Как найти сумму степеней окисления - AvtoShod.ru

Как определить степень окисления?

Автор — Александр Игоревич Новичков .

Степень окисления — это формальный заряд атома. Слово «формальный» означает, что этого заряда у атома в действительности может и не быть, вернее, он может оказаться немного другим. Однако по разным причинам эти условные заряды удобны и химики всего мира пользуются понятием «степень окисления».

Отметим, что степень окисления указывается в верхнем правом углу атома в формате или , где – целое число. Например: $rm K^+Mn^{+7}O_{mkern 13mu 4}^{-2},; Fe^{+3}Cl_{mkern 4mu3}^{-},; O_{mkern 0mu 2}^{0}.$

Существуют определённые правила нахождения степени окисления.

1. Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомню, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов. Примеры: $rm O_{mkern 0mu 2}^{0},;P_{mkern 0mu 4}^{0},;Na^0.$
2. Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

— Исключения у водорода соединения , в которых у водорода степень окисления -1.
— Исключения у кислорода $rm H_{mkern 2mu 2}^+O_{mkern 2mu 2}^-,;Na_{mkern 2mu 2}^+O_{mkern 2mu 2}^-,;K^+O_{mkern 2mu 2}^{-frac{1}{2}}, ;K^+O_{mkern 2mu 3}^{-frac{1}{3}}, ;O^{+2}F_{mkern 2mu 2}^{-}, ;O_2^{mkern -3mu +}F_{mkern 2mu 2}^{-}.$

1. Сумма степеней окисления всех атомов сложного соединения должна быть равна нулю. Пользуясь именно эти правилом, мы будем расставлять степени окисления в сложных соединениях.
  Как именно?

Пример 1: расставьте степени окисления в соединении .
Мы знаем степень окисления тогда мы можем найти, что общее количество «плюсов» у четырех атомов . Чтобы в сумме был ноль, у трех атомов rm C заряд должен быть , значит у каждого атома $rm ; C rightarrow -4 ;; Al_{mkern 13mu 4}^{+3}C_{mkern 14mu 3}^{-4}.$

Пример 2: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Сначала подпишем постоянные степени окисления $rm K_{mkern 3mu 2}^{+}Cr_2^{?}O_{mkern 14mu 7}^{-2}.$

Посчитаем общее количество плюсов и минусов $rm frac{displaystyle K_{mkern 3mu 2}^{+}}{displaystyle +2} ;frac{displaystyle Cr_2^{?}}{displaystyle ?} ;frac{displaystyle O_{mkern 14mu 7}^{-2}}{displaystyle -14}.$

Для того, чтобы плюсов и минусов было одинаковое количество у двух хромов в сумме должно быть +12 , а значит, у каждого атома $rm +6, ; K_{mkern 3mu 2}^{+}Cr_2^{+6}O_{mkern 14mu 7}^{-2}.$

Пример 3: Найдите степени окисления всех атомов в соединении
Для начала заметим, что для нахождения степени окисления удобно «раскрыть скобки» и представить соединение как и тогда задание выполняется аналогично заданию из примера 2.
Ответ: $rm Al^{+3}(Cl^{+5}O_{mkern 14mu 3}^{-2})_3.$

1. В некоторых устоявшихся группах атомов в составе веществ (кислотные остатки и ион аммония) степени окисления атомов неизменны и их тоже стоит запомнить.

$rm (S^{+6}O_{mkern 13mu 4}^{-2})^{2-},;(S^{+4}O_{mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},;(C^{+4}O_{mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},;(Si^{+4}O_{mkern 14mu 3}^{-2})^{2-},;(P^{+5}O_{mkern 13mu 4}^{-2})^{3-},$
$rm (N^{+5}O_{mkern 14mu 3}^{-2})^{-},;(N^{+3}O_{mkern 14mu 2}^{-2})^{-},;(N^{-3}H_{mkern 2mu 4}^{+})^{+}.$

Пользуясь этими правилами, можно расставить степени окисления практически во всех соединений, встречающихся на ЕГЭ по химии.

Если вам понравился наш материал — записывайтесь на курсы подготовки к ЕГЭ по химии онлайн

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Как определить степень окисления?» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из разделов нашего сайта.

Публикация обновлена:
07.05.2023

Источник

Для определения степени окисления атома в химическом соединении необходимо:

1. Записать формулу вещества:

P2O5

2. Записать значения степеней окисления кислорода, водорода или другого элемента, имеющего постоянное (или точно известное) её значение:

Px2O−25

3. Найти сумму степеней окисления и вычислить значение (x):

2⋅x+5⋅(−2)=02x−10=02x=10x=+5.

Степень окисления фосфора равна (+5).

Подобным образом находят степени окисления атомов элементов в более сложных веществах.

Источник

Темы кодификатора ЕГЭ: Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Когда атомы взаимодействуют и образуют химическую связь, электроны между ними в большинстве случаев распределяются неравномерно, поскольку свойства атомов различаются. Более электроотрицательный атом сильнее притягивает к себе электронную плотность. Атом, который притянул к себе электронную плотность, приобретает частичный отрицательный заряд δ^—, его «партнер» — частичный положительный заряд δ+. Если разность электроотрицательностей атомов, образующих связь, не превышает 1,7, мы называем связь ковалентной полярной. Если разность электроотрицательностей, образующих химическую связь, превышает 1,7, то такую связь мы называем ионной.

Степень окисления – это вспомогательный условный заряд атома элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все соединения состоят из ионов (все полярные связи – ионные).

Что значит «условный заряд»? Мы просто-напросто договариваемся, что немного упростим ситуацию: будем считать любые полярные связи полностью ионными, и будем считать, что электрон полностью уходит или приходит от одного атома к другому, даже если на самом деле это не так. А уходит условно электрон от менее электроотрицательного атома к более электроотрицательному.

Например, в связи H-Cl мы считаем, что водород условно «отдал» электрон, и его заряд стал +1, а хлор «принял» электрон, и его заряд стал -1. На самом деле таких полных зарядов на этих атомах нет.

Наверняка, у вас возник вопрос — зачем же придумывать то, чего нет? Это не коварный замысел химиков, все просто: такая модель очень удобна. Представления о степени окисления элементов полезны при составлении классификации химических веществ, описании их свойств, составлении формул соединений и номенклатуры. Особенно часто степени окисления используются при работе с окислительно-восстановительными реакциями.

Степени окисления бывают высшие, низшие и промежуточные.

Высшая степень окисления равна номеру группы со знаком «плюс».

Низшая определяется, как номер группы минус 8.

И промежуточная степень окисления — это почти любое целое число в интервале от низшей степени окисления до высшей.

Например, для азота характерны: высшая степень окисления +5, низшая 5 — 8 = -3, а промежуточные степени окисления от -3 до +5. Например, в гидразине N₂H₄ степень окисления азота промежуточная, -2.

Чаще всего степень окисления атомов в сложных веществах обозначается сначала знаком, потом цифрой, например +1, +2, -2 и т.д. Когда речь идет о заряде иона (предположим, что ион реально существует в соединении), то сначала указывают цифру, потом знак. Например: Ca²⁺, CO₃ ^2-.

Для нахождения степеней окисления используют следующие правила:

Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю;
В нейтральных молекулах алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю, для ионов эта сумма равна заряду иона;
Степень окисления щелочных металлов (элементы I группы главной подгруппы) в соединениях равна +1, степень окисления щелочноземельных металлов (элементы II группы главной подгруппы) в соединениях равна +2; степень окисления алюминия в соединениях равна +3;
Степень окисления водорода в соединениях с металлами (солеобразные гидриды — NaH, CaH₂ и др.) равна -1; в соединениях с неметаллами (летучие водородные соединения) +1;
Степень окисления кислорода равна -2. Исключение составляют пероксиды – соединения, содержащие группу –О-О-, где степень окисления кислорода равна -1, и некоторые другие соединения (супероксиды, озониды, фториды кислорода OF₂ и др.);
Степень окисления фтора во всех сложных веществах равна -1.

