Reklama portale

Oksidacijos būsena. Kaip nustatyti cheminio elemento atomo oksidacijos laipsnį Ką reiškia 1 oksidacijos laipsnis

APIBRĖŽIMAS

Oksidacijos būsena yra kiekybinis cheminio elemento atomo būsenos junginyje įvertinimas, pagrįstas jo elektronegatyvumu.

Tam reikia ir teigiamų, ir neigiamų vertybių. Norėdami nurodyti junginio elemento oksidacijos būseną, virš jo simbolio turite įdėti arabišką skaitmenį su atitinkamu ženklu („+“ arba „-“).

Reikėtų atsiminti, kad oksidacijos būsena yra vertė, kurios nėra fizinę reikšmę, nes jis neatspindi tikrojo atomo krūvio. Tačiau ši sąvoka plačiai naudojama chemijoje.

Cheminių elementų oksidacijos būsenų lentelė

Didžiausią teigiamą ir mažiausią neigiamą oksidacijos būseną galima nustatyti naudojant D.I periodinę lentelę. Mendelejevas. Jie yra lygūs grupės, kurioje yra elementas, skaičiui ir skirtumui tarp „didžiausios“ oksidacijos būsenos vertės ir skaičiaus 8.

Jei konkrečiau nagrinėsime cheminius junginius, tai medžiagose, turinčiose nepolinius ryšius, elementų oksidacijos būsena yra lygi nuliui (N 2, H 2, Cl 2).

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 perėjimas 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.

Yra elementų, kuriems būdinga tik viena oksidacijos laipsnio reikšmė (fluoras, IA ir IIA grupių metalai ir kt.). Apibūdinamas fluoras didžiausia vertybė elektronegatyvumas, junginiuose visada turi pastovią neigiamą oksidacijos būseną (-1).

Šarminių ir šarminių žemių elementai, kuriems būdinga santykinai maža elektronegatyvumo vertė, visada turi teigiamą oksidacijos būseną, lygią atitinkamai (+1) ir (+2).

Tačiau yra ir tokių cheminių elementų, kuriems būdingos kelios oksidacijos būsenos reikšmės (siera - (-2), 0, (+2), (+4), (+6 ir kt.).

Kad būtų lengviau atsiminti, kiek ir kokių oksidacijos būsenų būdinga konkrečiam cheminiam elementui, naudojamos oksidacijos būsenų lentelės. cheminiai elementai kurie atrodo taip:

Serijos numeris

Rusų / Anglų titulą

Cheminis simbolis

Oksidacijos būsena

Vandenilis / Vandenilis

Helis / helis

Litis / Litis

Berilis / berilis

(-1), 0, (+1), (+2), (+3)

Anglis / anglis

(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)

Azotas / Azotas

(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

Deguonis / deguonis

(-2), (-1), 0, (+1), (+2)

Fluoras / Fluoras

Natris / Natris

Magnis / Magnis

Aliuminis / Aliuminis

Silicis / Silicis

(-4), 0, (+2), (+4)

Fosforas

(-3), 0, (+3), (+5)

Siera / siera

(-2), 0, (+4), (+6)

Chloras / Chloras

(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), retai (+2) ir (+4)

Argonas / Argonas

Kalis

Kalcis / kalcis

Scandium / Scandium

Titanas / Titanas

(+2), (+3), (+4)

Vanadis / Vanadis

(+2), (+3), (+4), (+5)

Chromas / Chromas

(+2), (+3), (+6)

Manganas / Manganas

(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)

Geležis / Geležis

(+2), (+3), retai (+4) ir (+6)

Kobaltas / Kobaltas

(+2), (+3), retai (+4)

Nikelis / Nikelis

(+2), retai (+1), (+3) ir (+4)

Varis / Varis

+1, +2, retai (+3)

Galis / Gallium

(+3), retai (+2)

Germanis / germanis

(-4), (+2), (+4)

Arsenas / Arsenas

(-3), (+3), (+5), retai (+2)

Selenas / Selenas

(-2), (+4), (+6), retai (+2)

Bromas / Bromas

(-1), (+1), (+5), retai (+3), (+4)

Kriptonas / kriptonas

Rubidis / Rubidis

Stroncis / Stroncis

Itris / itris

Cirkonis / Cirkonis

(+4), retai (+2) ir (+3)

Niobis / niobis

(+3), (+5), retai (+2) ir (+4)

Molibdenas / Molibdenas

(+3), (+6), retai (+2), (+3) ir (+5)

Techneciumas

Rutenis / rutenis

(+3), (+4), (+8), retai (+2), (+6) ir (+7)

Rodis / Rodis

(+4), retai (+2), (+3) ir (+6)

Paladis / Paladis

(+2), (+4), retai (+6)

Sidabras / Sidabras

(+1), retai (+2) ir (+3)

Kadmis / kadmis

(+2), retai (+1)

Indis / Indis

(+3), retai (+1) ir (+2)

Alavas / Skardinė

(+2), (+4)

Stibis / Stibis

(-3), (+3), (+5), retai (+4)

Telūras / Telūras

(-2), (+4), (+6), retai (+2)

(-1), (+1), (+5), (+7), retai (+3), (+4)

Ksenonas / Ksenonas

Cezis / Cezis

Baris / Baris

Lantanas / Lantanas

Ceris / Ceris

(+3), (+4)

Prazeodimis

Neodimis / neodimis

(+3), (+4)

Prometis / Prometis

Samariumas

(+3), retai (+2)

Europium / Europium

(+3), retai (+2)

Gadolinis / Gadolinis

Terbis / Terbis

(+3), (+4)

Disprosium / Disprosium

Holmium / Holmium

Erbis / Erbis

Tulis / Tulis

(+3), retai (+2)

Iterbis / Iterbis

(+3), retai (+2)

Liutecis

Hafnis / Hafnis

Tantalas / tantalas

(+5), retai (+3), (+4)

Volframas / Volframas

(+6), retai (+2), (+3), (+4) ir (+5)

Renis / Renis

(+2), (+4), (+6), (+7), retai (-1), (+1), (+3), (+5)

Osmis / Osmis

(+3), (+4), (+6), (+8), retai (+2)

Iridiumas / Iridiumas

(+3), (+4), (+6), retai (+1) ir (+2)

Platina / platina

(+2), (+4), (+6), retai (+1) ir (+3)

Auksas / Auksas

(+1), (+3), retai (+2)

Merkurijus / Merkurijus

(+1), (+2)

Talis / Talis

(+1), (+3), retai (+2)

Švinas / Švinas

(+2), (+4)

Bismutas / Bismutas

(+3), retai (+3), (+2), (+4) ir (+5)

Polonis / Polonis

(+2), (+4), retai (-2) ir (+6)

Astatinas / Astatinas

Radonas / Radonas

Francium / Francium

Radis / Radis

Actinium / Actinium

Toris / Toris

Proactinium / Protactinium

Uranas / Uranas

(+3), (+4), (+6), retai (+2) ir (+5)

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Atsakymas Kiekvienoje siūlomoje transformacijos schemoje pakaitomis nustatysime fosforo oksidacijos būseną ir tada pasirinksime teisingą atsakymą.
  • Fosforo oksidacijos būsena fosfine yra (-3), o ortofosforo rūgštyje - (+5). Fosforo oksidacijos būsenos pokytis: +3 → +5, t.y. pirmojo atsakymo variantas.
  • Cheminio elemento oksidacijos laipsnis paprastoje medžiagoje yra lygus nuliui. Fosforo oksidacijos laipsnis P 2 O 5 kompozicijos okside yra (+5). Fosforo oksidacijos laipsnio pokytis: 0 → +5, t.y. trečias atsakymo variantas.
  • Fosforo oksidacijos laipsnis HPO 3 sudėties rūgštyje yra (+5), o H 3 PO 2 - (+1). Fosforo oksidacijos laipsnio pokytis: +5 → +1, t.y. penktasis atsakymo variantas.

2 PAVYZDYS

Pratimas Oksidacijos laipsnis (-3) anglis turi junginyje: a) CH 3 Cl; b) C2H2; c) HCOH; d) C 2 H 6.
Sprendimas Norėdami teisingai atsakyti į pateiktą klausimą, pakaitomis nustatysime anglies oksidacijos būseną kiekviename iš siūlomų junginių.

a) vandenilio oksidacijos laipsnis yra (+1), o chloro - (-1). Paimkime anglies oksidacijos būseną kaip "x":

x + 3 × 1 + (-1) = 0;

Atsakymas neteisingas.

b) vandenilio oksidacijos laipsnis yra (+1). Paimkime „y“ anglies oksidacijos būseną:

2 × y + 2 × 1 = 0;

Atsakymas neteisingas.

c) vandenilio oksidacijos būsena yra (+1), o deguonies (-2). Paimkime „z“ anglies oksidacijos būseną:

1 + z + (-2) +1 = 0:

Atsakymas neteisingas.

d) vandenilio oksidacijos laipsnis yra (+1). Paimkime „a“ anglies oksidacijos būseną:

2 × a + 6 × 1 = 0;

Teisingas atsakymas.
Atsakymas d variantas

Norint apibūdinti dalelių oksidacijos-redukcijos gebėjimą, svarbi tokia sąvoka kaip oksidacijos būsena. Oksidacijos laipsnis – tai krūvis, kuris galėtų atsirasti atomui molekulėje arba jonui, jei visi jo ryšiai su kitais atomais būtų nutrūkę, o bendros elektronų poros liktų su daugiau elektronneigiamų elementų.

Skirtingai nuo faktiškai esamų jonų krūvių, oksidacijos būsena rodo tik sąlyginį molekulės atomo krūvį. Jis gali būti neigiamas, teigiamas ir nulis. Pavyzdžiui, paprastų medžiagų atomų oksidacijos būsena yra "0" (,
,,). Cheminiuose junginiuose atomai gali turėti pastovią oksidacijos būseną arba kintamą. I, II ir III pagrindinių pogrupių metalams Periodinė elementų lentelė cheminiuose junginiuose oksidacijos būsena dažniausiai yra pastovi ir lygi atitinkamai Me +1, Me +2 ir Me +3 (Li +, Ca +2, Al +3). Fluoro atomas visada yra -1. Chloro kiekis junginiuose su metalais visada yra -1. Daugumoje junginių deguonies oksidacijos būsena yra -2 (išskyrus peroksidus, kur jo oksidacijos laipsnis yra -1), ir vandenilio +1 (išskyrus metalų hidridus, kurių oksidacijos laipsnis yra -1).

Visų neutralioje molekulėje esančių atomų oksidacijos būsenų algebrinė suma yra lygi nuliui, o jone – jono krūvis. Šis ryšys leidžia apskaičiuoti sudėtingų junginių atomų oksidacijos būsenas.

Sieros rūgšties molekulėje H 2 SO 4 vandenilio atomo oksidacijos būsena yra +1, o deguonies atomo - -2. Kadangi yra du vandenilio atomai ir keturi deguonies atomai, turime du „+“ ir aštuonis „-“. Iki neutralumo trūksta šešių „+“. Būtent šis skaičius yra sieros oksidacijos būsena -
... Kalio dichromato molekulė K 2 Cr 2 O 7 susideda iš dviejų kalio atomų, dviejų chromo atomų ir septynių deguonies atomų. Kalio oksidacijos laipsnis visada yra +1, deguonies -2. Taigi turime du „+“ ir keturiolika „-“. Likę dvylika „+“ yra skirti dviem chromo atomams, kurių kiekvieno oksidacijos laipsnis yra +6 (
).

Tipiški oksidatoriai ir reduktorius

Iš redukcijos ir oksidacijos procesų apibrėžimo matyti, kad iš esmės kaip oksidantai gali veikti paprastos ir sudėtingos medžiagos, turinčios atomų, kurių oksidacijos laipsnis nėra žemiausias ir todėl gali sumažinti savo oksidacijos būseną. Panašiai kaip redukuojančios medžiagos gali veikti paprastos ir sudėtingos medžiagos, turinčios atomų, kurių oksidacijos būsena nėra didžiausia ir todėl gali padidinti jų oksidacijos būseną.

Galingiausi oksidatoriai yra:

1) paprastos medžiagos, sudarytos iš didelio elektronegatyvumo atomų, t.y. tipiniai nemetalai, esantys pagrindiniuose šeštos ir septintos periodinės sistemos pogrupiuose: F, O, Cl, S (atitinkamai F 2, O 2, Cl 2, S);

2) medžiagos, turinčios aukštesniųjų ir tarpinių elementų

teigiamos oksidacijos būsenos, įskaitant paprastų, elementarių (Fe 3+) ir deguonies turinčių jonų pavidalo oksoanijonus (permanganato jonas - MnO 4 -);

3) peroksido junginiai.

Konkrečios medžiagos, praktiškai naudojamos kaip oksidatoriai, yra deguonis ir ozonas, chloras, bromas, permanganatai, dichromatai, chloro deguonies rūgštys ir jų druskos (pvz.,
,
,
), Azoto rūgštis (
), koncentruota sieros rūgštis (
), mangano dioksidas (
), vandenilio peroksidas ir metalų peroksidai (
,
).

Tarp galingiausių redukuojančių medžiagų yra:

1) paprastos medžiagos, kurių atomai turi mažą elektronegatyvumą („aktyvieji metalai“);

2) žemos oksidacijos būsenos metalų katijonai (Fe 2+);

3) paprastieji elementarieji anijonai, pavyzdžiui, sulfido jonas S 2-;

4) deguonies turintys anijonai (oksoanijonai), atitinkantys žemiausią teigiamą elemento (nitrito) oksidacijos būseną
, sulfitas
).

Specifinės medžiagos, praktiškai naudojamos kaip reduktorius, yra, pavyzdžiui, šarminiai ir žemės šarminiai metalai, sulfidai, sulfitai, vandenilio halogenidai (išskyrus HF), organinės medžiagos – alkoholiai, aldehidai, formaldehidas, gliukozė, oksalo rūgštis, taip pat vandenilis, anglis. , anglies monoksidas (
) ir aliuminio aukštoje temperatūroje.

Iš esmės, jei medžiagoje yra tarpinės oksidacijos būsenos elementas, šios medžiagos gali turėti ir oksiduojančių, ir redukuojančių savybių. Viskas priklauso nuo

„Partneris“ reakcijoje: su pakankamai stipriu oksidatoriumi gali reaguoti kaip reduktorius, o su pakankamai stipriu reduktoriumi – kaip oksidatorius. Taigi, pavyzdžiui, nitrito jonas NO 2 - rūgštinėje terpėje veikia kaip oksidatorius jono I atžvilgiu:

2
+ 2+ 4HCl → + 2
+ 4KCl + 2H 2O

ir kaip reduktorius permanganato jonų MnO 4 atžvilgiu -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K 2 SO 4 + 3 H 2 O

Daugelyje mokyklinių vadovėlių ir vadovų jie moko sudaryti valentingumo formules, net ir junginiams su joninėmis jungtimis. Siekiant supaprastinti formulių sudarymo procedūrą, tai, mūsų nuomone, yra leistina. Bet jūs turite suprasti, kad tai nėra visiškai teisinga dėl pirmiau nurodytos priežasties.

Universalesnė sąvoka yra oksidacijos būsenos samprata. Pagal atomų oksidacijos būsenų reikšmes, taip pat valentingumo reikšmes galima sudaryti chemines formules ir parašyti 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 surištų atomų elektronegatyvumus. Didelę elektronegatyvumo vertę turintis atomas turi neigiamą oksidacijos būseną, o teigiamas – žemesnę.


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

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

Paaiškinkime aukščiau pateiktą apibrėžimą pavyzdžiais. Sudarykime vandens molekulės struktūrinę formulę.

Kovalentinės polinės O-H jungtys pažymėtos mėlyna spalva.

Įsivaizduokime, kad abu ryšiai yra ne kovalentiniai, o joniniai. Jei jie būtų joniniai, tada vienas elektronas būtų perkeltas iš kiekvieno vandenilio atomo į labiau elektroneigiamą deguonies atomą. Pažymėkime šiuos perėjimus mėlynomis rodyklėmis.

*TamePavyzdyje rodyklė skirta iliustruoti visišką elektronų perėjimą, o ne iliustruoti indukcinį efektą.

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

Yra dvi rodyklės, nukreiptos į deguonies atomą, o tai reiškia, kad du elektronai yra perkelti į deguonies atomą: 0 + (-2) = -2. Ant deguonies atomo susidaro krūvis, lygus -2. Tai deguonies oksidacijos būsena vandens molekulėje.

Kiekvienas vandenilio atomas palieka vieną elektroną: 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 būsena paprastai 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 mišrių ryšių: Na 2 SO 4. Ryšys tarp sulfato anijono ir natrio katijonų yra joninis, sieros atomo ir deguonies atomų ryšiai sulfato jone yra kovalentiniai poliniai. Užrašykime grafinę natrio sulfato formulę, o rodyklės nurodo elektronų perėjimo kryptį.

* Struktūrinė formulė parodo kovalentinių ryšių tvarką dalelėje (molekulėje, jone, radikale). Struktūrinės formulės taikomos 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 paima po du elektronus, o tai reiškia, kad jų oksidacijos būsenos yra 0 + (-2) = -2

Tiltuojantys deguonies atomai paima po du elektronus, jų oksidacijos būsena –2.

Taip pat oksidacijos būseną galima nustatyti pagal struktūrinę-grafinę formulę, kur kovalentiniai ryšiai žymimi brūkšneliais, o jonų krūvis.

Šioje formulėje jungiamieji deguonies atomai jau turi vienetinius neigiamus krūvius ir juos papildomai priima elektronas iš sieros atomo -1 + (-1) = -2, o tai reiškia, kad jų oksidacijos laipsniai 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 bendravimas 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 formule, priešinga kaliui, yra -1. Antrojo deguonies atomo oksidacijos būsena yra 0.

Panašiai galite nustatyti oksidacijos būseną ir 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 deguonies atomai superoksido anijone turi skirtingas oksidacijos būsenos reikšmes, galima apskaičiuoti aritmetinis oksidacijos laipsnio vidurkis deguonies.


Jis bus lygus / 2 = - 1/2 = -0,5.

Oksidacijos būsenų aritmetinio vidurkio 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 kovalentinių ryšių pavienės poros ir elektronai žymimi taškais.

Deguonis yra VIA grupės elementas, todėl jo atome yra 6 valentiniai elektronai. Įsivaizduokite, kad vandens molekulėje jungtys yra joninės, šiuo atveju deguonies atomas gautų elektronų oktetą.

Deguonies oksidacijos būsena atitinkamai lygi: 6 - 8 = -2.

O vandenilio atomai: 1 - 0 = +1

Gebėjimas nustatyti oksidacijos būsenas grafinėmis formulėmis yra neįkainojamas norint suprasti šios sąvokos esmę, o šio įgūdžio prireiks ir 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. Reikia atsiminti elementus, kurių oksidacijos būsena yra pastovi.

Bet kuris cheminis elementas pasižymi aukščiausia ir žemiausia oksidacijos būsena.

Žemiausia oksidacijos būsena- Tai yra krūvis, kurį atomas įgyja priėmęs 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. Žemiausia metalų oksidacijos būsena yra 0.


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

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

Studijuodami 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 pateikėme kaip pavyzdį joninių ir kovalentinių polinių cheminių jungčių susidarymo mechanizmams apsvarstyti: 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 paėmė elektroną ir virto jonu, kurio krūvis yra - 1. Schematiškai atomų virsmo jonais procesas gali būti pavaizduotas taip:

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

Teisingiau kovalentinio ryšio susidarymą vandenilio chlorido molekulėje vaizduoti kaip vandenilio atomo vieno elektrono s-debesio sutapimą su chloro atomo vieno elektrono p-debesis:

Cheminės sąveikos metu visa elektronų pora pasislenka link labiau elektroneigiamo 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 vandenilio chlorido HCl molekulėje, kaip ir natrio chlorido NaCl, elektronas visiškai pereina iš vandenilio atomo į chloro atomą, tada jie gautų +1 ir -1: krūvius. Tokie sąlyginiai krūviai vadinami oksidacijos būsena. Apibrėžiant šią sąvoką, paprastai daroma prielaida, kad kovalentiniuose poliniuose junginiuose jungiamieji elektronai yra visiškai perėję į labiau elektroneigiamą atomą, todėl junginiai susideda tik iš teigiamai ir neigiamai įkrautų jonų.

Oksidacijos būsena gali būti neigiama, teigiama arba nulis, kuri paprastai yra virš elemento simbolio viršuje, pavyzdžiui:

Neigiama oksidacijos būsenos reikšmė yra tie atomai, kurie yra paėmę elektronus iš kitų atomų arba į kuriuos yra išstumtos bendros elektronų poros, t. y. labiau elektronneigiamų elementų atomai. Fluoro oksidacijos būsena visada yra -1 visuose junginiuose. Deguonis, antrasis elementas po fluoro pagal elektronegatyvumą, beveik visada turi -2 oksidacijos būseną, išskyrus junginius su fluoru, pavyzdžiui:

Teigiama oksidacijos būsenos reikšmė turi tuos atomus, kurie atiduoda savo elektronus kitiems atomams arba iš kurių sudaromos bendros elektronų poros, tai yra mažiau elektronneigiamų elementų atomai. 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:

Atomai paprastų medžiagų molekulėse ir laisvos būsenos atomai turi nulinę oksidacijos būsenos reikšmę, pavyzdžiui:

„Oksidacijos būsenos“ sąvoka yra artima „valencijos“ sąvokai, su kuria susipažinote svarstydami kovalentinį. cheminis ryšys... Tačiau jie nėra tas pats dalykas.

„Valencijos“ sąvoka taikoma medžiagoms, turinčioms molekulinę struktūrą. Didžioji dauguma organinės medžiagos, su kuriuo susitiksite 10 klasėje, turi būtent tokią struktūrą. Pagrindinės mokyklos kurse studijuojate neorganinę chemiją, kurios dalykas yra ir molekulinė, ir nemolekulinė, pavyzdžiui, joninė struktūra. Todėl geriau vartoti terminą „oksidacijos būsena“.

Kuo skiriasi valentingumas ir oksidacijos būsena?

Dažnai valentingumas ir oksidacijos būsena skaitiniu požiūriu yra vienodi, tačiau valentingumas neturi įkrovos ženklo, tačiau 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 elektronų sluoksnio užbaigimo. Tačiau čia taip pat yra skirtumas:

Valentinė ir oksidacijos būsena dar labiau skiriasi viena nuo kitos, jei skaičiais nesutampa. 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, mes randame chloro oksidacijos būseną junginyje C1 2 O 7.

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

Panašiai, žinodami elementų oksidacijos būsenas, galite sudaryti junginį, pavyzdžiui, aliuminio karbidą (aliuminio ir anglies junginį).

Nesunku pastebėti, kad panašiai dirbote su „valencijos“ 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 reiškia elektronneigiamąją junginio dalį - nemetalą, jo lotyniškas pavadinimas su priesaga -id visada yra vardininko linkme. Antrasis žodis žymi elektroteigiamą dalį – metalą arba mažiau elektroneigiamą elementą, jo pavadinimas visada yra genityvas:

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

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

Kai kuriais atvejais elementų atomų skaičius žymimas skaičių pavadinimais graikų- mono, di, trys, tetra, penta, heksa ir kt. Pavyzdžiui: - anglies monoksidas arba anglies monoksidas (II), - anglies dioksidas arba anglies monoksidas (IV), - švino tetrachloridas arba švino chloridas (IV) .

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. Furcroix, L. Guiton de Mervaux ir C. Berthollet. Šiuo metu mokslininkų veiklą koordinuoja Tarptautinė teorinės ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC). iš įvairių šalių ir teikia rekomendacijas dėl chemijoje vartojamų medžiagų nomenklatūros ir terminijos.

Pagrindiniai žodžiai ir frazės

  1. Dvejetainės arba dviejų elementų jungtys.
  2. Oksidacijos būsena.
  3. Cheminė nomenklatūra.
  4. Elementų oksidacijos būsenų nustatymas pagal formulę.
  5. Dvejetainių junginių formulių sudarymas pagal elementų oksidacijos būsenas.

Darbas kompiuteriu

  1. Žiūrėkite elektroninį priedą. Išstudijuokite pamokos medžiagą ir atlikite siūlomas užduotis.
  2. Internete ieškokite el. pašto adresų, kurie gali būti papildomi šaltiniai, norint atskleisti pastraipoje esančių raktinių žodžių ir frazių turinį. Pasiūlykite padėti mokytojui paruošti naują pamoką, ataskaitoje apie raktinius žodžius ir frazes kitoje pastraipoje.

Klausimai ir užduotys

  1. Užrašykite azoto oksidų (II), (V), (I), (III), (IV) formules.
  2. Nurodykite dvejetainių junginių pavadinimus, kurių formulės: a) C1 2 0 7, C1 2 O, C1O 2; b) FeCl2, FeCl3; c) MnS, MnO 2, MnF 4, MnO, MnCl 4; 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 tarptautinėje nomenklatūroje pagal pastraipoje nustatytas taisykles.
  4. Kokį dar pavadinimą galite pavadinti amoniaku H 3 N?
  5. Raskite tūrį, esantį ties n. adresu. 17 g vandenilio sulfido.
  6. Kiek molekulių yra šiame tūryje?
  7. Apskaičiuokite 33,6 m3 metano CH 2 masę esant n. adresu. ir nustatyti šiame tūryje esančių jo molekulių skaičių.
  8. Nustatykite anglies oksidacijos laipsnį ir užrašykite šių medžiagų struktūrines formules, žinodami, kad anglis yra organiniai junginiai visada keturvalentis: metanas CH 4, anglies tetrachloridas CC1 4, etanas C 2 H 4, acetilenas C 2 H 2.

Gebėjimas rasti cheminių elementų oksidacijos būseną yra būtina sąlyga sėkmingai išspręsti redokso reakcijas apibūdinančias chemines lygtis. Be jo negalėsite sudaryti tikslios cheminės medžiagos formulės, atsirandančios dėl įvairių cheminių elementų reakcijos. Dėl to cheminių problemų sprendimas tokiomis lygtimis bus arba neįmanomas, arba klaidingas.

Cheminio elemento oksidacijos būsenos samprata
Oksidacijos būsena- Tai sąlyginė reikšmė, su kuria įprasta apibūdinti redokso reakcijas. Skaitmeniškai jis yra lygus elektronų skaičiui, kurį atomas įgyja teigiamą krūvį, arba elektronų skaičiui, kurį atomas įgyja neigiamą krūvį, prisijungia prie savęs.

Redokso reakcijose oksidacijos būsenos sąvoka naudojama elementų junginių, susidarančių dėl kelių medžiagų sąveikos, cheminėms formulėms nustatyti.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad oksidacijos būsena yra lygiavertė cheminio elemento valentingumo sampratai, tačiau taip nėra. Koncepcija valentingumas naudojamas kiekybiškai įvertinti elektroninę sąveiką kovalentiniuose junginiuose, tai yra junginiuose, susidariusiuose dėl bendrų elektronų porų susidarymo. Oksidacijos būsena naudojama apibūdinti reakcijas, kurias lydi elektronų donorystė arba prisijungimas.

Skirtingai nuo valentingumo, kuris yra neutrali charakteristika, oksidacijos būsena gali būti teigiama, neigiama arba nulinė. Teigiama reikšmė atitinka paaukotų elektronų skaičių, o neigiama – prijungtų elektronų skaičių. Nulinė reikšmė reiškia, kad elementas yra paprastos medžiagos pavidalo arba po oksidacijos buvo sumažintas iki 0 arba po ankstesnio redukavimo oksiduotas iki nulio.

Kaip nustatyti konkretaus cheminio elemento oksidacijos laipsnį
Konkretaus cheminio elemento oksidacijos laipsnis nustatomas pagal šias taisykles:

  1. Paprastų medžiagų oksidacijos laipsnis visada lygus nuliui.
  2. Pirmoje periodinės lentelės grupėje esančių šarminių metalų oksidacijos būsena yra +1.
  3. Šarminių žemių metalų, kurie periodinėje lentelėje užima antrąją grupę, oksidacijos laipsnis yra +2.
  4. Vandenilio oksidacijos laipsnis junginiuose su įvairiais nemetalais visada yra +1, o junginiuose su metalais - +1.
  5. Molekulinio deguonies oksidacijos laipsnis visuose neorganinės chemijos mokyklos kursuose nagrinėjamuose junginiuose yra -2. Fluoras -1.
  6. Nustatant oksidacijos būseną cheminių reakcijų produktuose, vadovaujamasi elektroneutralumo taisykle, pagal kurią įvairių elementų, sudarančių medžiagą, oksidacijos būsenų suma turi būti lygi nuliui.
  7. Visų junginių aliuminio oksidacijos laipsnis yra lygus +3.
Be to, paprastai prasideda sunkumai, nes likę cheminiai elementai demonstruoja ir turi kintamą oksidacijos būseną, priklausomai nuo kitų derinyje dalyvaujančių medžiagų atomų tipų.

Atskirkite aukštesnes, žemesnes ir vidutines oksidacijos būsenas. Aukščiausia oksidacijos būsena, kaip ir valentingumas, atitinka cheminio elemento grupės numerį periodinėje lentelėje, tačiau tuo pat metu turi teigiamą reikšmę. Žemiausia oksidacijos būsena yra skaitine prasme lygi skirtumui tarp elementų grupės skaičiaus 8. Tarpinė oksidacijos būsena bus bet koks skaičius nuo žemiausios iki didžiausios oksidacijos būsenos.

Siekdami padėti jums naršyti įvairiose cheminių elementų oksidacijos būsenose, pateikiame jūsų dėmesiui šią pagalbinę lentelę. Pasirinkite jus dominantį elementą ir gausite jo galimų oksidacijos būsenų reikšmes. Retos reikšmės bus nurodytos skliausteliuose.