/

Кои елементи имат най-висока степен на окисление 4. Правилно формулиране на веществата

Задача номер 1

Степента на окисление +2 във всички съединения е показана

Отговор: 4

Обяснение:

От всички предложени варианти степента на окисление +2 в комплексните съединения се показва само от цинка, който е елемент от вторичната подгрупа на втората група, където максималното окислително състояние е равно на номера на групата.

Калай - елемент от основната подгрупа от група IV, метал, проявява степени на окисление 0 (в просто вещество), +2, +4 (номер на групата).

Фосфорът е елемент от основната подгрупа основна група, тъй като е неметал, показва степени на окисление от -3 (номер на група - 8) до +5 (групов номер).

Желязото е метал, елементът се намира във вторична подгрупа на основната група. За желязото са характерни степени на окисление: 0, +2, +3, +6.

Задача номер 2

Съединението на състава KEO 4 образува всеки от двата елемента:

1) фосфор и хлор

2) флуор и манган

3) хлор и манган

4) силиций и бром

Отговор: 3

Обяснение:

Солта на състава KEO 4 съдържа киселинния остатък EO 4 - , където кислородът има степен на окисление -2, следователно степента на окисление на елемента E в този киселинен остатък е +7. От предложените варианти са подходящи хлор и манган - елементи от основната и вторичната подгрупа от група VII, съответно.

Флуорът също е елемент от основната подгрупа на група VII, но като най-електроотрицателния елемент, той не показва положителни степени на окисление (0 и -1).

Борът, силицийът и фосфорът са елементи от основните подгрупи от групи 3, 4 и 5, съответно, следователно в солите те проявяват съответните максимални степени на окисление от +3, +4, +5.

Задача номер 3

  • 1. Zn и Cr
  • 2. Си и Б
  • 3. Fe и Mn
  • 4.P и As

Отговор: 4

Обяснение:

Същата най-висока степен на окисление в съединенията, равна на номер на групата (+5), е показана с P и As. Тези елементи са разположени в основната подгрупа на група V.

Zn и Cr са елементи от вторични подгрупи съответно от II и VI групи. В съединенията цинкът проявява най-висока степен на окисление +2, хромът - +6.

Fe и Mn са елементи от вторичните подгрупи от VIII и VII групи съответно. Най-високата степен на окисление за желязото е +6, за мангана - +7.

Задача номер 4

Същата най-висока степен на окисление в съединенията проявяват

  • 1. Hg и Cr
  • 2. Си и Ал
  • 3.F и Mn
  • 4. P и N

Отговор: 4

Обяснение:

P и N показват еднакво най-високо ниво на окисление в съединенията, равно на номера на групата (+5).Тези елементи са разположени в основната подгрупа на група V.

Hg и Cr са елементи от вторични подгрупи съответно от II и VI групи. В съединенията живакът проявява най-висока степен на окисление +2, хромът - +6.

Si и Al са елементи от основните подгрупи съответно от IV и III групи. Следователно за силиция максималното окислително състояние в сложните съединения е +4 (номерът на групата, където се намира силиций), за алуминия - +3 (номерът на групата, където се намира алуминият).

F и Mn са елементи съответно на главната и вторичната подгрупи от VII групи. Въпреки това, флуорът, който е най-електроотрицателният елемент от Периодичната таблица на химичните елементи, не показва положителни степени на окисление: в сложните съединения неговото състояние на окисление е -1 (група номер -8). Най-високата степен на окисление на мангана е +7.

Задача номер 5

Азотът в степен на окисление +3 се проявява във всяко от двете вещества:

  • 1. HNO 2 и NH 3
  • 2. NH 4 Cl и N 2 O 3
  • 3. NaNO 2 и NF 3
  • 4. HNO 3 и N 2

Отговор: 3

Обяснение:

В азотната киселина HNO 2 степента на окисление на кислорода в киселинния остатък е -2, за водорода - +1, следователно, за да остане молекулата електрически неутрална, степента на окисление на азота е +3. В амоняка, NH 3, азотът е по-електроотрицателен елемент, следователно той придърпва електронната двойка на ковалентна полярна връзка върху себе си и има отрицателна степен на окисление от -3, степента на окисление на водорода в амоняка е +1.

Амониевият хлорид NH 4 Cl е амониева сол, така че степента на окисление на азота е същата като в амоняка, т.е. равно на -3. В оксидите степента на окисление на кислорода винаги е -2, така че за азота е +3.

В натриевия нитрит NaNO 2 (соли на азотната киселина) степента на окисление на азота е същата като при азота в азотна киселина, т.к. е +3. В азотния флуорид степента на окисление на азота е +3, тъй като флуорът е най-електроотрицателният елемент в периодичната таблица, а в комплексните съединения той показва отрицателна степен на окисление от -1. Тази опция за отговор удовлетворява условието на задачата.

В азотната киселина азотът има най-висока степен на окисление, равно на номера на групата (+5). Азотът като просто съединение (тъй като се състои от атоми на един химичен елемент) има степен на окисление 0.

Задача номер 6

Най-високият оксид на елемент от група VI съответства на формулата

  • 1. E 4 O 6
  • 2.ЕО 4
  • 3. EO 2
  • 4. EO 3

Отговор: 4

Обяснение:

Най-високият оксид на елемент е оксидът на елемента с най-висока степен на окисление. В група най-високото ниво на окисление на елемент е равно на номера на групата, следователно в група VI максималното ниво на окисление на елемент е +6. В оксидите кислородът проявява степен на окисление -2. Числата под символа на елемента се наричат ​​индекси и показват броя на атомите на този елемент в молекулата.

Първият вариант е неправилен, т.к елементът има степен на окисление 0-(-2)⋅6/4 = +3.

Във втората версия елементът има степен на окисление 0-(-2) ⋅ 4 = +8.

В третия вариант степента на окисление на елемента Е: 0-(-2) ⋅ 2 = +4.

В четвъртия вариант степента на окисление на елемента Е: 0-(-2) ⋅ 3 = +6, т.е. това е желаният отговор.

Задача номер 7

Степента на окисление на хрома в амониев дихромат (NH 4) 2 Cr 2 O 7 е

  • 1. +6
  • 2. +2
  • 3. +3
  • 4. +7

Отговор: 1

Обяснение:

В амониевия бихромат (NH 4) 2 Cr 2 O 7 в амониевия катион NH 4 + азотът, като по-електроотрицателен елемент, има по-ниска степен на окисление от -3, водородът е положително зареден +1. Следователно целият катион има заряд +1, но тъй като има 2 от тези катиони, общият заряд е +2.

За да остане молекулата електрически неутрална, киселинният остатък Cr 2 O 7 2− трябва да има заряд от -2. Кислородът в киселинните остатъци на киселини и соли винаги има заряд -2, следователно 7 кислородни атома, които съставляват молекулата на амониевия бихромат, са заредени -14. Атомите на хром Cr в молекули 2, следователно, ако зарядът на хром е обозначен с x, тогава имаме:

2x + 7 ⋅ (-2) = -2, където x = +6. Зарядът на хром в молекулата на амониевия дихромат е +6.

Задача номер 8

Възможно е степен на окисление +5 за всеки от двата елемента:

1) кислород и фосфор

2) въглерод и бром

3) хлор и фосфор

4) сяра и силиций

Отговор: 3

Обяснение:

В първия предложен отговор само фосфорът, като елемент от основната подгрупа от група V, може да прояви степен на окисление +5, което е максималното за него. Кислородът (елемент от основната подгрупа на VI група), като елемент с висока електроотрицателност, в оксидите проявява степен на окисление -2, като просто вещество - 0, а в комбинация с флуор OF 2 - +1. Степента на окисление +5 не е характерна за него.

Въглеродът и бромът са елементи от основните подгрупи съответно на IV и VII групи. Въглеродът се характеризира с максимално ниво на окисление от +4 (равно на номера на групата), а бромът показва степени на окисление от -1, 0 (в просто съединение Br 2), +1, +3, +5 и +7.

Хлорът и фосфорът са елементи от основните подгрупи съответно на VII и V. Фосфорът проявява максимално ниво на окисление от +5 (равно на номера на групата), за хлор, подобно на брома, степени на окисление от -1, 0 (в просто съединение Cl 2), +1, +3, +5, + 7 са характерни.

Сярата и силицийът са елементи от основните подгрупи съответно на VI и IV групи. Сярата проявява широк спектър от степени на окисление от -2 (номер на групата - 8) до +6 (групов номер). За силиций максималното ниво на окисление е +4 (групов номер).

Задача номер 9

  • 1. NaNO3
  • 2. NaNO2
  • 3.NH4Cl
  • 4. НЕ

Отговор: 1

Обяснение:

В натриевия нитрат NaNO 3 натрият има степен на окисление +1 (елемент от група I), има 3 кислородни атома в киселинния остатък, всеки от които има степен на окисление -2, следователно, за да остане молекулата електрически неутрален, азотът трябва да има степен на окисление от: 0 − (+ 1) − (−2) 3 = +5.

В натриевия нитрит NaNO 2 натриевият атом също има степен на окисление +1 (елемент от група I), има 2 кислородни атома в киселинния остатък, всеки от които има степен на окисление от -2, следователно, за да може молекула, за да остане електрически неутрална, азотът трябва да има степен на окисление: 0 − (+1) − (−2) 2 = +3.

NH 4 Cl - амониев хлорид. В хлоридите хлорните атоми имат степен на окисление -1, водородните атоми, от които има 4 в молекулата, са положително заредени, следователно, за да остане молекулата електрически неутрална, нивото на окисление на азота е: 0 - ( −1) − 4 (+1) = −3. В амоняка и катиони на амониеви соли азотът има минимално ниво на окисление от -3 (номерът на групата, в която се намира елементът, е -8).

В молекулата на азотен оксид NO кислородът проявява минимално ниво на окисление от -2, както при всички оксиди, следователно степента на окисление на азота е +2.

Задача номер 10

Азотът проявява най-високата степен на окисление в съединение, чиято формула е

  • 1. Fe(NO 3) 3
  • 2. NaNO2
  • 3. (NH4)2SO4
  • 4 НЕ 2

Отговор: 1

Обяснение:

Азотът е елемент от основната подгрупа на група V, следователно може да прояви максимално ниво на окисление, равно на номера на групата, т.е. +5.

Една структурна единица на железен нитрат Fe(NO 3) 3 се състои от един йон Fe 3+ и три нитратни йона. В нитратните йони азотните атоми, независимо от вида на противойона, имат степен на окисление +5.

В натриевия нитрит NaNO 2 натрият има степен на окисление +1 (елемент от основната подгрупа на група I), има 2 кислородни атома в киселинния остатък, всеки от които има степен на окисление -2, следователно в за да остане молекулата електрически неутрална, азотът трябва да има степен на окисление 0 − ( +1) − (−2)⋅2 ​​= +3.

(NH 4) 2 SO 4 - амониев сулфат. В соли на сярна киселина SO 4 2− анионът има заряд 2−, следователно всеки амониев катион е зареден с 1+. При водород зарядът е +1, следователно на азот -3 (азотът е по-електроотрицателен, следователно привлича общата електронна двойка на N-H връзката). В амоняка и катиони на амониеви соли азотът има минимално ниво на окисление от -3 (номерът на групата, в която се намира елементът, е -8).

В молекулата на азотния оксид NO 2 кислородът проявява минимално ниво на окисление от -2, както при всички оксиди, следователно степента на окисление на азота е +4.

Задача номер 11

28910E

В съединенията от състава Fe(NO 3) 3 и CF 4 степента на окисление на азота и въглерода е съответно

Отговор: 4

Обяснение:

Една структурна единица на железен (III) нитрат Fe(NO 3) 3 се състои от един железен йон Fe 3+ и три нитратни йона NO 3 − . В нитратните йони азотът винаги има степен на окисление +5.

Във въглеродния флуорид CF 4 флуорът е по-електроотрицателен елемент и привлича обща електронна двойка C-F връзки, показваща степен на окисление от -1. Следователно въглеродът С има степен на окисление +4.

Задача номер 12

A32B0B

Степента на окисление +7 хлорът се проявява във всяко от двете съединения:

  • 1. Ca(OCl) 2 и Cl 2 O 7
  • 2. KClO 3 и ClO 2
  • 3. BaCl 2 и HClO 4
  • 4. Mg(ClO 4) 2 и Cl 2 O 7

Отговор: 4

Обяснение:

В първия вариант хлорните атоми са съответно със степен на окисление +1 и +7. Една структурна единица на калциевия хипохлорит Ca(OCl) 2 се състои от един калциев йон Ca 2+ (Ca е елемент от основната подгрупа на група II) и два хипохлоритни йона OCl − , всеки от които има заряд 1−. В сложните съединения, с изключение на OF 2 и различни пероксиди, кислородът винаги има степен на окисление -2, така че е очевидно, че хлорът има заряд от +1. В хлорния оксид Cl 2 O 7, както във всички оксиди, кислородът има степен на окисление -2, следователно, хлорът в това съединение има степен на окисление +7.

В калиевия хлорат KClO 3, калиевият атом има степен на окисление +1, а кислородът - -2. За да остане молекулата електрически неутрална, хлорът трябва да има степен на окисление +5. В хлорния оксид ClO 2 кислородът, както във всеки друг оксид, има степен на окисление -2, следователно, за хлора, степента му на окисление е +4.

В третата версия, бариевият катион в комплексното съединение е зареден +2, следователно, отрицателен заряд от -1 е концентриран върху всеки хлорен анион в солта на BaCl 2. В перхлорната киселина HClO 4 общият заряд на 4 кислородни атома е -2⋅4 = -8, на водородния катион зарядът е +1. За да остане молекулата електрически неутрална, зарядът на хлора трябва да бъде +7.

В четвъртия вариант, в молекулата на магнезиев перхлорат Mg (ClO 4) 2, зарядът на магнезий е +2 (при всички комплексни съединения магнезият проявява степен на окисление +2), следователно всеки ClO 4 - анион има заряд от 1 -. Общо 4 кислородни йона, всеки от които има степен на окисление от -2, имат заряд от -8. Следователно, за да бъде общият заряд на аниона 1−, зарядът на хлора трябва да бъде +7. В хлорния оксид Cl 2 O 7, както е обяснено по-горе, зарядът на хлора е +7.

Съвременната формулировка на периодичния закон, открита от Д. И. Менделеев през 1869 г.:

Свойствата на елементите са в периодична зависимост от поредния номер.

Периодично повтарящият се характер на промяната в състава на електронната обвивка на атомите на елементите обяснява периодичната промяна в свойствата на елементите при движение през периодите и групите на Периодичната система.

Нека проследим например изменението на по-високите и по-ниските степени на окисление на елементите от IA - VIIA групите през втори - четвърти периоди по табл. 3.

Положителенстепените на окисление се проявяват от всички елементи, с изключение на флуора. Стойностите им се увеличават с увеличаване на ядрения заряд и съвпадат с броя на електроните на последното енергийно ниво (с изключение на кислорода). Тези степени на окисление се наричат по-висококислителни състояния. Например, най-високата степен на окисление на фосфор Р е +V.




Отрицателностепените на окисление се проявяват от елементи, започващи с въглерод C, силиций Si и германий Ge. Стойностите им са равни на броя на липсващите електрони до осем. Тези степени на окисление се наричат по-нисъкокислителни състояния. Например, на фосфорния атом P на последното енергийно ниво му липсват три електрона до осем, което означава, че най-ниската степен на окисление на фосфора P е -III.

Стойностите на по-високите и по-ниските степени на окисление се повтарят периодично, съвпадащи в групи; например в групата IVA въглеродът C, силиций Si и германий Ge имат най-висока степен на окисление +IV, а най-ниската степен на окисление - IV.

Тази честота на промените в степените на окисление се отразява в периодичната промяна в състава и свойствата на химичните съединения на елементите.

По същия начин може да се проследи периодична промяна в електроотрицателността на елементите в 1-6-ти периоди на групите IA-VIIA (Таблица 4).

Във всеки период от периодичната таблица електроотрицателността на елементите се увеличава с увеличаване на поредния номер (отляво надясно).




Във всяко групаВ периодичната таблица електроотрицателността намалява с увеличаване на атомното число (отгоре надолу). Флуор F има най-висока, а цезият Cs най-ниска електроотрицателност сред елементите от 1-ви-6-ти периоди.

Типичните неметали имат висока електроотрицателност, докато типичните метали имат ниска електроотрицателност.

Примери за задачи от части А, Б

1. В 4-ти период броят на елементите е


2. Метални свойства на елементи от 3-ти период от Na до Cl

1) сила

2) отслабвам

3) не се променя

4) не знам


3. Неметални свойства на халогените с нарастващ атомен номер

1) увеличаване

2) слезе надолу

3) остават непроменени

4) не знам


4. В поредицата от елементи Zn - Hg - Co - Cd е един елемент, който не е включен в групата


5. Металните свойства на елементите се увеличават последователно

1) In-Ga-Al

2) K - Rb - Sr

3) Ge-Ga-Tl

4) Li - Be - Mg


6. Неметални свойства в поредицата от елементи Al - Si - C - N

1) увеличаване

2) намаляване

3) не се променя

4) не знам


7. В поредицата от елементи O - S - Se - Te, размерите (радиусите) на атома

1) намаляване

2) увеличаване

3) не се променя

4) не знам


8. В поредицата от елементи P - Si - Al - Mg, размерите (радиусите) на атома

1) намаляване

2) увеличаване

3) не се променя

4) не знам


9. За фосфор елементът с по-малъкелектроотрицателността е


10. Молекула, в която електронната плътност е изместена към фосфорния атом, е


11. Върховенстепента на окисление на елементите се проявява в набор от оксиди и флуориди

1) СlO 2, PCl 5, SeCl 4, SO 3

2) PCl, Al 2 O 3, KCl, CO

3) SeO 3, BCl 3, N 2 O 5, CaCl 2

4) AsCl 5 , SeO 2 , SCl 2 , Cl 2 O 7


12. Долнистепента на окисление на елементите - в техните водородни съединения и флуориди на набора

1) ClF 3 , NH 3 , NaH, OF 2

2) H 3 S +, NH+, SiH 4, H 2 Se

3) CH 4 , BF 4 , H 3 O + , PF 3

4) PH 3 , NF+, HF 2 , CF 4


13. Валентност за поливалентен атом същотов поредица от съединения

1) SiH 4 - AsH 3 - CF 4

2) PH 3 - BF 3 - ClF 3

3) AsF 3 - SiCl 4 - IF 7

4) H 2 O - BClg - NF 3


14. Посочете съответствието между формулата на вещество или йон и степента на окисление на въглерода в тях



Задача 54.
Кое е най-ниското ниво на окисление на водорода, флуора, сярата и азота? Защо? Напишете формули за калциеви съединения с тези елементи в това състояние на окисление. Какви са имената на съответните съединения?
Решение:
Най-ниската степен на окисление се определя от условния заряд,който атомът придобива при добавяне на броя електрони, който е необходим за образуване на стабилна електронна обвивка на инертен газ ns2np6 (в случай на водород, ns 2). Водородът, флуорът, сярата и азотът са съответно в IA-, VIIA-, VIA- и VA-групите на периодичната система от химични елементи и имат структурата на външното енергийно ниво s 1, s 2 p 5, s 2 p 4 и s 2 p 3.

По този начин, за да завърши външното енергийно ниво, водороден атом и флуорен атом трябва да добавят по един електрон, серен атом - два, азотен атом - три. Следователно ниското ниво на окисление за водорода, флуора, сярата и азота е съответно -1, -1, -2 и -3. Формули на калциеви съединения с тези елементи в това състояние на окисление:

CaH 2 - калциев хидрид;
CaF 2 - калциев флуорид;
CaS, калциев сулфид;
Ca 3 N 2 - калциев нитрид.

Задача 55.
Кои са най-ниските и най-високите степени на окисление на силиций, арсен, селен и хлор? Защо? Напишете формули за съединения на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление.
Решение:
Най-високата степен на окисление на даден елемент се определя като правило от номера на групата на периодичната система
Д. И. Менделеев, в която се намира. Най-ниската степен на окисление се определя от условния заряд, който атомът придобива при присъединяване на броя електрони, който е необходим за образуване на стабилна осемелектронна обвивка на инертен газ ns 2 np 6 (в случай на водород ns 2). Силицият, арсенът, селенът и хлорът са съответно в IVA-, VA-, VIa- и VIIA-групи и имат структурата на външното енергийно ниво, съответно s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 и s 2 стр. 5. По този начин най-високата степен на окисление на арсен, селен и хлорен силиций е съответно +4, +5, +6 и +7. Формули на съединенията на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление: H 2 SiO 3 - силициева киселина; H 3 AsO 4 - арсенова киселина; H 2 SeO 4 - селенова киселина; HClO 4 - перхлорна киселина.

Най-ниската степен на окисление на арсен, селен и хлорен силиций е съответно -4, -5, -6 и -7. Формули на съединенията на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление: H 4 Si, H 3 As, H 2 Se, HCl.

Задача 56.
Хромът образува съединения, в които проявява степен на окисление +2, +3, +6. Напишете формули за неговите оксиди и хидроксиди, съответстващи на тези степени на окисление. Напишете уравненията на реакцията, които доказват амфотерната природа на хром (III) хидроксид.
Решение:
Хромът образува съединения, в които проявява степен на окисление +2, +3, +6. Формулите на неговите оксиди и хидроксиди, съответстващи на тези степени на окисление, са:

а) хромови оксиди:

CrO, хром (II) оксид;
Cr 2 O 3 - хромов оксид (III);
CrO 3 - хромов (VI) оксид.

б) хромови хидроксиди:

Cr(OH) 2 - хром (II) хидроксид;
Cr(OH) 3 - хром (III) хидроксид;
H 2 CrO 4 - хромова киселина.

Cr (OH) 3 - хром (III) хидроксид - амфолит, т.е. вещество, което реагира както с киселини, така и с основи. Реакционни уравнения, доказващи амфотерността на хромов (III) хидроксид:

а) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O;
б) Cr(OH)3 + 3NaOH = NaCrO3 + 3H2O.

Задача 57.
Атомните маси на елементите в периодичната система непрекъснато се увеличават, докато свойствата на простите тела периодично се променят. Как може да се обясни това? Дайте аргументиран отговор.
Решение:
В повечето случаи, с увеличаване на заряда на ядрото на атомите на елементите, техните относителни атомни маси естествено се увеличават, тъй като има редовно увеличаване на съдържанието на протони и неутрони в ядрата на атомите. Свойствата на простите тела се променят периодично, тъй като броят на електроните периодично се променя на външното енергийно ниво на атомите. За атомите на елементите, периодично с увеличаване на заряда на ядрото, броят на електроните на външно енергийно ниво се увеличава, което е необходимо за образуването на стабилна осемелектронна обвивка (обвивка от инертен газ). Например, периодичното повторение на свойствата на атомите на Li, Na и K се обяснява с факта, че на външното енергийно ниво на техните атоми има по един валентен електрон. Също така, свойствата на атомите He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn периодично се повтарят - атомите на тези елементи съдържат осем електрона на външно енергийно ниво (хелият има два електрона) - всички те са химически инертни, тъй като техните атоми не може нито да приема, нито да дарява електрони на атоми на други елементи.

Задача 58.
Каква е съвременната формулировка на периодичния закон? Обяснете защо в периодичната таблица на елементите аргон, кобалт, телур и торий са поставени съответно пред калий, никел, йод и протактиний, въпреки че имат голяма атомна маса?
Решение:
Съвременната формулировка на периодичния закон: „Свойствата на химичните елементи и образуваните от тях прости или сложни вещества са в периодична зависимост от големината на заряда на ядрото на атомите на елементите“.

Тъй като атомите K, Ni, I, Pa - с по-ниска относителна маса от съответно Ar, Co, Te, Th - зарядите на атомните ядра са още един

тогава на калия, никела, йода и протактиния се присвояват съответно поредни номера 19, 28, 53 и 91. Така на елемент в периодичната система се приписва сериен номер не чрез увеличаване на атомната му маса, а чрез броя на протоните, съдържащи се в ядрото на даден атом, т.е. от заряда на атомното ядро. Номерът на елемента показва ядрения заряд (броя на протоните, съдържащи се в ядрото на атом), общия брой електрони, съдържащи се в даден атом.

Задача 59.
Кои са най-ниските и най-високите степени на окисление на въглерода, фосфора, сярата и йода? Защо? Напишете формули за съединения на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление.
Решение:
Най-високата степен на окисление на елемент се определя като правило от номера на групата на периодичната система на Д. И. Менделеев, в която се намира. Най-ниската степен на окисление се определя от условния заряд, който атомът придобива при добавяне на броя електрони, който е необходим за образуване на стабилна осемелектронна обвивка на инертен газ ns2np6 (в случай на водород, ns2). Въглеродът, фосфорът, сярата и йодът са съответно в IVA-, VA-, VIa- и VIIA-групи и имат структурата на външното енергийно ниво, съответно s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 и s 2 стр. 5. Така най-високата степен на окисление на въглерода, фосфора, сярата и йода е съответно +4, +5, +6 и +7. Формули на съединенията на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление: CO 2 - въглероден оксид (II); H 3 PO 4 - ортофосфорна киселина; H 2 SO 4 - сярна киселина; HIO 4 - йодна киселина.

Най-ниската степен на окисление на въглерода, фосфора, сярата и йода е съответно -4, -5, -6 и -7. Формули на съединенията на тези елементи, съответстващи на тези степени на окисление: CH 4, H 3 P, H 2 S, HI.

Задача 60.
Атомите на кои елементи от четвъртия период на периодичната система образуват оксид, съответстващ на най-високата им степен на окисление E 2 O 5 ? Кой от тях дава газообразна комбинация с водород? Съставете формулите на киселините, съответстващи на тези оксиди и ги изобразете графично?
Решение:
Оксидът E 2 O 5, където елементът е в най-високата си степен на окисление +5, е характерен за елементите от група V. Такъв оксид може да се образува от два елемента от четвъртия период и V-групата - това е елемент No 23 (ванадий) и No 33 (арсен). Ванадий и арсен, като елементи от пета група, образуват водородни съединения от състава EN 3, тъй като могат да проявяват най-ниско ниво на окисление -3. Тъй като арсенът е неметал, той образува газообразно съединение с водород - H 3 As - арсин.

Формули на киселини, съответстващи на оксиди в най-висока степен на окисление на ванадий и арсен:

H 3 VO 4 - ортованадинова киселина;
HVO 3 - метаванадинова киселина;
HAsO 3 - метаарсенова киселина;
H 3 AsO 4 - арсенова (орто-арсенова) киселина.

Графични формули на киселини:

Валентността не отчита електроотрицателността на атомите, съседни на даденото, и няма знак. Но в съединението, електроните, които се образуват химическа връзка, се изместват към атом, който има по-голяма електроотрицателност и следователно този атом придобива определен заряд.

За характеризиране на атом в молекула е въведена концепцията за степента на окисление. Степента на окисление на отделните атоми, образуващи молекула, се получава, ако зарядите на атомите се разпределят по такъв начин, че техните валентни електрони се оказват принадлежащи към по-електроотрицателния от тях. В противен случай: степента на окисление на атом в молекула е електрическият заряд, който един атом би могъл да има, ако общата електронна двойка от два атома на различни елементи беше напълно изместена към по-електроотрицателен атом. И електронна двойка, принадлежаща на два атома от един и същи елемент, ще бъде разделена наполовина.

Степента на окисление (на английски термин oxidation number е буквално „окислително число“) изразява големината на електрическия заряд на даден атом и се основава на предположението, че електроните във всяка връзка в молекула (или йон) принадлежат изцяло на по-електроотрицателен атом. Като синоним на термина "окислителен брой на атомите" се среща името "електрохимична валентност". По този начин под степента на окисление на атомите в съединенията се разбира зарядът на йона на елемента, изчислен при предположението, че молекулата се състои само от йони.

Кислородът в съединенията показва основно степен на окисление, равна на -2 (в и пероксидите степента на окисление на кислорода е +2 и -1). Водородът има степен на окисление +1, но се намира -1 (в метални хидриди).

Като се има предвид, че молекулите са електрически неутрални, е лесно да се определи степента на окисление на елементите в тях. Така например, в съединенията и степените на окисление на сярата са съответно -2, +4 и +6; манганът в има степени на окисление +7, +6, +4 и +2. Хлорът под формата на просто вещество и в съединения с други елементи проявява следните степени на окисление, съответно: 0, -1, +1, +3, +4, +5, +6, +7.

Ако молекулата е образувана от ковалентна връзка, като например, степента на окисление на по-електроотрицателния атом се обозначава със знак минус, а по-малко електроотрицателния атом със знак плюс.

Така че, в степен на окисление на сяра +4 и кислород -2.

Степента на окисление на елемент в свободно състояние, тоест под формата на прости вещества, е нула, например. В съединенията и степента на окисление е съответно +5, +6. В амониевия йон ковалентността на азотния атом е 4, а степента на окисление е -3.

За комплексни съединения обикновено се посочва степента на окисление на централния йон. Например, в и степента на окисление на желязото е +3, никел +2 и платина +4.

Степента на окисление може също да бъде дробно число; така, например, ако в и за кислород е равно на -2 и -1, тогава в и е съответно и .

Степента на окисление често не е равна на валентността на даден елемент. Например, степента на окисление на селена под формата на просто вещество е 0, валентността в основно състояние е 2, а във възбудено състояние може да бъде 2, 4 и 6.

В органичните съединения - метан, метилов алкохол, формалдехид, мравчена киселина HCOOH, както и във въглеродния диоксид, степените на окисление на въглерода са съответно -4, -2, 0, +2, +4, докато валентността на въглерода във всички тези вещества е четири.

Концепцията за степента на окисление, въпреки че е формална и често не характеризира реалното състояние на атомите в съединенията, все пак е много полезна и удобна при класифицирането на различни вещества и при разглеждането на редокс процеси. Познавайки степента на окисление на атом на даден елемент в съединение, е възможно да се определи дали това съединение е редуциращ агент или окислител. Така, например, елементите от шестата основна подгрупа - сяра, селен и телур в най-високата им степен на окисление +6 в съединенията са само окислители (и относително силни).

За разлика от атомите в степен на окисление +6, атомите на елементи в междинна степен +4 в съединения от типа могат да бъдат, в зависимост от условията, както редуциращи агенти, така и окислители, като същевременно са основно редуциращ агент.

Сярата, селенът и телурът са в най-ниската степен на окисление -2 в съединенията и проявяват само редуциращи свойства. Така виждаме, че разглежданите атоми на елементите в окислително състояние +6 проявяват сходни свойства и се различават значително от атомите в +4 окислително състояние или още повече в -2 състояние. Това се отнася за други основни и второстепенни подгрупи от периодичната система на Д. И. Менделеев, в които елементите проявяват различни степениокисляване.

Концепцията за степента на окисление е особено плодотворна при съставянето на уравненията на редокс реакциите. Окислението на атом в молекула се характеризира с повишаване на степента на окисление и обратно, редукцията на атом е намаляване на степента на окисление (виж диаграмата).

Степента на окисление е условният заряд на атомите на химичен елемент в съединение, изчислен от предположението, че всички връзки са от йонен тип. Окислителните състояния могат да имат положителна, отрицателна или нулева стойност, следователно алгебричната сума от степените на окисление на елементите в молекула, като се вземе предвид броя на техните атоми, е 0, а в йон това е зарядът на йона .

Този списък на степените на окисление показва всички известни степени на окисление на химичните елементи в периодичната таблица на Менделеев. Списъкът се основава на таблицата на Greenwood с всички допълнения. В линиите, които са подчертани с цвят, се въвеждат инертни газове, чието окислително състояние е нула.

1 −1 Х +1
2 Той
3 Ли +1
4 -3 Бъда +1 +2
5 −1 Б +1 +2 +3
6 −4 −3 −2 −1 ° С +1 +2 +3 +4
7 −3 −2 −1 н +1 +2 +3 +4 +5
8 −2 −1 О +1 +2
9 −1 Ф +1
10 Не
11 −1 на +1
12 mg +1 +2
13 Ал +3
14 −4 −3 −2 −1 Si +1 +2 +3 +4
15 −3 −2 −1 П +1 +2 +3 +4 +5
16 −2 −1 С +1 +2 +3 +4 +5 +6
17 −1 кл +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
18 Ар
19 К +1
20 ок +2
21 sc +1 +2 +3
22 −1 ти +2 +3 +4
23 −1 V +1 +2 +3 +4 +5
24 −2 −1 кр +1 +2 +3 +4 +5 +6
25 −3 −2 −1 Мн +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
26 −2 −1 Fe +1 +2 +3 +4 +5 +6
27 −1 co +1 +2 +3 +4 +5
28 −1 Ni +1 +2 +3 +4
29 Cu +1 +2 +3 +4
30 Zn +2
31 Га +1 +2 +3
32 −4 Ge +1 +2 +3 +4
33 −3 Като +2 +3 +5
34 −2 Se +2 +4 +6
35 −1 Бр +1 +3 +4 +5 +7
36 кр +2
37 Rb +1
38 старши +2
39 Й +1 +2 +3
40 Zr +1 +2 +3 +4
41 −1 Nb +2 +3 +4 +5
42 −2 −1 мн +1 +2 +3 +4 +5 +6
43 −3 −1 Tc +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
44 −2 Ru +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
45 −1 Rh +1 +2 +3 +4 +5 +6
46 Pd +2 +4
47 Ag +1 +2 +3
48 CD +2
49 В +1 +2 +3
50 −4 сн +2 +4
51 −3 Sb +3 +5
52 −2 те +2 +4 +5 +6
53 −1 аз +1 +3 +5 +7
54 Xe +2 +4 +6 +8
55 Cs +1
56 Ба +2
57 Ла +2 +3
58 Ce +2 +3 +4
59 Пр +2 +3 +4
60 Nd +2 +3
61 вечерта +3
62 см +2 +3
63 ЕС +2 +3
64 Gd +1 +2 +3
65 Tb +1 +3 +4
66 Dy +2 +3
67 хо +3
68 Ер +3
69 Tm +2 +3
70 Yb +2 +3
71 Лу +3
72 hf +2 +3 +4
73 −1 Та +2 +3 +4 +5
74 −2 −1 У +1 +2 +3 +4 +5 +6
75 −3 −1 Re +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
76 −2 −1 Операционна система +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
77 −3 −1 Ir +1 +2 +3 +4 +5 +6
78 т +2 +4 +5 +6
79 −1 Au +1 +2 +3 +5
80 hg +1 +2 +4
81 Tl +1 +3
82 −4 Pb +2 +4
83 −3 Bi +3 +5
84 −2 По +2 +4 +6
85 −1 В +1 +3 +5
86 Rn +2 +4 +6
87 о +1
88 Ра +2
89 AC +3
90 Th +2 +3 +4
91 Па +3 +4 +5
92 У +3 +4 +5 +6
93 Np +3 +4 +5 +6 +7
94 Pu +3 +4 +5 +6 +7
95 Am +2 +3 +4 +5 +6
96 см +3 +4
97 bk +3 +4
98 вж +2 +3 +4
99 Es +2 +3
100 fm +2 +3
101 md +2 +3
102 не +2 +3
103 lr +3
104 RF +4
105 Db +5
106 Sg +6
107 bh +7
108 hs +8

Най-високата степен на окисление на елемент съответства на номера на групата на периодичната система, в която се намира този елемент (изключенията са: Au + 3 (група I), Cu + 2 (II), от група VIII, степента на окисление +8 може да бъде само в осмий Os и рутений Ru.

Окислителни състояния на металите в съединенията

Окислителните състояния на металите в съединенията винаги са положителни, но ако говорим за неметали, тогава тяхното окислително състояние зависи от кой атом е свързан с елемента:

  • ако с неметален атом, тогава степента на окисление може да бъде както положителна, така и отрицателна. Зависи от електроотрицателността на атомите на елементите;
  • ако с метален атом, тогава степента на окисление е отрицателна.

Отрицателно окислително състояние на неметали

Най-високото отрицателно окислително състояние на неметалите може да се определи като от 8 се извади броят на групата, в която дадената химичен елемент, т.е. най-високото положително окислително състояние е равно на броя на електроните на външния слой, което съответства на номера на групата.

Моля, имайте предвид, че степените на окисление на простите вещества са 0, независимо дали е метал или неметал.

Източници:

  • Гринууд, Норман Н.; Ърншоу, А. Химия на елементите - 2-ро изд. - Оксфорд: Butterworth-Heinemann, 1997
  • Зелени стабилни магнезиеви(I) съединения с Mg-Mg връзки / Jones C.; Stasch A.. - Journal of Science, 2007. - декември (брой 318 (№ 5857)
  • Научно списание, 1970. - бр. 3929. - No 168. - С. 362.
  • Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - стр. 760b-761.
  • Ървинг Лангмюър Подреждането на електроните в атомите и молекулите. - Вестник на J. Am. Chem. соц., 1919. - Бр. 41.
Дял