Выше перечислены ситуации, когда степень окисления мы считаем постоянной. У всех остальных химических элементов степень окисления — переменная, и зависит от порядка и типа атомов в соединении.

Примеры:

Задание: определите степени окисления элементов в молекуле дихромата калия: K₂Cr₂O₇.

Решение: степень окисления калия равна +1, степень окисления хрома обозначим, как х, степень окисления кислорода -2. Сумма всех степеней окисления всех атомов в молекуле равна 0. Получаем уравнение: +1*2+2*х-2*7=0. Решаем его, получаем степень окисления хрома +6.

В бинарных соединениях более электроотрицательный элемент характеризуется отрицательной степенью окисления, менее электроотрицательный – положительной.

Обратите внимание, что понятие степени окисления – очень условно! Степень окисления не показывает реальный заряд атома и не имеет реального физического смысла. Это упрощенная модель, которая эффективно работает, когда нам необходимо, например, уравнять коэффициенты в уравнении химической реакции, или для алгоритмизации классификации веществ.

Степень окисления – это не валентность! Степень окисления и валентность во многих случаях не совпадают. Например, валентность водорода в простом веществе Н₂ равна I, а степень окисления, согласно правилу 1, равна 0.

Это базовые правила, которые помогут Вам определить степень окисления атомов в соединениях в большинстве случаев.

В некоторых ситуациях вы можете столкнуться с трудностями при определении степени окисления атома. Рассмотрим некоторые из этих ситуаций, и разберем способы их разрешения:

В двойных (солеобразных) оксидах степень у атома, как правило, две степени окисления. Например, в железной окалине Fe₃O₄ у железа две степени окисления: +2 и +3. Какую из них указывать? Обе. Для упрощения можно представить это соединение, как соль: Fe(FeO₂)₂. При этом кислотный остаток образует атом со степенью окисления +3. Либо двойной оксид можно представить так: FeO*Fe₂O₃.
В пероксосоединениях степень окисления атомов кислорода, соединенных ковалентными неполярными связями, как правило, изменяется. Например, в пероксиде водорода Н₂О₂, и пероксидах щелочных металлов степень окисления кислорода -1, т.к. одна из связей – ковалентная неполярная (Н-О-О-Н). Другой пример – пероксомоносерная кислота (кислота Каро) H₂SO₅ (см. рис.) содержит в составе два атома кислорода со степенью окисления -1, остальные атомы со степенью окисления -2, поэтому более понятной будет такая запись: H₂SO₃(O₂). Известны также пероксосоединения хрома – например, пероксид хрома (VI) CrO(O₂)₂ или CrO₅, и многие другие.
Еще один пример соединений с неоднозначной степенью окисления – супероксиды (NaO₂) и солеобразные озониды KO₃. В этом случае уместнее говорить о молекулярном ионе O₂ с зарядом -1 и и O₃ с зарядом -1. Строение таких частиц описывается некоторыми моделями, которые в российской учебной программе проходят на первых курсах химических ВУЗов: МО ЛКАО, метод наложения валентных схем и др.
В органических соединениях понятие степени окисления не очень удобно использовать, т.к. между атомами углерода существует большое число ковалентных неполярных связей. Тем не менее, если нарисовать структурную формулу молекулы, то степень окисления каждого атома также можно определить по типу и количеству атомов, с которыми данный атом непосредственно связан. Например, у первичных атомов углерода в углеводородах степень окисления равна -3, у вторичных -2, у третичных атомов -1, у четвертичных — 0.

Потренируемся определять степень окисления атомов в органических соединениях. Для этого необходимо нарисовать полную структурную формулу атома, и выделить атом углерода с его ближайшим окружением — атомами, с которыми он непосредственно соединен.

Полезные советы:

Для упрощения расчетов можно использовать таблицу растворимости – там указаны заряды наиболее распространенных ионов. На большинстве российских экзаменов по химии (ЕГЭ, ГИА, ДВИ) использование таблицы растворимости разрешено. Это готовая шпаргалка, которая во многих случаях позволяет значительно сэкономить время.
При расчете степени окисления элементов в сложных веществах сначала указываем степени окисления элементов, которые мы точно знаем (элементы с постоянной степенью окисления), а степень окисления элементов с переменной степенью окисления обозначаем, как х. Сумма всех зарядов всех частиц равна нулю в молекуле или равна заряду иона в ионе. Из этих данных легко составить и решить уравнение.

Тренировочный тест по теме «Степени окисления и валентность» 10 вопросов, при каждом прохождении новые.

239

Создан на
07 января, 2022 От Admin

Тренировочный тест «Степени окисления»

1 / 10

1) Al 2) Sr 3) In 4) Tl 5) C

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, каждый из которых может образовать оксид с общей формулой ЭО.

Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

2 / 10

1) Na 2) N 3) F 4) Cu 5) Be

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в соединениях проявляют переменную степень окисления.

3 / 10

1) K 2) Na 3) Se 4) Mg 5) S

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в соединении с водородом проявляют степень окисления +1.

4 / 10

1) Na 2) Cl 3) As 4) Ca 5) Ge

Из указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в соединениях могут проявлять степень окисления +5.

5 / 10

1) Ne 2) Be 3) N 4) C 5) O

Из указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые могут проявлять валентность, равную номеру группы.

6 / 10

1) Be 2) O 3) Cl 4) Mn 5) N

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые не проявляют валентности, равной номеру группы.

7 / 10

1) C 2) Rb 3) Sr 4) Be 5) Si

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в оксидах проявляют валентность IV.

8 / 10

1) Mn 2) Sc 3) F 4) Si 5) P

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые имеют одинаковую разность между значениями их высшей и низшей степеней окисления.

9 / 10

1) Cr 2) Al 3) Ti 4) P 5) S

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в высших оксидах проявляют одинаковую степень окисления.

10 / 10

1) Ga 2) Cr 3) O 4) Br 5) Mn

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые проявляют степень окисления –1.

Ваша оценка

The average score is 54%

Источник

1.3.2. Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Электроотрицательность

Электроотрицательность — способность атома какого-либо химического элемента в соединении оттягивать на себя электроны связанных с ним атомов других химических элементов.

Электроотрицательность, как и прочие свойства атомов химических элементов, изменяется с увеличением порядкового номера элемента периодически:

График выше демонстрирует периодичность изменения электроотрицательности элементов главных подгрупп в зависимости от порядкового номера элемента.

При движении вниз по подгруппе таблицы Менделеева электроотрицательность химических элементов уменьшается, при движении вправо по периоду возрастает.

Электроотрицательность отражает неметалличность элементов: чем выше значение электроотрицательности, тем более у элемента выражены неметаллические свойства.

Степень окисления

Степень окисления – условный заряд атома химического элемента в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все связи в его молекуле ионные, т.е. все связывающие электронные пары смещены к атомам с большей электроотрицательностью.

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

1) Степень окисления химических элементов в простых веществах всегда равна нулю.

2) Существуют элементы, проявляющие в сложных веществах постоянную степень окисления:

Элементы, проявляющие постоянную СО	Значение постоянной СО этого элемента
Щелочные металлы, т.е. все металлы IA группы — Li, Na, K, Rb, Cs, Fr	+1
Все элементы II группы, кроме ртути: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd	+2
Алюминий Al	+3
Фтор F	-1

3) Существуют химические элементы, которые проявляют в подавляющем большинстве соединений постоянную степень окисления. К таким элементам относятся:

4) Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле всегда равна нулю. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.

5) Высшая (максимальная) степень окисления равна номеру группы. Исключения, которые не попадают под это правило, — элементы побочной подгруппы I группы, элементы побочной подгруппы VIII группы, а также кислород и фтор.

Химические элементы, номер группы которых не совпадает с их высшей степенью окисления (обязательные к запоминанию)

Химический элемент	Номер группы	Высшая степень окисления
Кислород	VI	+2 (в OF₂)
Фтор	VII	0
Медь	I	+2
Железо	VIII	+6 (например K₂FeO₄)

6) Низшая степень окисления металлов всегда равна нулю, а низшая степень окисления неметаллов рассчитывается по формуле:

низшая степень окисления неметалла = №_группы − 8

Отталкиваясь от представленных выше правил, можно установить степень окисления химического элемента в любом веществе.

Нахождение степеней окисления элементов в различных соединениях

Пример 1

Определите степени окисления всех элементов в серной кислоте.

Решение:

Запишем формулу серной кислоты:

Степень окисления водорода во всех сложных веществах +1 (кроме гидридов металлов).

Степень окисления кислорода во всех сложных веществах равна -2 (кроме пероксидов и фторида кислорода OF₂). Расставим известные степени окисления:

Обозначим степень окисления серы как x:

Молекула серной кислоты, как и молекула любого вещества, в целом электронейтральна, т.к. сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Схематически это можно изобразить следующим образом:

Т.е. мы получили следующее уравнение:

Решим его:

Таким образом, степень окисления серы в серной кислоте равна +6.

Пример 2

Определите степень окисления всех элементов в дихромате аммония.

Решение:

Запишем формулу дихромата аммония:

Как и в предыдущем случае, мы можем расставить степени окисления водорода и кислорода:

Однако мы видим, что неизвестны степени окисления сразу у двух химических элементов — азота и хрома. Поэтому найти степени окисления аналогично предыдущему примеру мы не можем (одно уравнение с двумя переменными не имеет единственного решения).

Обратим внимание на то, что указанное вещество относится к классу солей и, соответственно, имеет ионное строение. Тогда справедливо можно сказать, что в состав дихромата аммония входят катионы NH₄⁺ (заряд данного катиона можно посмотреть в таблице растворимости). Следовательно, так как в формульной единице дихромата аммония два положительных однозарядных катиона NH₄⁺, заряд дихромат-иона равен -2, поскольку вещество в целом электронейтрально. Т.е. вещество образовано катионами NH₄⁺ и анионами Cr₂O₇^2-.

Мы знаем степени окисления водорода и кислорода. Зная, что сумма степеней окисления атомов всех элементов в ионе равна заряду, и обозначив степени окисления азота и хрома как x и y соответственно, мы можем записать:

Т.е. мы получаем два независимых уравнения:

Решая которые, находим x и y:

Таким образом, в дихромате аммония степени окисления азота -3, водорода +1, хрома +6, а кислорода -2.

Как определять степени окисления элементов в органических веществах можно почитать здесь.

Валентность

Валентность — число химических связей, которые образует атом элемента в химическом соединении.

Валентность атомов обозначается римскими цифрами: I, II, III и т.д.

Валентные возможности атома зависят от количества:

1) неспаренных электронов

2) неподеленных электронных пар на орбиталях валентных уровней

3) пустых электронных орбиталей валентного уровня

Валентные возможности атома водорода

Изобразим электронно-графическую формулу атома водорода:

Было сказано, что на валентные возможности могут влиять три фактора — наличие неспаренных электронов, наличие неподеленных электронных пар на внешнем уровне, а также наличие вакантных (пустых) орбиталей внешнего уровня. Мы видим на внешнем (и единственном) энергетическом уровне один неспаренный электрон. Исходя из этого, водород может точно иметь валентность, равную I. Однако на первом энергетическом уровне есть только один подуровень — s, т.е. атом водорода на внешнем уровне не имеет как неподеленных электронных пар, так и пустых орбиталей.

Таким образом, единственная валентность, которую может проявлять атом водорода, равна I.

Валентные возможности атома углерода

Рассмотрим электронное строение атома углерода. В основном состоянии электронная конфигурация его внешнего уровня выглядит следующим образом:

Т.е. в основном состоянии на внешнем энергетическом уровне невозбужденного атома углерода находится 2 неспаренных электрона. В таком состоянии он может проявлять валентность, равную II. Однако атом углерода очень легко переходит в возбужденное состояние при сообщении ему энергии, и электронная конфигурация внешнего слоя в этом случае принимает вид:

Несмотря на то что на процесс возбуждения атома углерода тратится некоторое количество энергии, траты с избытком компенсируются при образовании четырех ковалентных связей. По этой причине валентность IV намного более характерна для атома углерода. Так, например, валентность IV углерод имеет в молекулах углекислого газа, угольной кислоты и абсолютно всех органических веществ.

