Metalas, kurio junginiuose oksidacijos būsena yra 1. Žemiausias oksidacijos laipsnis. Elektronų perdavimas cheminėse reakcijose

Tyrinėdami joninius ir kovalentinius polinius cheminius ryšius, susipažinote su sudėtingomis medžiagomis, susidedančiomis iš dviejų cheminių elementų. Tokios medžiagos vadinamos dvejetainiais (iš lot. bi – du) arba dviejų elementų.

Prisiminkime tipiškus dvejetainius junginius, kuriuos nurodėme kaip pavyzdį, norėdami apsvarstyti joninių ir kovalentinių polinių cheminių jungčių susidarymo mechanizmus: NaCl – natrio chloridas ir HCl – vandenilio chloridas.

Pirmuoju atveju ryšys yra joninis: natrio atomas perkėlė savo išorinį elektroną į chloro atomą ir pavertė jonu, kurio krūvis +1, o chloro atomas priėmė elektroną ir virto jonu, kurio krūvis yra - 1. Schematiškai atomų virsmo jonais procesas gali būti pavaizduotas taip:

HC1 vandenilio chlorido molekulėje cheminis ryšys susidaro dėl nesuporuotų išorinių elektronų poravimosi ir bendros vandenilio ir chloro atomų elektronų poros susidarymo:

Kovalentinio ryšio susidarymą vandenilio chlorido molekulėje teisingiau pavaizduoti kaip vandenilio atomo vieno elektrono s-debesio ir chloro atomo vieno elektrono p-debesio persidengimą:

Cheminės sąveikos metu bendroji elektronų pora pasislenka link labiau elektronneigiamo chloro atomo: ty elektronas ne visiškai pereis iš vandenilio atomo į chloro atomą, o iš dalies, taip sukeldamas dalinį atomų 5 krūvį (žr. § 12). ): . Jei įsivaizduotume, kad HCl molekulėje, kaip ir natrio chlorido NaCl, elektronas visiškai pereina iš vandenilio atomo į chloro atomą, tada jie gautų krūvius +1 ir -1: . Tokie sąlyginiai krūviai vadinami oksidacijos būsena. Apibrėžiant šią sąvoką, sąlyginai daroma prielaida, kad kovalentiniuose poliniuose junginiuose rišantys elektronai visiškai perėjo į labiau elektroneigiamą atomą, todėl junginiai susideda tik iš teigiamai ir neigiamai įkrautų jonų.

Oksidacijos būsena gali turėti neigiamą, teigiamą arba nulinę reikšmę, kuri paprastai yra virš elemento simbolio viršuje, pavyzdžiui:

Tie atomai, kurie gavo elektronus iš kitų atomų arba į kuriuos yra išstumtos bendros elektronų poros, t.y. daugiau elektronneigiamų elementų atomai, turi neigiamą oksidacijos būseną. Fluoro oksidacijos būsena visada yra -1 visuose junginiuose. Deguonis, antrasis labiausiai elektronegatyvus elementas po fluoro, beveik visada turi -2 oksidacijos būseną, išskyrus junginius su fluoru, pavyzdžiui:

Tie atomai, kurie atiduoda savo elektronus kitiems atomams arba iš kurių sudaromos bendros elektronų poros, t.y. mažiau elektronneigiamų elementų atomai, turi teigiamą oksidacijos būseną. Junginiuose esantys metalai visada turi teigiamą oksidacijos būseną. Pagrindinių pogrupių metalams: I grupė (IA grupė) visuose junginiuose oksidacijos laipsnis yra +1, II grupė (IIA grupė) yra +2, III grupė (IIIA grupė) - +3, pavyzdžiui:

bet junginiuose su metalais vandenilio oksidacijos būsena yra -1:

Nulinė oksidacijos būsenos vertė turi atomus paprastų medžiagų molekulėse ir laisvos būsenos atomus, pavyzdžiui:

„Oksidacijos būsenos“ sąvokai artima yra „valencijos“ sąvoka, kurią sutikote svarstydami kovalentinę cheminę jungtį. Tačiau jie nėra vienodi.

„Valencijos“ sąvoka taikoma medžiagoms, kurios turi molekulinę struktūrą. Didžioji dauguma organinių medžiagų, su kuriomis susipažinsite 10 klasėje, turi būtent tokią struktūrą. Pagrindinės mokyklos kurse mokaisi neorganinės chemijos, kurios dalykas – tiek molekulinės, tiek nemolekulinės, pavyzdžiui, joninės, sandaros medžiagos. Todėl geriau vartoti „oksidacijos būsenos“ sąvoką.

Kuo skiriasi valentingumas ir oksidacijos būsena?

