В химията термините "окисление" и "редукция" означават реакции, при които един атом или група от атоми губят или съответно получават електрони. Степента на окисление е числова стойност, приписана на един или повече атоми, която характеризира броя на преразпределените електрони и показва как тези електрони се разпределят между атомите по време на реакцията. Определянето на това количество може да бъде както проста, така и доста сложна процедура, в зависимост от атомите и молекулите, състоящи се от тях. Освен това атомите на някои елементи могат да имат няколко степени на окисление. За щастие има прости недвусмислени правила за определяне на степента на окисление, за чието уверено използване е достатъчно да знаете основите на химията и алгебрата.

Стъпки

Част 1

Определяне на степента на окисление по законите на химията

Определете дали въпросното вещество е елементарно.Степента на окисление на атомите извън химичното съединение е нула. Това правило е вярно както за вещества, образувани от отделни свободни атоми, така и за тези, които се състоят от две или многоатомни молекули на един елемент.

• Например, Al(s) и Cl2 имат степен на окисление 0, тъй като и двете са в химически некомбинирано елементно състояние.
• Моля, имайте предвид, че алотропната форма на сяра S 8, или октасулфур, въпреки нетипичната си структура, също се характеризира с нулево състояние на окисление.

1. Определете дали въпросното вещество се състои от йони.Степента на окисление на йоните е равна на техния заряд. Това важи както за свободните йони, така и за тези, които са част от химичните съединения.

   • Например, степента на окисление на Cl йона е -1.
   • Степента на окисление на Cl йона в химичното съединение NaCl също е -1. Тъй като Na йонът по дефиниция има заряд от +1, ние заключаваме, че зарядът на Cl йона е -1 и следователно степента му на окисление е -1.

2. Имайте предвид, че металните йони могат да имат няколко степени на окисление.Атомите на много метални елементиможе да йонизира в различна степен. Например, зарядът на йони на метал като желязо (Fe) е +2 или +3. Зарядът на металните йони (и степента им на окисление) може да се определи от зарядите на йони на други елементи, с които този метал е част от химично съединение; в текста този заряд е обозначен с римски цифри: например желязото (III) има степен на окисление +3.

   • Като пример, разгледайте съединение, съдържащо алуминиев йон. Общият заряд на съединението AlCl 3 е нула. Тъй като знаем, че Cl - йоните имат заряд -1, а съединението съдържа 3 такива йона, за пълната неутралност на въпросното вещество, йонът на Al трябва да има заряд +3. По този начин в този случай степента на окисление на алуминия е +3.

3. Степента на окисление на кислорода е -2 (с някои изключения).В почти всички случаи кислородните атоми имат степен на окисление -2. Има няколко изключения от това правило:

   • Ако кислородът е в елементарно състояние (O 2 ), степента му на окисление е 0, какъвто е случаят с други елементарни вещества.
   • Ако е включен кислород пероксиди, степента му на окисление е -1. Пероксидите са група съединения, съдържащи единична кислород-кислородна връзка (т.е. пероксидния анион О 2 -2). Например, в състава на молекулата H 2 O 2 (водороден прекис), кислородът има заряд и степен на окисление от -1.
   • В комбинация с флуор кислородът има степен на окисление +2, вижте правилото за флуора по-долу.

4. Водородът има степен на окисление +1, с малки изключения.Както при кислорода, има и изключения. По правило степента на окисление на водорода е +1 (освен ако не е в елементарно състояние H 2). Въпреки това, в съединения, наречени хидриди, степента на окисление на водорода е -1.

   • Например, във H 2 O степента на окисление на водорода е +1, тъй като кислородният атом има заряд от -2 и са необходими два заряда +1 за цялостна неутралност. Въпреки това, в състава на натриевия хидрид, степента на окисление на водорода вече е -1, тъй като Na йонът носи заряд от +1, а за пълна електронеутралитет, зарядът на водородния атом (и по този начин неговото окислително състояние) трябва да бъде -1.

5. Флуор винагиима степен на окисление -1.Както вече беше отбелязано, степента на окисление на някои елементи (метални йони, кислородни атоми в пероксиди и т.н.) може да варира в зависимост от редица фактори. Степента на окисление на флуора обаче неизменно е -1. Това се обяснява с факта, че този елемент има най-висока електроотрицателност - с други думи, флуорните атоми са най-малко склонни да се разделят със собствените си електрони и най-активно привличат електроните на други хора. Така зарядът им остава непроменен.

6. Сумата от степените на окисление в съединението е равна на неговия заряд.Степента на окисление на всички атоми, които съставляват едно химично съединение, трябва да дадат заряда на това съединение. Например, ако едно съединение е неутрално, сумата от степените на окисление на всички негови атоми трябва да бъде нула; ако съединението е многоатомен йон със заряд -1, сумата от степените на окисление е -1 и т.н.

   • Това добър методпроверки - ако сумата от степените на окисление не е равна на общия заряд на съединението, значи сте направили грешка някъде.

   Част 2

   Определяне на степента на окисление без използване на законите на химията

   1. Намерете атоми, които нямат строги правила по отношение на степента на окисление.По отношение на някои елементи, няма твърдо установени правиланамиране на степента на окисление. Ако един атом не отговаря на никое от правилата, изброени по-горе, и не знаете неговия заряд (например атомът е част от комплекс и зарядът му не е посочен), можете да определите степента на окисление на такъв атом чрез елиминиране. Първо определете заряда на всички останали атоми на съединението и след това от известния общ заряд на съединението изчислете степента на окисление на този атом.

      • Например, в съединението Na 2 SO 4 зарядът на серния атом (S) е неизвестен - знаем само, че не е нула, тъй като сярата не е в елементарно състояние. Тази връзка служи добър примерза илюстриране на алгебричния метод за определяне на степента на окисление.

   2. Намерете степените на окисление на останалите елементи в съединението.Като използвате описаните по-горе правила, определете степените на окисление на останалите атоми на съединението. Не забравяйте за изключенията от правилото в случай на O, H и т.н.

      • За Na 2 SO 4 , използвайки нашите правила, откриваме, че зарядът (и следователно степента на окисление) на Na йона е +1, а за всеки от кислородните атоми е -2.
   3. В съединенията сумата от всички степени на окисление трябва да е равна на заряда. Например, ако съединението е двуатомен йон, сумата от степените на окисление на атомите трябва да бъде равна на общия йонен заряд.
   4. Много е полезно да можете да използвате периодичната таблица на Менделеев и да знаете къде се намират металните и неметалните елементи в нея.
   5. Степента на окисление на атомите в елементарна форма винаги е нула. Степента на окисление на един йон е равна на неговия заряд. Елементи от група 1А на периодичната таблица, като водород, литий, натрий, в елементарна форма имат степен на окисление +1; степента на окисление на металите от група 2А, като магнезий и калций, в неговата елементарна форма е +2. Кислородът и водородът, в зависимост от вида на химическата връзка, могат да имат 2 различни степени на окисление.

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 на основната група, тъй като е неметал, той проявява степени на окисление от -3 (номер на групата - 8) до +5 (номер на групата).

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 състояния на окисление: в комплексните съединения неговото окислително състояние е -1 (групов 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), в киселинния остатък има 2 кислородни атома, 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 дърпа общата електронна двойка на N-H връзката). В амоняка и катиони на амониеви соли азотът има минимална степен 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 от 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, неговата степен 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.

Обяснява периодично повтарящата се природа на промяната в състава на електронната обвивка на атомите на елементите периодична промянасвойства на елементите при движение през периоди и групи от 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 нараства 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 връзки

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

Химичен елемент в съединение, изчислен от предположението, че всички връзки са йонни.

Окислителните състояния могат да имат положителна, отрицателна или нулева стойност, следователно алгебричната сума от окислителните състояния на елементите в една молекула, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, а в йон - зарядът на йона.

1. Степените на окисление на металите в съединенията винаги са положителни.

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

3. Окислителните състояния на неметалите зависят от това с кой атом е свързан:

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

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

5. Степените на окисление на простите вещества са 0, независимо дали е метал или неметал.

Елементи с постоянни степени на окисление.

елемент	Характерно окислително състояние	Изключения
		Метални хидриди: LIH-1
		степен на окислениенаречен условен заряд на частицата при предположението, че връзката е напълно прекъсната (има йонен характер). Х- кл = Х + + кл - , Връзката в солната киселина е ковалентно полярна. Електронната двойка е по-предубедена към атома кл - , защото това е по-електроотрицателен цял елемент. Как да определим степента на окисление? Електроотрицателносте способността на атомите да привличат електрони от други елементи. Степента на окисление е посочена над елемента: Бр 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,К + кл - и т.н. Тя може да бъде отрицателна и положителна. Степента на окисление на простото вещество (несвързано, свободно състояние) е нула. Степента на окисление на кислорода в повечето съединения е -2 (изключение са пероксидите H 2 O 2, където е -1 и съединения с флуор - О +2 Ф 2 -1 , О 2 +1 Ф 2 -1 ). - Състояние на окислениепрост едноатомен йон е равен на неговия заряд: на + , ок +2 . Водородът в неговите съединения има степен на окисление +1 (изключение са хидридите - на + Х - и тип връзки ° С +4 Х 4 -1 ). При връзките метал-неметал, атомът с най-висока електроотрицателност има отрицателна степен на окисление (данните за електроотрицателност са дадени по скалата на Полинг): Х + Ф - , Cu + Бр - , ок +2 (НЕ 3 ) - и т.н. Правила за определяне на степента на окисление в химичните съединения. Да вземем връзка KMnO 4 , необходимо е да се определи степента на окисление на мангановия атом. Обосновавам се: Калият е алкален метал от група I на периодичната таблица и следователно има само положителна степен на окисление +1. Известно е, че кислородът има степен на окисление -2 в повечето от неговите съединения. Това вещество не е пероксид, което означава, че не е изключение. Прави уравнение: K+MnXO 4 -2 Нека бъде х- неизвестна за нас степента на окисление на мангана. Броят на калиеви атоми е 1, манган - 1, кислород - 4. Доказано е, че молекулата като цяло е електрически неутрална, така че общият й заряд трябва да бъде равен на нула. 1*(+1) + 1*(х) + 4(-2) = 0, X = +7, Следователно степента на окисление на мангана в калиев перманганат = +7. Да вземем друг пример за оксид Fe2O3. Необходимо е да се определи степента на окисление на атома на желязото. Обосновавам се: Желязото е метал, кислородът е неметал, което означава, че кислородът ще бъде окислител и ще има отрицателен заряд. Знаем, че кислородът има степен на окисление -2. Разглеждаме броя на атомите: желязо - 2 атома, кислород - 3. Правим уравнение къде х- степента на окисление на атома на желязото: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Заключение: степента на окисление на желязото в този оксид е +3. Примери.Определете степените на окисление на всички атоми в молекулата. 1. K2Cr2O7. Окислително състояние К+1, кислород O -2. Дадени индекси: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Защото алгебричната сума от степените на окисление на елементите в молекула, като се вземе предвид броят на техните атоми, е 0, тогава броят на положителните състояния на окисление е равен на броя на отрицателните. Окислителни състояния K+O=(-14)+(+2)=(-12). От това следва, че броят на положителните степени на атома на хрома е 12, но има 2 атома в молекулата, което означава, че има (+12):2=(+6) на атом. Отговор: K2 + Cr2 +6O7 -2. 2.(AsO 4) 3-. В този случай сумата от степените на окисление вече няма да бъде равна на нула, а на заряда на йона, т.е. - 3. Нека направим уравнение: x+4×(- 2)= - 3 . Отговор: (Като +5 O 4 -2) 3-.

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 присъединяване 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 - заряди атомни ядраоще едно

тогава на калия, никела, йода и протактиния се приписват поредни номера съответно 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: