Степень окисления теория для егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

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

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

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

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

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

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

Степени окисления бывают высшие, низшие и промежуточные.

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

Низшая определяется, как номер группы минус 8.

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

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

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

Для нахождения степеней окисления используют следующие правила:

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

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

Примеры:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Полезные советы:

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

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

132

Создан на
07 января, 2022 От Admin

Тренировочный тест «Степени окисления»

1 / 10

1) S 2) Cl 3) N 4) Na 5) P

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в составе образованных ими водородных соединений с общей формулой ЭН_х могут иметь одинаковую степень окисления.

Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

2 / 10

1) O 2) P 3) Si 4) Cr 5) S

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, степень окисления которых в оксидах может принимать значение +3.

3 / 10

1) Mn 2) Fe 3) Al 4) Si 5) P

Из указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в оксидах проявляют степень окисления +4.

4 / 10

1) Sn 2) Ca 3) С 4) K 5) B

Из указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в соединениях могут проявлять степень окисления, равную +4.

5 / 10

1) Cr 2) Na 3) P 4) As 5) N

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, степень окисления которых в оксидах может принимать значение +2.

6 / 10

1) Na 2) Si 3) Mg 4) C 5) O

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, проявляющих во всех соединениях только положительную степень окисления.

7 / 10

1) F 2) O 3) N 4) S 5) Cl

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

8 / 10

1) Ca 2) P 3) N 4) О 5) Ti

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, у каждого из которых разность между значениями их высшей и низшей степеней окисления равна 4.

9 / 10

1) S 2) Ca 3) Mn 4) Al 5) Cl

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

10 / 10

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

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

Ваша оценка

The average score is 54%

Источник

Валентность

Валентность (лат. valere — иметь значение) — мера «соединительной способности» химического элемента, равная числу индивидуальных
химических связей, которые может образовать один атом.

Определяют валентность по числу связей, которые один атом образует с другими. Для примера рассмотрим две молекулы

Для определения валентности нужно хорошо представлять графические формулы веществ. В этой статье вы увидите множество формул. Сообщаю
вам также о химических элементах с постоянной валентностью, знать которые весьма полезно.

В электронной теории считается, что валентность связи определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном
состоянии. Мы касались с вами темы валентных электронов и возбужденного состояния атома. На примере фосфора объединим эти две темы для
полного понимания.

Подавляющее большинство химических элементов обладает непостоянным значением валентности. Переменная валентность характерна для меди,
железа, фосфора, хрома, серы.

Ниже вы увидите элементы с переменной валентностью и их соединения. Заметьте, определить их непостоянную валентность нам помогают другие
элементы — с постоянной валентностью.

Запомните, что у некоторых простых веществ валентность принимает значения: III — у азота, II — кислорода. Подведем итог полученным знаниям,
написав графические формулы азота, кислорода, углекислого и угарного газов, карбоната натрия, фосфата лития, сульфата железа (II) и ацетата калия.

Как вы заметили, валентности обозначаются римскими цифрами: I, II, III и т.д. На представленных формулах валентности веществ равны:

N — III
O — II
H, Na, K, Li — I
S — VI
C — III (в угарном газе CO, так как одна связь образована по донорно-акцепторному механизму), IV (в углекислом газе CO₂ и карбонате натрия Na₂CO₃)
Fe — II

Степень окисления

Степенью окисления (СО) называют условный показатель, который характеризует заряд атома в соединении и его поведение в ОВР (окислительно-восстановительной
реакции). В простых веществах СО всегда равна нулю, в сложных — ее определяют исходя из постоянных степеней окисления у некоторых элементов.

Численно степень окисления равна условному заряду, который можно приписать атому, руководствуясь предположением, что все электроны,
образующие связи, перешли к более электроотрицательному элементу.

Определяя степень окисления, одним элементам мы приписываем условный заряд «+», а другим «-«. Это связано с электроотрицательностью —
способностью атома притягивать к себе электроны. Знак «+» означает недостаток электронов, а «-» — их избыток. Повторюсь, СО — условное
понятие.

Сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю — это важно помнить для самопроверки.

Зная изменения электроотрицательности в периодах и группах периодической таблицы Д.И. Менделеева, можно сделать вывод о том какой элемент
принимает «+», а какой минус. Помогают в этом вопросе и элементы с постоянной степенью окисления.

Кто более электроотрицательный, тот сильнее притягивает к себе электроны и «уходит в минус». Кто отдает свои электроны и испытывает их недостаток —
получает знак «+».

Самостоятельно определите степени окисления атомов в следующих веществах: RbOH, NaCl, BaO, NaClO₃, SO₂Cl₂,
KMnO₄, Li₂SO₃, O₂, NaH₂PO₄. Ниже вы найдете решение этой задачи.

Сравнивайте значение электроотрицательности по таблице Менделеева, и, конечно, пользуйтесь интуицией Однако по мере изучения химии, точное знание
степеней окисления должно заменить даже самую развитую интуицию

Особо хочу выделить тему ионов. Ион — атом, или группа атомов, которые за счет потери или приобретения одного или нескольких
электронов приобрел(и) положительный или отрицательный заряд.

Определяя СО атомов в ионе, не следует стремиться привести общий заряд иона к «0», как в молекуле. Ионы даны в таблице растворимости, они имеют
разные заряды — к такому заряду и нужно в сумме привести ион. Объясню на примере.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

1.3.2. Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Электроотрицательность

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

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

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

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

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

Степень окисления

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

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

низшая степень окисления неметалла = №_группы − 8

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

Нахождение степеней окисления элементов в различных соединениях

Пример 1

Определите степени окисления всех элементов в серной кислоте.

Решение:

Запишем формулу серной кислоты:

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

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

Обозначим степень окисления серы как x:

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

Т.е. мы получили следующее уравнение:

Решим его:

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

Пример 2

Определите степень окисления всех элементов в дихромате аммония.

Решение:

Запишем формулу дихромата аммония:

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

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

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

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

Т.е. мы получаем два независимых уравнения:

Решая которые, находим x и y:

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

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

Валентность

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

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

Валентные возможности атома зависят от количества:

1) неспаренных электронов

2) неподеленных электронных пар на орбиталях валентных уровней

3) пустых электронных орбиталей валентного уровня

Валентные возможности атома водорода

Изобразим электронно-графическую формулу атома водорода:

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

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

Валентные возможности атома углерода

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

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

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

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

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома углерода:

1) Для углерода возможны валентности II, III, IV

2) Наиболее распространенная валентность углерода в соединениях IV

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

Валентные возможности атома азота

Запишем электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома азота:

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

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

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

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

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

em>Резюмируя информацию по валентным возможностям атома азота:

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

2) Валентности V у азота не бывает!

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

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

Валентные возможности фосфора

Изобразим электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома фосфора:

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

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

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

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

Валентные возможности атома кислорода

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

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

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

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

Валентные возможности атома серы

Внешний энергетический уровень атома серы в невозбужденном состоянии:

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

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

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

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

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

Аналогично можно рассмотреть валентные возможности остальных химических элементов.

Источник

Возможные степени окисления элементов

Перед тем как начать писать окислительно-восстановительные реакции, необходимо знать какие степени окисления может проявлять тот или иной химический элемент. Рассмотрим степени окисления, знание которых необходимо для успешной сдачи ЕГЭ.

Элементы с постоянными степенями окисления в сложных соединениях:

Степень окисления	Элементы	Примеры соединений	Названия соединений
-1	F	NaF OF2	Фторид натрия Фторид кислорода
+1	Все металлы 1-ой группы главной подгруппы (Li-Fr)	Na2O KH	Оксид натрия Гирид калия
+2	Все металлы 2-ой группы главной подгруппы (Be-Ra), а также Zn и Cd	BeO CaH2	Оксид бериллия Гидрид кальция
+3	Al	Al2O3 Al(OH)3 Al2(SO4)3	Оксид алюминия Гидроксид алюминия Сульфат алюминия

Элементы с переменными степенями окисления:

1. Водород

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	H2	Водород (простое вещество)	В твердом состоянии, как и все газы, образует молекулярную кристаллическую решетку
+1	H2O H2O2 H2SO4 KOH NaHSO3	Вода Пероксид водорода Серная кислота Гидроксид калия Гидросульфит натрия	В таких соединениях, как вода, пероксид водорода, все кислоты, основания, кислые соли, все органические соединения
-1	NaH CaH2	Гидрид натрия Гидрид кальция	Только с металлами водород может проявлять степень окисления -1

2. Кислород

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	O2	Кислород (простое вещество)	В твердом состоянии, как и все газы, образует молекулярную кристаллическую решетку
-2	H2O Na2O H2SO4 KOH NaHSO3	Вода Оксид натрия Серная кислота Гидроксид калия Гидросульфит натрия	В таких соединениях, как вода, все оксиды, кислоты, основания, кислые соли, все органические соединения
-1	H2O2 Na2O2 BaO2	Пероксид водорода Пероксид натрия Пероксид бария	В пероксиде водорода и всех других пероксидах
-1/2	KO2	Супероксид калия (надпероксид калия)	Во всех супероксидах
-1/3	KO3 Sr(O3)2	Озонид калия Озонид стронция	Во всех озонидах
+1	O2F2	Дифторид кислорода	Положительные степени окисления кислород проявляет только в соединениях с фтором
+2	OF2	Фторид кислорода

3. Сера

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	S8	Сера	Светло-желтый порошок; нерастворим в воде, тяжелее её, но в воде не тонет, плавает на её поверхности, так как ею не смачивается. Молекулы S8 образуют молекулярную кристаллическую решетку. Сера существует в виде нескольких аллотропных модификаций: ромбическая, моноклинная, пластическая.
-2	H2S CaS	Сероводородная кислота Сульфид кальция	Все сульфиды
-1	FeS2	Персульфид железа (II) (пирит, серный колчедан, железный колчедан)	Единственное соединение со ст. ок. -1
+4	SO2 H2SO3 CaSO3	Оксид серы (IV) Сернистая кислота Сульфит кальция	В таких соединениях как оксид серы (IV), сернистой кислоте и всех её солях
+6	SO3 H2SO4 CaSO4	Оксид серы (VI) Серная кислота Сульфат кальция	В таких соединениях как оксид серы (VI), серной кислоте и всех её солях

4. Азот

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	N2	Азот (простое вещество)	В твердом состоянии, как и все газы, образует молекулярную кристаллическую решетку
-3	NH3 Na3N Ca3N2	Аммиак Нитрид натрия Нитрид кальция	В таких соединениях, как аммиак и все нитриды
-2	N2H4	Гидразин	Степени окисления -2 и -1 встречаются только в органических соединениях
-1	NH2OH	Гидроксиламин
+1	N2O	Оксид азота (I)	Азот проявляет положительные степени окисления только в соединениях с кислородом и фтором
+2	NO	Оксид азота (II)
+3	N2O3 HNO2 NF3	Оксид азота (III) Азотистая кислота Фторид азота (III)	В таких соединениях, как оксид азота (III), азотистой кислоте и всех её солях, фториде азота (III)
+4	NO2	Оксид азота (IV)	Смешанный оксид азота (IV)
+5	N2O5 HNO3	Оксид азота (V) Азотная кислота	В таких соединениях, как оксид азота (V), азотной кислоте и всех её солях

5. Галогены*

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	F2 Cl2 Br2 I2	Фтор Хлор Бром Йод	Светло-зеленый газ Желто-зеленый газ Темно-красная жидкость Серо-черные кристаллы
-1	HF HCl HBr HI	Фтороводород (соли кислоты: фториды) Хлороводород (соли кислоты: хлориды) Бромоводород (соли кислоты: бромиды) Йодоводород (соли кислоты: йодиды)	Бесцветные ядовитые газы. При растворении в воде образуют соответствующие кислоты.
+1	HClO HBrO HIO	Хлорноватистая кислота (соли: гипохлориты) Бромноватистая кислота (соли: гипобромиты) Йодноватистая кислота (соли: гипоиодиты)	В приведенных кислотах, а также всех их солях
+3	HClO2 HBrO2 HIO2	Хлористая кислота (соли: хлориты) Бромистая кислота (соли: бромиты) Йодистая кислота (соли: иодиты)	В приведенных кислотах, а также всех их солях
+5	HClO3 HBrO3 HIO3	Хлорноватая кислота (соли: хлораты) Бромноватая кислота (соли: броматы) Йодноватая кислота (соли: иодаты)	В приведенных кислотах, а также всех их солях
+7	HClO4 HBrO4 HIO4	Хлорная кислота (соли: перхлораты) Бромная кислота (соли: перброматы) Йодная кислота (соли: периодаты)	В приведенных кислотах, а также всех их солях

* Для фтора только 0 и -1; At также является галогеном, но его не рассматриваем, так как в природе его практически нет.

6. Углерод**

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Комментарий
0	C	Углерод	Аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин (черный порошок, полимерные цепи -C=C-, =С=С=), фуллерены (темные, похожие на сажу, C60-C200)
+2	CO	Оксид углерода (II) (угарный газ)	В таких соединениях как CO, а также в некоторых органических соединениях
+4	CO2 H2CO3	Оксид углерода (IV) (углекислый газ) Угольная кислота	В таких соединениях как оксид углерода (IV), угольная кислота и все ее соли

Степень окисления

Примеры соединений

Названия соединений

Комментарий

Углерод

Аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин (черный порошок, полимерные цепи -C=C-, =С=С=), фуллерены (темные, похожие на сажу, C60-C200)

Оксид углерода (II)
(угарный газ)

В таких соединениях как CO, а также в некоторых органических соединениях

CO2

H2CO3

Оксид углерода (IV)
(углекислый газ)
Угольная кислота

В таких соединениях как оксид углерода (IV), угольная кислота и все ее соли

** В органических соединениях углерод проявляет все степени окисления от -4 (например, CH4) до +3 (например, CH3COOH).

7. Фосфор

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	P	Фосфор	Неметалл	В природе в свободном состоянии не встречается. Наиболее устойчивые аллотропные модификации: белый фосфор (P4, молекулярная кристаллическая решетка), красный и черный фосфор (атомные кристаллические решетки)
-3	PH3	Фосфин	Летучее водородное соединение	Бесцветный ядовитый газ с запахом чеснока
+1	H3PO2 NaH2PO2	Фосфорноватистая кислота Гипофосфит натрия	Кислота Средняя соль	Только в кислоте и ее солях
+3	P2O3 H3PO3 Na2HPO3	Оксид фосфора (III) Фосфористая кислота Фосфит натрия	Кислотный оксид Кислота Средняя соль	В таких соединениях, как оксид фосфора (III), фосфористая кислота и все её соли
+5	P2O5 H3PO4 Na3PO4	Оксид фосфора (V) (Орто)фосфорная кислота Фосфат натрия	Кислотный оксид Кислота Средняя соль	В таких соединениях, как оксид фосфора (V), фосфорная кислота и все её соли

8. Хром

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	Cr	Хром	Металл	Голубовато-белый металл. В обычных условиях покрыт оксидной пленкой и поэтому инертен по отношению к кислороду воздуха и воде.
+2	CrO Cr(OH)2	Оксид хрома (II) Гидроксид хрома (II)	Основный оксид Нерастворимое основание	Нестабильная степень окисления, сильные восстановители
+3	Cr2O3 Cr(OH)3 H3CrO3 HCrO2 NaCrO2 Na3[Cr(OH)6]	Оксид хрома (III) Гидроксид хрома (III) Хромистая кислота (соли: хромиты) Метахромистая кислота (соли: (мета)хромиты) Метахромит натрия Гексагидроксохромат (III) натрия	Амфотерный оксид Амфотерный гидроксид Кислота Кислота Средняя соль Гидроксокомплекс	Степень окисления стабильная, проявляется в оксиде, гидроксиде, хромитах и гидроксокомплексах с хромом
+6	CrO3 H2CrO4 H2Cr2O7	Оксид хрома (VI) Хромовая кислота (соли: хроматы, желтые) Дихромовая кислота (соли: дихроматы, оранжевые)	Кислотный оксид Кислота Кислота	Степень окисления стабильная (соединения являются сильными окислителями) проявляется в оксиде, кислотах (хромовой, дихромовой) и их солях

9. Железо

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	Fe	Железо	Металл	Серебристо-белый, блестящий металл
+2	FeO Fe(OH)2	Оксид железа (II) Гидроксид железа (II)	Основный оксид Нерастворимое основание	Оксид черного цвета Гидроксид серо-зеленого цвета
+3	Fe2O3 Fe(OH)3 HFeO2 KFeO2 K3[Fe(OH)6]	Оксид железа (III) Гидроксид железа (III) Железистая кислота Феррит калия Гексагидроксоферрат (III) калия	Амфотерный оксид Амфотерный гидроксид Кислота Средняя соль Гидроксокомплекс	Оксид и гидроксид бурого цвета (цвет ржавчины)
+6	K2FeO4	Феррат калия	Средняя соль	Кислота H2FeO4 как индивидуальное вещество не выделена

10. Медь

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	Cu	Медь	Металл	Розово-красный, пластичный металл
+1	Cu2O CuOH	Оксид меди (I) Гидроксид меди (I)	Основный оксид	Кирпично-красного цвета
+2	CuO Cu(OH)2	Оксид меди (II) Гидроксид меди (II)	Основный оксид Нерастворимое основание	Оксид черного цвета Гидроксид голубого цвета

11. Марганец

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	Mn	Марганец	Металл	Металл серебристо-белого цвета
+2	MnO Mn(OH)2	Оксид марганца (II) Гидроксид марганца (II)	Основный оксид Нерастворимое основание	Оксид зеленого цвета Основание светло-розового цвета
+3	Mn2O3	Оксид марганца (III)	Амфотерный оксид	Коричнево-чёрные кристаллы, не растворимые в воде
+4	MnO2	Оксид марганца (IV)	Амфотерный оксид	Порошок тёмно-коричневого цвета, нерастворимый в воде
+6	MnO3 K2MnO4	Оксид марганца (VI) Манганат калия	Кислотный оксид Средняя соль	Оксид тёмно-красного цвета Соль темно-зеленого цвета
+7	Mn2O7 HMnO4 KMnO4	Оксид марганца (VII) Марганцовая кислота Перманганат калия	Кислотный оксид Кислота Средняя соль	Красная маслянистая жидкость Кислота и соль фиолетово-красного цвета

12. Кремний

Степень окисления	Примеры соединений	Названия соединений	Тип соединения	Комментарий
0	Si	Кремний	Неметалл	Две аллотропные модификации: кристаллический (серый) и аморфный (белый порошок)
-4	Mg2Si	Силицид магния	Бинарное соединение	Темно-синие кристаллы (Mg2Si). Ст. окисления -4 в соединениях кремния с металлами
+2	SiO	Оксид кремния (II)	Несолеобразующий оксид	Смолоподобное аморфное вещество
+4	SiO2 SiH4 SiC	Оксид кремния (IV) Силан Карборунд	Кислотный оксид Летучее водородное соединение Бинарное соединение	Кремнезём (SiO2) Бесцветный неустойчивый газ (SiH4) Кристаллическое вещество (SiC) Степень окисления +4 в соединениях кремния с неметалами

Источник

Курс

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

ВАЛЕНТНОСТЬ

Это способность химических элементов к образованию химических связей; Она определяет число химических связей, которыми данный атом соединен с другими атомами в молекуле

Алюминий в 3 группе – валентность III

Кислород в 6 группе – валентность 8 – 6 = II

В кислородсодержащих бинарных соединениях проявляется высшая или промежуточная валентность, в водородных соединениях неметаллов – низшая валентность.

ВАЛЕНТНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Валентность атома определяется числом неспаренных электронов.

При наличии свободных орбиталей электроны атома могут распариваться, перескакивать на другой подуровень, т.е. атом переходит в возбужденное состояние, поэтому валентность может быть постоянной и переменной.

При этом число неспаренных электронов, а, следовательно, число связей, образуемых атомом, увеличивается.

Высшая валентность, как правило, равна номеру группы.

Для определения низшей переменной валентности (количества свободных электронов) , которой чаще всего обладают неметаллы, необходимо из 8 вычесть номер группы.

Исключения

1) азот, кислород, фтор;

2)инертные газы – гелий, неон, аргон;

3) металлы побочных подгрупп первой (кроме меди) и VIIIB группы (второй и третий элемент «триады»).

Валентные возможности определяются:

наличием неподеленных пар электронов

числом неспаренных электронов

наличием свободных орбиталей

В органической химии понятие валентность замещает понятие степень окисления.

Это не одно и тоже. Валентность не имеет знака и не может быть нулевой.

Свойство атомов данного элемента оттягивать на себя электроны от атомов других элементов в соединениях называется электроотрицательностью

Наибольшее значение у фтора

Электроотрицательность лития условно принимается за единицу. ЭО других элементов вычитается соответственно

В периодической системе слева направо по периоду электроотрицательность растет, по группе А сверху вниз уменьшается.

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

Это условный заряд атомов, вычисленный из предположения, что вещество состоит только из ионов.

С.О. показывает, сколько электронов отдал или присоединил элемент.

Высшая положительная степень окисления определяется числом внешних электронов и равна номеру группы.

Исключения

Как и в валентности.

Только азот, не проявляя высшей валентности, имеет высшую степень окисления

Благородные (инертные газы) могут иметь степень окисления 0 и +8.
Высшая степень окисления всех элементов равна номеру группы
Исключения:
1) азот, кислород, фтор;
2)инертные газы – гелий, неон, аргон;
3) металлы побочных подгрупп первой (кроме меди) и VIIIB группы (второй и третий элемент «триады»).

Низшая степень окисления неметаллов равна –(8-номер группы).Прмежуточные степени окисления неметаллов определяются по числу распадающихся электронных пар.

4(Б) Тесты к ЕГЭ ФИПИ 2015 к теме «Электроотрицательность. Степень окисления.»

Источник

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Степень окисления
Материал для подготовки к ЕГЭ, теоретический материал
2 слайд

Степень окисления
Степень окисления — условный заряд атома в молекуле, который получает атом в результате полной отдачи (принятия) электронов, вычисленный из предположения, что все связи имеют ионный характер.
3 слайд

Правила определения степени окисления химических элементов
Степень окисления любого элемента в простом веществе равна 0
Сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав частицы (молекул, ионов и т. д. ) равна заряду этой частицы
Сумма степеней окисления всех атомов в составе нейтральной молекулы равна 0
Если соединение образовано двумя элементами, то у элемента с большей электроотрицательностью степень окисления меньше нуля, а у элемента с меньшей электроотрицательностью – больше нуля
Максимальная положительная степень окисления любого элемента равна номеру группы в периодической системе элементов, а минимальная отрицательная равна N– 8, где N – номер группы
Степень окисления фтора в соединениях равна -1
Степень окисления щелочных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия) равна +1
Степень окисления металлов главной подгруппы II группы периодической системы (магния, кальция, стронция, бария) равна +2
Степень окисления алюминия равна +3.
Степень окисления водорода в соединениях равна +1 (исключение – соединения с металлами NaH, CaH2, в этих соединениях степень окисления у водорода равна -1)
Степень окисления кислорода равна –2 (исключения – перекиси H2O2, Na2O2, BaO2 в них степень окисления водорода равна -1, а в соединении с фтором — +2)
5 слайд

Определение степени окисления (СО) атомов в молекулах органических веществ.
Связь между атомами С-С соответствует нулевой степени их окисления. В связи C-H углероду как более электроотрицательному атому соответствует заряд -1, а в связи C-O заряд углерода (менее электроотрицательного) равен +1. Степень окисления атома в молекуле подсчитывается как алгебраическая сумма зарядов, которые дают все связи данного атома.
6 слайд

Пример №1. CH3Cl
В молекуле CH3Cl три связи C-H дают суммарный заряд на атоме C, равный -3, а связь C-Cl — заряд +1. Следовательно, степень окисления атома углерода в этом соединении равна:
— 3+1=-2.
7 слайд

Пример №2.
Определим степени окисления (СО) атомов углерода в молекуле этанола:
C-3H3 – C-1H2 – OH

Три связи C-H дают суммарный заряд на атоме C, равный (С0+3е-→С-3) -3.
Две связи С-Н дают заряд на атоме С, равный -2,а связь С→О заряд +1, следовательно, суммарный заряд на атоме С, равен (-2+1=-1) -1.
8 слайд

Пример №3.
Определим СО атомов углерода в молекуле уксусной кислоты:
С-3Н3 – С+3О – ОН

Три связи C-H дают суммарный заряд на атоме C, равный (С0+3е-→С-3) -3.
Двойная связь С=О (кислород как более электроотрицательный, забирает электроны у атома углерода) даёт заряд на атоме С, равный +2 (С0-2е-→С+2),а связь С→О заряд +1, следовательно, суммарный заряд на атоме С, равен (+2+1=+3) +3.
9 слайд

Пример №5.
Определим СО атомов углерода в молекуле глюкозы С6Н12О6:
Н    Н      Н      Н      Н
↓      ↓       ↓     ↓       ↓
Н → С – С –   С – С – С – С => О
↓    ↓       ↓      ↓     ↓   ↑
ОН ОН ОН   ОН ОН Н

С-1    (принимает электроны у двух атомов водорода С0+2е-→С-2 и отдаёт один электрон атому кислорода С0-1е-→С+1)
С0      (принимает электрон у атома водорода С0+1е-→С-1 и отдаёт один электрон атому кислорода С0-1е-→С+1)
С+1 (принимает электроны у атома водорода С0+1е-→С-1 и отдаёт два электрона атому кислорода С0-2е-→С+2)