ترکیبات مختلف

مثال 1

وضعیت اکسیداسیون همه عناصر موجود در اسید سولفوریک را تعیین کنید.

راه حل:

بیایید فرمول اسید سولفوریک را بنویسیم:

حالت اکسیداسیون هیدروژن در همه مواد پیچیده 1+ است (به جز هیدریدهای فلزی).

حالت اکسیداسیون اکسیژن در همه مواد پیچیده -2 است (به جز پراکسیدها و فلوراید اکسیژن OF2). بیایید حالات اکسیداسیون شناخته شده را مرتب کنیم:

اجازه دهید حالت اکسیداسیون گوگرد را به عنوان نشان دهیم ایکس:

مولکول اسید سولفوریک ، مانند مولکول هر ماده ، به طور کلی از نظر الکتریکی خنثی است ، زیرا مجموع حالتهای اکسیداسیون همه اتمهای یک مولکول صفر است. این را می توان به صورت شماتیک به شرح زیر نشان داد:

آن ها ما معادله زیر را بدست آوردیم:

حلش کنیم:

بنابراین ، حالت اکسیداسیون گوگرد در اسید سولفوریک +6 است.

مثال 2

وضعیت اکسیداسیون همه عناصر موجود در دی کرومات آمونیوم را تعیین کنید.

راه حل:

بیایید فرمول دی کرومات آمونیوم را بنویسیم:

مانند مورد قبلی ، می توانیم حالتهای اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن را ترتیب دهیم:

با این حال ، ما می بینیم که حالتهای اکسیداسیون برای دو عنصر شیمیایی به طور همزمان - نیتروژن و کروم - ناشناخته است. بنابراین ، ما نمی توانیم حالتهای اکسیداسیون را شبیه به مثال قبلی بیابیم (یک معادله با دو متغیر ندارد تنها راه حل).

بیایید به این واقعیت توجه کنیم که ماده مشخص شده متعلق به کلاس نمک ها است و بر این اساس ، ساختار یونی دارد. سپس به درستی می توان گفت که کاتیون های NH4 + بخشی از دی کرومات آمونیوم هستند (بار این کاتیون را می توان در جدول حلالیت یافت). بنابراین ، از آنجا که در واحد فرمول دی کرومات آمونیوم دو کاتیون NH4 + تک بار مثبت وجود دارد ، بار یون دیکرومات -2 است ، زیرا ماده به طور کلی از نظر الکتریکی خنثی است. آن ها این ماده توسط کاتیونهای NH 4 + و آنیونهای Cr 2 O 7 تشکیل می شود.

حالات اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن را می دانیم. دانستن اینکه مجموع حالتهای اکسیداسیون اتمهای همه عناصر در یون برابر بار است و حالات اکسیداسیون نیتروژن و کروم را به صورت ایکسو yبر این اساس ، می توانیم بنویسیم:

آن ها ما دو معادله مستقل بدست می آوریم:

حل آن ، ما پیدا می کنیم ایکسو y:

بنابراین ، در دی کرومات آمونیوم ، حالتهای اکسیداسیون نیتروژن -3 ، هیدروژن +1 ، کروم +6 و اکسیژن -2 است.

می توانید نحوه تعیین حالت اکسیداسیون عناصر در مواد آلی را بخوانید.

ظرفیت

ظرفیت - تعداد پیوندهای شیمیایی که اتم یک عنصر در یک ترکیب شیمیایی تشکیل می دهد.

ظرفیت اتم ها با اعداد رومی نشان داده می شود: I ، II ، III و غیره.

ظرفیت یک اتم بستگی به مقدار آن دارد:

1) الکترونهای جفت نشده

2) جفت الکترون تنها در اوربیتال های سطح ظرفیت

3) مدارهای الکترون خالی سطح ظرفیت

قابلیت های ظرفیت اتم هیدروژن

بیایید فرمول گرافیکی الکترون اتم هیدروژن را نشان دهیم:

گفته شد که سه عامل می تواند بر قابلیت های ظرفیت تأثیر بگذارد - وجود الکترون های جفت نشده ، وجود جفت الکترون تنها در سطح خارجی و وجود اوربیتال های خالی (خالی) از سطح خارجی. ما یک الکترون جفت نشده را در سطح انرژی خارجی (و تنها) می بینیم. بر این اساس ، هیدروژن دقیقاً می تواند دارای یک ظرفیت برابر با I باشد. با این حال ، در اولین سطح انرژی فقط یک زیر سطح وجود دارد - s ،آن ها اتم هیدروژن در سطح خارجی نه جفت الکترون تنها دارد و نه مداری خالی دارد.

بنابراین ، تنها ظرفیتی که یک اتم هیدروژن می تواند نشان دهد ، I است.

قابلیت های ظرفیت اتم کربن

ساختار الکترونیکی اتم کربن را در نظر بگیرید. در حالت اولیه ، پیکربندی الکترونیکی سطح خارجی آن به شرح زیر است:

آن ها در حالت پایه در سطح انرژی خارجی یک اتم کربن ناخوشایند ، 2 الکترون جفت نشده وجود دارد. در این حالت ، می تواند ظرفیتی برابر II نشان دهد. با این حال ، هنگامی که انرژی به آن منتقل می شود ، اتم کربن به راحتی به حالت برانگیخته می رسد و پیکربندی الکترونیکی لایه بیرونی در این حالت به شکل زیر است:

علیرغم این واقعیت که مقدار مشخصی انرژی برای فرآیند تحریک اتم کربن صرف می شود ، پسماند بیش از حد با تشکیل چهار پیوند کووالانسی جبران می شود. به همین دلیل ، ظرفیت IV بسیار بیشتر مشخصه اتم کربن است. بنابراین ، به عنوان مثال ، کربن دارای ظرفیت IV در مولکولهای دی اکسید کربن ، اسید کربنیک و کاملاً همه مواد آلی است.

علاوه بر الکترونهای جفت نشده و جفت الکترونهای مجرد ، احتمال ظرفیت نیز تحت تأثیر وجود () مداری خالی سطح ظرفیت قرار می گیرد. وجود چنین مداری در سطح پر شده منجر به این واقعیت می شود که اتم می تواند به عنوان پذیرنده یک جفت الکترون عمل کند ، به عنوان مثال. برای ایجاد پیوندهای کووالانسی اضافی با مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده. به عنوان مثال ، بر خلاف انتظار ، در مولکول مونوکسید کربن CO ، پیوند دو برابر نیست ، بلکه سه برابر است ، که در تصویر زیر به وضوح نشان داده شده است:

خلاصه ای از اطلاعات مربوط به ظرفیت ظرفیت اتم کربن:

1) برای کربن ، ظرفیت های II ، III ، IV امکان پذیر است

2) شایع ترین ظرفیت کربن در ترکیبات IV

3) در یک مولکول مونوکسید کربن CO ، یک پیوند سه گانه وجود دارد (!) ، در حالی که یکی از سه پیوند توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده شکل می گیرد

ظرفیت اتم نیتروژن

بیایید فرمول گرافیکی الکترونیکی سطح انرژی خارجی اتم نیتروژن را بنویسیم:

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود ، اتم نیتروژن در حالت عادی خود دارای 3 الکترون جفت نشده است ، و بنابراین منطقی است که توانایی خود را برای نمایش ظرفیت 3 برابر فرض کنیم. در واقع ، ظرفیت سه در مولکول های آمونیاک (NH3) ، اسید نیتروس (HNO2) ، تری کلرید نیتروژن (NCl 3) و غیره مشاهده می شود.

در بالا گفته شد که ظرفیت یک اتم از یک عنصر شیمیایی نه تنها به تعداد الکترونهای جفت نشده بستگی دارد ، بلکه به وجود جفت الکترون تنها نیز بستگی دارد. این به این دلیل است که یک پیوند شیمیایی کووالانسی می تواند نه تنها زمانی ایجاد شود که دو اتم یک الکترون را برای یکدیگر فراهم می کنند ، بلکه زمانی که یک اتم که دارای یک جفت الکترون است - دهنده () ، آن را به اتمی دیگر با خالی ( ) سطح ظرفیت مداری (پذیرنده). آن ها برای اتم نیتروژن ، ظرفیت IV نیز به دلیل پیوند کووالانسی اضافی ایجاد شده توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده امکان پذیر است. به عنوان مثال ، چهار پیوند کووالانسی ، که یکی از آنها با مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده ایجاد می شود ، در طول تشکیل کاتیون آمونیوم مشاهده می شود:

علیرغم این واقعیت که یکی از پیوندهای کووالانسی توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده شکل می گیرد ، همه ارتباط N-Hدر کاتیون آمونیوم کاملاً یکسان هستند و با یکدیگر تفاوت ندارند.

اتم نیتروژن قادر به نشان دادن ظرفیتی برابر با V نیست. این به این دلیل است که انتقال به حالت برانگیخته برای یک اتم نیتروژن غیرممکن است ، که در آن دو الکترون با انتقال یکی از آنها به یک مدار آزاد ، که نزدیکترین سطح انرژی است ، دچار افت می شوند. اتم نیتروژن هیچ ندارد د-suvelvel ، و انتقال به مدار 3s از نظر انرژی بسیار گران است به طوری که هزینه های انرژی با تشکیل پیوندهای جدید تامین نمی شود. بسیاری ممکن است این س askال را بپرسند که پس ظرفیت نیتروژن ، به عنوان مثال ، در مولکولهای اسید نیتریک HNO 3 یا نیتریک اکسید N 2 O 5 چقدر است؟ به طرز عجیبی ، ظرفیت نیز IV است که از فرمول های ساختاری زیر قابل مشاهده است:

خط نقطه چین در تصویر به اصطلاح نشان می دهد محلی سازی شده π -ارتباط. به همین دلیل ، پیوندهای پایانی NO را می توان "یک و نیم" نامید. پیوندهای یک و نیم مشابهی نیز در مولکول ازن O3 ، بنزن C 6 H 6 و غیره یافت می شود.

i> خلاصه اطلاعات مربوط به قابلیت های ظرفیت اتم نیتروژن:

1) برای نیتروژن ، ظرفیت های I ، II ، III و IV امکان پذیر است

2) ظرفیت Vنیتروژن وجود ندارد!

3) در مولکولهای اسید نیتریک و اکسید نیتروژن N 2 O 5 ، نیتروژن دارای ظرفیت است IV+5 (!) .

4) در ترکیباتی که اتم نیتروژن چهار ظرفیتی است ، یکی از پیوندهای کووالانسی با مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده (نمک های آمونیوم NH 4 +، اسید نیتریکو غیره).

قابلیت های ظرفیت فسفر

بیایید فرمول گرافیکی الکترونیکی سطح انرژی خارجی اتم فسفر را نشان دهیم:

همانطور که می بینیم ، ساختار لایه بیرونی اتم فسفر در حالت اولیه و اتم نیتروژن یکسان است و بنابراین منطقی است که برای اتم فسفر و همچنین اتم نیتروژن ، ظرفیت های برابر برابر به I ، II ، III و IV ، همانطور که در عمل مشاهده شده است.

با این حال ، بر خلاف نیتروژن ، اتم فسفر نیز دارای است دزیر سطح با 5 مداری خالی

از این نظر ، قادر به عبور از حالت برانگیخته ، تبخیر الکترون ها 3 است s-اربیتال ها:

بنابراین ، ظرفیت V غیر قابل دسترسی برای نیتروژن برای اتم فسفر امکان پذیر است. به عنوان مثال ، یک اتم فسفر دارای 5 ظرفیت در مولکولهای ترکیباتی مانند اسید فسفریک ، هالیدهای فسفر (V) ، اکسید فسفر (V) و غیره است.

ظرفیت اتم اکسیژن

فرمول گرافیکی الکترونیکی برای سطح انرژی خارجی اتم اکسیژن به شرح زیر است:

ما در سطح دوم دو الکترون جفت نشده می بینیم و بنابراین ظرفیت II برای اکسیژن امکان پذیر است. لازم به ذکر است که این ظرفیت اتم اکسیژن تقریباً در همه ترکیبات مشاهده می شود. در بالا ، هنگام در نظر گرفتن ظرفیت ظرفیت اتم کربن ، ما در مورد تشکیل یک مولکول مونوکسید کربن بحث کردیم. پیوند در مولکول CO سه برابر است ، بنابراین اکسیژن در آنجا سه ​​ظرفیتی است (اکسیژن اهدا کننده یک جفت الکترون است).

با توجه به اینکه اتم اکسیژن سطح خارجی ندارد د-سطح زیر ، بخار الکترون sو پ-مداری غیر ممکن است ، به همین دلیل است که ظرفیت ظرفیت اتم اکسیژن در مقایسه با سایر عناصر زیر گروه آن ، به عنوان مثال گوگرد ، محدود است.

بنابراین ، اکسیژن تقریباً همیشه دارای ظرفیت II است ، اما در برخی ذرات سه ظرفیتی است ، به ویژه در مولکول مونوکسید کربن C≡O. در صورتی که اکسیژن دارای ظرفیت 3 باشد ، یکی از پیوندهای کووالانسی توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده ایجاد می شود.

قابلیت های ظرفیت اتم گوگرد

سطح انرژی خارجی اتم گوگرد در حالت غیرقابل تحریک:

اتم گوگرد ، مانند اتم اکسیژن ، به طور معمول دارای دو الکترون جفت نشده است ، بنابراین می توان نتیجه گرفت که ظرفیت دو برای گوگرد امکان پذیر است. در واقع ، گوگرد دارای ظرفیت II است ، به عنوان مثال ، در مولکول سولفید هیدروژن H 2 S.

همانطور که می بینیم ، اتم گوگرد در سطح خارجی ظاهر می شود د-زیر سطح با مداری خالی. به همین دلیل ، اتم گوگرد به دلیل انتقال به حالتهای برانگیخته قادر است قابلیت های ظرفیت خود را بر خلاف اکسیژن گسترش دهد. بنابراین ، هنگام بخار جفت الکترون تنها 3 پاتم گوگرد زیر سطح دارای پیکربندی الکترونیکی از سطح خارجی شکل زیر است:

در این حالت ، اتم گوگرد دارای 4 الکترون جفت نشده است که به ما امکان تجلی ظرفیت با اتم های گوگرد برابر IV را می گوید. در واقع ، گوگرد دارای ظرفیت IV در مولکولهای SO 2 ، SF 4 ، SOCl 2 و غیره است.

هنگامی که دومین جفت الکترون تنها ، واقع در 3 s- زیر سطح ، سطح انرژی خارجی پیکربندی را بدست می آورد:

در این حالت ، تجلی ظرفیت VI امکان پذیر می شود. نمونه هایی از ترکیبات دارای گوگرد VI-valence عبارتند از: SO 3 ، H 2 SO 4 ، SO 2 Cl 2 و غیره.

به طور مشابه ، می توانید قابلیت های ظرفیت سایر عناصر شیمیایی را در نظر بگیرید.

حالت اکسیداسیون عبارت است از بار شرطی اتمهای یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب که بر این فرض محاسبه می شود که همه پیوندها از نوع یونی هستند. بنابراین شرایط اکسیداسیون می تواند مثبت ، منفی یا صفر باشد جمع جبریحالتهای اکسیداسیون عناصر در یک مولکول ، با در نظر گرفتن تعداد اتمهای آنها ، برابر 0 است و در یک یون - بار یک یون.

این لیست از حالتهای اکسیداسیون ، همه حالتهای اکسیداسیون شناخته شده عناصر شیمیایی جدول تناوبی را نشان می دهد. این لیست بر اساس جدول Greenwood با تمام موارد اضافی تهیه شده است. خطوطی که از نظر رنگ برجسته شده اند ، حاوی گازهای بی اثر هستند که حالت اکسیداسیون آنها صفر است.

بالاترین حالت اکسیداسیون عنصر مربوط به تعداد گروه است سیستم تناوبی، جایی که این عنصر واقع شده است (موارد استثنا عبارتند از: Au + 3 (گروه I) ، Cu + 2 (II) ، از گروه VIII ، حالت اکسیداسیون +8 را فقط می توان در osmium Os و ruthenium Ru یافت.

حالتهای اکسیداسیون فلزات در ترکیبات

حالتهای اکسیداسیون فلزات در ترکیبات همیشه مثبت است ، اما اگر در مورد غیر فلزات صحبت کنیم ، حالت اکسیداسیون آنها بستگی به این دارد که عنصر به کدام اتم متصل است:

• اگر با یک اتم غیر فلزی باشد ، حالت اکسیداسیون می تواند مثبت و منفی باشد. این بستگی به الکترون منفی بودن اتمهای عناصر دارد.
• اگر با اتم فلز ، حالت اکسیداسیون منفی است.

حالت اکسیداسیون منفی غیر فلزات

بالاترین حالت اکسیداسیون منفی غیر فلزات را می توان با تفریق عدد 8 از گروهی که این عنصر شیمیایی در آن قرار دارد ، یعنی 8 ، تعیین کرد. بالاترین حالت اکسیداسیون مثبت برابر با تعداد الکترونهای لایه بیرونی است که با تعداد گروه مطابقت دارد.

لطفاً توجه داشته باشید که حالت اکسیداسیون مواد ساده بدون در نظر گرفتن فلز یا غیر فلز بودن آنها 0 است.

منابع:

• گرینوود ، نورمن ن. ؛ ارنشاو ، A. شیمی عناصر - ویرایش دوم. - آکسفورد: باترورث-هاینمن ، 1997
• ترکیبات منیزیم پایدار سبز (I) با پیوندهای Mg-Mg / Jones C.. Stasch A .. - Science Journal، 2007. - دسامبر (شماره 318 (شماره 5857)
• مجله علمی ، 1970. - شماره. 3929. - شماره 168. - ص 362.
• مجله انجمن شیمی ، ارتباطات شیمیایی ، 1975 ، صص 760b-761.
• ایروینگ لانگمویر آرایش الکترونها در اتمها و مولکولها. - مربا. شیمی Soc.، 1919. - شماره 41

برای تعیین بار شرطی اتمها در واکنشهای اکسیداسیون ، از جدول اکسیداسیون عناصر شیمیایی استفاده کنید. بسته به خواص اتم ، یک عنصر می تواند حالت اکسیداسیون مثبت یا منفی از خود نشان دهد.

حالت اکسیداسیون چیست

بار شرطی اتم های عناصر در مواد پیچیده را حالت اکسیداسیون می نامند. مقدار بار اتمها در واکنشهای اکسیداسیون و کاهش اکسیداسیون ثبت می شود تا درک شود که کدام عنصر عامل کاهنده و کدام عامل اکسید کننده است.

حالت اکسیداسیون مربوط به الکترون منفی است ، که نشان دهنده توانایی اتم ها در پذیرش یا اهدای الکترون است. هر چه مقدار الکترونگاتیوی بیشتر باشد ، توانایی اتم در برداشتن الکترونها در واکنشها بیشتر است.

برنج. 1. یک سری الکترونگاتیوی.

حالت اکسیداسیون می تواند سه معنی داشته باشد:

• صفر- اتم در حالت استراحت است (همه مواد ساده دارای حالت اکسیداسیون 0 هستند) ؛
• مثبت- اتم الکترونها را می دهد و عامل کاهنده است (همه فلزات ، برخی غیر فلزات).
• منفی- اتم الکترون ها را می پذیرد و یک عامل اکسید کننده است (اکثر غیر فلزات).

به عنوان مثال ، حالتهای اکسیداسیون در واکنش سدیم با کلر به شرح زیر است:

2Na 0 + Cl 2 0 → 2Na +1 Cl -1

در واکنش فلزات با غیر فلزات ، فلز همیشه عامل کاهنده و غیر فلز عامل اکسید کننده است.

نحوه تعیین

جدولی وجود دارد که تمام حالتهای اکسیداسیون احتمالی عناصر را لیست می کند.

یا از این نسخه جدول در درس ها استفاده کنید.

برنج. 2. جدول حالات اکسیداسیون.

علاوه بر این ، وضعیت اکسیداسیون عناصر شیمیایی را می توان با جدول تناوبی تعیین کرد:

• بالاترین درجه (حداکثر مثبت) با شماره گروه مطابقت دارد.
• برای تعیین حداقل حالت اکسیداسیون ، عدد هشت را از تعداد گروه کم کنید.

برنج. 3. جدول تناوبی.

اکثر غیر فلزات دارای حالت اکسیداسیون مثبت و منفی هستند. به عنوان مثال ، سیلیکون در گروه IV قرار دارد ، به این معنی که حداکثر حالت اکسیداسیون آن +4 و حداقل آن -4 است. در ترکیبات غیر فلزات (SO 3 ، CO 2 ، SiC) ، عامل اکسید کننده یک غیر فلز با حالت اکسیداسیون منفی یا دارای مقدار زیادی از الکترون منفی است. به عنوان مثال ، در ترکیب PCl 3 ، فسفر دارای حالت اکسیداسیون +3 ، کلر -1 است. الکترونگاتیوی فسفر 2.19 ، کلر 3.16 است.

قانون دوم برای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی که همیشه دارای یک حالت اکسیداسیون مثبت برابر با تعداد گروه هستند ، کار نمی کند. موارد استثنا منیزیم و بریلیوم (+1 ، +2) است. همچنین دارای حالت اکسیداسیون ثابت باشید:

• آلومینیوم (+3) ؛
• روی (+2) ؛
• کادمیوم (+2).

بقیه فلزات دارای حالت اکسیداسیون متغیر هستند. در اکثر واکنشها ، آنها به عنوان عامل کاهنده عمل می کنند. در موارد نادر ، آنها می توانند عوامل اکسید کننده با حالت اکسیداسیون منفی باشند.

فلورین قوی ترین عامل اکسید کننده است. حالت اکسیداسیون آن همیشه -1 است.

چه آموخته ایم؟

از درس کلاس هشتم ، آنها با وضعیت اکسیداسیون آشنا شدند. این مقدار شرطی است که نشان می دهد یک اتم در حین واکنش شیمیایی چقدر الکترون می تواند بدهد یا دریافت کند. این معنی با الکترونگاتیوی همراه است. اکسیدان ها الکترون ها را می پذیرند و حالت اکسیداسیون منفی دارند ، در حالی که عوامل کاهنده الکترون ها را اهدا می کنند و حالت اکسیداسیون مثبت از خود نشان می دهند. اکثر فلزات عوامل کاهش دهنده اکسیداسیون ثابت یا متغیر هستند. بسته به ماده ای که با آن واکنش نشان می دهند ، غیر فلزات می توانند خاصیت اکسید کننده و کاهش دهنده را نشان دهند.

تست بر اساس موضوع

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.7 مجموع امتیازات دریافتی: 146

موضوعات رمزگذار USE:الکترونگاتیوی وضعیت اکسیداسیون و ظرفیت عناصر شیمیایی

هنگامی که اتم ها برهم کنش و شکل می گیرند ، در اکثر موارد الکترون ها بین آنها به طور ناهموار توزیع می شوند ، زیرا خواص اتم ها متفاوت است. بیشتر الکترونگاتیو اتم چگالی الکترون را به شدت به خود جذب می کند. اتمی که چگالی الکترون را به خود جذب کرده است ، بار منفی جزئی را به دست می آورد δ — ، "شریک" آن یک بار مثبت مثبت است δ+ ... اگر تفاوت بین الکترون منفی بودن اتمهای تشکیل دهنده پیوند از 1.7 تجاوز نکند ، پیوند را می نامیم قطبی کووالانسی ... اگر تفاوت بین الکترونگاتیویته های تشکیل دهنده پیوند شیمیایی از 1.7 بیشتر باشد ، ما چنین پیوندی می نامیم یونی .

حالت اکسیداسیون یک بار شرطی کمکی یک اتم یک عنصر در یک ترکیب است که بر این فرض محاسبه می شود که همه ترکیبات از یون ها تشکیل شده اند (همه پیوندهای قطبی یونی هستند).

"شارژ مشروط" به چه معناست؟ ما به سادگی موافقیم که اوضاع را کمی ساده می کنیم: هرگونه پیوند قطبی را کاملاً یونی در نظر می گیریم و فرض می کنیم که یک الکترون کاملاً از اتمی به اتمی دیگر می رود یا می آید ، حتی اگر در واقع اینطور نباشد. و به طور شرط یک الکترون از اتمی با الکترونگاتیوی کمتر به اتم الکترونگاتیو بیشتر می رود.

مثلا، در ارتباط با H -Cl ، ما معتقدیم که هیدروژن به طور شرطی یک الکترون را "واگذار" کرده و بار آن 1+ و کلر یک الکترون "گرفته" و بار آن -1 شده است. در حقیقت ، هیچ اتهام کل روی این اتم ها وجود ندارد.

مطمئناً ، شما یک س haveال دارید - چرا چیزی را مطرح می کنید که وجود ندارد؟ این یک طرح موذیانه شیمی دانان نیست ، همه چیز ساده است: چنین مدلی بسیار راحت است. حالت اکسیداسیون عناصر در گردآوری مفید است طبقه بندی مواد شیمیایی، توصیف خواص آنها ، تهیه فرمول ترکیبات و نامگذاری. به خصوص اغلب در هنگام کار با حالتهای اکسیداسیون استفاده می شود واکنش های اکسیداسیون.

حالات اکسیداسیون هستند بالاتر, پست ترو حد واسط.

بالاترینحالت اکسیداسیون برابر با تعداد گروه با علامت بعلاوه است.

پست تربه عنوان شماره گروه منهای 8 تعریف شده است.

و حد واسطحالت اکسیداسیون تقریباً یک عدد صحیح در محدوده کمترین حالت اکسیداسیون تا بالاترین است.

مثلا، نیتروژن با: بیشترین حالت اکسیداسیون +5 ، کمترین 5 -8 = -3 و حالت اکسیداسیون متوسط ​​از -3 تا +5 مشخص می شود. به عنوان مثال ، در هیدرازین N 2 H 4 ، حالت اکسیداسیون نیتروژن متوسط ​​، -2 است.

بیشتر اوقات ، حالت اکسیداسیون اتم ها در مواد پیچیده ابتدا با علامت ، سپس با عدد مشخص می شود ، به عنوان مثال +1, +2, -2 و غیره. چه زمانی می آیددر مورد بار یون (فرض کنید یون واقعاً در ترکیب وجود دارد) ، سپس ابتدا عدد ، سپس علامت را نشان دهید. مثلا: Ca 2+ ، CO 3 2-.

برای یافتن حالتهای اکسیداسیون ، از موارد زیر استفاده کنید آئین نامه :

1. حالت اکسیداسیون اتم ها در مواد ساده برابر با صفر است ؛
2. V مولکول های خنثی مجموع جبری حالتهای اکسیداسیون صفر است ، برای یونها این مقدار برابر بار یون است.
3. حالت اکسیداسیون فلزات قلیایی (عناصر گروه I زیر گروه اصلی) در ترکیبات برابر با 1+ ، حالت اکسیداسیون است فلزات قلیایی خاک (عناصر گروه II زیر گروه اصلی) در ترکیبات +2 است. حالت اکسیداسیون آلومینیومدر اتصالات +3 است ؛
4. حالت اکسیداسیون هیدروژندر ترکیبات با فلزات (- NaH ، CaH 2 و غیره) برابر است -1 ؛ در ترکیبات غیر فلزی () +1 ;
5. حالت اکسیداسیون اکسیژنبرابر است با -2 . استثناآرایش پراکسیدها- ترکیبات حاوی گروه -O-O- ، جایی که حالت اکسیداسیون اکسیژن در آن است -1 ، و برخی ترکیبات دیگر ( سوپر اکسیدها ، ازونیدها ، فلورایدهای اکسیژن OF2و غیره.)؛
6. حالت اکسیداسیون فلوریندر همه مواد پیچیده برابر است با -1 .

موارد فوق شرایطی است که ما حالت اکسیداسیون را در نظر می گیریم دائمی . همه عناصر شیمیایی دیگر دارای حالت اکسیداسیون هستند — متغیر، و بستگی به ترتیب و نوع اتم های موجود در ترکیب دارد.

نمونه هایی از:

ورزش: وضعیت اکسیداسیون عناصر موجود در مولکول دی کرومات پتاسیم را تعیین کنید: K 2 Cr 2 O 7.

راه حل:حالت اکسیداسیون پتاسیم 1+ است ، حالت اکسیداسیون کروم به عنوان نشان داده می شود NS، حالت اکسیداسیون اکسیژن -2 است. مجموع تمام حالتهای اکسیداسیون همه اتمهای مولکول 0 است. ما معادله را بدست می آوریم: + 1 * 2 + 2 * x-2 * 7 = 0. ما آن را حل می کنیم ، حالت اکسیداسیون کروم +6 را بدست می آوریم.

در ترکیبات دوتایی ، یک عنصر الکترونگاتیو بیشتر با یک حالت اکسیداسیون منفی ، یک الکترونگاتیوی کمتر - یک ویژگی مثبت مشخص می شود.

توجه داشته باشید که مفهوم حالت اکسیداسیون بسیار دلخواه است! حالت اکسیداسیون بار واقعی اتم را نشان نمی دهد و معنای واقعی فیزیکی ندارد... این یک مدل ساده شده است که به طور موثری کار می کند هنگامی که ما نیاز داریم ، به عنوان مثال ، ضرایب معادله یک واکنش شیمیایی یا برای طبقه بندی الگوریتمی مواد را برابر کنیم.

حالت اکسیداسیون یک ظرفیت نیست! حالت اکسیداسیون و ظرفیت در بسیاری از موارد با هم منطبق نیستند. به عنوان مثال ، ظرفیت هیدروژن در یک ماده ساده H2 I است و حالت اکسیداسیون ، طبق قانون 1 ، 0 است.

اینها قوانین اساسی هستند که به شما در تعیین حالت اکسیداسیون اتمها در ترکیبات در اغلب موارد کمک می کند.

در برخی شرایط ، ممکن است تعیین حالت اکسیداسیون یک اتم برای شما دشوار باشد. بیایید برخی از این شرایط را بررسی کرده و راه هایی برای حل آنها بیابیم:

1. در اکسیدهای دوگانه (نمکی) ، درجه اتم معمولاً دو حالت اکسیداسیون است. به عنوان مثال ، در مقیاس آهن Fe 3 O 4 ، آهن دارای دو حالت اکسیداسیون است: +2 و +3. کدام را باید مشخص کنم؟ هر دو. برای سادگی ، می توانید این ترکیب را به عنوان نمک تصور کنید: Fe (FeO2) 2. در این حالت ، باقی مانده اسید یک اتم با حالت اکسیداسیون +3 تشکیل می دهد. یا اکسید دوگانه را می توان به صورت زیر نشان داد: FeO * Fe 2 O 3.
2. در ترکیبات پراکسو ، حالت اکسیداسیون اتم های اکسیژن متصل به پیوندهای غیر قطبی کووالانسی ، به طور معمول ، تغییر می کند. به عنوان مثال ، در پراکسید هیدروژن Н 2 О 2 و در پراکسیدهای فلز قلیایی ، حالت اکسیداسیون اکسیژن -1 است ، زیرا یکی از پیوندها کووالانسی غیر قطبی است (H-O-O-H). مثال دیگر پراکسومونوسولفوریک اسید (اسید کارو) H 2 SO 5 است (شکل را ببینید) شامل دو اتم اکسیژن با حالت اکسیداسیون -1 ، اتم های باقی مانده با حالت اکسیداسیون -2 است ، بنابراین ثبت زیر قابل درک تر است: H 2 SO 3 (O 2). ترکیبات کروم پراکسو نیز شناخته شده است - به عنوان مثال ، پراکسید کروم (VI) CrO (O 2) 2 یا CrO 5 و بسیاری دیگر.
3. مثال دیگری از ترکیبات با حالت اکسیداسیون مبهم ، سوپر اکسیدها (NaO2) و ازنیدهای نمک مانند KO3 هستند. در این مورد ، مناسبتر است در مورد یون مولکولی O2 با بار -1 و O3 با بار -1 صحبت کنیم. ساختار چنین ذرات توسط برخی از مدلها ، که به زبان روسی است ، توصیف شده است برنامه درسیگذراندن در اولین دوره های دانشگاه های شیمیایی: MO LCAO ، روش اضافه کردن طرح های ظرفیت ، و غیره
4. در ترکیبات آلی ، مفهوم حالت اکسیداسیون چندان مناسب نیست ، زیرا بین اتمهای کربن تعداد زیادی پیوند غیر قطبی کووالانسی وجود دارد. با این وجود ، اگر فرمول ساختاری یک مولکول را ترسیم کنید ، حالت اکسیداسیون هر اتم را نیز می توان با نوع و تعداد اتم هایی که این اتم مستقیماً با آنها ارتباط دارد ، تعیین کرد. به عنوان مثال ، برای اتمهای کربن اولیه در هیدروکربنها ، حالت اکسیداسیون -3 ، برای اتمهای کربن ثانویه -2 ، برای اتمهای سوم -1 ، برای اتمهای چهارم -0 است.

بیایید تعیین وضعیت اکسیداسیون اتمها در ترکیبات آلی را تمرین کنیم. برای انجام این کار ، لازم است فرمول ساختاری کامل اتم را ترسیم کرده و اتم کربن را با نزدیکترین محیط خود - اتم هایی که مستقیماً با آنها ارتباط دارد ، انتخاب کنید.

• برای ساده سازی محاسبات ، می توانید از جدول حلالیت استفاده کنید - بارهای رایج ترین یونها در آنجا نشان داده شده است. در اکثر امتحانات شیمی روسیه (USE ، GIA ، DVI) ، استفاده از جدول حلالیت مجاز است. این یک ورق تقلب آماده است که در بسیاری از موارد می تواند زمان زیادی را برای شما ذخیره کند.
• هنگام محاسبه حالت اکسیداسیون عناصر در مواد پیچیده ، ابتدا حالتهای اکسیداسیون عناصری را که به طور قطعی می شناسیم (عناصر با حالت اکسیداسیون ثابت) نشان می دهیم و حالت اکسیداسیون عناصر با حالت اکسیداسیون متغیر را x نشان می دهیم. مجموع تمام بارهای همه ذرات برابر با صفر در یک مولکول یا برابر با بار یک یون در یک یون است. ساخت و حل معادله از این داده ها آسان است.