Hidrojenin maksimum oksidasyon durumu. Paslanma durumu

Elektronegatiflik (EO) Atomların diğer atomlarla bağ kurduklarında elektronları çekme yeteneğidir. .

Elektronegatiflik, çekirdek ile değerlik elektronları arasındaki mesafeye ve değerlik kabuğunun ne kadar yakın tamamlanacağına bağlıdır. Atomun yarıçapı ne kadar küçükse ve değerlik elektronları ne kadar fazlaysa, EO'su o kadar yüksek olur.

Flor en elektronegatif elementtir. Birincisi, değerlik kabuğunda 7 elektronu vardır (oktete sadece 1 elektron eksiktir) ve ikincisi, bu değerlik kabuğu (… 2s 2 2p 5) çekirdeğe yakındır.

Bunların en azı, alkali ve alkali toprak metallerinin elektronegatif atomlarıdır. Geniş yarıçapları vardır ve dış elektron kabukları tam olmaktan uzaktır. Değerlik elektronlarını başka bir atoma bağışlamak (o zaman ön-dış kabuk tamamlanmış olur) elektronları “kazanmaktan” çok daha kolaydır.

Elektronegatiflik nicelleştirilebilir ve elementler artan düzende sıralanabilir. Amerikalı kimyager L. Pauling tarafından önerilen elektronegatiflik ölçeği en sık kullanılır.

Bileşikteki elementlerin elektronegatiflikleri arasındaki fark ( ΔX) kimyasal bağın türünü yargılamayı mümkün kılacaktır. eğer değer ΔX= 0 - iletişim kovalent polar olmayan.

2.0'a kadar elektronegatiflik farkı ile bağ denir. kovalent polar, Örneğin: iletişim H-F hidrojen florür HF molekülünde: Δ X = (3.98 - 2.20) = 1.78

Elektronegatiflik farkı 2.0'dan büyük olan bağlantılar dikkate alınır. iyonik... Örneğin: NaCl bileşiğindeki Na-Cl bağı: Δ X = (3.16 - 0.93) = 2.23.

Paslanma durumu

Oksidasyon durumu (CO) Molekülün iyonlardan oluştuğu ve genellikle elektriksel olarak nötr olduğu varsayımına göre hesaplanan, bir moleküldeki bir atomun koşullu yüküdür.

İyonik bir bağ oluştuğunda, bir elektron daha az elektronegatif bir atomdan daha elektronegatif bir atoma geçer, atomlar elektronötralliklerini kaybeder ve iyonlara dönüşür. tamsayı ücretleri ortaya çıkar. Bir kovalent polar bağ oluştuğunda, elektron tamamen transfer olmaz, ancak kısmen, bu nedenle kısmi yükler ortaya çıkar (aşağıdaki şekilde, HCl). Bir elektronun bir hidrojen atomundan tamamen klora geçtiğini ve hidrojen üzerinde +1 ve klor üzerinde -1'lik bir pozitif yük oluştuğunu hayal edin. bu tür koşullu yüklere oksidasyon durumu denir.

Bu şekil, ilk 20 element için oksidasyon durumlarını göstermektedir.
Not. En yüksek SD genellikle periyodik tablodaki grup numarasına eşittir. Ana alt grupların metalleri bir karakteristik CO'ya sahiptir; metal olmayanlar, kural olarak, bir CO dağılımına sahiptir. Bu nedenle, metal olmayanlar oluşur çok sayıda bileşikler ve metallere kıyasla daha "çeşitli" özelliklere sahiptir.

Oksidasyon durumunun belirlenmesi örnekleri

Bileşiklerdeki klorun oksidasyon durumunu belirleyin:

Göz önünde bulundurduğumuz kurallar, örneğin belirli bir aminopropan molekülünde olduğu gibi, tüm elementlerin CO'sini her zaman hesaplamamıza izin vermez.

Burada aşağıdaki tekniği kullanmak uygundur:

1) Bir molekülün yapısal formülünü tasvir ediyoruz, tire bir bağ, bir çift elektron.

2) Çizgiyi daha fazla EO atomuna yönelik bir ok haline getiriyoruz. Bu ok, bir elektronun bir atoma geçişini sembolize eder. İki özdeş atom bağlıysa, çizgiyi olduğu gibi bırakırız - elektron geçişi olmaz.

3) Kaç elektronun "geldiğini" ve "gittiğini" sayarız.

Örneğin, ilk karbon atomunun yükünü hesaplayalım. Üç ok atoma yönlendirilir, yani 3 elektron geldi, yük -3'tür.

İkinci karbon atomu: hidrojen ona bir elektron verdi ve nitrojen bir elektron aldı. Yük değişmedi, sıfıra eşit. Vesaire.

değerlik

değerlik(Latince valēns'ten "güç sahibi") - atomların diğer elementlerin atomlarıyla belirli sayıda kimyasal bağ oluşturma yeteneği.

Temel olarak, değerlik anlamına gelir atomların belirli sayıda kovalent bağ oluşturma yeteneği... atom varsa n eşleşmemiş elektronlar ve m yalnız elektron çiftleri, o zaman bu atom oluşturabilir n + m diğer atomlarla kovalent bağlar, yani. değeri eşit olacak n + m... Maksimum değerliliği değerlendirirken, "uyarılmış" durumun elektronik konfigürasyonundan hareket edilmelidir. Örneğin, berilyum, bor ve azot atomunun maksimum değeri 4'tür (örneğin, Be (OH) 4 2-, BF 4 - ve NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), kükürt - 6 ( H2S04), klor - 7 (Cl207).

Bazı durumlarda değerlik, oksidasyon durumuyla sayısal olarak aynı olabilir, ancak hiçbir şekilde birbirleriyle aynı değildirler. Örneğin, N2 ve CO moleküllerinde üçlü bir bağ gerçekleşir (yani her atomun değeri 3'tür), ancak azotun oksidasyon durumu 0, karbon +2, oksijen –2'dir.

Nitrik asitte, nitrojenin oksidasyon durumu +5 iken, nitrojen 4'ten yüksek bir değere sahip olamaz, çünkü dış seviyede sadece 4 yörüngeye sahiptir (ve bağ, yörüngelerin örtüşmesi olarak düşünülebilir). Ve genel olarak, ikinci periyodun herhangi bir elemanı, aynı nedenle, 4'ten büyük bir değere sahip olamaz.

Hataların sıklıkla yapıldığı birkaç "zor" soru daha.

Elektronegatiflik, bir bileşikteki herhangi bir kimyasal elementin atomunun, onunla ilişkili diğer kimyasal elementlerin atomlarının elektronlarını çekme yeteneğidir.

Elektronegatiflik, kimyasal elementlerin atomlarının diğer özellikleri gibi, periyodik olarak elementin sıra sayısında bir artışla değişir:

Yukarıdaki grafik, elementin sıra sayısına bağlı olarak, ana alt grupların elementlerinin elektronegatifliklerindeki değişim sıklığını göstermektedir.

Periyodik tablonun alt grubunda aşağı doğru hareket ederken, kimyasal elementlerin elektronegatifliği azalır, periyot boyunca sağa doğru hareket ederken artar.

Elektronegatiflik, elementlerin metalik olmama durumunu yansıtır: elektronegatiflik değeri ne kadar yüksek olursa, elementin metalik olmayan özellikleri de o kadar fazla olur.

Paslanma durumu

Oksidasyon durumu, molekülündeki tüm bağların iyonik olduğu varsayımıyla hesaplanan, bir bileşikteki kimyasal elementin bir atomunun koşullu yüküdür, yani. tüm bağ elektron çiftleri daha büyük elektronegatifliğe sahip atomlara doğru yer değiştirir.

Bir bileşikteki bir elementin oksidasyon durumu nasıl hesaplanır?

1) Basit maddelerdeki kimyasal elementlerin oksidasyon durumu her zaman sıfırdır.

2) İçinde gösterilen unsurlar var karmaşık maddeler sabit oksidasyon durumu:

3) Bileşiklerin ezici çoğunluğunda sabit bir oksidasyon durumu gösteren kimyasal elementler vardır. Bu unsurlar şunları içerir:

4) Bir moleküldeki tüm atomların yükseltgenme durumlarının cebirsel toplamı her zaman sıfırdır. Bir iyondaki tüm atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı, iyonun yüküne eşittir.

5) En yüksek (maksimum) oksidasyon durumu grup numarasına eşittir. Bu kuralın kapsamına girmeyen istisnalar, grup I'in ikincil alt grubunun öğeleri, grup VIII'in ikincil alt grubunun öğelerinin yanı sıra oksijen ve flordur.

Grup numarası en yüksek oksidasyon durumuna uymayan kimyasal elementler (hafızaya alınmalıdır)

6) Metallerin en düşük oksidasyon durumu her zaman sıfırdır ve metal olmayanların en düşük oksidasyon durumu aşağıdaki formülle hesaplanır:

metal olmayan bir maddenin en düşük oksidasyon durumu = grup numarası - 8

Yukarıda sunulan kurallara dayanarak, herhangi bir maddede kimyasal bir elementin oksidasyon durumunu belirleyebilirsiniz.

Çeşitli bileşiklerdeki elementlerin oksidasyon durumlarını bulma

örnek 1

Sülfürik asitteki tüm elementlerin oksidasyon durumlarını belirleyin.

Çözüm:

Sülfürik asit formülünü yazalım:

Hidrojenin tüm kompleks maddelerdeki oksidasyon durumu +1'dir (metal hidritler hariç).

Tüm karmaşık maddelerde oksijenin oksidasyon durumu -2'dir (peroksitler ve oksijen florür OF 2 hariç). Bilinen oksidasyon durumlarını düzenleyelim:

Kükürtün oksidasyon durumunu şu şekilde gösterelim: x:

Herhangi bir maddenin molekülü gibi sülfürik asit molekülü de genellikle elektriksel olarak nötrdür, çünkü bir moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamı sıfırdır. Bu şematik olarak aşağıdaki gibi gösterilebilir:

Onlar. aşağıdaki denklemi elde ettik:

Çözelim:

Böylece, sülfürik asit içindeki kükürtün oksidasyon durumu +6'dır.

Örnek 2

Amonyum dikromattaki tüm elementlerin oksidasyon durumunu belirleyin.

Çözüm:

Amonyum dikromat formülünü yazalım:

Önceki durumda olduğu gibi, hidrojen ve oksijenin oksidasyon durumlarını düzenleyebiliriz:

Bununla birlikte, aynı anda iki kimyasal element için oksidasyon durumlarının bilinmediğini görüyoruz - azot ve krom. Bu nedenle, önceki örneğe benzer şekilde oksidasyon durumlarını bulamıyoruz (iki değişkenli bir denklemde tek çözüm).

Belirtilen maddenin tuz sınıfına ait olmasına ve buna göre iyonik bir yapıya sahip olmasına dikkat edelim. O zaman haklı olarak NH 4 + katyonlarının amonyum dikromatın bir parçası olduğunu söyleyebiliriz (bu katyonun yükü çözünürlük tablosunda bulunabilir). Bu nedenle, amonyum dikromat formül biriminde iki pozitif tek yüklü NH4 + katyonu bulunduğundan, madde bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğundan dikromat iyonunun yükü -2'dir. Onlar. madde NH 4 + katyonları ve Cr 2 O 7 2- anyonlarından oluşur.

Hidrojen ve oksijenin oksidasyon durumlarını biliyoruz. İyondaki tüm elementlerin atomlarının oksidasyon durumlarının toplamının yüke eşit olduğunu bilmek ve azot ve kromun oksidasyon durumlarını şu şekilde ifade etmek x ve y buna göre şunları yazabiliriz:

Onlar. iki bağımsız denklem elde ederiz:

Hangisini çözersek buluruz x ve y:

Böylece, amonyum dikromatta azotun oksidasyon durumları -3, hidrojen +1, krom +6 ve oksijen -2'dir.

Organik maddelerdeki elementlerin oksidasyon durumunun nasıl belirleneceğini okuyabilirsiniz.

değerlik

değerlik - bir kimyasal bileşikte bir elementin atomunun oluşturduğu kimyasal bağların sayısı.

Atomların değeri, Romen rakamlarıyla gösterilir: I, II, III, vb.

Bir atomun değerlik yetenekleri miktarına bağlıdır:

1) eşleşmemiş elektronlar

2) değerlik seviyelerinin orbitallerinde yalnız elektron çiftleri

3) değerlik seviyesinin boş elektron yörüngeleri

Hidrojen atomunun değerlik yetenekleri

Hidrojen atomunun elektron grafiği formülünü gösterelim:

Üç faktörün değerlik yeteneklerini etkileyebileceği söylendi - eşleşmemiş elektronların varlığı, dış düzeyde yalnız elektron çiftlerinin varlığı ve dış düzeyde boş (boş) orbitallerin varlığı. Dış (ve yalnızca) enerji düzeyinde eşleşmemiş bir elektron görüyoruz. Buna dayanarak, hidrojen tam olarak I'e eşit bir değere sahip olabilir. Bununla birlikte, ilk enerji seviyesinde sadece bir alt seviye vardır - s, onlar. dış seviyedeki hidrojen atomunun yalnız elektron çiftleri veya boş yörüngeleri yoktur.

Bu nedenle, bir hidrojen atomunun sergileyebileceği tek değerlik I'dir.

Karbon atomunun değerlik yetenekleri

Karbon atomunun elektronik yapısını düşünün. Temel durumda, dış seviyesinin elektronik konfigürasyonu aşağıdaki gibidir:

Onlar. uyarılmamış bir karbon atomunun dış enerji seviyesinde temel durumda 2 eşleşmemiş elektron vardır. Bu durumda, II'ye eşit bir değerlik sergileyebilir. Bununla birlikte, bir karbon atomu, kendisine enerji verildiğinde çok kolay bir şekilde uyarılmış bir duruma geçer ve bu durumda dış tabakanın elektronik konfigürasyonu şu şekli alır:

Bir karbon atomunun uyarılması sürecinde belirli bir miktarda enerji harcanmasına rağmen, atık, dört kovalent bağın oluşumu ile telafi edilmekten daha fazladır. Bu nedenle değerlik IV, karbon atomunun çok daha karakteristik özelliğidir. Örneğin, karbon, karbondioksit, karbonik asit ve kesinlikle tüm organik maddelerin moleküllerinde IV değerine sahiptir.

Eşlenmemiş elektronlara ve yalnız elektron çiftlerine ek olarak, değerlik olasılıkları, değerlik seviyesindeki boş () orbitallerin varlığından da etkilenir. Dolu seviyede bu tür orbitallerin varlığı, atomun bir elektron çiftinin alıcısı olarak hareket edebilmesine, yani. verici-alıcı mekanizma ile ek kovalent bağlar oluşturmak için. Bu nedenle, örneğin, beklentilerin aksine, karbon monoksit molekülü CO'da bağ, aşağıdaki resimde açıkça gösterildiği gibi çift değil, üçlüdür:

Karbon atomunun değerlik yetenekleri hakkındaki bilgileri özetlemek:

1) Karbon için II, III, IV değerleri mümkündür

2) Bileşik IV'te en yaygın karbon değeri

3) Karbon monoksit molekülü CO'da üçlü bağ (!) bulunurken, üç bağdan biri donör-alıcı mekanizma ile oluşturulur.

Azot atomunun değeri

Azot atomunun dış enerji seviyesinin elektronik grafik formülünü yazalım:

Yukarıdaki çizimden görülebileceği gibi, normal durumunda nitrojen atomunun 3 eşleşmemiş elektronu vardır ve bu nedenle, III'e eşit bir değerlik sergileme kabiliyetini varsaymak mantıklıdır. Gerçekten de, amonyak (NH 3), nitröz asit (HNO 2), nitrojen triklorür (NCl 3) vb. moleküllerinde üç değerlik gözlenir.

Yukarıda, bir kimyasal elementin atomunun değerliliğinin sadece eşleşmemiş elektron sayısına değil, aynı zamanda yalnız elektron çiftlerinin varlığına da bağlı olduğu söylendi. Bunun nedeni, bir kovalent kimyasal bağın yalnızca iki atom birbirine bir elektron sağladığında değil, aynı zamanda yalnız bir elektron çifti olan bir atom - donör () onu boş bir başka atoma sağladığında da oluşabilmesidir ( ) yörünge değerlik seviyesi (alıcı). Onlar. nitrojen atomu için, verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan ek kovalent bağ nedeniyle IV değerlik de mümkündür. Böylece, örneğin, bir amonyum katyonunun oluşumu sırasında biri donör-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan dört kovalent bağ gözlenir:

Kovalent bağlardan birinin donör-alıcı mekanizma ile oluşmasına rağmen, hepsi iletişim N-H amonyum katyonunda kesinlikle aynıdır ve birbirinden farklı değildir.

Azot atomu, V'ye eşit bir değerlik gösteremez. Bunun nedeni, iki elektronun, birinin enerji düzeyine en yakın olan serbest yörüngeye geçişi ile zayıfladığı bir nitrojen atomu için uyarılmış bir duruma geçişin imkansız olmasıdır. nitrojen atomu yoktur NS-alt seviye ve 3s-yörüngesine geçiş enerjisel olarak o kadar pahalıdır ki, enerji maliyetleri yeni bağların oluşumuyla karşılanmaz. Birçoğu şu soruyu sorabilir, örneğin nitrik asit HNO3 veya nitrik oksit N2O5 moleküllerinde nitrojenin değeri nedir? İşin garibi, aşağıdaki yapısal formüllerden görülebilen IV değeri de vardır:

Çizimdeki noktalı çizgi, sözde delokalize π -bağlantı. Bu nedenle NO'nun terminal bağları "bir buçuk" olarak adlandırılabilir. Ozon O3, benzen C6H6, vb. molekülünde de benzer bir buçuk bağ bulunur.

i> Azot atomunun değerlik yetenekleri hakkındaki bilgileri özetlemek:

1) Azot için I, II, III ve IV değerleri mümkündür

2) değerlik V nitrojen yok!

3) Nitrik asit ve nitrojen oksit N 2 O 5 moleküllerinde nitrojenin bir değeri vardır. IV+5 (!) .

4) Azot atomunun dört değerlikli olduğu bileşiklerde, kovalent bağlardan biri verici-alıcı mekanizma ile oluşturulur (amonyum tuzları NH4+, Nitrik asit ve benzeri).

Fosfor değerlik yetenekleri

Fosfor atomunun dış enerji seviyesinin elektronik-grafik formülünü gösterelim:

Gördüğümüz gibi, temel durumdaki fosfor atomunun dış tabakasının yapısı ve azot atomu aynıdır ve bu nedenle fosfor atomunun yanı sıra azot atomu için de olası değerlerin eşit olmasını beklemek mantıklıdır. uygulamada gözlemlendiği gibi I, II, III ve IV'e.

Ancak azottan farklı olarak fosfor atomunun da NS- 5 boş yörüngeli alt seviye.

Bu bakımdan elektronları buharlaştırarak uyarılmış duruma geçme yeteneğine sahiptir 3 s-orbitaller:

Böylece, fosfor atomu için nitrojen için erişilemeyen V değerliliği mümkündür. Örneğin, bir fosfor atomu, fosforik asit, fosfor (V) halojenürler, fosfor (V) oksit, vb. Gibi bileşiklerin moleküllerinde beş değerine sahiptir.

Oksijen atomu değeri

Oksijen atomunun dış enerji seviyesi için elektronik-grafik formül aşağıdaki gibidir:

2. seviyede iki eşleşmemiş elektron görüyoruz ve bu nedenle oksijen için değerlik II mümkündür. Oksijen atomunun bu değerliğinin hemen hemen tüm bileşiklerde gözlendiğine dikkat edilmelidir. Yukarıda, karbon atomunun değerlik yetenekleri düşünüldüğünde, bir karbon monoksit molekülünün oluşumunu ele aldık. CO molekülündeki bağ üçlüdür, bu nedenle oksijen orada üç değerlidir (oksijen bir elektron çiftinin donörüdür).

Oksijen atomunun harici bir seviyesi olmadığı için NS-alt seviye, elektron buharı s ve P- orbitaller imkansızdır, bu nedenle oksijen atomunun değerlik yetenekleri, alt grubunun diğer elementleri, örneğin kükürt ile karşılaştırıldığında sınırlıdır.

Bu nedenle, oksijen hemen hemen her zaman II'ye eşit bir değere sahiptir, ancak bazı parçacıklarda, özellikle karbon monoksit molekülü C≡O'da üç değerlidir. Oksijenin III değerlik değerine sahip olduğu durumda, verici-alıcı mekanizma tarafından kovalent bağlardan biri oluşturulur.

Kükürt atomunun değerlik yetenekleri

Uyarılmamış bir durumda bir kükürt atomunun dış enerji seviyesi:

Oksijen atomu gibi kükürt atomunun normal durumunda iki eşleşmemiş elektronu vardır, bu nedenle kükürt için iki değerlikliğin mümkün olduğu sonucuna varabiliriz. Gerçekten de, kükürt, örneğin hidrojen sülfür molekülü H2S'de II değerine sahiptir.

Gördüğümüz gibi, dış seviyedeki kükürt atomu ortaya çıkıyor. NS-boş yörüngeli alt seviye. Bu nedenle, kükürt atomu, uyarılmış durumlara geçiş nedeniyle oksijenin aksine değerlik yeteneklerini genişletebilir. Yani, yalnız elektron çifti 3'ü buharlaştırırken P-alt seviye kükürt atomu, aşağıdaki formun dış seviyesinin elektronik bir konfigürasyonunu elde eder:

Bu durumda, kükürt atomunun 4 eşleşmemiş elektronu vardır, bu da bize IV'e eşit kükürt atomlarının değerliğinin tezahür etme olasılığını anlatır. Gerçekten de, kükürt, SO 2, SF 4, SOCl 2, vb. Moleküllerinde IV değerine sahiptir.

3'te bulunan ikinci yalnız elektron çifti s- alt seviye, harici enerji seviyesi konfigürasyonu alır:

Bu durumda, değerlik VI'nın tezahürü mümkün hale gelir. VI-değerli kükürtlü bileşiklerin örnekleri, SO3, H2S04, S02Cl2, vb.'dir.

Benzer şekilde, diğer kimyasal elementlerin değerlik yeteneklerini de düşünebilirsiniz.

Oksidasyon durumu, tüm bağların iyonik tipte olduğu varsayımıyla hesaplanan, bir bileşikteki kimyasal bir elementin atomlarının koşullu yüküdür. Oksidasyon durumları pozitif, negatif veya sıfır olabilir, bu nedenle cebirsel toplam bir moleküldeki elementlerin oksidasyon durumları, atomlarının sayısı dikkate alınarak 0'a eşittir ve bir iyonda - bir iyonun yükü.

Bu oksidasyon durumları listesi, periyodik tablonun kimyasal elementlerinin bilinen tüm oksidasyon durumlarını gösterir. Liste, tüm eklemelerle birlikte Greenwood tablosuna dayanmaktadır. Renkle vurgulanan çizgiler, oksidasyon durumu sıfır olan inert gazlar içerir.

Elementin en yüksek oksidasyon durumu grup numarasına karşılık gelir. periyodik sistem, bu elementin bulunduğu yerde (istisnalar şunlardır: Au + 3 (grup I), Cu + 2 (II), VIII grubundan +8 oksidasyon durumu sadece osmiyum Os ve rutenyum Ru'da bulunabilir.

Bileşiklerdeki metallerin oksidasyon durumları

Bileşiklerdeki metallerin oksidasyon durumları her zaman pozitiftir, ancak metal olmayanlar hakkında konuşursak, oksidasyon durumları elementin hangi atoma bağlı olduğuna bağlıdır:

• metal olmayan bir atom varsa, oksidasyon durumu hem pozitif hem de negatif olabilir. Elementlerin atomlarının elektronegatifliğine bağlıdır;
• bir metal atomu varsa, oksidasyon durumu negatiftir.

Metal olmayanların negatif oksidasyon durumu

Metal olmayanların en yüksek negatif oksidasyon durumu, bu kimyasal elementin bulunduğu grubun sayısını 8'den çıkararak belirlenebilir, yani. en yüksek pozitif oksidasyon durumu, grup numarasına karşılık gelen dış katmandaki elektron sayısına eşittir.

Lütfen basit maddelerin oksidasyon durumlarının, metal olsun veya olmasın, 0 olduğuna dikkat edin.

Kaynaklar:

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Elementlerin Kimyası - 2. baskı. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
• Yeşil Stabil Magnezyum (I) Mg-Mg Bağları ile Bileşikler / Jones C.; Stasch A .. - Science Journal, 2007. - Aralık (sayı 318 (No. 5857)
• Bilim dergisi, 1970. - Sayı. 3929. - No. 168. - S. 362.
• Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975, s. 760b-761.
• Irving Langmuir Atomlarda ve moleküllerde elektronların düzenlenmesi. - J. Am. Kimya Soc., 1919. - İss. 41.

Redoks reaksiyonlarında atomların koşullu yükünü belirlemek için kimyasal elementlerin oksidasyon tablosunu kullanın. Atomun özelliklerine bağlı olarak, bir element pozitif veya negatif oksidasyon durumu sergileyebilir.

oksidasyon durumu nedir

Karmaşık maddelerdeki element atomlarının koşullu yüküne oksidasyon durumu denir. Hangi elementin indirgeyici, hangisinin oksitleyici olduğunu anlamak için atomların yükünün değeri redoks reaksiyonlarında kaydedilir.

Oksidasyon durumu, atomların elektronları kabul etme veya verme yeteneğini gösteren elektronegatiflik ile ilgilidir. Elektronegatiflik değeri ne kadar yüksek olursa, atomun reaksiyonlarda elektronları alma yeteneği o kadar büyük olur.

Pirinç. 1. Bir dizi elektronegatiflik.

Oksidasyon durumunun üç anlamı olabilir:

• sıfır- atom hareketsizdir (tüm basit maddelerin oksidasyon durumu 0'dır);
• pozitif- atom elektron verir ve bir indirgeyici ajandır (tüm metaller, bazı metal olmayanlar);
• olumsuz- atom elektronları kabul eder ve oksitleyici bir ajandır (çoğu metal olmayan).

Örneğin, sodyumun klor ile reaksiyonundaki oksidasyon durumları aşağıdaki gibidir:

2Na 0 + Cl 2 0 → 2Na +1 Cl -1

Metallerin metal olmayanlarla reaksiyonunda, metal her zaman bir indirgeyici ajandır ve metal olmayan bir oksitleyici ajandır.

nasıl belirlenir

Elementlerin tüm olası oksidasyon durumlarını listeleyen bir tablo vardır.

Veya derslerde tablonun bu versiyonunu kullanın.

Pirinç. 2. Oksidasyon durumları tablosu.

Ek olarak, kimyasal elementlerin oksidasyon durumları periyodik tablo ile belirlenebilir:

• en yüksek derece (maksimum pozitif) grup numarasına denk gelir;
• minimum oksidasyon durumunu belirlemek için grup numarasından sekizi çıkarın.

Pirinç. 3. Periyodik tablo.

Metal olmayanların çoğu pozitif ve negatif oksidasyon durumlarına sahiptir. Örneğin, silisyum IV grubundadır, yani maksimum oksidasyon durumu +4 ve minimum -4'tür. Metal olmayan bileşiklerde (SO 3, CO 2, SiC), oksitleyici ajan, negatif oksidasyon durumuna veya yüksek elektronegatiflik değerine sahip metal olmayan bir maddedir. Örneğin, PCl3 bileşiğinde fosfor, +3, klor -1 oksidasyon durumuna sahiptir. Fosforun elektronegatifliği - 2.19, klor - 3.16.

İkinci kural, her zaman grup numarasına eşit bir pozitif oksidasyon durumuna sahip olan alkali ve toprak alkali metaller için çalışmaz. İstisnalar magnezyum ve berilyumdur (+1, +2). Ayrıca sabit bir oksidasyon durumuna sahiptir:

• alüminyum (+3);
• çinko (+2);
• kadmiyum (+2).

Metallerin geri kalanı değişken bir oksidasyon durumuna sahiptir. Çoğu reaksiyonda, bir indirgeyici ajan olarak hareket ederler. Nadir durumlarda, negatif oksidasyon durumuna sahip oksitleyici maddeler olabilirler.

Flor en güçlü oksitleyici ajandır. Oksidasyon durumu her zaman -1'dir.

Ne öğrendik?

8. sınıf dersinden oksidasyon durumunu öğrendiler. Bu, bir kimyasal reaksiyon sırasında bir atomun kaç elektron verebileceğini veya alabileceğini gösteren koşullu bir değerdir. Anlam elektronegatiflik ile ilişkilidir. Oksidanlar elektronları kabul eder ve negatif bir oksidasyon durumuna sahiptir, indirgeyici ajanlar elektron bağışlar ve pozitif bir oksidasyon durumu sergiler. Çoğu metal, sabit veya değişken oksidasyon azaltıcı maddelerdir. Metal olmayanlar, reaksiyona girdikleri maddeye bağlı olarak oksitleyici ve indirgeyici ajan özellikleri gösterebilirler.

Konuya göre test edin

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama puanı: 4.7. Alınan toplam puan: 146.

USE kodlayıcının temaları: Elektronegatiflik. Kimyasal elementlerin oksidasyon durumu ve değerliliği.

Atomlar etkileşime girdiğinde ve oluştuğunda, atomların özellikleri farklı olduğundan, aralarındaki elektronlar çoğu durumda eşit olmayan bir şekilde dağılır. Daha elektronegatif atom elektron yoğunluğunu kendine daha güçlü bir şekilde çeker. Elektron yoğunluğunu kendine çeken atom, kısmi bir negatif yük kazanır. δ — , "partneri" kısmi bir pozitif yüktür δ+ ... Bağı oluşturan atomların elektronegatiflikleri arasındaki fark 1,7'yi geçmiyorsa bağ denir. kovalent polar ... Kimyasal bir bağ oluşturan elektronegatiflikler arasındaki fark 1,7'yi aşarsa, böyle bir bağ diyoruz. iyonik .

Paslanma durumu Tüm bileşiklerin iyonlardan oluştuğu (tüm polar bağlar iyoniktir) varsayımıyla hesaplanan, bir bileşikteki bir elementin atomunun yardımcı koşullu yüküdür.

"Koşullu ücret" ne anlama geliyor? Sadece durumu biraz basitleştireceğimizi kabul ediyoruz: herhangi bir polar bağın tamamen iyonik olduğunu kabul edeceğiz ve gerçekte böyle olmasa bile bir elektronun bir atomdan diğerine tamamen ayrıldığını veya geldiğini varsayacağız. Ve koşullu olarak bir elektron, daha az elektronegatif bir atomdan daha elektronegatif bir atoma ayrılır.

Örneğin, H-Cl ile bağlantılı olarak, hidrojenin şartlı olarak bir elektronu "vazgeçtiğine" ve yükünün +1 olduğuna ve klorun bir elektron "aldığına" ve yükünün -1 olduğuna inanıyoruz. Aslında, bu atomlar üzerinde böyle bir toplam yük yoktur.

Elbette, bir sorunuz var - neden var olmayan bir şey geliyor? Bu, kimyagerlerin sinsi bir planı değil, her şey basit: böyle bir model çok uygundur. Elemanların oksidasyon durumu derlemede yararlıdır sınıflandırma kimyasal maddeler, özelliklerinin tanımı, bileşiklerin formüllerini ve isimlendirmeyi hazırlamak. Özellikle sıklıkla oksidasyon durumları ile çalışırken kullanılır. redoks reaksiyonları.

Oksidasyon durumları daha yüksek, kalitesiz ve orta düzey.

En yüksek oksidasyon durumu, artı işaretli grup numarasına eşittir.

Kalitesiz grup numarası eksi 8 olarak tanımlanır.

VE orta düzey oksidasyon durumu, en düşük oksidasyon durumundan en yükseğe kadar olan aralıktaki hemen hemen herhangi bir tamsayıdır.

Örneğin, nitrojen şu şekilde karakterize edilir: en yüksek oksidasyon durumu +5, en düşük 5 - 8 = -3 ve -3 ila +5 arasındaki ara oksidasyon durumları. Örneğin, hidrazin N2H4'te, nitrojenin oksidasyon durumu ara, -2'dir.

Çoğu zaman, karmaşık maddelerdeki atomların oksidasyon durumu, önce bir işaret, ardından bir sayı ile gösterilir, örneğin +1, +2, -2 vesaire. Ne zaman gelir iyonun yükü hakkında (iyon gerçekten bileşikte var olduğunu varsayalım), sonra önce sayıyı, sonra işareti belirtin. Örneğin: Ca 2+, CO 3 2-.

Oksidasyon durumlarını bulmak için aşağıdakileri kullanın düzenlemeler :

1. atomların oksidasyon durumu basit maddeler sıfıra eşittir;
2. V nötr moleküller oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı sıfırdır, iyonlar için bu toplam iyonun yüküne eşittir;
3. Paslanma durumu alkali metaller (ana alt grubun I grubunun elemanları) bileşiklerde +1'e eşittir, oksidasyon durumu alkali toprak metalleri (ana alt grubun II. grubunun elemanları) bileşiklerde +2'dir; paslanma durumu alüminyum bağlantılarda +3;
4. Paslanma durumu hidrojen metalli bileşiklerde (- NaH, CaH 2, vb.) eşittir -1 ; metal olmayan bileşiklerde () +1 ;
5. Paslanma durumu oksijen eşittir -2 . İstisna makyaj yapmak peroksitler- oksijenin oksidasyon durumunun olduğu -O-O- grubunu içeren bileşikler -1 , ve diğer bazı bileşikler ( süperoksitler, ozonitler, oksijen florürleri OF 2 ve benzeri.);
6. Paslanma durumu flor tüm karmaşık maddelerde -1 .

Yukarıdakiler, oksidasyon durumunun göz önünde bulundurulduğu durumlardır. kalıcı . Diğer tüm kimyasal elementler oksidasyon durumuna sahiptir — değişken, ve bileşikteki atomların sırasına ve türüne bağlıdır.

Örnekleri:

Egzersiz yapmak: Potasyum dikromat molekülündeki elementlerin oksidasyon durumlarını belirleyin: K 2 Cr 2 O 7.

Çözüm: potasyumun oksidasyon durumu +1'dir, kromun oksidasyon durumu şu şekilde gösterilir: NS, oksijenin oksidasyon durumu -2'dir. Moleküldeki tüm atomların tüm oksidasyon durumlarının toplamı 0'dır. Şu denklemi elde ederiz: + 1 * 2 + 2 * x-2 * 7 = 0. Çözüyoruz, krom +6'nın oksidasyon durumunu alıyoruz.

İkili bileşiklerde, daha elektronegatif bir element, negatif bir oksidasyon durumu, daha az elektronegatif olan - pozitif olan ile karakterize edilir.

Bunu not et oksidasyon durumu kavramı çok keyfi! Oksidasyon durumu atomun gerçek yükünü göstermez ve gerçek bir fiziksel anlamı yoktur.... Bu, örneğin bir kimyasal reaksiyonun denklemindeki katsayıları eşitlemek veya maddelerin sınıflandırmasının algoritmalaştırılması için ihtiyacımız olduğunda etkili bir şekilde çalışan basitleştirilmiş bir modeldir.

Oksidasyon durumu bir değerlik değildir! Oksidasyon durumu ve değerlik çoğu durumda çakışmaz. Örneğin, basit bir H2 maddesindeki hidrojenin değeri I'dir ve kural 1'e göre oksidasyon durumu 0'dır.

Bunlar, çoğu durumda bileşiklerdeki atomların oksidasyon durumunu belirlemenize yardımcı olacak temel kurallardır.

Bazı durumlarda, bir atomun oksidasyon durumunu belirlemeyi zor bulabilirsiniz. Bu durumlardan bazılarına bakalım ve bunları çözmenin yollarına bakalım:

1. Çift (tuz benzeri) oksitlerde, atomun derecesi genellikle iki oksidasyon durumudur. Örneğin, demir ölçeğinde Fe 3 O 4, demirin iki oksidasyon durumu vardır: +2 ve +3. Hangisini belirtmeliyim? Her ikisi de. Basit olması için bu bileşiği bir tuz olarak düşünebilirsiniz: Fe (FeO 2) 2. Bu durumda asit kalıntısı, oksidasyon durumu +3 olan bir atom oluşturur. Veya çift oksit aşağıdaki gibi temsil edilebilir: FeO * Fe 2 O 3.
2. Perokso bileşiklerinde, kovalent polar olmayan bağlarla bağlanan oksijen atomlarının oksidasyon durumu, kural olarak değişir. Örneğin, hidrojen peroksit Н 2 О 2 ve alkali metal peroksitlerde, oksijenin oksidasyon durumu -1'dir, çünkü bağlardan biri kovalent polar değildir (H-O-O-H). Başka bir örnek peroksomonosülfürik asittir (Caro asidi) H 2 SO 5 (bkz. Şek.) Oksidasyon durumu -1 olan iki oksijen atomu içerir, atomların geri kalanı -2 oksidasyon durumuna sahiptir, bu nedenle aşağıdaki kayıt daha fazla olacaktır. anlaşılabilir: H 2 SO 3 (O 2). Krom perokso bileşikleri de bilinmektedir - örneğin, krom (VI) peroksit CrO (O 2) 2 veya CrO 5 ve diğerleri.
3. Belirsiz oksidasyon durumuna sahip bileşiklerin başka bir örneği, süperoksitler (NaO 2) ve tuz benzeri ozonidler KO 3'tür. Bu durumda, -1 yüklü O2 ve -1 yüklü O3 moleküler iyonundan bahsetmek daha uygundur. Bu tür parçacıkların yapısı, Rusça'da bazı modellerde açıklanmıştır. Müfredat kimya üniversitelerinin ilk derslerini geçmek: MO LCAO, değerlik şemalarını bindirme yöntemi, vb.
4. Organik bileşiklerde oksidasyon durumu kavramının kullanımı pek uygun değildir, çünkü karbon atomları arasında çok sayıda kovalent polar olmayan bağ vardır. Bununla birlikte, bir molekülün yapısal formülünü çizerseniz, o zaman her bir atomun oksidasyon durumu, bu atomun doğrudan ilişkili olduğu atomların türü ve sayısı ile de belirlenebilir. Örneğin, hidrokarbonlardaki birincil karbon atomları için oksidasyon durumu -3, ikincil karbon atomları için -2, üçüncül atomlar için -1, kuaterner atomlar için - 0'dır.

Organik bileşiklerde atomların oksidasyon durumunu belirleme alıştırması yapalım. Bunu yapmak için, atomun tam yapısal formülünü çizmek ve en yakın ortamı olan karbon atomunu - doğrudan bağlı olduğu atomları - seçmek gerekir.

• Hesaplamaları basitleştirmek için çözünürlük tablosunu kullanabilirsiniz - en yaygın iyonların yükleri burada belirtilmiştir. Kimyadaki çoğu Rus sınavında (USE, GIA, DVI), çözünürlük tablosunun kullanımına izin verilir. Bu, çoğu durumda size çok zaman kazandırabilecek hazır bir hile sayfasıdır.
• Kompleks maddelerdeki elementlerin oksidasyon durumunu hesaplarken, önce kesin olarak bildiğimiz elementlerin oksidasyon durumlarını (sabit oksidasyon durumuna sahip elementler) belirtiriz ve değişken oksidasyon durumuna sahip elementlerin oksidasyon durumu x olarak gösterilir. Tüm parçacıkların tüm yüklerinin toplamı, bir molekülde sıfıra veya bir iyondaki bir iyonun yüküne eşittir. Bu verilerden bir denklem oluşturmak ve çözmek kolaydır.