Dažnai valentingumas ir oksidacijos būsena skaitine prasme yra vienodi, tačiau valentas neturi įkrovos ženklo, o oksidacijos būsena turi. Pavyzdžiui, vienavalentis vandenilis turi šias oksidacijos būsenas įvairiose medžiagose:

Atrodytų, kad monovalentinis fluoras - labiausiai elektronegatyvus elementas - turėtų visiškai sutapti tarp oksidacijos būsenos ir valentingumo. Galų gale, jo atomas gali sudaryti tik vieną kovalentinį ryšį, nes jam trūksta vieno elektrono iki išorinio elektroninio sluoksnio užbaigimo. Tačiau čia taip pat yra skirtumas:

Valentinė ir oksidacijos būsena skiriasi dar labiau, jei nesutampa skaičiais. Pavyzdžiui:

Junginiuose bendra oksidacijos būsena visada lygi nuliui. Žinodami tai ir vieno iš elementų oksidacijos būseną, pagal formulę galite rasti kito elemento oksidacijos būseną, pavyzdžiui, dvejetainio junginio. Taigi, suraskime chloro oksidacijos laipsnį junginyje C1 2 O 7.

Pažymėkime deguonies oksidacijos laipsnį: . Todėl septynių deguonies atomų bendras neigiamas krūvis bus (-2) × 7 = -14. Tada bendras dviejų chloro atomų krūvis bus +14, o vieno chloro atomo: (+14) : 2 = +7. Todėl chloro oksidacijos būsena yra .

Panašiai, žinant elementų oksidacijos būsenas, galima suformuluoti junginio formulę, pavyzdžiui, aliuminio karbidas (aliuminio ir anglies junginys).

Nesunku pastebėti, kad panašiai dirbote su „valentiškumo“ sąvoka, kai išvedėte kovalentinio junginio formulę arba nustatėte elemento valentiškumą pagal jo junginio formulę.

Dvejetainių junginių pavadinimai sudaromi iš dviejų žodžių – juos sudarančių cheminių elementų pavadinimų. Pirmasis žodis žymi junginio elektronneigiamąją dalį – nemetalą, jo lotyniškas pavadinimas su galūne -id visada yra vardininko linkme. Antrasis žodis žymi elektropozityviąją dalį – metalą arba mažiau elektroneigiamą elementą, jo pavadinimas visada rašomas giminiškoje raidėje:

Pavyzdžiui: NaCl – natrio chloridas, MgS – magnio sulfidas, KH – kalio hidridas, CaO – kalcio oksidas. Jei elektroteigiamas elementas pasižymi skirtingu oksidacijos laipsniu, tai atsispindi pavadinime, nurodant oksidacijos laipsnį romėnišku skaitmeniu, kuris yra pavadinimo pabaigoje, pavyzdžiui: - geležies oksidas (II) (skaityti " geležies oksidas du"), - geležies oksidas (III) (skaitykite "geležies oksidas trys").

Jei junginys susideda iš dviejų nemetalinių elementų, tai prie labiau elektroneigiamo iš jų pavadinimo pridedama priesaga -id, po to į giminės raidę dedamas antrasis komponentas. Pavyzdžiui: - deguonies fluoridas (II), - sieros oksidas (IV) ir - sieros oksidas (VI).

Kai kuriais atvejais elementų atomų skaičius nurodomas naudojant skaitmenų pavadinimus graikiškai – mono, di, trys, tetra, penta, heksa ir kt. Pavyzdžiui: - anglies monoksidas arba anglies monoksidas (II), - anglies monoksidas (II). dioksidas arba anglies oksidas (IV), - švino tetrachloridas arba švino (IV) chloridas.

Tam, kad skirtingų šalių chemikai suprastų vieni kitus, reikėjo sukurti vieningą terminologiją ir medžiagų nomenklatūrą. Pirmieji cheminės nomenklatūros principus 1785 m. sukūrė prancūzų chemikai A. Lavoisier, A. Fourcroix, L. Giton de Mervaux ir C. Berthollet. Šiuo metu Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) koordinuoja mokslininkų veiklą įvairiose šalyse ir teikia rekomendacijas dėl medžiagų nomenklatūros ir chemijoje vartojamos terminijos.

Raktažodžiai ir frazės

1. Dvejetainiai arba dviejų elementų junginiai.
2. Oksidacijos laipsnis.
3. Cheminė nomenklatūra.
4. Elementų oksidacijos būsenų nustatymas pagal formulę.
5. Dvejetainių junginių formulių sudarymas pagal elementų oksidacijos būsenas.

Darbas kompiuteriu

1. Žiūrėkite elektroninę paraišką. Išstudijuokite pamokos medžiagą ir atlikite siūlomas užduotis.
2. Internete ieškokite el. pašto adresų, kurie gali būti papildomi šaltiniai, atskleidžiantys pastraipos raktinių žodžių ir frazių turinį. Pasiūlykite mokytojui savo pagalbą ruošiant naują pamoką – parašykite kitos pastraipos raktinius žodžius ir frazes.

Klausimai ir užduotys

1. Užrašykite azoto oksidų (II), (V), (I), (III), (IV) formules.
2. Pateikite pavadinimus dvejetainių junginių, kurių formulės yra: a) С1 2 0 7, С1 2 O, С1O 2; b) FeCl2, FeCl3; c) MnS, MnO2, MnF4, MnO, MnCl4; r) Cu 2 O, Mg 2 Si, SiCl 4, Na 3 N, FeS.
3. Raskite žinynuose ir žodynuose įvairiausių medžiagų pavadinimų su formulėmis: a) CO 2 ir CO; b) SO 2 ir SO 3. Paaiškinkite jų etimologiją. Pateikite du šių medžiagų pavadinimus pagal tarptautinę nomenklatūrą pagal pastraipoje nustatytas taisykles.
4. Kokį kitą pavadinimą galima pavadinti amoniaku H 3 N?
5. Raskite tūrį, kurį jie turi ties n. y. 17 g vandenilio sulfido.
6. Kiek molekulių yra šiame tūryje?
7. Apskaičiuokite 33,6 m3 metano CH 2 masę esant n. y. ir nustatyti šiame tūryje esančių jo molekulių skaičių.
8. Nustatykite anglies oksidacijos laipsnį ir užrašykite šių medžiagų struktūrines formules, žinant, kad organiniuose junginiuose esanti anglis visada yra keturvalentė: metanas CH 4, anglies tetrachloridas CC1 4, etanas C 2 H 4, acetilenas C 2 H 2.

Chemijos paruošimas ZNO ir DPA
Išsamus leidimas

DALIS IR

BENDROJI CHEMIJA

CHEMINĖS RYŠYS IR MEDŽIAGOS STRUKTŪRA

Oksidacijos būsena

Oksidacijos būsena yra sąlyginis atomo krūvis molekulėje arba kristale, kuris atsirado ant jo, kai visi jo sukurti poliniai ryšiai buvo joninio pobūdžio.

Skirtingai nuo valentingumo, oksidacijos būsenos gali būti teigiamos, neigiamos arba nulinės. Paprastuose joniniuose junginiuose oksidacijos būsena sutampa su jonų krūviais. Pavyzdžiui, natrio chloride NaCl (Na + Cl - ) Natrio oksidacijos būsena yra +1, o chloro -1, kalcio okside CaO (Ca +2 O -2) Kalcio oksidacijos būsena yra +2, o oksizeno - -2. Ši taisyklė galioja visiems baziniams oksidams: metalinio elemento oksidacijos būsena yra lygi metalo jono krūviui (natrio +1, bario +2, aliuminio +3), o deguonies oksidacijos laipsnis yra -2. Oksidacijos laipsnis nurodomas arabiškais skaitmenimis, kurie yra virš elemento simbolio, pavyzdžiui, valentingumo, ir pirmiausia nurodo krūvio ženklą, o tada jo skaitinę reikšmę:

Jei oksidacijos būsenos modulis yra lygus vienetui, tada skaičių „1“ galima praleisti ir rašyti tik ženklą: Na + Cl - .

Oksidacijos būsena ir valentingumas yra susijusios sąvokos. Daugelyje junginių elementų oksidacijos būsenos absoliuti reikšmė sutampa su jų valentiškumu. Tačiau yra daug atvejų, kai valentingumas skiriasi nuo oksidacijos būsenos.

Paprastose medžiagose - nemetaluose yra kovalentinis nepolinis ryšys, jungtinė elektronų pora yra pasislinkusi į vieną iš atomų, todėl elementų oksidacijos laipsnis paprastose medžiagose visada lygus nuliui. Bet atomai yra sujungti vienas su kitu, tai yra, jie turi tam tikrą valentingumą, nes, pavyzdžiui, deguonies deguonies valentingumas yra II, o azoto - III:

Vandenilio peroksido molekulėje deguonies valentingumas taip pat yra II, o vandenilio - I:

Galimų laipsnių apibrėžimas elementų oksidacija

Oksidacijos būsenos, kurias elementai gali rodyti įvairiuose junginiuose, dažniausiai gali būti nulemtos išorinio elektroninio nivelyro sandaros arba elemento vietos periodinėje sistemoje.

Metalinių elementų atomai gali atiduoti tik elektronus, todėl junginiuose jie turi teigiamą oksidacijos būseną. Jo absoliuti vertė daugeliu atvejų (išskyrus d -elementai) yra lygus elektronų skaičiui išoriniame lygyje, tai yra grupės skaičiui periodinėje sistemoje. atomai d -elementai taip pat gali paaukoti elektronus iš priekinio lygio, būtent iš neužpildytų d - orbitalės. Todėl už d -elementų, nustatyti visas įmanomas oksidacijos būsenas yra daug sunkiau nei už s- ir p-elementai. Galima drąsiai teigti, kad dauguma d -elementų oksidacijos būsena yra +2 dėl išorinio elektroninio lygio elektronų, o maksimali oksidacijos būsena daugeliu atvejų yra lygi grupės skaičiui.

Nemetalinių elementų atomai gali turėti tiek teigiamą, tiek neigiamą oksidacijos būseną, priklausomai nuo to, su kuriuo elemento atomu jie sudaro ryšį. Jei elementas yra labiau elektroneigiamas, tada jis turi neigiamą oksidacijos būseną, o jei mažiau elektroneigiamas - teigiamą.

Nemetalinių elementų oksidacijos laipsnio absoliučią vertę galima nustatyti pagal išorinio elektroninio sluoksnio struktūrą. Atomas gali priimti tiek elektronų, kad aštuoni elektronai išsidėstę jo išoriniame lygyje: VII grupės nemetaliniai elementai paima vieną elektroną ir parodo -1 oksidacijos būseną, VI grupės - du elektronus ir parodo oksidacijos būseną - 2 ir kt.

Nemetaliniai elementai gali išskirti skirtingą elektronų skaičių: daugiausia tiek, kiek yra išoriniame energijos lygyje. Kitaip tariant, maksimali nemetalinių elementų oksidacijos būsena yra lygi grupės skaičiui. Dėl elektronų sukimosi išoriniame atomų lygyje nesuporuotų elektronų, kuriuos atomas gali paaukoti cheminėse reakcijose, skaičius skiriasi, todėl nemetaliniai elementai gali turėti įvairias tarpines oksidacijos būsenas.

Galimos oksidacijos būsenos s - ir p-elementai

PS grupė
Aukščiausia oksidacijos būsena
Vidutinė oksidacijos būsena
Žemesnė oksidacijos būsena

Junginių oksidacijos būsenų nustatymas

Bet kuri elektriškai neutrali molekulė, todėl visų elementų atomų oksidacijos būsenų suma turi būti lygi nuliui. Nustatykime oksidacijos laipsnį sieroje (I V) oksidas SO 2 tauposforas (V) sulfidas P 2 S 5.

Sieros (ir V) oksidas SO 2 sudarytas iš dviejų elementų atomų. Iš jų deguonis turi didžiausią elektronegatyvumą, todėl deguonies atomai turės neigiamą oksidacijos būseną. Deguoniui jis yra -2. Šiuo atveju siera turi teigiamą oksidacijos būseną. Skirtinguose junginiuose siera gali turėti skirtingas oksidacijos būsenas, todėl šiuo atveju ją reikia apskaičiuoti. Molekulėje SO2 du deguonies atomai, kurių oksidacijos laipsnis yra -2, taigi bendras deguonies atomų krūvis yra -4. Kad molekulė būtų elektriškai neutrali, sieros atomas turi visiškai neutralizuoti abiejų deguonies atomų krūvį, todėl sieros oksidacijos būsena yra +4:

Fosforo molekulėje V) sulfidas P 2 S 5 Labiau elektronegatyvus elementas yra siera, tai yra, jis turi neigiamą oksidacijos būseną, o fosforas - teigiamą. Sieros neigiama oksidacijos būsena yra tik 2. Kartu penki sieros atomai turi neigiamą krūvį -10. Todėl du fosforo atomai turi neutralizuoti šį krūvį, kurio bendras krūvis yra +10. Kadangi molekulėje yra du fosforo atomai, kiekvieno oksidacijos būsena turi būti +5:

Sunkiau apskaičiuoti oksidacijos laipsnį ne dvejetainiuose junginiuose – druskose, bazėse ir rūgštyse. Tačiau tam reikia naudoti ir elektrinio neutralumo principą, taip pat atsiminti, kad daugumoje junginių deguonies oksidacijos būsena yra -2, vandenilio +1.

Apsvarstykite tai naudodami kalio sulfato pavyzdį K2SO4. Kalio oksidacijos būsena junginiuose gali būti tik +1, o deguonies -2:

Remdamiesi elektroneutralumo principu, apskaičiuojame sieros oksidacijos būseną:

2 (+1) + 1 (x) + 4 (-2) = 0, taigi x = +6.

Nustatant junginių elementų oksidacijos būsenas, reikia laikytis šių taisyklių:

1. Paprastos medžiagos elemento oksidacijos laipsnis lygus nuliui.

2. Fluoras yra elektroneigiamiausias cheminis elementas, todėl Fluoro oksidacijos laipsnis visuose junginiuose yra -1.

3. Deguonis yra elektroneigiamiausias elementas po fluoro, todėl deguonies oksidacijos būsena visuose junginiuose, išskyrus fluoridus, yra neigiama: dažniausiai -2, o peroksiduose -1.

4. Vandenilio oksidacijos laipsnis daugumoje junginių yra +1, o junginiuose su metaliniais elementais (hidridais) - -1.

5. Metalų oksidacijos laipsnis junginiuose visada yra teigiamas.

6. Labiau elektronegatyvus elementas visada turi neigiamą oksidacijos būseną.

7. Visų molekulėje esančių atomų oksidacijos būsenų suma lygi nuliui.

Cheminis elementas junginyje, apskaičiuojamas darant prielaidą, kad visos jungtys yra joninės.

Oksidacijos būsenos gali turėti teigiamą, neigiamą arba nulinę reikšmę, todėl elementų oksidacijos būsenų algebrinė suma molekulėje, atsižvelgiant į jų atomų skaičių, yra 0, o jone – jono krūvis.

1. Metalų oksidacijos būsenos junginiuose visada yra teigiamos.

2. Aukščiausia oksidacijos būsena atitinka periodinės sistemos, kurioje yra šis elementas, grupės numerį (išimtis yra: Au+3(I grupė), Cu+2(II), iš VIII grupės, oksidacijos laipsnis +8 gali būti tik osmyje Os ir rutenis Ru.

3. Nemetalų oksidacijos laipsniai priklauso nuo to, su kuriuo atomu jie yra prijungti:

• jei su metalo atomu, tada oksidacijos būsena yra neigiama;
• jei su nemetaliniu atomu, tai oksidacijos būsena gali būti ir teigiama, ir neigiama. Tai priklauso nuo elementų atomų elektronegatyvumo.

4. Didžiausią neigiamą nemetalų oksidacijos laipsnį galima nustatyti iš 8 atėmus grupės, kurioje yra šis elementas, skaičių, t.y. didžiausia teigiama oksidacijos būsena yra lygi elektronų skaičiui ant išorinio sluoksnio, kuris atitinka grupės skaičių.

5. Paprastų medžiagų oksidacijos laipsniai yra 0, nepriklausomai nuo to, ar tai metalas, ar nemetalas.

Elementai su pastovia oksidacijos būsena.

Elementas	Būdinga oksidacijos būsena	Išimtys
		Metalo hidridai: LIH-1
		oksidacijos būsena vadinamas sąlyginiu dalelės krūviu, darant prielaidą, kad ryšys visiškai nutrūkęs (turi joninį pobūdį). H- Cl = H + + Cl - , Ryšys druskos rūgštyje yra kovalentinis polinis. Elektronų pora yra labiau linkusi į atomą Cl - , nes tai labiau elektronegatyvus visas elementas. Kaip nustatyti oksidacijos laipsnį? Elektronegatyvumas yra atomų gebėjimas pritraukti elektronus iš kitų elementų. Oksidacijos būsena nurodyta virš elemento: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - ir tt Tai gali būti neigiama ir teigiama. Paprastos medžiagos oksidacijos laipsnis (nesusirišęs, laisva būsena) lygi nuliui. Daugumos junginių deguonies oksidacijos būsena yra -2 (išimtis yra peroksidai H 2 O 2, kur jis yra -1 ir junginiai su fluoru - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oksidacijos būsena paprastas monatominis jonas yra lygus jo krūviui: Na + , Ca +2 . Vandenilio junginiuose oksidacijos būsena yra +1 (išimtis yra hidridai - Na + H - ir tipo jungtis C +4 H 4 -1 ). Metalo ir nemetalų jungtyse atomas, kurio elektronegatyvumas yra didžiausias, turi neigiamą oksidacijos būseną (elektronegatyvumo duomenys pateikiami pagal Paulingo skalę): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NE 3 ) - ir tt Oksidacijos laipsnio nustatymo cheminiuose junginiuose taisyklės. Paimkime ryšį KMnO 4 , būtina nustatyti mangano atomo oksidacijos laipsnį. Samprotavimas: Kalis yra periodinės lentelės I grupės šarminis metalas, todėl jo oksidacijos būsena yra tik +1. Yra žinoma, kad daugumoje jo junginių deguonies oksidacijos būsena yra -2. Ši medžiaga nėra peroksidas, vadinasi, ne išimtis. Sudaro lygtį: K+MnXO 4 -2 Leisti būti X- mums nežinomas mangano oksidacijos laipsnis. Kalio atomų skaičius yra 1, mangano - 1, deguonies - 4. Įrodyta, kad molekulė kaip visuma yra elektriškai neutrali, todėl jos bendras krūvis turi būti lygus nuliui. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Vadinasi, mangano oksidacijos būsena kalio permanganate = +7. Paimkime kitą oksido pavyzdį Fe2O3. Būtina nustatyti geležies atomo oksidacijos laipsnį. Samprotavimas: Geležis yra metalas, deguonis yra nemetalas, o tai reiškia, kad būtent deguonis bus oksidatorius ir turės neigiamą krūvį. Mes žinome, kad deguonies oksidacijos būsena yra -2. Mes atsižvelgiame į atomų skaičių: geležis - 2 atomai, deguonis - 3. Sudarome lygtį kur X- geležies atomo oksidacijos būsena: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Išvada: geležies oksidacijos laipsnis šiame okside yra +3. Pavyzdžiai. Nustatykite visų molekulėje esančių atomų oksidacijos laipsnius. 1. K2Cr2O7. Oksidacijos būsena K+1, deguonis O -2. Pateikti indeksai: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Nes elementų oksidacijos būsenų molekulėje algebrinė suma, atsižvelgiant į jų atomų skaičių, lygi 0, tada teigiamų oksidacijos būsenų skaičius lygus neigiamų. Oksidacijos būsenos K+O=(-14)+(+2)=(-12). Iš to išplaukia, kad chromo atomo teigiamų galių skaičius yra 12, tačiau molekulėje yra 2 atomai, vadinasi, vienam atomui yra (+12):2=(+6). Atsakymas: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. Tokiu atveju oksidacijos būsenų suma bus lygi nebe nuliui, o jono krūviui, t.y. - 3. Sudarykite lygtį: x+4×(- 2)= - 3 . Atsakymas: (Kaip +5 O 4 -2) 3-.

Daugelyje mokyklinių vadovėlių ir vadovų jie moko, kaip rašyti valentingumo formules, net ir junginiams su joninėmis jungtimis. Norint supaprastinti formulių sudarymo procedūrą, tai, mūsų nuomone, yra priimtina. Bet jūs turite suprasti, kad tai nėra visiškai teisinga dėl pirmiau minėtų priežasčių.

Universalesnė sąvoka yra oksidacijos laipsnio sąvoka. Pagal atomų oksidacijos būsenų reikšmes, taip pat valentingumo reikšmes galima sudaryti chemines formules ir užrašyti formulių vienetus.

Oksidacijos būsena yra sąlyginis dalelės (molekulės, jono, radikalo) atomo krūvis, apskaičiuojamas taip, kad visi dalelės ryšiai yra joniniai.

Prieš nustatant oksidacijos būsenas, būtina palyginti jungiamųjų atomų elektronegatyvumą. Didesnio elektronegatyvumo atomas turi neigiamą oksidacijos būseną, o mažesnio elektronegatyvumo atomas – teigiamą.

Siekiant objektyviai palyginti atomų elektronegatyvumo reikšmes skaičiuojant oksidacijos būsenas, 2013 metais IUPAC rekomendavo naudoti Alleno skalę.

* Taigi, pavyzdžiui, Alleno skalėje azoto elektronegatyvumas yra 3,066, o chloro - 2,869.

Iliustruojame aukščiau pateiktą apibrėžimą pavyzdžiais. Padarykime vandens molekulės struktūrinę formulę.

Kovalentinės polinės OH jungtys rodomos mėlynai.

Įsivaizduokite, kad abu ryšiai yra ne kovalentiniai, o joniniai. Jei jie būtų joniniai, tada vienas elektronas pereitų iš kiekvieno vandenilio atomo į labiau elektroneigiamą deguonies atomą. Šiuos perėjimus žymime mėlynomis rodyklėmis.

*TamePavyzdžiui, rodyklė skirta iliustruoti visišką elektronų perdavimą, o ne iliustruoti indukcinį efektą.

Nesunku pastebėti, kad rodyklių skaičius rodo perduotų elektronų skaičių, o jų kryptis – elektronų perdavimo kryptį.

Dvi rodyklės nukreiptos į deguonies atomą, o tai reiškia, kad du elektronai pereina prie deguonies atomo: 0 + (-2) = -2. Deguonies atomo krūvis yra -2. Tai yra deguonies oksidacijos laipsnis vandens molekulėje.

Vienas elektronas palieka kiekvieną vandenilio atomą: 0 - (-1) = +1. Tai reiškia, kad vandenilio atomų oksidacijos būsena yra +1.

Oksidacijos būsenų suma visada lygi bendram dalelės krūviui.

Pavyzdžiui, vandens molekulėje oksidacijos būsenų suma yra tokia: +1(2) + (-2) = 0. Molekulė yra elektriškai neutrali dalelė.

Jeigu apskaičiuosime jono oksidacijos būsenas, tai oksidacijos būsenų suma atitinkamai lygi jo krūviui.

Oksidacijos būsenos reikšmė dažniausiai nurodoma viršutiniame dešiniajame elemento simbolio kampe. Be to, ženklas rašomas prieš skaičių. Jei ženklas yra po skaičiaus, tai yra jono krūvis.

Pavyzdžiui, S -2 yra sieros atomas oksidacijos būsenoje -2, S 2- yra sieros anijonas, kurio krūvis yra -2.

S +6 O -2 4 2- - atomų oksidacijos būsenų reikšmės sulfato anijone (jono krūvis paryškintas žaliai).

Dabar apsvarstykite atvejį, kai junginys turi mišrius ryšius: Na 2 SO 4 . Ryšys tarp sulfato anijono ir natrio katijonų yra joninis, sieros atomo ir deguonies atomų ryšiai sulfato jone yra kovalentiniai poliniai. Užrašome grafinę natrio sulfato formulę, o rodyklės nurodo elektronų perėjimo kryptį.

*Struktūrinė formulė atspindi kovalentinių ryšių tvarką dalelėje (molekulėje, jone, radikale). Struktūrinės formulės naudojamos tik dalelėms su kovalentiniais ryšiais. Dalelėms su joniniais ryšiais struktūrinės formulės sąvoka yra beprasmė. Jei dalelėje yra joninių ryšių, tada naudojama grafinė formulė.

Matome, kad šeši elektronai palieka centrinį sieros atomą, o tai reiškia, kad sieros oksidacijos laipsnis yra 0 - (-6) = +6.

Galiniai deguonies atomai užima po du elektronus, o tai reiškia, kad jų oksidacijos būsenos yra 0 + (-2) = -2

Tiltiniai deguonies atomai priima po du elektronus, jų oksidacijos būsena –2.

Taip pat oksidacijos laipsnį galima nustatyti pagal struktūrinę-grafinę formulę, kur brūkšneliai žymi kovalentinius ryšius, o jonai – krūvį.

Šioje formulėje jungiamieji deguonies atomai jau turi vienetinius neigiamus krūvius ir iš sieros atomo į juos ateina papildomas elektronas -1 + (-1) = -2, o tai reiškia, kad jų oksidacijos būsenos yra -2.

Natrio jonų oksidacijos būsena lygi jų krūviui, t.y. +1.

Nustatykime elementų oksidacijos būsenas kalio superokside (superokside). Norėdami tai padaryti, parengsime grafinę kalio superoksido formulę, rodykle parodysime elektronų persiskirstymą. O-O ryšys yra kovalentinis nepolinis, todėl elektronų persiskirstymas jame nenurodytas.

* Superoksido anijonas yra radikalų jonas. Formalus vieno deguonies atomo krūvis yra -1, o kito, turinčio nesuporuotą elektroną, yra 0.

Matome, kad kalio oksidacijos būsena yra +1. Deguonies atomo oksidacijos būsena, parašyta priešingoje kalio formulėje, yra -1. Antrojo deguonies atomo oksidacijos būsena yra 0.

Lygiai taip pat galima nustatyti oksidacijos laipsnį pagal struktūrinę-grafinę formulę.

Apskritimai rodo formalius kalio jonų ir vieno iš deguonies atomų krūvius. Šiuo atveju formalių krūvių reikšmės sutampa su oksidacijos būsenų reikšmėmis.

Kadangi abu superoksido anijono deguonies atomai turi skirtingas oksidacijos būsenas, galime apskaičiuoti aritmetinis oksidacijos laipsnio vidurkis deguonies.

Jis bus lygus / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0,5.

Aritmetinio vidurkio oksidacijos būsenų reikšmės paprastai nurodomos bendrosiose formulėse arba formulės vienetuose, kad būtų parodyta, jog oksidacijos būsenų suma yra lygi bendram sistemos įkrovimui.

Superoksido atveju: +1 + 2 (-0,5) = 0

Oksidacijos būsenas nesunku nustatyti naudojant elektronų taškų formules, kuriose taškais žymimos pavienės elektronų poros ir kovalentinių ryšių elektronai.

Deguonis yra VIA grupės elementas, todėl jo atome yra 6 valentiniai elektronai. Įsivaizduokite, kad ryšiai vandens molekulėje yra joniniai, tokiu atveju deguonies atomas gautų elektronų oktetą.

Deguonies oksidacijos būsena yra atitinkamai lygi: 6 - 8 \u003d -2.

O vandenilio atomai: 1 - 0 = +1

Gebėjimas nustatyti oksidacijos laipsnį naudojant grafines formules yra neįkainojamas norint suprasti šios sąvokos esmę, nes šis įgūdis bus reikalingas organinės chemijos kursuose. Jei kalbame apie neorganines medžiagas, tai būtina mokėti nustatyti oksidacijos laipsnį pagal molekulines formules ir formulių vienetus.

Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite suprasti, kad oksidacijos būsenos yra pastovios ir kintamos. Elementai, kurių oksidacijos būsena yra pastovi, turi būti įsimenami.

Bet kuriam cheminiam elementui būdinga aukštesnė ir žemesnė oksidacijos būsena.

Žemiausia oksidacijos būsena yra krūvis, kurį atomas įgyja gavęs didžiausią elektronų skaičių išoriniame elektronų sluoksnyje.

Atsižvelgiant į tai, žemiausia oksidacijos būsena yra neigiama, išskyrus metalus, kurių atomai niekada nepriima elektronų dėl mažų elektronegatyvumo verčių. Metalų oksidacijos būsena yra mažiausia – 0.

Dauguma pagrindinių pogrupių nemetalų bando užpildyti savo išorinį elektronų sluoksnį iki aštuonių elektronų, po to atomas įgauna stabilią konfigūraciją ( okteto taisyklė). Todėl, norint nustatyti žemiausią oksidacijos laipsnį, reikia suprasti, kiek valentinių elektronų atomui trūksta iki okteto.

Pavyzdžiui, azotas yra VA grupės elementas, o tai reiškia, kad azoto atome yra penki valentiniai elektronai. Azoto atomui iki okteto trūksta trijų elektronų. Taigi žemiausia azoto oksidacijos būsena yra: 0 + (-3) = -3

Elementų būklei junginiuose apibūdinti įvesta oksidacijos laipsnio sąvoka.

APIBRĖŽIMAS

Elektronų, pasislinkusių iš tam tikro elemento atomo arba į tam tikro elemento atomą, skaičius junginyje vadinamas oksidacijos būsena.

Teigiama oksidacijos būsena rodo elektronų, išstumtų iš tam tikro atomo, skaičių, o neigiama oksidacijos būsena rodo elektronų, pasislinkusių link tam tikro atomo, skaičių.

Iš šio apibrėžimo matyti, kad junginiuose su nepoliniais ryšiais elementų oksidacijos būsena yra lygi nuliui. Tokių junginių pavyzdžiais gali būti molekulės, susidedančios iš identiškų atomų (N2, H2, Cl2).

Metalų oksidacijos būsena elementarioje būsenoje yra lygi nuliui, nes elektronų tankio pasiskirstymas juose yra vienodas.

Paprastuose joniniuose junginiuose juos sudarančių elementų oksidacijos būsena yra lygi elektros krūviui, nes formuojantis šiems junginiams vyksta beveik visiškas elektronų perkėlimas iš vieno atomo į kitą: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, Al +3 F - 1 3, Zr +4 Br -1 4.

Nustatant elementų oksidacijos laipsnį junginiuose su poliniais kovalentiniais ryšiais, lyginamos jų elektronegatyvumo reikšmės. Kadangi, susidarant cheminiam ryšiui, elektronai pasislenka į daugiau elektronneigiamų elementų atomus, pastarieji junginiuose turi neigiamą oksidacijos būseną.

Aukščiausia oksidacijos būsena

Elementams, kurių junginiuose yra skirtingos oksidacijos būsenos, yra didesnės (maksimaliai teigiamos) ir žemesnės (mažiausiai neigiamos) oksidacijos būsenos. Didžiausia cheminio elemento oksidacijos laipsnis paprastai skaitiniu būdu sutampa su grupės numeriu D. I. Mendelejevo periodinėje sistemoje. Išimtys yra fluoras (oksidacijos laipsnis yra -1, o elementas yra VIIA grupėje), deguonis (oksidacijos laipsnis yra +2, o elementas yra VIA grupėje), helis, neonas, argonas (oksidacijos būsena). yra 0, o elementai yra VIII grupės grupėje), taip pat kobalto ir nikelio pogrupių elementai (oksidacijos laipsnis yra +2, o elementai yra VIII grupėje), kuriems išreiškiama didžiausia oksidacijos būsena. skaičiumi, kurio reikšmė mažesnė už grupės, kuriai jie priklauso, skaičių. Vario pogrupio elementai, priešingai, turi didesnę oksidacijos būseną daugiau nei vieną, nors priklauso I grupei (maksimali teigiama vario ir sidabro oksidacijos būsena yra +2, aukso +3).

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Atsakymas Kiekvienoje siūlomoje transformacijos schemoje pakaitomis nustatysime sieros oksidacijos laipsnį ir tada pasirinksime teisingą atsakymą.

• Vandenilio sulfide sieros oksidacijos laipsnis yra (-2), o paprastoje medžiagoje - sieros - 0:

Sieros oksidacijos laipsnio pokytis: -2 → 0, t.y. šeštas atsakymas.

• Paprastoje medžiagoje - sieroje - sieros oksidacijos laipsnis yra 0, o SO 3 - (+6):

Sieros oksidacijos laipsnio pokytis: 0 → +6, t.y. ketvirtas atsakymas.

• Sieros rūgštyje sieros oksidacijos laipsnis yra (+4), o paprastoje medžiagoje - sieros - 0:

1×2 +x+ 3×(-2) =0;

Sieros oksidacijos laipsnio pokytis: +4 → 0, t.y. trečias atsakymas.

2 PAVYZDYS

Užduotis	III valentas ir oksidacijos laipsnis (-3) azotas rodo junginyje: a) N 2 H 4; b) NH3; c) NH4Cl; d) N 2 O 5
Sprendimas	Norėdami teisingai atsakyti į pateiktą klausimą, pakaitomis nustatysime siūlomų junginių azoto valentingumą ir oksidacijos laipsnį. a) vandenilio valentingumas visada lygus I. Bendras vandenilio valentingumo vienetų skaičius yra 4 (1 × 4 = 4). Gautą vertę padalinkite iš azoto atomų skaičiaus molekulėje: 4/2 \u003d 2, todėl azoto valentingumas yra II. Šis atsakymas yra neteisingas. b) vandenilio valentingumas visada lygus I. Bendras vandenilio valentingumo vienetų skaičius yra 3 (1 × 3 = 3). Gautą vertę padaliname iš azoto atomų skaičiaus molekulėje: 3/1 \u003d 2, todėl azoto valentingumas yra III. Azoto oksidacijos laipsnis amoniake yra (-3): Tai yra teisingas atsakymas.
Atsakymas	b variantas