Помимо неспаренных электронов и неподеленных электронных пар на валентные возможности также влияет наличие вакантных ( ) орбиталей валентного уровня. Наличие таких орбиталей на заполняемом уровне приводит к тому, что атом может выполнять роль акцептора электронной пары, т.е. образовывать дополнительные ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Так, например, вопреки ожиданиям, в молекуле угарного газа CO связь не двойная, а тройная, что наглядно показано на следующей иллюстрации:

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома углерода:

1) Для углерода возможны валентности II, III, IV

2) Наиболее распространенная валентность углерода в соединениях IV

3) В молекуле угарного газа CO связь тройная (!), при этом одна из трех связей образована по донорно-акцепторному механизму

Валентные возможности атома азота

Запишем электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома азота:

Как видно из иллюстрации выше, атом азота в своем обычном состоянии имеет 3 неспаренных электрона, в связи с чем логично предположить о его способности проявлять валентность, равную III. Действительно, валентность, равная трём, наблюдается в молекулах аммиака (NH₃), азотистой кислоты (HNO₂), треххлористого азота (NCl₃) и т.д.

Выше было сказано, что валентность атома химического элемента зависит не только от количества неспаренных электронов, но также и от наличия неподеленных электронных пар. Связано это с тем, что ковалентная химическая связь может образоваться не только, когда два атома предоставляют друг другу по одному электрону, но также и тогда, когда один атом, имеющий неподеленную пару электронов — донор( ) предоставляет ее другому атому с вакантной ( ) орбиталью валентного уровня (акцептору). Т.е. для атома азота возможна также валентность IV за счет дополнительной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму. Так, например, четыре ковалентных связи, одна из которых образована по донорно-акцепторному механизму, наблюдается при образовании катиона аммония:

Несмотря на то что одна из ковалентных связей образуется по донорно-акцепторному механизму, все связи N-H в катионе аммония абсолютно идентичны и ничем друг от друга не отличаются.

Валентность, равную V, атом азота проявлять не способен. Связано это с тем, что для атома азота невозможен переход в возбужденное состояние, при котором происходит распаривание двух электронов с переходом одного из них на свободную орбиталь, наиболее близкую по уровню энергии. Атом азота не имеет d-подуровня, а переход на 3s-орбиталь энергетически настолько затратен, что затраты энергии не покрываются образованием новых связей. Многие могут задаться вопросом, а какая же тогда валентность у азота, например, в молекулах азотной кислоты HNO₃ или оксида азота N₂O₅? Как ни странно, валентность там тоже IV, что видно из нижеследующих структурных формул:

Пунктирной линией на иллюстрации изображена так называемая делокализованная π-связь. По этой причине концевые связи NO можно назвать «полуторными». Аналогичные полуторные связи имеются также в молекуле озона O₃, бензола C₆H₆ и т.д.

em>Резюмируя информацию по валентным возможностям атома азота:

1) Для азота возможны валентности I, II, III и IV

2) Валентности V у азота не бывает!

3) В молекулах азотной кислоты и оксида азота N₂O₅ азот имеет валентность IV, а степень окисления +5 (!).

4) В соединениях, в которых атом азота четырехвалентен, одна из ковалентных связей образована по донорно-акцепторному механизму (соли аммония NH₄⁺, азотная кислота и д.р).

Валентные возможности фосфора

Изобразим электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома фосфора:

Как мы видим, строение внешнего слоя у атома фосфора в основном состоянии и атома азота одинаково, в связи с чем логично ожидать для атома фосфора так же, как и для атома азота, возможных валентностей, равных I, II, III и IV, что и наблюдается на практике.

Однако в отличие от азота, атом фосфора имеет на внешнем энергетическом уровне еще и d-подуровень с 5-ю вакантными орбиталями.

В связи с этим он способен переходить в возбужденное состояние, распаривая электроны 3s-орбитали:

Таким образом, недоступная для азота валентность V для атома фосфора возможна. Так, например, валентность, равную пяти, атом фосфора имеет в молекулах таких соединений, как фосфорная кислота, галогениды фосфора (V), оксид фосфора (V) и т.д.

Валентные возможности атома кислорода

Электронно-графическая формула внешнего энергетического уровня атома кислорода имеет вид:

Мы видим на 2-м уровне два неспаренных электрона, в связи с чем для кислорода возможна валентность II. Следует отметить, что данная валентность атома кислорода наблюдается практически во всех соединениях. Выше при рассмотрении валентных возможностей атома углерода мы обсудили образование молекулы угарного газа. Связь в молекуле CO тройная, следовательно, кислород там трехвалентен (кислород — донор электронной пары).

Из-за того что атом кислорода не имеет на внешнем уровне d-подуровня, распаривание электронов s и p-орбиталей невозможно, из-за чего валентные возможности атома кислорода ограничены по сравнению с другими элементами его подгруппы, например, серой.

Таким образом, кислород практически всегда имеет валентность, равную II, однако в некоторых частицах он трехвалентен, в частности, в молекуле угарного газа C≡O. В случае, когда кислород имеет валентность III, одна из ковалентных связей образована по донорно-акцепторному механизму.

Валентные возможности атома серы

Внешний энергетический уровень атома серы в невозбужденном состоянии:

У атома серы, как и у атома кислорода, в обычном состоянии два неспаренных электрона, поэтому мы можем сделать вывод о том, что для серы возможна валентность, равная двум. И действительно, валентность II сера имеет, например, в молекуле сероводорода H₂S.

Как мы видим, у атома серы на внешнем уровне появляется d-подуровень с вакантными орбиталями. По этой причине атом серы способен расширять свои валентные возможности в отличие от кислорода за счет перехода в возбужденные состояния. Так, при распаривании неподеленной электронной пары 3p-подуровня атом серы приобретает электронную конфигурацию внешнего уровня следующего вида:

В таком состоянии атом серы имеет 4 неспаренных электрона, что говорит нам о возможности проявления атомами серы валентности, равной IV. Действительно, валентность IV сера имеет в молекулах SO₂, SF₄, SOCl₂ и т.д.

При распаривании второй неподеленной электронной пары, расположенной на 3s-подуровне, внешний энергетический уровень приобретает конфигурацию:

В таком состоянии уже становится возможным проявление валентности VI. Примером соединений с VI-валентной серой являются SO₃, H₂SO₄, SO₂Cl₂ и т.д.

Аналогично можно рассмотреть валентные возможности остальных химических элементов.

Источник

Степень
окисления — это
условный заряд атома в молекуле,
вычисленный в предположении, что молекула
состоит из ионов и в целом электронейтральна.

Наиболее
электроотрицательные элементы в
соединении имеют отрицательные степени
окисления, а атомы элементов с меньшей
электроотрицательностью — положительные.

Степень
окисления — формальное понятие; в ряде
случаев степень окисления не совпадает
с валентностью

Например:

N₂H₄ (гидразин)

степень окисления
азота – -2; валентность азота – 3.

Расчет степени окисления

Для вычисления
степени окисления элемента следует
учитывать следующие положения:

1. Степени
окисления атомов в простых веществах
равны нулю (Na⁰; H₂⁰).

2. Алгебраическая
сумма степеней окисления всех атомов,
входящих в состав молекулы, всегда равна
нулю, а в сложном ионе эта сумма равна
заряду иона.

3. Постоянную
степень окисления имеют атомы: щелочных
металлов (+1), щелочноземельных металлов
(+2), водорода (+1) (кроме гидридов NaH, CaH₂ и
др., где степень окисления водорода -1),
кислорода (-2) (кроме F₂^-1O⁺² и
пероксидов, содержащих группу –O–O–,
в которой степень окисления кислорода
-1)

4. Для
элементов положительная степень
окисления не может превышать величину,
равную номеру группы периодической
системы.

Примеры:

V₂⁺⁵O₅^-2;
Na₂⁺¹B₄⁺³O₇^-2;
K⁺¹Cl⁺⁷O₄^-2;
N^-3H₃⁺¹;
K₂⁺¹H⁺¹P⁺⁵O₄^-2;
Na₂⁺¹Cr₂⁺⁶O₇^-2

Реакции без и с изменением степени окисления

Существует два
типа химических реакций:

A Реакции, в которых не изменяется степень окисления элементов:

Реакции присоединения

SO₂ + Na₂O  Na₂SO₃

Реакции разложения

Cu(OH)₂
–^t CuO
+ H₂O

Реакции обмена

AgNO₃ + KCl  AgCl + KNO₃

NaOH
+ HNO₃  NaNO₃ +
H₂O

B Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:

2Mg⁰ +
O₂⁰  2Mg⁺²O^-2

2KCl⁺⁵O₃^-2
–^t 2KCl^-1+
3O₂⁰

2KI^-1 +
Cl₂⁰  2KCl^-1 +
I₂⁰

Mn⁺⁴O₂ +
4HCl^-1  Mn⁺²Cl₂ +
Cl₂⁰ +
2H₂O

Такие
реакции называются окислительно
— восстановительными.

Окисление, восстановление

В
окислительно-восстановительных реакциях
электроны от одних атомов, молекул или
ионов переходят к другим. Процесс отдачи
электронов — окисление.
При окислении степень окисления
повышается:

H₂⁰ —
2ē  2H⁺

S^-2 —
2ē  S⁰

Al⁰ —
3ē  Al⁺³

Fe⁺² —
ē  Fe⁺³

2Br ^— —
2ē  Br₂⁰

Процесс
присоединения электронов — восстановление: При
восстановлении степень окисления
понижается.

Mn⁺⁴ +
2ē  Mn⁺²

S⁰ +
2ē  S^-2

Cr⁺⁶ +3ē  Cr⁺³

Cl₂⁰ +2ē  2Cl^—

O₂⁰ +
4ē  2O^-2

Атомы
или ионы, которые в данной реакции
присоединяют электроны являются окислителями,
а которые отдают электроны
— восстановителями.

Окислительно-восстановительные свойства вещества и степени окисления входящих в него атомов

Соединения,
содержащие атомы элементов с максимальной
степенью окисления, могут быть только
окислителями за счет этих атомов, т.к.
они уже отдали все свои валентные
электроны и способны только принимать
электроны. Максимальная степень окисления
атома элемента равна номеру группы в
периодической таблице, к которой
относится данный элемент. Соединения,
содержащие атомы элементов с минимальной
степенью окисления могут служить только
восстановителями, поскольку они способны
лишь отдавать электроны, потому, что
внешний энергетический уровень у таких
атомов завершен восемью электронами.
Минимальная степень окисления у атомов
металлов равна 0, для неметаллов — (n–8)
(где n-
номер группы в периодической системе).
Соединения, содержащие атомы элементов
с промежуточной степенью окисления,
могут быть и окислителями и восстановителями,
в зависимости от партнера, с которым
взаимодействуют и от условий реакции.

Соседние файлы в папке учеба

Источник

Как определить степень окисления?

Полезные советы:

1.3.2. Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Электроотрицательность

Степень окисления

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

Элементы, проявляющие постоянную СО

Значение постоянной СО этого элемента

Химический элемент

Номер группы

Высшая степень окисления

Нахождение степеней окисления элементов в различных соединениях

Пример 1

Решение:

Решение:

Валентность

Валентные возможности атома водорода

Валентные возможности атома углерода

Валентные возможности атома азота

Валентные возможности фосфора

Валентные возможности атома кислорода

Валентные возможности атома серы

Расчет степени окисления

Реакции без и с изменением степени окисления

A Реакции, в которых не изменяется степень окисления элементов:

B Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:

Окисление, восстановление

Окислительно-восстановительные свойства вещества и степени окисления входящих в него атомов

Не пропустите также: