Ķīmijā termini "oksidācija" un "reducēšana" nozīmē reakcijas, kurās atoms vai atomu grupa zaudē vai attiecīgi iegūst elektronus. Oksidācijas pakāpe ir skaitliska vērtība, kas piešķirta vienam vai vairākiem atomiem, kas raksturo pārdalīto elektronu skaitu un parāda, kā šie elektroni reakcijas laikā tiek sadalīti starp atomiem. Šī daudzuma noteikšana var būt gan vienkārša, gan diezgan sarežģīta procedūra atkarībā no atomiem un no tiem sastāvošajām molekulām. Turklāt dažu elementu atomiem var būt vairāki oksidācijas stāvokļi. Par laimi, ir vienkārši nepārprotami noteikumi oksidācijas pakāpes noteikšanai, kuru drošai lietošanai pietiek zināt ķīmijas un algebras pamatus.

Soļi

1. daļa

Oksidācijas pakāpes noteikšana pēc ķīmijas likumiem

Nosakiet, vai attiecīgā viela ir elementāra. Atomu oksidācijas pakāpe ārpus ķīmiskā savienojuma ir nulle. Šis noteikums attiecas gan uz vielām, kas veidojas no atsevišķiem brīviem atomiem, gan uz tām, kas sastāv no viena elementa divām vai poliatomiskām molekulām.

• Piemēram, Al(s) un Cl2 oksidācijas pakāpe ir 0, jo abi ir ķīmiski nekombinētā elementārā stāvoklī.
• Lūdzu, ņemiet vērā, ka sēra S 8 jeb oktasēra alotropajai formai, neskatoties uz tās netipisko struktūru, ir raksturīgs arī nulles oksidācijas stāvoklis.

1. Nosakiet, vai attiecīgā viela sastāv no joniem. Jonu oksidācijas pakāpe ir vienāda ar to lādiņu. Tas attiecas gan uz brīvajiem joniem, gan tiem, kas ir ķīmisko savienojumu sastāvdaļa.

   • Piemēram, Cl jona oksidācijas pakāpe ir -1.
   • Cl jona oksidācijas pakāpe ķīmiskajā savienojumā NaCl arī ir -1. Tā kā Na jonam pēc definīcijas ir lādiņš +1, mēs secinām, ka Cl jona lādiņš ir -1 un līdz ar to tā oksidācijas pakāpe ir -1.

2. Ņemiet vērā, ka metālu joniem var būt vairāki oksidācijas stāvokļi. Daudzu atomi metāla elementi var jonizēt dažādās pakāpēs. Piemēram, metāla, piemēram, dzelzs (Fe) jonu lādiņš ir +2 vai +3. Metāla jonu lādiņu (un to oksidācijas pakāpi) var noteikt pēc citu elementu jonu lādiņiem, ar kuriem šis metāls ir ķīmiska savienojuma sastāvdaļa; tekstā šo lādiņu norāda ar romiešu cipariem: piemēram, dzelzs (III) oksidācijas pakāpe ir +3.

   • Piemēram, apsveriet savienojumu, kas satur alumīnija jonu. AlCl 3 savienojuma kopējais lādiņš ir nulle. Tā kā mēs zinām, ka Cl - jonu lādiņš ir -1, un savienojumā ir 3 šādi joni, lai attiecīgās vielas kopējā neitralitāte būtu Al jona lādiņam +3. Tādējādi šajā gadījumā alumīnija oksidācijas pakāpe ir +3.

3. Skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2 (ar dažiem izņēmumiem). Gandrīz visos gadījumos skābekļa atomu oksidācijas pakāpe ir -2. Šim noteikumam ir vairāki izņēmumi:

   • Ja skābeklis atrodas elementārā stāvoklī (O 2 ), tā oksidācijas pakāpe ir 0, tāpat kā citām elementārvielām.
   • Ja ir iekļauts skābeklis peroksīdi, tā oksidācijas pakāpe ir -1. Peroksīdi ir savienojumu grupa, kas satur vienu skābekļa-skābekļa saiti (ti, peroksīda anjonu O 2 -2). Piemēram, H 2 O 2 molekulas (ūdeņraža peroksīda) sastāvā skābekļa lādiņš un oksidācijas pakāpe ir -1.
   • Kombinācijā ar fluoru skābekļa oksidācijas pakāpe ir +2, fluora noteikumu skatiet tālāk.

4. Ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir +1, ar dažiem izņēmumiem. Tāpat kā ar skābekli, ir arī izņēmumi. Parasti ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir +1 (ja vien tas nav elementārā stāvoklī H 2). Tomēr savienojumos, ko sauc par hidrīdiem, ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir -1.

   • Piemēram, ūdenī ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir +1, jo skābekļa atoma lādiņš ir -2, un vispārējai neitralitātei ir nepieciešami divi +1 lādiņi. Tomēr nātrija hidrīda sastāvā ūdeņraža oksidācijas pakāpe jau ir -1, jo Na jonam ir +1 lādiņš, un pilnīgai elektroneitrālitātei ūdeņraža atoma lādiņam (un līdz ar to arī oksidācijas pakāpei) jābūt -1.

5. Fluors vienmēr ir oksidācijas pakāpe -1. Kā jau minēts, dažu elementu (metālu jonu, skābekļa atomu peroksīdos un tā tālāk) oksidācijas pakāpe var atšķirties atkarībā no vairākiem faktoriem. Tomēr fluora oksidācijas pakāpe vienmēr ir -1. Tas ir saistīts ar faktu, ka šim elementam ir vislielākā elektronegativitāte - citiem vārdiem sakot, fluora atomi vismazāk vēlas šķirties no saviem elektroniem un visaktīvāk piesaista citu cilvēku elektronus. Tādējādi viņu maksa paliek nemainīga.

6. Savienojuma oksidācijas pakāpju summa ir vienāda ar tā lādiņu. Visu ķīmisko savienojumu veidojošo atomu oksidācijas pakāpēm kopā vajadzētu dot šī savienojuma lādiņu. Piemēram, ja savienojums ir neitrāls, visu tā atomu oksidācijas pakāpju summai jābūt nulle; ja savienojums ir poliatomisks jons ar lādiņu -1, oksidācijas pakāpju summa ir -1 utt.

   • Tas ir laba metode pārbaudes - ja oksidācijas pakāpju summa nav vienāda ar savienojuma kopējo lādiņu, tad jūs kaut kur kļūdījāties.

   2. daļa

   Oksidācijas pakāpes noteikšana, neizmantojot ķīmijas likumus

   1. Atrodiet atomus, kuriem nav stingri noteikumi attiecībā uz oksidācijas stāvokli. Attiecībā uz dažiem elementiem nav stingri noteiktajiem noteikumiem oksidācijas pakāpes atrašana. Ja atoms neatbilst nevienam no iepriekš uzskaitītajiem noteikumiem un jūs nezināt tā lādiņu (piemēram, atoms ir daļa no kompleksa un tā lādiņš nav norādīts), varat noteikt šāda atoma oksidācijas pakāpi. likvidējot. Vispirms nosakiet visu pārējo savienojuma atomu lādiņu un pēc tam no zināmā savienojuma kopējā lādiņa aprēķiniet šī atoma oksidācijas pakāpi.

      • Piemēram, Na 2 SO 4 savienojumā sēra atoma (S) lādiņš nav zināms - mēs zinām tikai to, ka tas nav nulle, jo sērs nav elementārā stāvoklī. Šis savienojums kalpo labs piemērs ilustrēt algebrisko metodi oksidācijas pakāpes noteikšanai.

   2. Atrodiet pārējo savienojuma elementu oksidācijas pakāpi. Izmantojot iepriekš aprakstītos noteikumus, nosaka atlikušo savienojuma atomu oksidācijas pakāpi. Neaizmirstiet par izņēmumiem no noteikuma O, H un tā tālāk gadījumā.

      • Attiecībā uz Na 2 SO 4, izmantojot mūsu noteikumus, mēs atklājam, ka Na jona lādiņš (un līdz ar to oksidācijas stāvoklis) ir +1, un katram skābekļa atomam tas ir -2.
   3. Savienojumos visu oksidācijas pakāpju summai jābūt vienādai ar lādiņu. Piemēram, ja savienojums ir divatomiskais jons, atomu oksidācijas pakāpju summai jābūt vienādai ar kopējo jonu lādiņu.
   4. Ļoti noderīgi ir prast izmantot Mendeļejeva periodisko tabulu un zināt, kur tajā atrodas metāliskie un nemetāliskie elementi.
   5. Atomu oksidācijas pakāpe elementārajā formā vienmēr ir nulle. Viena jona oksidācijas pakāpe ir vienāda ar tā lādiņu. Periodiskās tabulas 1A grupas elementiem, piemēram, ūdeņradim, litijam, nātrijam, elementārā formā ir oksidācijas pakāpe +1; 2A grupas metālu, piemēram, magnija un kalcija, oksidācijas pakāpe elementārajā formā ir +2. Skābeklim un ūdeņradim atkarībā no ķīmiskās saites veida var būt 2 dažādi oksidācijas stāvokļi.

Uzdevums numurs 1

Visu savienojumu oksidācijas pakāpe ir +2

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

No visiem piedāvātajiem variantiem +2 oksidācijas pakāpi kompleksos savienojumos parāda tikai cinks, kas ir otrās grupas sekundārās apakšgrupas elements, kur maksimālais oksidācijas pakāpe ir vienāda ar grupas numuru.

Alva - IV grupas galvenās apakšgrupas elements, metāls, uzrāda oksidācijas pakāpes 0 (vienkāršā vielā), +2, +4 (grupas numurs).

Fosfors ir galvenās grupas galvenās apakšgrupas elements, būdams nemetāls, tam ir oksidācijas pakāpes no -3 (grupas numurs - 8) līdz +5 (grupas numurs).

Dzelzs ir metāls, elements atrodas galvenās grupas sekundārajā apakšgrupā. Dzelzs oksidācijas pakāpes ir raksturīgas: 0, +2, +3, +6.

Uzdevums numurs 2

Kompozīcijas KEO 4 savienojums veido katru no diviem elementiem:

1) fosfors un hlors

2) fluors un mangāns

3) hlors un mangāns

4) silīcijs un broms

Atbilde: 3

Paskaidrojums:

KEO 4 sastāva sāls satur skābes atlikumu EO 4 - , kur skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2, tāpēc elementa E oksidācijas pakāpe šajā skābes atlikumā ir +7. No piedāvātajām iespējām ir piemērots hlors un mangāns - attiecīgi VII grupas galvenās un sekundārās apakšgrupas elementi.

Fluors ir arī VII grupas galvenās apakšgrupas elements, taču, būdams elektronegatīvākais elements, tas neuzrāda pozitīvus oksidācijas pakāpi (0 un -1).

Bors, silīcijs un fosfors ir attiecīgi 3., 4. un 5. grupas galveno apakšgrupu elementi, tāpēc sāļos tiem ir atbilstošie maksimālie oksidācijas pakāpes +3, +4, +5.

Uzdevums numurs 3

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

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

To pašu augstāko oksidācijas pakāpi savienojumos, kas vienāda ar grupas numuru (+5), parāda P un As. Šie elementi atrodas V grupas galvenajā apakšgrupā.

Zn un Cr ir attiecīgi II un VI grupas sekundāro apakšgrupu elementi. Savienojumos cinkam ir visaugstākā oksidācijas pakāpe +2, hromam - +6.

Fe un Mn ir attiecīgi VIII un VII grupas sekundāro apakšgrupu elementi. Augstākais oksidācijas līmenis dzelzs ir +6, mangānam - +7.

Uzdevums numurs 4

Tas pats augstākais oksidācijas līmenis savienojumos

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

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

P un N uzrāda vienādu augstāko oksidācijas pakāpi savienojumos, kas vienāda ar grupas numuru (+5) Šie elementi atrodas V grupas galvenajā apakšgrupā.

Hg un Cr ir attiecīgi II un VI grupas sekundāro apakšgrupu elementi. Savienojumos dzīvsudrabam ir visaugstākā oksidācijas pakāpe +2, hromam - +6.

Si un Al ir attiecīgi IV un III grupas galveno apakšgrupu elementi. Tāpēc silīcijam maksimālais oksidācijas pakāpe kompleksos savienojumos ir +4 (grupas numurs, kurā atrodas silīcijs), alumīnijam - +3 (grupas numurs, kurā atrodas alumīnijs).

F un Mn ir attiecīgi VII grupas galvenās un sekundārās apakšgrupas elementi. Tomēr fluors, kas ir elektronnegatīvākais ķīmisko elementu periodiskās tabulas elements, neuzrāda pozitīvus oksidācijas stāvokļus: kompleksos savienojumos tā oksidācijas pakāpe ir -1 (grupas numurs -8). Mangāna augstākais oksidācijas līmenis ir +7.

Uzdevums numurs 5

+3 oksidācijas pakāpes slāpeklis ir katrā no divām vielām:

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

Atbilde: 3

Paskaidrojums:

Slāpekļskābē HNO 2 skābekļa oksidācijas pakāpe skābes atlikumā ir -2, ūdeņradim - +1, tāpēc, lai molekula paliktu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpe ir +3. Amonjakā, NH 3, slāpeklis ir vairāk elektronegatīvs elements, tāpēc tas velk uz sevi kovalentās polārās saites elektronu pāri un tam ir negatīvs oksidācijas stāvoklis -3, ūdeņraža oksidācijas pakāpe amonjakā ir +1.

Amonija hlorīds NH 4 Cl ir amonija sāls, tāpēc slāpekļa oksidācijas pakāpe ir tāda pati kā amonjakā, t.i. vienāds ar -3. Oksīdos skābekļa oksidācijas pakāpe vienmēr ir -2, tātad slāpeklim tas ir +3.

Nātrija nitrītā NaNO 2 (slāpekļskābes sāļos) slāpekļa oksidācijas pakāpe ir tāda pati kā slāpeklī slāpekļskābē, jo ir +3. Slāpekļa fluorīdā slāpekļa oksidācijas pakāpe ir +3, jo fluors ir viselektronegatīvākais elements periodiskajā tabulā un kompleksos savienojumos tam ir negatīvs oksidācijas stāvoklis -1. Šis atbildes variants atbilst uzdevuma nosacījumam.

Slāpekļskābē slāpeklim ir visaugstākais oksidācijas līmenis, kas vienāds ar grupas numuru (+5). Slāpeklim kā vienkāršam savienojumam (jo tas sastāv no viena ķīmiskā elementa atomiem) oksidācijas pakāpe ir 0.

Uzdevums numurs 6

Visaugstākais VI grupas elementa oksīds atbilst formulai

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

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

Augstākais elementa oksīds ir elementa oksīds ar augstāko oksidācijas pakāpi. Grupā elementa augstākais oksidācijas pakāpe ir vienāda ar grupas skaitli, tāpēc VI grupā elementa maksimālais oksidācijas pakāpe ir +6. Oksīdos skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2. Ciparus zem elementa simbola sauc par indeksiem un norāda šī elementa atomu skaitu molekulā.

Pirmais variants ir nepareizs, jo elementa oksidācijas pakāpe ir 0-(-2)⋅6/4 = +3.

Otrajā variantā elementa oksidācijas pakāpe ir 0-(-2) ⋅ 4 = +8.

Trešajā variantā elementa E oksidācijas pakāpe: 0-(-2) ⋅ 2 = +4.

Ceturtajā variantā elementa E oksidācijas pakāpe: 0-(-2) ⋅ 3 = +6, t.i. šī ir vēlamā atbilde.

Uzdevums numurs 7

Hroma oksidācijas pakāpe amonija dihromātā (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ir

• 1. +6
• 2. +2
• 3. +3
• 4. +7

Atbilde: 1

Paskaidrojums:

Amonija dihromātā (NH 4) 2 Cr 2 O 7 amonija katjonā NH 4 + slāpeklis kā vairāk elektronegatīvs elements ir ar zemāku oksidācijas pakāpi -3, ūdeņradis ir pozitīvi uzlādēts +1. Tāpēc visam katjonam ir +1 lādiņš, bet, tā kā šie katjoni ir 2, tad kopējais lādiņš ir +2.

Lai molekula paliktu elektriski neitrāla, skābes atlikuma Cr 2 O 7 2− lādiņam jābūt -2. Skābju un sāļu skābju atlikumos vienmēr ir -2 lādiņš, tāpēc 7 skābekļa atomi, kas veido amonija bihromāta molekulu, ir uzlādēti -14. Hroma atomi Cr pārvēršas molekulās 2, tādēļ, ja hroma lādiņu apzīmē ar x, tad mums ir:

2x + 7 ⋅ (-2) = -2 kur x = +6. Hroma lādiņš amonija dihromāta molekulā ir +6.

Uzdevums numurs 8

Oksidācijas pakāpe +5 ir iespējama katram no diviem elementiem:

1) skābeklis un fosfors

2) ogleklis un broms

3) hlors un fosfors

4) sērs un silīcijs

Atbilde: 3

Paskaidrojums:

Pirmajā piedāvātajā atbildē tikai fosfors kā V grupas galvenās apakšgrupas elements var uzrādīt oksidācijas pakāpi +5, kas tam ir maksimālais. Skābeklis (VI grupas galvenās apakšgrupas elements), kas ir elements ar augstu elektronegativitāti, oksīdos uzrāda oksidācijas pakāpi -2, vienkāršai vielai - 0 un kombinācijā ar fluoru OF 2 - +1. Oksidācijas pakāpe +5 tam nav raksturīga.

Ogleklis un broms ir attiecīgi IV un VII grupas galveno apakšgrupu elementi. Oglekļa maksimālais oksidācijas stāvoklis ir +4 (vienāds ar grupas numuru), un broma oksidācijas pakāpe ir -1, 0 (vienkāršā savienojumā Br 2), +1, +3, +5 un +7.

Hlors un fosfors ir attiecīgi VII un V grupas galveno apakšgrupu elementi. Fosfora maksimālais oksidācijas pakāpe ir +5 (vienāds ar grupas numuru), hloram, līdzīgi kā bromam, oksidācijas pakāpe -1, 0 (vienkāršā savienojumā Cl 2), +1, +3, +5, + 7 ir raksturīgi.

Sērs un silīcijs ir attiecīgi VI un IV grupas galveno apakšgrupu elementi. Sēram ir plašs oksidācijas pakāpju diapazons no -2 (grupas numurs - 8) līdz +6 (grupas numurs). Silīcijam maksimālais oksidācijas pakāpe ir +4 (grupas numurs).

Uzdevums numur 9

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

Atbilde: 1

Paskaidrojums:

Nātrija nitrātā NaNO 3 nātrija oksidācijas pakāpe ir +1 (I grupas elements), skābes atlikumā ir 3 skābekļa atomi, katram no kuriem oksidācijas pakāpe ir -2, tāpēc, lai molekula paliktu elektriski neitrāls, slāpekļa oksidācijas pakāpei jābūt: 0 − (+ 1) − (−2) 3 = +5.

Nātrija nitrītā NaNO 2 nātrija atomam arī ir oksidācijas pakāpe +1 (I grupas elements), skābes atlikumā ir 2 skābekļa atomi, katram no kuriem oksidācijas pakāpe ir –2, tāpēc, lai Lai molekula paliktu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpei jābūt: 0 − (+1) − (−2) 2 = +3.

NH 4 Cl - amonija hlorīds. Hlorīdos hlora atomu oksidācijas pakāpe ir –1, ūdeņraža atomi, no kuriem molekulā ir 4, ir pozitīvi lādēti, tāpēc, lai molekula paliktu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpe ir: 0 − ( −1) − 4 (+1) = −3. Amonjakā un amonija sāļu katjonos slāpekļa minimālais oksidācijas līmenis ir –3 (grupas numurs, kurā atrodas elements, ir –8).

Slāpekļa oksīda NO molekulā skābeklim, tāpat kā visiem oksīdiem, ir minimālais oksidācijas stāvoklis -2, tāpēc slāpekļa oksidācijas pakāpe ir +2.

Uzdevums numurs 10

Slāpeklis uzrāda visaugstāko oksidācijas pakāpi savienojumā, kura formula ir

• 1. Fe(NO 3) 3
• 2. NaNO2
• 3. (NH 4) 2 SO 4
• 4 NĒ 2

Atbilde: 1

Paskaidrojums:

Slāpeklis ir V grupas galvenās apakšgrupas elements, tāpēc tam var būt maksimālais oksidācijas līmenis, kas vienāds ar grupas numuru, t.i. +5.

Viena dzelzs nitrāta Fe(NO 3) 3 struktūrvienība sastāv no viena Fe 3+ jona un trim nitrātu joniem. Nitrātu jonos slāpekļa atomiem, neatkarīgi no pretjona veida, oksidācijas pakāpe ir +5.

Nātrija nitrītā NaNO 2 nātrija oksidācijas pakāpe ir +1 (I grupas galvenās apakšgrupas elements), skābes atlikumā ir 2 skābekļa atomi, katram no kuriem oksidācijas pakāpe ir –2, tāpēc Lai molekula paliktu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpei jābūt 0 − ( +1) − (−2)⋅2 ​​= +3.

(NH 4) 2 SO 4 - amonija sulfāts. Sērskābes sāļos SO 4 2− anjonam ir lādiņš 2−, tāpēc katrs amonija katjons ir uzlādēts ar 1+. Uz ūdeņraža lādiņš ir +1, tātad uz slāpekļa -3 (slāpeklis ir elektronnegatīvāks, tāpēc velk N−H saites kopējo elektronu pāri). Amonjakā un amonija sāļu katjonos slāpekļa minimālais oksidācijas pakāpe ir –3 (grupas numurs, kurā atrodas elements, ir –8).

Slāpekļa oksīda NO 2 molekulā skābeklim, tāpat kā visiem oksīdiem, ir minimālais oksidācijas pakāpe -2, tāpēc slāpekļa oksidācijas pakāpe ir +4.

Uzdevums numurs 11

28910E

Savienojumos ar sastāvu Fe(NO 3) 3 un CF 4 slāpekļa un oglekļa oksidācijas pakāpe ir attiecīgi

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

Viena dzelzs (III) nitrāta Fe(NO 3) 3 struktūrvienība sastāv no viena dzelzs jona Fe 3+ un trīs nitrātjoniem NO 3 − . Nitrātu jonos slāpekļa oksidācijas pakāpe vienmēr ir +5.

Oglekļa fluorīdā CF 4 fluors ir vairāk elektronegatīvs elements un piesaista kopīgu elektronu pāri C-F savienojumi, kas parāda oksidācijas stāvokli -1. Tāpēc oglekļa C oksidācijas pakāpe ir +4.

12. uzdevums

A32B0B

Oksidācijas pakāpe +7 hlors ir katrā no diviem savienojumiem:

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

Atbilde: 4

Paskaidrojums:

Pirmajā variantā hlora atomiem ir attiecīgi oksidācijas pakāpes +1 un +7. Viena kalcija hipohlorīta Ca(OCl) 2 struktūrvienība sastāv no viena kalcija jona Ca 2+ (Ca ir II grupas galvenās apakšgrupas elements) un diviem hipohlorīta joniem OCl − , kuriem katram ir lādiņš 1−. Sarežģītos savienojumos, izņemot OF 2 un dažādus peroksīdus, skābekļa oksidācijas pakāpe vienmēr ir -2, tāpēc ir acīmredzams, ka hlora lādiņš ir +1. Hlora oksīdā Cl 2 O 7, tāpat kā visos oksīdos, skābekļa oksidācijas pakāpe ir –2, tāpēc hlora oksidācijas pakāpe šajā savienojumā ir +7.

Kālija hlorātā KClO 3 kālija atomam ir oksidācijas pakāpe +1, bet skābekļa - -2. Lai molekula paliktu elektriski neitrāla, hlora oksidācijas pakāpei ir jābūt +5. Hlora oksīdā ClO 2 skābeklim, tāpat kā jebkuram citam oksīdam, ir -2 oksidācijas pakāpe, tāpēc hloram tā oksidācijas pakāpe ir +4.

Trešajā variantā bārija katjons kompleksajā savienojumā ir uzlādēts +2, tāpēc uz katru BaCl 2 sāļa hlora anjonu koncentrējas negatīvs lādiņš -1. Perhlorskābē HClO 4 4 skābekļa atomu kopējais lādiņš ir -2⋅4 = -8, ūdeņraža katjonā lādiņš ir +1. Lai molekula paliktu elektriski neitrāla, hlora lādiņam jābūt +7.

Ceturtajā variantā magnija perhlorāta molekulā Mg (ClO 4) 2 magnija lādiņš ir +2 (visos kompleksajos savienojumos magnija oksidācijas pakāpe ir +2), tāpēc katram ClO 4 - anjonam ir lādiņš. no 1 -. Kopumā 4 skābekļa joniem, kur katrs uzrāda oksidācijas pakāpi -2, lādiņš ir -8. Tāpēc, lai kopējais anjona lādiņš būtu 1−, hlora lādiņam jābūt +7. Hlora oksīdā Cl 2 O 7, kā paskaidrots iepriekš, hlora lādiņš ir +7.

Periodiskā likuma mūsdienu formulējums, ko D. I. Mendeļejevs atklāja 1869.

Elementu īpašības ir periodiski atkarīgas no kārtas skaitļa.

To izskaidro elementu atomu elektronu apvalka sastāva izmaiņu periodiskais raksturs periodiskas izmaiņas elementu īpašības, pārvietojoties pa periodiskās sistēmas periodiem un grupām.

Izsekosim, piemēram, IA - VIIA grupu elementu augstāko un zemāko oksidācijas pakāpju izmaiņām otrajā - ceturtajā periodā saskaņā ar tabulu. 3.

Pozitīvi Oksidācijas pakāpi uzrāda visi elementi, izņemot fluoru. To vērtības palielinās, palielinoties kodola lādiņam un sakrīt ar elektronu skaitu pēdējā enerģijas līmenī (izņemot skābekli). Šos oksidācijas stāvokļus sauc augstāks oksidācijas stāvokļi. Piemēram, fosfora P augstākā oksidācijas pakāpe ir +V.

Negatīvs Oksidācijas pakāpes parāda elementi, sākot ar oglekli C, silīciju Si un germāniju Ge. To vērtības ir vienādas ar elektronu skaitu, kas trūkst līdz astoņiem. Šos oksidācijas stāvokļus sauc zemāks oksidācijas stāvokļi. Piemēram, fosfora atomam P pēdējā enerģijas līmenī trūkst trīs elektronu līdz astoņiem, kas nozīmē, ka fosfora P zemākais oksidācijas pakāpe ir -III.

Periodiski atkārtojas augstāku un zemāku oksidācijas pakāpju vērtības, kas sakrīt grupās; piemēram, IVA grupā ogleklim C, silīcijam Si un germānijam Ge ir visaugstākā oksidācijas pakāpe +IV, bet zemākā oksidācijas pakāpe - IV.

Šo oksidācijas pakāpju izmaiņu biežumu atspoguļo elementu ķīmisko savienojumu sastāva un īpašību periodiskas izmaiņas.

Līdzīgi var izsekot periodiskām elementu elektronegativitātes izmaiņām IA–VIIA grupu 1.-6.periodā (4. tabula).

Katrā periodiskās tabulas periodā elementu elektronegativitāte palielinās, palielinoties sērijas numuram (no kreisās uz labo).

Katrā grupai Periodiskajā tabulā elektronegativitāte samazinās, palielinoties atomu skaitam (no augšas uz leju). Starp 1.-6. perioda elementiem elektronegativitāte ir visaugstākā fluoram F, bet vismazākā elektronegativitāte cēzijam Cs.

Tipiskiem nemetāliem ir augsta elektronegativitāte, savukārt tipiskiem metāliem ir zema elektronegativitāte.

A, B daļas uzdevumu piemēri

1. 4. periodā elementu skaits ir

2. 3. perioda elementu metāliskās īpašības no Na līdz Cl

1) spēks

2) vājināt

3) nemainās

4) nezinu

3. Halogēnu ar pieaugošu atomu skaitu nemetāliskās īpašības

1) palielināt

2) iet uz leju

3) paliek nemainīgs

4) nezinu

4. Elementu sērijā Zn - Hg - Co - Cd viens elements, kas nav iekļauts grupā, ir

5. Elementu metāliskās īpašības palielinās pēc kārtas

1) In-Ga-Al

2) K — Rb — Sr

3) Ge-Ga-Tl

4) Li - Be - Mg

6. Nemetāla īpašības elementu sērijā Al - Si - C - N

1) palielināt

2) samazinājums

3) nemainās

4) nezinu

7. Elementu virknē O - S - Se - Te atoma izmēri (rādiusi).

1) samazinājums

2) palielināt

3) nemainās

4) nezinu

8. Elementu virknē P - Si - Al - Mg atoma izmēri (rādiusi).

1) samazinājums

2) palielināt

3) nemainās

4) nezinu

9. Fosforam elements ar mazāks elektronegativitāte ir

10. Molekula, kurā elektronu blīvums ir novirzīts uz fosfora atomu, ir

11. Augstākā elementu oksidācijas pakāpe izpaužas oksīdu un fluorīdu komplektā

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.Nepilnvērtīgs elementu oksidācijas pakāpe - to ūdeņraža savienojumos un komplekta fluorīdos

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

2) H3S+, NH+, SiH4, H2Se

3) CH4, BF4, H3O+, PF3

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

13. Valence daudzvērtīgam atomam tas pats savienojumu virknē

1) SiH4 — AsH3 — CF 4

2) PH 3 — BF 3 — ClF 3

3) AsF 3 — SiCl 4 — IF 7

4) H 2 O - BClg - NF 3

14. Norāda atbilstību starp vielas vai jonu formulu un oglekļa oksidācijas pakāpi tajos

Ķīmiskais elements savienojumā, kas aprēķināts, pieņemot, ka visas saites ir jonu.

Oksidācijas pakāpēm var būt pozitīva, negatīva vai nulles vērtība, tāpēc elementu oksidācijas pakāpju algebriskā summa molekulā, ņemot vērā to atomu skaitu, ir 0, bet jonā - jona lādiņš.

1. Metālu oksidācijas pakāpe savienojumos vienmēr ir pozitīva.

2. Augstākais oksidācijas pakāpe atbilst periodiskās sistēmas grupas numuram, kurā atrodas šis elements (izņēmums ir: Au+3(I grupa), Cu+2(II), no VIII grupas, oksidācijas pakāpe +8 var būt tikai osmijā Os un rutēnijs Ru.

3. Nemetālu oksidācijas pakāpe ir atkarīga no tā, ar kuru atomu tie ir saistīti:

• ja ar metāla atomu, tad oksidācijas pakāpe ir negatīva;
• ja ar nemetāla atomu, tad oksidācijas pakāpe var būt gan pozitīva, gan negatīva. Tas ir atkarīgs no elementu atomu elektronegativitātes.

4. Nemetālu augstāko negatīvo oksidācijas pakāpi var noteikt, no 8 atņemot tās grupas skaitli, kurā atrodas šis elements, t.i. augstākais pozitīvais oksidācijas stāvoklis ir vienāds ar elektronu skaitu uz ārējā slāņa, kas atbilst grupas numuram.

5. Vienkāršu vielu oksidācijas pakāpe ir 0 neatkarīgi no tā, vai tas ir metāls vai nemetāls.

Elementi ar nemainīgu oksidācijas pakāpi.

Elements	Raksturīgs oksidācijas stāvoklis	Izņēmumi
		Metālu hidrīdi: LIH-1
		oksidācijas stāvoklis sauc par daļiņas nosacītu lādiņu, pieņemot, ka saite ir pilnībā pārrauta (tai ir jonu raksturs). H- Cl = H + + Cl - , Sālsskābē esošā saite ir kovalenta polāra. Elektronu pāris ir vairāk novirzīts uz atomu Cl - , jo tas ir vairāk elektronnegatīvs vesels elements. Kā noteikt oksidācijas pakāpi? Elektronegativitāte ir atomu spēja piesaistīt elektronus no citiem elementiem. Oksidācijas stāvoklis ir norādīts virs elementa: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - utt. Tas var būt negatīvs un pozitīvs. Vienkāršas vielas oksidācijas pakāpe (nesaistītā, brīvā stāvoklī) ir nulle. Skābekļa oksidācijas pakāpe lielākajā daļā savienojumu ir -2 (izņēmums ir peroksīdi H2O2, kur tas ir -1 un savienojumi ar fluoru - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oksidācijas stāvoklis vienkāršs monatomisks jons ir vienāds ar tā lādiņu: Na + , Ca +2 . Ūdeņradim tā savienojumos ir oksidācijas pakāpe +1 (izņēmums ir hidrīdi - Na + H - un tipa savienojumi C +4 H 4 -1 ). Metāla un nemetāla saitēs atomam, kuram ir vislielākā elektronegativitāte, ir negatīvs oksidācijas stāvoklis (elektronegativitātes dati ir norādīti Polinga skalā): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NĒ 3 ) - utt. Noteikumi oksidācijas pakāpes noteikšanai ķīmiskajos savienojumos. Ņemsim savienojumu KMnO 4 , nepieciešams noteikt mangāna atoma oksidācijas pakāpi. Pamatojums: Kālijs ir periodiskās tabulas I grupas sārmu metāls, un tāpēc tam ir tikai pozitīvs oksidācijas stāvoklis +1. Ir zināms, ka lielākajā daļā tā savienojumu skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2. Šī viela nav peroksīds, kas nozīmē, ka tā nav izņēmums. Izveido vienādojumu: K+MnXO 4 -2 Ļaujiet būt X- mums nezināma mangāna oksidācijas pakāpe. Kālija atomu skaits ir 1, mangāna - 1, skābekļa - 4. Ir pierādīts, ka molekula kopumā ir elektriski neitrāla, tāpēc tās kopējam lādiņam jābūt vienādam ar nulli. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Tādējādi mangāna oksidācijas pakāpe kālija permanganātā = +7. Ņemsim vēl vienu oksīda piemēru Fe2O3. Ir nepieciešams noteikt dzelzs atoma oksidācijas pakāpi. Pamatojums: Dzelzs ir metāls, skābeklis ir nemetāls, kas nozīmē, ka tieši skābeklis būs oksidētājs un ar negatīvu lādiņu. Mēs zinām, ka skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2. Mēs ņemam vērā atomu skaitu: dzelzs - 2 atomi, skābeklis - 3. Mēs veidojam vienādojumu kur X- dzelzs atoma oksidācijas pakāpe: 2*(X) + 3*(-2) = 0, Secinājums: dzelzs oksidācijas pakāpe šajā oksīdā ir +3. Piemēri. Nosakiet visu molekulas atomu oksidācijas pakāpi. 1. K2Cr2O7. Oksidācijas stāvoklis K+1, skābeklis O -2. Dotie indeksi: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Jo elementu oksidācijas pakāpju algebriskā summa molekulā, ņemot vērā to atomu skaitu, ir 0, tad pozitīvo oksidācijas pakāpju skaits ir vienāds ar negatīvo skaitu. Oksidācijas stāvokļi K+O=(-14)+(+2)=(-12). No tā izriet, ka hroma atoma pozitīvo spēku skaits ir 12, bet molekulā ir 2 atomi, kas nozīmē, ka uz vienu atomu ir (+12):2=(+6). Atbilde: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. Šajā gadījumā oksidācijas pakāpju summa vairs nebūs vienāda ar nulli, bet gan ar jona lādiņu, t.i. - 3. Izveidosim vienādojumu: x+4×(- 2)= - 3 . Atbilde: (Kā +5 O 4 -2) 3-.

54. uzdevums.
Kāds ir zemākais ūdeņraža, fluora, sēra un slāpekļa oksidācijas līmenis? Kāpēc? Uzrakstiet formulas kalcija savienojumiem ar šiem elementiem šajā oksidācijas stāvoklī. Kādi ir atbilstošo savienojumu nosaukumi?
Lēmums:
Zemāko oksidācijas pakāpi nosaka nosacītā lādiņa, ko atoms iegūst, pievienojot elektronu skaitu, kas nepieciešams, lai izveidotu stabilu inertas gāzes elektronu apvalku ns2np6 (ūdeņraža gadījumā ns 2). Ūdeņradis, fluors, sērs un slāpeklis ir attiecīgi ķīmisko elementu periodiskās sistēmas IA-, VIIA-, VIA- un VA-grupās un tiem ir ārējā enerģijas līmeņa struktūra s 1, s 2 p 5, s 2 p 4 un s 2 p 3.

Tādējādi, lai pabeigtu ārējo enerģijas līmeni, ūdeņraža atomam un fluora atomam ir jāpievieno viens elektrons, sēra atomam - divi, slāpekļa atomam - trīs. Tādējādi ūdeņraža, fluora, sēra un slāpekļa zemais oksidācijas līmenis ir attiecīgi -1, -1, -2 un -3. Kalcija savienojumu formulas ar šiem elementiem šajā oksidācijas stāvoklī:

CaH 2 - kalcija hidrīds;
CaF 2 - kalcija fluorīds;
CaS, kalcija sulfīds;
Ca 3 N 2 - kalcija nitrīds.

55. uzdevums.
Kādi ir silīcija, arsēna, selēna un hlora zemākie un augstākie oksidācijas stāvokļi? Kāpēc? Uzrakstiet formulas šo elementu savienojumiem, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm.
Lēmums:
Elementa augstāko oksidācijas pakāpi parasti nosaka periodiskās sistēmas grupas numurs
D. I. Mendeļejevs, kurā viņš atrodas. Zemāko oksidācijas pakāpi nosaka nosacītais lādiņš, ko atoms iegūst, piesaistoties elektronu skaitam, kas nepieciešams, lai izveidotu stabilu inertas gāzes astoņu elektronu apvalku ns 2 np 6 (ūdeņraža gadījumā ns 2). Silīcijs, arsēns, selēns un hlors ir attiecīgi IVA-, VA-, VIa- un VIIA-grupās, un tiem ir attiecīgi ārējā enerģijas līmeņa struktūra s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 un s 2 p5. Tādējādi arsēna, selēna un hlora silīcija augstākā oksidācijas pakāpe ir attiecīgi +4, +5, +6 un +7. Šo elementu savienojumu formulas, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm: H 2 SiO 3 - silīcijskābe; H 3 AsO 4 - arsēnskābe; H 2 SeO 4 - selēnskābe; HClO 4 - perhlorskābe.

Arsēna, selēna un hlora silīcija zemākais oksidācijas līmenis ir attiecīgi -4, -5, -6 un -7. Šo elementu savienojumu formulas, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm: H 4 Si, H 3 As, H 2 Se, HCl.

56. uzdevums.
Hroms veido savienojumus, kuros tam ir oksidācijas pakāpes +2, +3, +6. Uzrakstiet formulas tā oksīdiem un hidroksīdiem, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm. Uzrakstiet reakciju vienādojumus, kas pierāda hroma (III) hidroksīda amfoterisko dabu.
Lēmums:
Hroms veido savienojumus, kuros tam ir oksidācijas pakāpes +2, +3, +6. Tās oksīdu un hidroksīdu formulas, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm, ir:

a) hroma oksīdi:

CrO, hroma (II) oksīds;
Cr 2 O 3 - hroma oksīds (III);
CrO 3 - hroma (VI) oksīds.

b) hroma hidroksīdi:

Cr(OH)2 - hroma (II) hidroksīds;
Cr(OH) 3 - hroma (III) hidroksīds;
H 2 CrO 4 - hromskābe.

Cr (OH) 3 - hroma (III) hidroksīds - amfolits, t.i., viela, kas reaģē gan ar skābēm, gan ar bāzēm. Reakcijas vienādojumi, kas pierāda hroma (III) hidroksīda amfoteritāti:

a) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O;
b) Cr(OH) 3 + 3NaOH = NaCrO 3 + 3H 2 O.

57. uzdevums.
Periodiskās sistēmas elementu atomu masas nepārtraukti palielinās, savukārt vienkāršu ķermeņu īpašības periodiski mainās. Kā to var izskaidrot? Sniedziet argumentētu atbildi.
Lēmums:
Vairumā gadījumu, palielinoties elementu atomu kodola lādiņam, to relatīvās atomu masas dabiski palielinās, jo atomu kodolos regulāri palielinās protonu un neitronu saturs. Vienkāršu ķermeņu īpašības periodiski mainās, jo elektronu skaits periodiski mainās atomu ārējā enerģijas līmenī. Elementu atomiem, periodiski palielinoties kodola lādiņam, palielinās elektronu skaits ārējā enerģijas līmenī, kas nepieciešams stabila astoņu elektronu apvalka (inertās gāzes apvalka) veidošanai. Piemēram, Li, Na un K atomu īpašību periodiska atkārtošanās ir izskaidrojama ar to, ka to atomu ārējā enerģijas līmenī ir katrs viens valences elektrons. Periodiski atkārtojas arī He, Ne, Ar, Kr, Xe un Rn atomu īpašības - šo elementu atomi ārējā enerģijas līmenī satur astoņus elektronus (hēlijam ir divi elektroni) - tie visi ir ķīmiski inerti, jo to atomi nevar pieņemt un ziedot elektronus citu elementu atomiem.

58. uzdevums.
Kāds ir periodiskā likuma mūsdienu formulējums? Paskaidrojiet, kāpēc elementu periodiskajā tabulā argons, kobalts, telūrs un torijs ir novietoti attiecīgi kālija, niķeļa, joda un protaktīnija priekšā, lai gan tiem ir liela atomu masa?
Lēmums:
Periodiskā likuma mūsdienu formulējums: "Ķīmisko elementu un to veidoto vienkāršo vai sarežģīto vielu īpašības ir periodiski atkarīgas no elementu atomu kodola lādiņa lieluma."

Tā kā atomi K, Ni, I, Pa - ar mazāku relatīvo masu nekā attiecīgi Ar, Co, Te, Th - lādiņi atomu kodoli vēl vienu

tad kālijam, niķelim, jodam un protaktīnijam tiek piešķirti attiecīgi kārtas numuri 19, 28, 53 un 91. Tādējādi elementam periodiskajā sistēmā tiek piešķirts kārtas numurs, nevis palielinot tā atommasu, bet gan pēc protonu skaita, ko satur. dotā atoma kodols, t.i., pēc atoma kodola lādiņa. Elementa numurs norāda kodola lādiņu (atoma kodolā esošo protonu skaitu), kopējo elektronu skaitu, kas atrodas dotajā atomā.

59. uzdevums.
Kādi ir zemākie un augstākie oglekļa, fosfora, sēra un joda oksidācijas stāvokļi? Kāpēc? Uzrakstiet formulas šo elementu savienojumiem, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm.
Lēmums:
Elementa augstāko oksidācijas pakāpi parasti nosaka D. I. Mendeļejeva periodiskās sistēmas grupas numurs, kurā tas atrodas. Zemāko oksidācijas pakāpi nosaka nosacītais lādiņš, ko atoms iegūst, saskaitot elektronu skaitu, kas nepieciešams, lai izveidotu stabilu inertas gāzes astoņu elektronu apvalku ns2np6 (ūdeņraža gadījumā ns2). Ogleklis, fosfors, sērs un jods ir attiecīgi IVA-, VA-, VIa- un VIIA-grupās, un tiem ir attiecīgi ārējā enerģijas līmeņa struktūra s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 un s 2 p 5. Tādējādi oglekļa, fosfora, sēra un joda augstākais oksidācijas līmenis ir attiecīgi +4, +5, +6 un +7. Šo elementu savienojumu formulas, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm: CO 2 - oglekļa monoksīds (II); H 3 PO 4 - ortofosforskābe; H 2 SO 4 - sērskābe; HIO 4 - jodskābe.

Oglekļa, fosfora, sēra un joda zemākais oksidācijas līmenis ir attiecīgi -4, -5, -6 un -7. Šo elementu savienojumu formulas, kas atbilst šiem oksidācijas pakāpēm: CH 4, H 3 P, H 2 S, HI.

60. uzdevums.
Kuru periodiskās sistēmas ceturtā perioda elementu atomi veido oksīdu, kas atbilst to augstākajam oksidācijas līmenim E 2 O 5 ? Kurš no tiem veido gāzveida savienojumu ar ūdeņradi? Sastādiet šiem oksīdiem atbilstošās skābju formulas un attēlojiet tās grafiski?
Lēmums:
V grupas elementiem raksturīgs oksīds E 2 O 5, kur elements ir visaugstākajā oksidācijas pakāpē +5. Šādu oksīdu var veidot divi ceturtā perioda elementi un V-grupa - tas ir elements Nr.23 (vanādijs) un Nr.33 (arsēns). Vanādijs un arsēns kā piektās grupas elementi veido EN 3 sastāva ūdeņraža savienojumus, jo tiem var būt zemākā oksidācijas pakāpe -3. Tā kā arsēns ir nemetāls, tas veido gāzveida savienojumu ar ūdeņradi - H 3 As - arsīnu.

Skābju formulas, kas atbilst oksīdiem visaugstākajā vanādija un arsēna oksidācijas pakāpē:

H 3 VO 4 - ortovanādskābe;
HVO 3 - metavanadīnskābe;
HAsO 3 - metaarsenskābe;
H 3 AsO 4 - arsēna (orto-arsēna) skābe.

Skābju grafiskās formulas: