Ktoré prvky majú najvyšší oxidačný stav 4. Správna formulácia látok

Úloha číslo 1

Oxidačný stav +2 vo všetkých zlúčeninách vykazuje

odpoveď: 4

vysvetlenie:

Zo všetkých navrhovaných možností oxidačný stav +2 v komplexných zlúčeninách vykazuje iba zinok, ktorý je prvkom sekundárnej podskupiny druhej skupiny, kde sa maximálny oxidačný stav rovná číslu skupiny.

Cín - prvok hlavnej podskupiny skupiny IV, kov, vykazuje oxidačné stavy 0 (v jednoduchej látke), +2, +4 (číslo skupiny).

Fosfor je prvkom hlavnej podskupiny hlavná skupina, keďže je nekov, vykazuje oxidačné stavy od -3 (číslo skupiny - 8) do +5 (číslo skupiny).

Železo je kov, prvok sa nachádza v sekundárnej podskupine hlavnej skupiny. Pre železo sú oxidačné stavy charakteristické: 0, +2, +3, +6.

Úloha číslo 2

Zlúčenina zloženia KEO 4 tvorí každý z dvoch prvkov:

1) fosfor a chlór

2) fluór a mangán

3) chlór a mangán

4) kremík a bróm

odpoveď: 3

vysvetlenie:

Soľ kompozície KEO4 obsahuje zvyšok kyseliny EO4-, kde kyslík má oxidačný stav -2, preto je oxidačný stav prvku E v tomto kyslom zvyšku +7. Z navrhovaných možností sú vhodné chlór a mangán - prvky hlavnej a sekundárnej podskupiny skupiny VII.

Fluór je tiež prvkom hlavnej podskupiny skupiny VII, ale keďže je najelektronegatívnym prvkom, nevykazuje kladné oxidačné stavy (0 a -1).

Bór, kremík a fosfor sú prvky hlavných podskupín skupín 3, 4 a 5, preto v soliach vykazujú zodpovedajúce maximálne oxidačné stavy +3, +4, +5.

Úloha číslo 3

1. Zn a Cr
2. Si a B
3. Fe a Mn
4.P a As

odpoveď: 4

vysvetlenie:

Rovnaký najvyšší oxidačný stav v zlúčeninách, rovný číslu skupiny (+5), je znázornený P a As. Tieto prvky sa nachádzajú v hlavnej podskupine skupiny V.

Zn a Cr sú prvky sekundárnych podskupín skupín II a VI. V zlúčeninách má zinok najvyšší oxidačný stav +2, chróm - +6.

Fe a Mn sú prvky sekundárnych podskupín skupín VIII a VII. Najvyšší oxidačný stav pre železo je +6, pre mangán - +7.

Úloha číslo 4

Rovnaký najvyšší oxidačný stav vykazujú zlúčeniny

1. Hg a Cr
2. Si a Al
3.F a Mn
4. P a N

odpoveď: 4

vysvetlenie:

P a N vykazujú v zlúčeninách rovnaký najvyšší oxidačný stav, rovný číslu skupiny (+5).Tieto prvky sa nachádzajú v hlavnej podskupine skupiny V.

Hg a Cr sú prvky sekundárnych podskupín skupín II a VI. V zlúčeninách má ortuť najvyšší oxidačný stav +2, chróm - +6.

Si a Al sú prvky hlavných podskupín skupín IV a III. Preto je pre kremík maximálny oxidačný stav v komplexných zlúčeninách +4 (číslo skupiny, kde sa nachádza kremík), pre hliník - +3 (číslo skupiny, kde sa nachádza hliník).

F a Mn sú prvky hlavnej a sekundárnej podskupiny skupiny VII. Avšak fluór, ktorý je najviac elektronegatívnym prvkom periodickej tabuľky chemických prvkov, nevykazuje pozitívne oxidačné stavy: v komplexných zlúčeninách je jeho oxidačný stav -1 (číslo skupiny -8). Najvyšší oxidačný stav mangánu je +7.

Úloha číslo 5

Oxidačný stav dusíka +3 sa prejavuje v každej z dvoch látok:

1. HN02 a NH3
2. NH4CI a N203
3. NaN02 a NF3
4. HN03 a N2

odpoveď: 3

vysvetlenie:

V kyseline dusnej HNO 2 je oxidačný stav kyslíka v kyslom zvyšku -2, pre vodík - +1, preto, aby molekula zostala elektricky neutrálna, oxidačný stav dusíka je +3. V amoniaku NH 3 je dusík elektronegatívnym prvkom, preto na seba sťahuje elektrónový pár kovalentnej polárnej väzby a má negatívny oxidačný stav -3, oxidačný stav vodíka v amoniaku je +1.

Chlorid amónny NH 4 Cl je amónna soľ, takže oxidačný stav dusíka je rovnaký ako u amoniaku, t.j. rovná sa -3. V oxidoch je oxidačný stav kyslíka vždy -2, takže pre dusík je to +3.

V dusitane sodnom NaNO 2 (soli kyseliny dusičnej) je stupeň oxidácie dusíka rovnaký ako v dusíku v kyseline dusičnej, pretože je +3. Vo fluoride dusitom je oxidačný stav dusíka +3, pretože fluór je najelektronegatívny prvok v periodickej tabuľke a v komplexných zlúčeninách vykazuje negatívny oxidačný stav -1. Táto možnosť odpovede spĺňa podmienky úlohy.

V kyseline dusičnej má dusík najvyšší oxidačný stav, ktorý sa rovná číslu skupiny (+5). Dusík ako jednoduchá zlúčenina (pretože pozostáva z atómov jedného chemického prvku) má oxidačný stav 0.

Úloha číslo 6

Najvyšší oxid prvku skupiny VI zodpovedá vzorcu

1. E406
2.EO 4
3. EO 2
4. EO 3

odpoveď: 4

vysvetlenie:

Najvyšší oxid prvku je oxid prvku s najvyšším oxidačným stavom. V skupine sa najvyšší oxidačný stav prvku rovná číslu skupiny, preto v skupine VI je maximálny oxidačný stav prvku +6. V oxidoch má kyslík oxidačný stav -2. Čísla pod symbolom prvku sa nazývajú indexy a označujú počet atómov tohto prvku v molekule.

Prvá možnosť je nesprávna, pretože prvok má oxidačný stav 0-(-2)⋅6/4 = +3.

V druhej verzii má prvok oxidačný stav 0-(-2) ⋅ 4 = +8.

V treťom variante je oxidačný stav prvku E: 0-(-2) ⋅ 2 = +4.

Vo štvrtom variante je oxidačný stav prvku E: 0-(-2) ⋅ 3 = +6, t.j. toto je požadovaná odpoveď.

Úloha číslo 7

Oxidačný stav chrómu v dichrómane amónnom (NH 4) 2 Cr 2 O 7 je

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

odpoveď: 1

vysvetlenie:

V dichrómane amónnom (NH 4) 2 Cr 2 O 7 v amónnom katióne NH 4 + dusík ako elektronegatívny prvok má nižší oxidačný stav -3, vodík je kladne nabitý +1. Preto má celý katión náboj +1, ale keďže sú tieto katióny 2, celkový náboj je +2.

Aby molekula zostala elektricky neutrálna, kyslý zvyšok Cr 2 O 7 2− musí mať náboj -2. Kyslík v kyslých zvyškoch kyselín a solí má vždy náboj -2, preto je 7 atómov kyslíka, ktoré tvoria molekulu dvojchrómanu amónneho, nabitých -14. Atómy chrómu Cr na molekuly 2, ak teda náboj chrómu označíme x, potom máme:

2x + 7 ⋅ (-2) = -2, kde x = +6. Náboj chrómu v molekule dvojchrómanu amónneho je +6.

Úloha číslo 8

Oxidačný stav +5 je možný pre každý z týchto dvoch prvkov:

1) kyslík a fosfor

2) uhlík a bróm

3) chlór a fosfor

4) síra a kremík

odpoveď: 3

vysvetlenie:

V prvej navrhovanej odpovedi iba fosfor, ako prvok hlavnej podskupiny skupiny V, môže vykazovať oxidačný stav +5, čo je preň maximum. Kyslík (prvok hlavnej podskupiny VI. skupiny), ako prvok s vysokou elektronegativitou, v oxidoch vykazuje oxidačný stav -2, ako jednoduchá látka - 0 a v kombinácii s fluórom OF 2 - +1. Oxidačný stav +5 nie je pre ňu typický.

Uhlík a bróm sú prvky hlavných podskupín skupín IV a VII. Uhlík je charakterizovaný maximálnym oxidačným stavom +4 (rovná sa číslu skupiny) a bróm má oxidačné stavy -1, 0 (v jednoduchej zlúčenine Br 2), +1, +3, +5 a +7.

Chlór a fosfor sú prvky hlavných podskupín skupín VII a V. Fosfor vykazuje maximálny oxidačný stav +5 (rovná sa číslu skupiny), pre chlór, podobne ako bróm, oxidačné stupne -1, 0 (v jednoduchej zlúčenine Cl 2), +1, +3, +5, + 7 sú charakteristické.

Síra a kremík sú prvky hlavných podskupín skupín VI a IV. Síra vykazuje široký rozsah oxidačných stavov od -2 (číslo skupiny - 8) do +6 (číslo skupiny). Pre kremík je maximálny oxidačný stav +4 (číslo skupiny).

Úloha číslo 9

1. NaNO3
2. NaNO2
3.NH4CI
4. NIE

odpoveď: 1

vysvetlenie:

V dusičnane sodnom NaNO 3 má sodík oxidačný stav +1 (prvok skupiny I), v kyslom zvyšku sú 3 atómy kyslíka, z ktorých každý má oxidačný stav -2, aby molekula zostala elektricky neutrálny, dusík musí mať oxidačný stav: 0 − (+ 1) − (−2) 3 = +5.

V dusitane sodnom NaNO 2 má atóm sodíka tiež oxidačný stav +1 (prvok skupiny I), v kyslom zvyšku sú 2 atómy kyslíka, z ktorých každý má oxidačný stav -2, aby aby molekula zostala elektricky neutrálna, dusík musí mať oxidačný stav: 0 − (+1) − (−2) 2 = +3.

NH 4 Cl - chlorid amónny. V chloridoch majú atómy chlóru oxidačný stav −1, atómy vodíka, z ktorých sú 4 v molekule, sú kladne nabité, preto, aby molekula zostala elektricky neutrálna, oxidačný stav dusíka je: 0 − ( −1) − 4 (+1) = −3. V amoniaku a katiónoch amónnych solí má dusík minimálny oxidačný stav -3 (číslo skupiny, v ktorej sa prvok nachádza, je -8).

V molekule oxidu dusnatého NO kyslík vykazuje minimálny oxidačný stav -2, ako vo všetkých oxidoch, preto je oxidačný stav dusíka +2.

Úloha číslo 10

Dusík vykazuje najvyšší oxidačný stav v zlúčenine, ktorej vzorec je

1. Fe(NO 3) 3
2. NaNO2
3. (NH4)2S04
4 NO 2

odpoveď: 1

vysvetlenie:

Dusík je prvkom hlavnej podskupiny skupiny V, preto môže vykazovať maximálny oxidačný stav rovný číslu skupiny, t.j. +5.

Jedna štruktúrna jednotka dusičnanu železa Fe(NO 3) 3 pozostáva z jedného Fe 3+ iónu a troch dusičnanových iónov. V dusičnanových iónoch majú atómy dusíka, bez ohľadu na typ protiiónu, oxidačný stav +5.

V dusitane sodnom NaNO 2 má sodík oxidačný stav +1 (prvok hlavnej podskupiny I. skupiny), v kyslom zvyšku sú 2 atómy kyslíka, z ktorých každý má oxidačný stav -2, preto v aby molekula zostala elektricky neutrálna, dusík musí mať oxidačný stav 0 − ( +1) − (−2)⋅2 = +3.

(NH 4) 2 SO 4 - síran amónny. V soliach kyseliny sírovej má anión SO 4 2− náboj 2−, preto je každý amónny katión nabitý 1+. Na vodíku je náboj +1, teda na dusíku -3 (dusík je elektronegatívny, preto ťahá spoločný elektrónový pár väzby N−H). V amoniaku a katiónoch amónnych solí má dusík minimálny oxidačný stav -3 (číslo skupiny, v ktorej sa prvok nachádza, je -8).

V molekule oxidu dusnatého NO 2 kyslík vykazuje minimálny oxidačný stav -2, ako vo všetkých oxidoch, preto je oxidačný stav dusíka +4.

Úloha číslo 11

28910E

V zlúčeninách zloženia Fe(NO 3) 3 a CF 4 je stupeň oxidácie dusíka a uhlíka, resp.

odpoveď: 4

vysvetlenie:

Jedna štruktúrna jednotka dusičnanu železitého Fe(NO 3) 3 pozostáva z jedného iónu železa Fe 3+ a troch dusičnanových iónov NO 3 − . V dusičnanových iónoch má dusík vždy oxidačný stav +5.

Vo fluoride uhlíka CF 4 je fluór elektronegatívnym prvkom a priťahuje spoločný elektrónový pár C-F spojenia, vykazujúci oxidačný stav -1. Preto má uhlík C oxidačný stav +4.

Úloha číslo 12

A32B0B

Oxidačný stav +7 chlóru vykazuje každá z týchto dvoch zlúčenín:

1. Ca(OCl)2 a Cl207
2. KCl03 a Cl02
3. BaCl2 a HCl04
4. Mg(Cl04)2 a Cl207

odpoveď: 4

vysvetlenie:

V prvom variante majú atómy chlóru oxidačné stavy +1 a +7. Jedna štruktúrna jednotka chlórnanu vápenatého Ca(OCl) 2 pozostáva z jedného vápenatého iónu Ca 2+ (Ca je prvkom hlavnej podskupiny II. skupiny) a dvoch chlórnanových iónov OCl − , z ktorých každý má náboj 1−. V komplexných zlúčeninách, okrem OF 2 a rôznych peroxidov, má kyslík vždy oxidačný stav -2, takže je zrejmé, že chlór má náboj +1. V oxide chlóru Cl 2 O 7, ako vo všetkých oxidoch, má kyslík oxidačný stav -2, preto má chlór v tejto zlúčenine oxidačný stav +7.

V chlorečnane draselnom KClO 3 má atóm draslíka oxidačný stav +1 a kyslík -2. Aby molekula zostala elektricky neutrálna, chlór musí vykazovať oxidačný stav +5. V oxide chlóru ClO 2 má kyslík, rovnako ako v akomkoľvek inom oxide, oxidačný stav -2, preto pre chlór je jeho oxidačný stav +4.

V tretej verzii je báryový katión v komplexnej zlúčenine nabitý +2, preto sa záporný náboj -1 koncentruje na každý anión chlóru v soli BaCl2. V kyseline chloristej HClO 4 je celkový náboj 4 atómov kyslíka -2⋅4 = -8, na katióne vodíka je náboj +1. Aby molekula zostala elektricky neutrálna, náboj chlóru musí byť +7.

Vo štvrtom variante je v molekule chloristanu horečnatého Mg(ClO 4) 2 náboj horčíka +2 (vo všetkých komplexných zlúčeninách má horčík oxidačný stav +2), preto má každý ClO 4 − anión náboj 1-. Celkovo 4 ióny kyslíka, z ktorých každý vykazuje oxidačný stav -2, majú náboj -8. Preto, aby celkový náboj aniónu bol 1-, náboj chlóru musí byť +7. V oxide chlóru Cl207, ako je vysvetlené vyššie, je náboj chlóru +7.

Moderná formulácia periodického zákona, ktorú objavil D. I. Mendelejev v roku 1869:

Vlastnosti prvkov sú v periodickej závislosti od poradového čísla.

Periodicky sa opakujúci charakter zmeny zloženia elektrónového obalu atómov prvkov vysvetľuje periodickú zmenu vlastností prvkov pri pohybe periódami a skupinami periodickej sústavy.

Sledujme napríklad zmenu vyšších a nižších oxidačných stavov prvkov skupín IA - VIIA v druhej - štvrtej perióde podľa tabuľky. 3.

Pozitívny oxidačné stavy vykazujú všetky prvky s výnimkou fluóru. Ich hodnoty sa zvyšujú so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom a zhodujú sa s počtom elektrónov na poslednej energetickej úrovni (okrem kyslíka). Tieto oxidačné stavy sa nazývajú vyššie oxidačné stavy. Napríklad najvyšší oxidačný stav fosforu P je +V.

Negatívne oxidačné stavy vykazujú prvky počnúc uhlíkom C, kremíkom Si a germániom Ge. Ich hodnoty sa rovnajú počtu chýbajúcich elektrónov až do ôsmich. Tieto oxidačné stavy sa nazývajú menejcenný oxidačné stavy. Napríklad atómu fosforu P na poslednej energetickej úrovni chýbajú tri elektróny na osem, čo znamená, že najnižší oxidačný stav fosforu P je -III.

Hodnoty vyšších a nižších oxidačných stavov sa periodicky opakujú a zhodujú sa v skupinách; napríklad v skupine IVA majú uhlík C, kremík Si a germánium Ge najvyšší oxidačný stupeň +IV a najnižší oxidačný stupeň - IV.

Táto frekvencia zmien oxidačných stavov sa odráža v periodickej zmene zloženia a vlastností chemických zlúčenín prvkov.

Podobne možno vysledovať periodickú zmenu elektronegativity prvkov v 1.-6. perióde skupín IA–VIIA (tab. 4).

V každom období periodickej tabuľky sa elektronegativita prvkov zvyšuje so zvyšujúcim sa poradovým číslom (zľava doprava).

V každom skupina V periodickej tabuľke sa elektronegativita znižuje so zvyšujúcim sa atómovým číslom (zhora nadol). Fluór F má najvyššiu a cézium Cs najnižšiu elektronegativitu spomedzi prvkov 1.-6. periódy.

Typické nekovy majú vysokú elektronegativitu, zatiaľ čo typické kovy majú nízku elektronegativitu.

Príklady úloh časti A, B

1. V 4. perióde je počet prvkov

2. Kovové vlastnosti prvkov 3. periódy od Na po Cl

1) sila

2) oslabiť

3) nemeniť

4) neviem

3. Nekovové vlastnosti halogénov so zvyšujúcim sa atómovým číslom

1) zvýšenie

2) ísť dole

3) zostávajú nezmenené

4) neviem

4. V rade prvkov Zn - Hg - Co - Cd je jeden prvok, ktorý v skupine nie je zaradený

5. Kovové vlastnosti prvkov sa zvyšujú v rade

1) In-Ga-Al

2) K - Rb - Sr

3) Ge-Ga-Tl

4) Li - Be - Mg

6. Nekovové vlastnosti v rade prvkov Al - Si - C - N

1) zvýšenie

2) zníženie

3) nemeniť

4) neviem

7. V rade prvkov O - S - Se - Te rozmery (polomery) atómu

1) zníženie

2) zvýšenie

3) nemeniť

4) neviem

8. V rade prvkov P - Si - Al - Mg rozmery (polomery) atómu

1) zníženie

2) zvýšenie

3) nemeniť

4) neviem

9. Pre fosfor je prvok s menší elektronegativita je

10. Molekula, v ktorej je hustota elektrónov posunutá k atómu fosforu je

11. Najvyšší oxidačný stav prvkov sa prejavuje v súbore oxidov a fluoridov

1) Cl02, PCl5, SeCl4, SO3

2) PCl, Al203, KCl, CO

3) Se03, BCI3, N205, CaCl2

4) AsCl5, Se02, SCI2, Cl207

12. Menejcenný stupeň oxidácie prvkov - v ich vodíkových zlúčeninách a fluoridoch súboru

1) ClF3, NH3, NaH, OF2

2) H3S+, NH+, SiH4, H2Se

3) CH4, BF4, H30+, PF3

4) PH3, NF+, HF2, CF4

13. Valencia pre viacmocný atóm rovnaký v sérii zlúčenín

1) SiH4 - AsH3 - CF4

2) PH3 - BF3 - CIF3

3) AsF3 - SiCl4 - IF 7

4) H20 - BCIg - NF3

14. Označte zhodu medzi vzorcom látky alebo iónu a stupňom oxidácie uhlíka v nich

Úloha 54.
Aký je najnižší oxidačný stav vodíka, fluóru, síry a dusíka? prečo? Napíšte vzorce pre zlúčeniny vápnika s týmito prvkami v tomto oxidačnom stave. Aké sú názvy zodpovedajúcich zlúčenín?
Riešenie:
Najnižší oxidačný stav je určený podmieneným nábojom, ktorý atóm získa pridaním počtu elektrónov, ktorý je potrebný na vytvorenie stabilného elektrónového obalu inertného plynu ns2np6 (v prípade vodíka ns 2). Vodík, fluór, síra a dusík sú v tomto poradí v IA-, VIIA-, VIA- a VA-skupinách periodického systému chemických prvkov a majú štruktúru vonkajšej energetickej hladiny s 1, s 2 p 5, s 2 p 4 a s 2 p 3.

Na dokončenie vonkajšej energetickej hladiny je teda potrebné, aby atóm vodíka a atóm fluóru pridali každý jeden elektrón, atóm síry - dva, atóm dusíka - tri. Preto je nízky oxidačný stav vodíka, fluóru, síry a dusíka -1, -1, -2 a -3. Vzorce zlúčenín vápnika s týmito prvkami v tomto oxidačnom stave:

CaH2 - hydrid vápenatý;
CaF2 - fluorid vápenatý;
CaS, sulfid vápenatý;
Ca 3 N 2 - nitrid vápenatý.

Úloha 55.
Aké sú najnižšie a najvyššie oxidačné stavy kremíka, arzénu, selénu a chlóru? prečo? Napíšte vzorce pre zlúčeniny týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom.
Riešenie:
Najvyšší oxidačný stav prvku je spravidla určený číslom skupiny periodického systému
D. I. Mendelejeva, v ktorej sa nachádza. Najnižší oxidačný stav je určený podmieneným nábojom, ktorý atóm získa pripojením takého počtu elektrónov, ktorý je potrebný na vytvorenie stabilného osemelektrónového obalu inertného plynu ns 2 np 6 (v prípade vodíka ns 2). Kremík, arzén, selén a chlór sú v skupinách IVA-, VA-, VIa- a VIIA- a majú štruktúru vonkajšej energetickej hladiny, v tomto poradí, s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 a s 2 p5. Najvyšší oxidačný stav arzénu, selénu a chlórového kremíka je teda +4, +5, +6 a +7. Vzorce zlúčenín týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom: H 2 SiO 3 - kyselina kremičitá; H 3 AsO 4 - kyselina arzénová; H2Se04 - kyselina selénová; HClO 4 - kyselina chloristá.

Najnižší oxidačný stav arzénu, selénu a chlórového kremíka je -4, -5, -6 a -7. Vzorce zlúčenín týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom: H 4 Si, H 3 As, H 2 Se, HCl.

Úloha 56.
Chróm tvorí zlúčeniny, v ktorých vykazuje oxidačné stavy +2, +3, +6. Napíšte vzorce pre jeho oxidy a hydroxidy zodpovedajúce týmto oxidačným stavom. Napíšte reakčné rovnice, ktoré dokazujú amfotérny charakter hydroxidu chromitého.
Riešenie:
Chróm tvorí zlúčeniny, v ktorých vykazuje oxidačné stavy +2, +3, +6. Vzorce jeho oxidov a hydroxidov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom sú:

a) oxidy chrómu:

CrO, oxid chrómový (II);
Cr203 - oxid chrómu (III);
CrO 3 - oxid chrómu (VI).

b) hydroxidy chrómu:

Cr(OH)2 - hydroxid chrómový (II);
Cr(OH)3 - hydroxid chromitý;
H 2 CrO 4 - kyselina chrómová.

Cr (OH) 3 - hydroxid chromitý - amfolyt, teda látka, ktorá reaguje s kyselinami aj zásadami. Reakčné rovnice dokazujúce amfoterickosť hydroxidu chromitého:

a) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H20;
b) Cr(OH)3 + 3NaOH = NaCr03 + 3H20.

Úloha 57.
Atómové hmotnosti prvkov v periodickej sústave neustále narastajú, pričom vlastnosti jednoduchých telies sa periodicky menia. Ako sa to dá vysvetliť? Uveďte odôvodnenú odpoveď.
Riešenie:
Vo väčšine prípadov s nárastom náboja jadra atómov prvkov prirodzene rastú aj ich relatívne atómové hmotnosti, pretože v jadrách atómov pravidelne narastá obsah protónov a neutrónov. Vlastnosti jednoduchých telies sa periodicky menia, pretože počet elektrónov sa na vonkajšej energetickej úrovni atómov periodicky mení. Pre atómy prvkov sa periodicky so zvyšujúcim sa nábojom jadra zvyšuje počet elektrónov na vonkajšej energetickej úrovni, čo je nevyhnutné na vytvorenie stabilného osemelektrónového obalu (plášť inertného plynu). Napríklad periodické opakovanie vlastností atómov Li, Na a K sa vysvetľuje tým, že na vonkajšej energetickej úrovni ich atómov je každý jeden valenčný elektrón. Periodicky sa opakujú aj vlastnosti atómov He, Ne, Ar, Kr, Xe a Rn - atómy týchto prvkov obsahujú na vonkajšej energetickej úrovni osem elektrónov (hélium má dva elektróny) - všetky sú chemicky inertné, keďže ich atómy nemôže ani prijímať ani darovať elektróny atómom iných prvkov.

Úloha 58.
Aká je moderná formulácia periodického zákona? Vysvetlite, prečo sú v periodickej tabuľke prvkov argón, kobalt, telúr a tórium umiestnené pred draslíkom, niklom, jódom a protaktíniom, hoci majú veľkú atómovú hmotnosť?
Riešenie:
Moderná formulácia periodického zákona: "Vlastnosti chemických prvkov a jednoduchých alebo zložitých látok, ktoré tvoria, sú v periodickej závislosti od veľkosti náboja jadra atómov prvkov."

Pretože atómy K, Ni, I, Pa - majú nižšiu relatívnu hmotnosť ako Ar, Co, Te, Th - náboje atómových jadier sú o jeden viac

potom draslík, nikel, jód a protaktínium majú priradené poradové čísla 19, 28, 53 a 91. Prvok v periodickej sústave sa teda priraďuje poradové číslo nie zvýšením jeho atómovej hmotnosti, ale počtom protónov obsiahnutých v jadra daného atómu, teda nábojom atómového jadra. Číslo prvku udáva jadrový náboj (počet protónov obsiahnutých v jadre atómu), celkový počet elektrónov obsiahnutých v danom atóme.

Úloha 59.
Aké sú najnižšie a najvyššie oxidačné stavy uhlíka, fosforu, síry a jódu? prečo? Napíšte vzorce pre zlúčeniny týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom.
Riešenie:
Najvyšší oxidačný stav prvku je spravidla určený číslom skupiny periodického systému D. I. Mendelejeva, v ktorom sa nachádza. Najnižší oxidačný stav je určený podmieneným nábojom, ktorý atóm získa pridaním počtu elektrónov, ktoré sú potrebné na vytvorenie stabilného osemelektrónového obalu inertného plynu ns2np6 (v prípade vodíka ns2). Uhlík, fosfor, síra a jód sú v skupinách IVA-, VA-, VIa- a VIIA- a majú štruktúru vonkajšej energetickej hladiny, v tomto poradí, s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 a s 2 p 5. Najvyšší oxidačný stav uhlíka, fosforu, síry a jódu je teda +4, +5, +6 a +7. Vzorce zlúčenín týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom: CO 2 - oxid uhoľnatý (II); H3P04 - kyselina ortofosforečná; H2SO4 - kyselina sírová; HIO 4 - kyselina jódová.

Najnižší oxidačný stav uhlíka, fosforu, síry a jódu je -4, -5, -6 a -7. Vzorce zlúčenín týchto prvkov zodpovedajúce týmto oxidačným stavom: CH 4, H 3 P, H 2 S, HI.

Úloha 60.
Atómy ktorých prvkov štvrtej periódy periodickej sústavy tvoria oxid zodpovedajúci ich najvyššiemu oxidačnému stavu E 2 O 5 ? Ktorý z nich dáva plynnú kombináciu s vodíkom? Zostavte vzorce kyselín zodpovedajúce týmto oxidom a znázornite ich graficky?
Riešenie:
Pre prvky skupiny V je charakteristický oxid E205, kde je prvok v najvyššom oxidačnom stupni +5. Takýto oxid môžu tvoriť dva prvky štvrtej periódy a skupina V - ide o prvok č.23 (vanád) a č.33 (arzén). Vanád a arzén ako prvky piatej skupiny tvoria vodíkové zlúčeniny zloženia EN 3, pretože môžu vykazovať najnižší oxidačný stav -3. Keďže arzén je nekov, tvorí s vodíkom plynnú zlúčeninu – H 3 As – arzín.

Vzorce kyselín zodpovedajúce oxidom vanádu a arzénu v najvyššom oxidačnom stupni:

H 3 VO 4 - kyselina ortovanádová;
HVO 3 - kyselina metavanádová;
HAS03 - kyselina metaarzenová;
H 3 AsO 4 - kyselina arzénová (orto-arzenová).

Grafické vzorce kyselín:

Valencia nezohľadňuje elektronegativitu atómov susediacich s daným a nemá žiadne znamienko. Ale v zlúčenine sa tvoria elektróny chemická väzba, sú posunuté smerom k atómu, ktorý má väčšiu elektronegativitu, a následne tento atóm získava určitý náboj.

Na charakterizáciu atómu v molekule bol zavedený pojem stupňa oxidácie. Oxidačný stav jednotlivých atómov tvoriacich molekulu sa získa, ak sú náboje atómov rozložené tak, že ich valenčné elektróny patria k elektronegatívnejším z nich. V opačnom prípade: oxidačný stav atómu v molekule je elektrický náboj, ktorý by atóm mohol mať, ak by sa spoločný elektrónový pár dvoch atómov rôznych prvkov úplne posunul k viac elektronegatívnemu atómu. A elektrónový pár patriaci dvom atómom toho istého prvku by sa rozdelil na polovicu.

Oxidačný stav (anglický výraz oxidačné číslo je doslova „oxidačné číslo“) vyjadruje veľkosť elektrického náboja daného atómu a je založený na predpoklade, že elektróny v každej väzbe v molekule (alebo ióne) patria výlučne viac elektronegatívny atóm. Ako synonymum pre výraz „oxidačné číslo atómov“ sa vyskytuje názov „elektrochemická valencia“. Oxidačný stav atómov v zlúčeninách sa teda chápe ako náboj iónu prvku, vypočítaný za predpokladu, že molekula pozostáva iba z iónov.

Kyslík v zlúčeninách vykazuje hlavne oxidačný stav rovný -2 (v a peroxidoch je oxidačný stav kyslíka +2 a -1). Vodík má oxidačný stav +1, ale nachádza sa -1 (v hydridoch kovov).

Ak vezmeme do úvahy, že molekuly sú elektricky neutrálne, je ľahké určiť stupeň oxidácie prvkov v nich. Napríklad v zlúčeninách sú oxidačné stavy síry -2, +4 a +6; mangán má oxidačné stavy +7, +6, +4 a +2. Chlór vo forme jednoduchej látky a v zlúčeninách s inými prvkami vykazuje nasledujúce oxidačné stavy: 0, -1, +1, +3, +4, +5, +6, +7.

Ak je molekula tvorená kovalentnou väzbou, ako napríklad, oxidačný stav elektronegatívneho atómu je označený znamienkom mínus a menej elektronegatívneho atómu znamienkom plus.

Takže v oxidačnom stave síry +4 a kyslíka -2.

Oxidačný stav prvku vo voľnom stave, teda vo forme jednoduchých látok, je napríklad nulový. V zlúčeninách je oxidačný stav +5, +6, resp. V amónnom ióne je kovalencia atómu dusíka 4 a oxidačný stav je -3.

Pri komplexných zlúčeninách sa zvyčajne uvádza oxidačný stav centrálneho iónu. Napríklad oxidačný stav železa je +3, niklu +2 a platiny +4.

Oxidačný stav môže byť tiež zlomkové číslo; takže napríklad ak in a pre kyslík sa rovná -2 a -1, potom in a je v tomto poradí a .

Oxidačný stav sa často nerovná mocnosti daného prvku. Napríklad oxidačný stav selénu vo forme jednoduchej látky je 0, valencia v základnom stave je 2 a v excitovanom stave môže byť 2, 4 a 6.

V organických zlúčeninách - metáne, metylalkohole, formaldehyde, kyseline mravčej HCOOH, ako aj v oxide uhličitom sú oxidačné stavy uhlíka -4, -2, 0, +2, +4, zatiaľ čo valencia uhlíka vo všetkých tieto látky sú štyri.

Pojem stupňa oxidácie, hoci je formálny a často necharakterizuje skutočný stav atómov v zlúčeninách, je napriek tomu veľmi užitočný a pohodlný pri klasifikácii rôznych látok a pri zvažovaní redoxných procesov. Keď poznáme oxidačný stav atómu daného prvku v zlúčenine, je možné určiť, či je táto zlúčenina redukčným činidlom alebo oxidačným činidlom. Takže napríklad prvky šiestej hlavnej podskupiny - síra, selén a telúr v ich najvyššom oxidačnom stupni +6 v zlúčeninách sú iba oxidačné činidlá (a relatívne silné).

Na rozdiel od atómov v oxidačnom stave +6 môžu byť atómy prvkov v strednom stupni +4 v zlúčeninách tohto typu v závislosti od podmienok redukčnými činidlami aj oxidačnými činidlami, pričom sú prevažne redukčným činidlom.

Síra, selén a telúr sú v zlúčeninách v najnižšom oxidačnom stupni -2 a vykazujú iba redukčné vlastnosti. Vidíme teda, že uvažované atómy prvkov v oxidačnom stave +6 vykazujú podobné vlastnosti a výrazne sa líšia od atómov v oxidačnom stave +4, alebo ešte viac v stave -2. Týka sa to ďalších hlavných a vedľajších podskupín periodického systému D. I. Mendelejeva, v ktorých prvky vykazujú rôznej miere oxidácia.

Koncept stupňa oxidácie je obzvlášť plodný pri zostavovaní rovníc redoxných reakcií. Oxidácia atómu v molekule je charakterizovaná zvýšením jeho oxidačného stavu a naopak, redukciou atómu je zníženie jeho oxidačného stavu (pozri diagram).

Oxidačný stav je podmienený náboj atómov chemického prvku v zlúčenine, vypočítaný z predpokladu, že všetky väzby sú iónového typu. Oxidačné stavy môžu mať kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu, preto je algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, 0 a v ióne je to náboj iónu. .

Tento zoznam oxidačných stavov ukazuje všetky známe oxidačné stavy chemických prvkov v Mendelejevovej periodickej tabuľke. Zoznam je založený na tabuľke Greenwood so všetkými doplnkami. Vo farebne zvýraznených riadkoch sú uvedené inertné plyny, ktorých oxidačný stav je nula.

−1

-3

byť

−1

−4

−3

−2

−1

−3

−2

−1

−2

−1

Nie

−1

−4

−3

−2

−1

−3

−2

−1

−2

−1

−2

−1

−3

−2

−1

−2

−1

spol

−1

−4

−3

Ako

−2

−1

Pozn

−2

−1

−3

−1

−2

−1

−4

−3

−2

−1

Čs

Popoludnie

EÚ

D Y

−1

−2

−1

−3

−1

−2

−1

−3

−1

−4

−3

−2

−1

porov

100

101

102

103

104

105

106

107

108

Najvyšší oxidačný stav prvku zodpovedá číslu skupiny periodického systému, kde sa tento prvok nachádza (výnimky sú: Au + 3 (skupina I), Cu + 2 (II), zo skupiny VIII, oxidačný stav +8 môže byť len v osmium Os a ruténium Ru.

Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách

Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách sú vždy pozitívne, ale ak hovoríme o nekovoch, ich oxidačný stav závisí od toho, ktorý atóm je pripojený k prvku:

ak s nekovovým atómom, potom oxidačný stav môže byť pozitívny aj negatívny. Závisí od elektronegativity atómov prvkov;
ak s atómom kovu, potom je oxidačný stav negatívny.

Negatívny oxidačný stav nekovov

Najvyšší negatívny oxidačný stav nekovov možno určiť tak, že od čísla 8 odčítame číslo skupiny, v ktorej je daný chemický prvok, t.j. najvyšší kladný oxidačný stav sa rovná počtu elektrónov na vonkajšej vrstve, čo zodpovedá číslu skupiny.

Upozorňujeme, že oxidačné stavy jednoduchých látok sú 0 bez ohľadu na to, či ide o kov alebo nekov.

Zdroje:

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements - 2nd ed. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997
zelené stabilné zlúčeniny horčíka (I) s väzbami Mg-Mg / Jones C.; Stasch A.. - Journal of Science, 2007. - december (vydanie 318 (č. 5857)
Journal of Science, 1970. - Vydanie. 3929. - Č. 168. - S. 362.
Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1975. - str. 760b-761.
Irving Langmuir Usporiadanie elektrónov v atómoch a molekulách. - Journal of J. Am. Chem. Soc., 1919. - Vydanie. 41.