Πώς να προσδιορίσετε το φορτίο ενός χημικού στοιχείου σε μια ένωση. Υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης
Η ηλεκτροαρνητικότητα, όπως και άλλες ιδιότητες των ατόμων χημικών στοιχείων, αλλάζει περιοδικά με την αύξηση του τακτικού αριθμού του στοιχείου:
Το παραπάνω γράφημα δείχνει την περιοδικότητα της μεταβολής της ηλεκτραρνητικότητας των στοιχείων των κύριων υποομάδων, ανάλογα με τον τακτικό αριθμό του στοιχείου.
Κατά τη μετακίνηση προς τα κάτω στην υποομάδα του περιοδικού πίνακα, η ηλεκτραρνητικότητα των χημικών στοιχείων μειώνεται, όταν μετακινείται προς τα δεξιά κατά μήκος της περιόδου, αυξάνεται.
Η ηλεκτροαρνητικότητα αντανακλά τη μη μεταλλικότητα των στοιχείων: όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της ηλεκτραρνητικότητας, τόσο περισσότερες μη μεταλλικές ιδιότητες εκφράζονται στο στοιχείο.
Κατάσταση οξείδωσης
Πώς να υπολογίσετε την κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση;
1) Η κατάσταση οξείδωσης των χημικών στοιχείων σε απλές ουσίες είναι πάντα μηδενική.
2) Υπάρχουν στοιχεία που εμφανίζουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης σε πολύπλοκες ουσίες:
3) Υπάρχουν χημικά στοιχεία που παρουσιάζουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης στη συντριπτική πλειοψηφία των ενώσεων. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν:
Στοιχείο |
Η κατάσταση οξείδωσης σε όλες σχεδόν τις ενώσεις |
Εξαιρέσεις |
| υδρογόνο Η | +1 | Υδρίδια αλκαλίων και μετάλλων αλκαλικών γαιών, για παράδειγμα: |
| οξυγόνο Ο | -2 | Υδρογόνο και υπεροξείδια μετάλλων: Φθόριο οξυγόνου - |
4) Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων σε ένα μόριο είναι πάντα μηδέν. Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων σε ένα ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.
5) Η υψηλότερη (μέγιστη) κατάσταση οξείδωσης είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας. Εξαιρέσεις που δεν εμπίπτουν σε αυτόν τον κανόνα είναι στοιχεία της δευτερεύουσας υποομάδας της ομάδας Ι, στοιχεία της δευτερεύουσας υποομάδας της ομάδας VIII, καθώς και το οξυγόνο και το φθόριο.
Χημικά στοιχεία των οποίων ο αριθμός ομάδας δεν αντιστοιχεί στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (υποχρεωτικό να απομνημονεύεται)
6) Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης των μετάλλων είναι πάντα μηδέν και η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης των μη μετάλλων υπολογίζεται από τον τύπο:
χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός μη μετάλλου = αριθμός ομάδας - 8
Με βάση τους παραπάνω κανόνες, μπορείτε να ορίσετε τον βαθμό οξείδωσης χημικό στοιχείοσε οποιαδήποτε ουσία.
Εύρεση των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων σε διάφορες ενώσεις
Παράδειγμα 1
Προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των στοιχείων στο θειικό οξύ.
Λύση:
Ας γράψουμε τον τύπο για το θειικό οξύ:
Η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου σε όλες τις σύνθετες ουσίες είναι +1 (εκτός από τα υδρίδια μετάλλων).
Η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου σε όλες τις σύνθετες ουσίες είναι -2 (εκτός από τα υπεροξείδια και το φθοριούχο οξυγόνο OF 2). Ας τακτοποιήσουμε τις γνωστές καταστάσεις οξείδωσης:
Ας υποδηλώσουμε την κατάσταση οξείδωσης του θείου ως Χ:
Το μόριο του θειικού οξέος, όπως και το μόριο κάθε ουσίας, είναι γενικά ηλεκτρικά ουδέτερο, γιατί. το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων σε ένα μόριο είναι μηδέν. Σχηματικά, αυτό μπορεί να απεικονιστεί ως εξής:
Εκείνοι. έχουμε την εξής εξίσωση:
Ας το λύσουμε:
Έτσι, η κατάσταση οξείδωσης του θείου στο θειικό οξύ είναι +6.
Παράδειγμα 2
Προσδιορίστε την κατάσταση οξείδωσης όλων των στοιχείων στο διχρωμικό αμμώνιο.
Λύση:
Ας γράψουμε τον τύπο του διχρωμικού αμμωνίου:
Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, μπορούμε να τακτοποιήσουμε τις καταστάσεις οξείδωσης του υδρογόνου και του οξυγόνου:
Ωστόσο, βλέπουμε ότι οι καταστάσεις οξείδωσης δύο χημικών στοιχείων ταυτόχρονα, του αζώτου και του χρωμίου, είναι άγνωστες. Επομένως, δεν μπορούμε να βρούμε τις καταστάσεις οξείδωσης με τον ίδιο τρόπο όπως στο προηγούμενο παράδειγμα (μία εξίσωση με δύο μεταβλητές δεν έχει μοναδική λύση).
Ας δώσουμε προσοχή στο γεγονός ότι η υποδεικνυόμενη ουσία ανήκει στην κατηγορία των αλάτων και, κατά συνέπεια, έχει ιοντική δομή. Τότε δικαίως μπορούμε να πούμε ότι η σύνθεση του διχρωμικού αμμωνίου περιλαμβάνει κατιόντα NH 4 + (το φορτίο αυτού του κατιόντος φαίνεται στον πίνακα διαλυτότητας). Επομένως, δεδομένου ότι υπάρχουν δύο θετικά μεμονωμένα φορτισμένα κατιόντα NH 4 + στη μονάδα τύπου του διχρωμικού αμμωνίου, το φορτίο του διχρωμικού ιόντος είναι -2, καθώς η ουσία στο σύνολό της είναι ηλεκτρικά ουδέτερη. Εκείνοι. η ουσία σχηματίζεται από κατιόντα NH 4 + και ανιόντα Cr 2 O 7 2-.
Γνωρίζουμε τις καταστάσεις οξείδωσης του υδρογόνου και του οξυγόνου. Γνωρίζοντας ότι το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων όλων των στοιχείων στο ιόν είναι ίσο με το φορτίο και δηλώνοντας τις καταστάσεις οξείδωσης του αζώτου και του χρωμίου ως ΧΚαι yαναλόγως μπορούμε να γράψουμε:
Εκείνοι. παίρνουμε δύο ανεξάρτητες εξισώσεις:
Λύνοντας ποια, βρίσκουμε ΧΚαι y:
Έτσι, στο διχρωμικό αμμώνιο, οι καταστάσεις οξείδωσης του αζώτου είναι -3, υδρογόνο +1, χρώμιο +6 και οξυγόνο -2.
Πώς να προσδιορίσετε τις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων σε οργανική ύλημπορεί να διαβαστεί.
Σθένος
Το σθένος των ατόμων υποδεικνύεται με λατινικούς αριθμούς: I, II, III, κ.λπ.
Οι δυνατότητες σθένους ενός ατόμου εξαρτώνται από την ποσότητα:
1) ασύζευκτα ηλεκτρόνια
2) μη κοινόχρηστα ζεύγη ηλεκτρονίων στα τροχιακά των επιπέδων σθένους
3) άδεια τροχιακά ηλεκτρονίων του επιπέδου σθένους
Δυνατότητες σθένους του ατόμου υδρογόνου
Ας απεικονίσουμε τον ηλεκτρονικό γραφικό τύπο του ατόμου του υδρογόνου:
Ειπώθηκε ότι τρεις παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τις δυνατότητες σθένους - η παρουσία μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, η παρουσία μη κοινόχρηστων ζευγών ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο και η παρουσία κενών (κενών) τροχιακών του εξωτερικού επιπέδου. Βλέπουμε ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό (και μόνο) επίπεδο ενέργειας. Με βάση αυτό, το υδρογόνο μπορεί να έχει ακριβώς σθένος ίσο με I. Ωστόσο, στο πρώτο ενεργειακό επίπεδο υπάρχει μόνο ένα υποεπίπεδο - μικρό,εκείνοι. το άτομο υδρογόνου στο εξωτερικό επίπεδο δεν έχει ούτε ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν μοιράζονται ούτε άδεια τροχιακά.
Έτσι, το μόνο σθένος που μπορεί να εμφανίσει ένα άτομο υδρογόνου είναι το I.
Δυνατότητες σθένους ενός ατόμου άνθρακα
Εξετάστε την ηλεκτρονική δομή του ατόμου άνθρακα. Στη βασική κατάσταση, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του εξωτερικού του επιπέδου έχει ως εξής:
Εκείνοι. Στη θεμελιώδη κατάσταση, το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας ενός μη διεγερμένου ατόμου άνθρακα περιέχει 2 ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την κατάσταση, μπορεί να εμφανίσει σθένος ίσο με II. Ωστόσο, το άτομο άνθρακα περνά πολύ εύκολα σε διεγερμένη κατάσταση όταν του μεταδίδεται ενέργεια και η ηλεκτρονική διαμόρφωση του εξωτερικού στρώματος σε αυτή την περίπτωση παίρνει τη μορφή:
Αν και κάποια ενέργεια δαπανάται στη διαδικασία διέγερσης του ατόμου άνθρακα, η δαπάνη αντισταθμίζεται περισσότερο από το σχηματισμό τεσσάρων ομοιοπολικών δεσμών. Για το λόγο αυτό, το σθένος IV είναι πολύ πιο χαρακτηριστικό του ατόμου άνθρακα. Έτσι, για παράδειγμα, ο άνθρακας έχει σθένος IV στα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα, του ανθρακικού οξέος και απολύτως όλων των οργανικών ουσιών.
Εκτός από τα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια και τα μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων, η παρουσία κενών () τροχιακών του επιπέδου σθένους επηρεάζει επίσης τις δυνατότητες σθένους. Η παρουσία τέτοιων τροχιακών στο γεμάτο επίπεδο οδηγεί στο γεγονός ότι το άτομο μπορεί να λειτουργήσει ως δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων, δηλ. σχηματίζουν πρόσθετους ομοιοπολικούς δεσμούς μέσω του μηχανισμού δότη-δέκτη. Έτσι, για παράδειγμα, αντίθετα με τις προσδοκίες, στο μόριο μονοξειδίου του άνθρακα CO, ο δεσμός δεν είναι διπλός, αλλά τριπλός, κάτι που φαίνεται ξεκάθαρα στην παρακάτω εικόνα:
Δυνατότητες σθένους του ατόμου αζώτου
Ας γράψουμε τον ηλεκτρονικό γραφικό τύπο του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου του ατόμου του αζώτου:
Όπως φαίνεται από την παραπάνω εικόνα, το άτομο αζώτου στην κανονική του κατάσταση έχει 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια, και επομένως είναι λογικό να υποθέσουμε ότι μπορεί να εμφανίσει σθένος ίσο με III. Πράγματι, ένα σθένος 3 παρατηρείται στα μόρια της αμμωνίας (NH 3), του νιτρώδους οξέος (HNO 2), του τριχλωριούχου αζώτου (NCl 3) κ.λπ.
Ειπώθηκε παραπάνω ότι το σθένος ενός ατόμου ενός χημικού στοιχείου εξαρτάται όχι μόνο από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, αλλά και από την παρουσία μη κοινόχρηστων ζευγών ηλεκτρονίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένας ομοιοπολικός χημικός δεσμός μπορεί να σχηματιστεί όχι μόνο όταν δύο άτομα παρέχουν το ένα στο άλλο ένα ηλεκτρόνιο το καθένα, αλλά και όταν ένα άτομο που έχει ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων - δότης () το παρέχει σε ένα άλλο άτομο με ένα κενό () επίπεδο τροχιακού σθένους (δέκτης). Εκείνοι. Για το άτομο αζώτου, το σθένος IV είναι επίσης δυνατό λόγω ενός πρόσθετου ομοιοπολικού δεσμού που σχηματίζεται από τον μηχανισμό δότη-δέκτη. Έτσι, για παράδειγμα, τέσσερις ομοιοπολικοί δεσμοί, ένας από τους οποίους σχηματίζεται από τον μηχανισμό δότη-δέκτη, παρατηρούνται κατά τον σχηματισμό του κατιόντος αμμωνίου:
Παρά το γεγονός ότι ένας από τους ομοιοπολικούς δεσμούς σχηματίζεται από τον μηχανισμό δότη-δέκτη, όλοι Δεσμοί Ν-Ηστο κατιόν αμμωνίου είναι απολύτως πανομοιότυπα και δεν διαφέρουν μεταξύ τους.
Σθένος ίσο με V, το άτομο αζώτου δεν μπορεί να δείξει. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μετάβαση σε μια διεγερμένη κατάσταση είναι αδύνατη για το άτομο αζώτου, στο οποίο συμβαίνει το ζεύγος δύο ηλεκτρονίων με τη μετάβαση ενός από αυτά σε ένα ελεύθερο τροχιακό, το οποίο είναι το πλησιέστερο σε ενεργειακό επίπεδο. Το άτομο αζώτου δεν έχει αρ ρε-υποεπίπεδο, και η μετάβαση στο τροχιακό 3s είναι ενεργειακά τόσο δαπανηρή που το ενεργειακό κόστος δεν καλύπτεται από το σχηματισμό νέων δεσμών. Πολλοί μπορεί να αναρωτηθούν, ποιο είναι τότε το σθένος του αζώτου, για παράδειγμα, στα μόρια του νιτρικού οξέος HNO 3 ή του μονοξειδίου του αζώτου N 2 O 5; Παραδόξως, το σθένος εκεί είναι επίσης IV, όπως φαίνεται από τους ακόλουθους δομικούς τύπους:
Η διακεκομμένη γραμμή στην εικόνα δείχνει το λεγόμενο μετατοπισμένη π -σύνδεση. Για το λόγο αυτό, ΚΑΝΕΝΑ τερματικά ομόλογα δεν μπορούν να ονομαστούν "ενάμιση". Παρόμοιοι ενάμισι δεσμοί βρίσκονται επίσης στο μόριο του όζοντος O 3 , στο βενζόλιο C 6 H 6 κ.λπ.
Δυνατότητες σθένους του φωσφόρου
Ας απεικονίσουμε τον ηλεκτρονικό γραφικό τύπο του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου του ατόμου του φωσφόρου:
Όπως μπορούμε να δούμε, η δομή του εξωτερικού στρώματος του ατόμου φωσφόρου στη θεμελιώδη κατάσταση και του ατόμου αζώτου είναι η ίδια, και επομένως είναι λογικό να αναμένουμε για το άτομο φωσφόρου, καθώς και για το άτομο του αζώτου, πιθανά σθένη ίσα έως I, II, III και IV, που παρατηρείται στην πράξη.
Ωστόσο, σε αντίθεση με το άζωτο, το άτομο φωσφόρου έχει επίσης ρε-υποεπίπεδο με 5 κενά τροχιακά.
Από αυτή την άποψη, είναι σε θέση να περάσει σε διεγερμένη κατάσταση, ατμίζοντας ηλεκτρόνια 3 μικρό- τροχιακά:
Έτσι, το σθένος V για το άτομο φωσφόρου, το οποίο είναι απρόσιτο στο άζωτο, είναι δυνατό. Έτσι, για παράδειγμα, ένα άτομο φωσφόρου έχει σθένος πέντε στα μόρια ενώσεων όπως φωσφορικό οξύ, αλογονίδια φωσφόρου (V), οξείδιο του φωσφόρου (V) κ.λπ.
Δυνατότητες σθένους του ατόμου οξυγόνου
Ο ηλεκτρονικός-γραφικός τύπος του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου του ατόμου οξυγόνου έχει τη μορφή:
Βλέπουμε δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια στο 2ο επίπεδο, και επομένως το σθένος II είναι δυνατό για το οξυγόνο. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό το σθένος του ατόμου οξυγόνου παρατηρείται σε όλες σχεδόν τις ενώσεις. Παραπάνω, όταν εξετάσαμε τις δυνατότητες σθένους του ατόμου του άνθρακα, συζητήσαμε τον σχηματισμό του μορίου του μονοξειδίου του άνθρακα. Ο δεσμός στο μόριο του CO είναι τριπλός, επομένως, το οξυγόνο είναι τρισθενές εκεί (το οξυγόνο είναι δότης ζεύγους ηλεκτρονίων).
Λόγω του ότι το άτομο οξυγόνου δεν έχει εξωτερικό επίπεδο ρε-υποεπίπεδα, αποσύνθεση ηλεκτρονίων μικρόΚαι Π-τα τροχιακά είναι αδύνατα, γι 'αυτό οι δυνατότητες σθένους του ατόμου οξυγόνου είναι περιορισμένες σε σύγκριση με άλλα στοιχεία της υποομάδας του, για παράδειγμα, το θείο.
Πιθανότητες σθένους του ατόμου θείου
Το εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο του ατόμου του θείου σε μη διεγερμένη κατάσταση:
Το άτομο θείου, όπως και το άτομο οξυγόνου, έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια στην κανονική του κατάσταση, επομένως μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το σθένος δύο είναι δυνατό για το θείο. Πράγματι, το θείο έχει σθένος II, για παράδειγμα, στο μόριο υδρόθειου H 2 S.
Όπως μπορούμε να δούμε, το άτομο θείου στο εξωτερικό επίπεδο έχει ρευποεπίπεδο με κενά τροχιακά. Για το λόγο αυτό, το άτομο θείου είναι σε θέση να επεκτείνει τις δυνατότητές του σθένους, σε αντίθεση με το οξυγόνο, λόγω της μετάβασης σε διεγερμένες καταστάσεις. Έτσι, κατά την αποσύζευξη ενός μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων 3 Π-υποεπίπεδο αποκτά το άτομο θείου ηλεκτρονική διαμόρφωσηεξωτερικό επίπεδο όπως αυτό:
Σε αυτή την κατάσταση, το άτομο θείου έχει 4 ασύζευκτα ηλεκτρόνια, κάτι που μας λέει για την πιθανότητα τα άτομα θείου να εμφανίζουν σθένος ίσο με IV. Πράγματι, το θείο έχει σθένος IV στα μόρια SO 2, SF 4, SOCl 2 κ.λπ.
Κατά την αποσύζευξη του δεύτερου μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων που βρίσκεται στο 3 μικρό- υποεπίπεδο, το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας αποκτά την ακόλουθη διαμόρφωση:
Σε μια τέτοια κατάσταση, η εκδήλωση του σθένους VI είναι ήδη δυνατή. Ένα παράδειγμα ενώσεων με VI-σθενές θείο είναι τα SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 κ.λπ.
Ομοίως, μπορούμε να εξετάσουμε τις δυνατότητες σθένους άλλων χημικών στοιχείων.
Για να χαρακτηριστεί η ικανότητα οξειδοαναγωγής των σωματιδίων, μια έννοια όπως ο βαθμός οξείδωσης είναι σημαντική. Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ είναι το φορτίο που θα μπορούσε να έχει ένα άτομο σε ένα μόριο ή ένα ιόν εάν σπάζονταν όλοι οι δεσμοί του με άλλα άτομα και τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων έμειναν με περισσότερα ηλεκτραρνητικά στοιχεία.
Σε αντίθεση με τα πραγματικά φορτία των ιόντων, η κατάσταση οξείδωσης δείχνει μόνο το υπό όρους φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο. Μπορεί να είναι αρνητικό, θετικό ή μηδενικό. Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων σε απλές ουσίες είναι "0" (, 
,
,
). Στις χημικές ενώσεις, τα άτομα μπορεί να έχουν σταθερή κατάσταση οξείδωσης ή μεταβλητή. Για τα μέταλλα των κύριων υποομάδων I, II και III των ομάδων του Περιοδικού συστήματος σε χημικές ενώσεις, η κατάσταση οξείδωσης είναι συνήθως σταθερή και ίση με Me +1, Me +2 και Me +3 (Li +, Ca +2, Al +3), αντίστοιχα. Το άτομο φθορίου έχει πάντα -1. Το χλώριο σε ενώσεις με μέταλλα έχει πάντα -1. Στη συντριπτική πλειονότητα των ενώσεων, το οξυγόνο έχει κατάσταση οξείδωσης -2 (εκτός από τα υπεροξείδια, όπου η κατάσταση οξείδωσής του είναι -1), και το υδρογόνο +1 (εκτός από τα υδρίδια μετάλλων, όπου η κατάσταση οξείδωσης είναι -1).
Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων σε ένα ουδέτερο μόριο είναι ίσο με μηδέν και σε ένα ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. Αυτή η σχέση καθιστά δυνατό τον υπολογισμό των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων σε σύνθετες ενώσεις.
Στο μόριο θειικού οξέος H 2 SO 4, το άτομο υδρογόνου έχει κατάσταση οξείδωσης +1 και το άτομο οξυγόνου είναι -2. Εφόσον υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου και τέσσερα άτομα οξυγόνου, έχουμε δύο «+» και οκτώ «-». Έξι «+» λείπουν για την ουδετερότητα. Είναι αυτός ο αριθμός που είναι η κατάσταση οξείδωσης του θείου - 
. Το μόριο διχρωμικού καλίου K 2 Cr 2 O 7 αποτελείται από δύο άτομα καλίου, δύο άτομα χρωμίου και επτά άτομα οξυγόνου. Το κάλιο έχει κατάσταση οξείδωσης +1, το οξυγόνο έχει -2. Άρα έχουμε δύο «+» και δεκατέσσερα «-». Τα υπόλοιπα δώδεκα "+" πέφτουν σε δύο άτομα χρωμίου, καθένα από τα οποία έχει κατάσταση οξείδωσης +6 ( 
).
Τυπικοί οξειδωτικοί και αναγωγικοί παράγοντες
Από τον ορισμό των διεργασιών αναγωγής και οξείδωσης, προκύπτει ότι, κατ' αρχήν, απλές και σύνθετες ουσίες που περιέχουν άτομα που δεν βρίσκονται στη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης και επομένως μπορούν να μειώσουν την κατάσταση οξείδωσης μπορούν να δράσουν ως οξειδωτικοί παράγοντες. Ομοίως, απλές και σύνθετες ουσίες που περιέχουν άτομα που δεν βρίσκονται στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης και επομένως μπορούν να αυξήσουν την κατάσταση οξείδωσης μπορούν να δράσουν ως αναγωγικοί παράγοντες.
Οι ισχυρότεροι οξειδωτικοί παράγοντες είναι:
1) απλές ουσίες που σχηματίζονται από άτομα που έχουν μεγάλη ηλεκτραρνητικότητα, δηλ. τυπικά αμέταλλα που βρίσκονται στις κύριες υποομάδες της έκτης και έβδομης ομάδας του περιοδικού συστήματος: F, O, Cl, S (αντίστοιχα F 2 , O 2 , Cl 2 , S).
2) ουσίες που περιέχουν στοιχεία σε ανώτερα και ενδιάμεσα
θετικές καταστάσεις οξείδωσης, συμπεριλαμβανομένων με τη μορφή ιόντων, τόσο απλών, στοιχειωδών (Fe 3+) όσο και οξυγονούχων, οξοανιόντων (υπερμαγγανικό ιόν - MnO 4 -).
3) ενώσεις υπεροξειδίου.
Συγκεκριμένες ουσίες που χρησιμοποιούνται στην πράξη ως οξειδωτικά είναι το οξυγόνο και το όζον, το χλώριο, το βρώμιο, τα υπερμαγγανικά άλατα, τα διχρωμικά, τα οξυοξέα του χλωρίου και τα άλατά τους (π. 
,
,
), Νιτρικό οξύ ( 
), πυκνό θειικό οξύ ( 
), διοξείδιο του μαγγανίου ( 
), υπεροξείδιο του υδρογόνου και υπεροξείδια μετάλλων ( 
,
).
Οι πιο ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες είναι:
1) απλές ουσίες των οποίων τα άτομα έχουν χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα ("ενεργά μέταλλα").
2) μεταλλικά κατιόντα σε καταστάσεις χαμηλής οξείδωσης (Fe 2+).
3) απλά στοιχειακά ανιόντα, για παράδειγμα, ιόν σουλφιδίου S 2- ;
4) ανιόντα που περιέχουν οξυγόνο (οξοανιόντα) που αντιστοιχούν στις χαμηλότερες θετικές καταστάσεις οξείδωσης του στοιχείου (νιτρώδη 
, θειώδες 
).
Ειδικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στην πράξη ως αναγωγικοί παράγοντες είναι, για παράδειγμα, μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, θειούχα, θειώδη, υδραλογονίδια (εκτός HF), οργανικές ουσίες - αλκοόλες, αλδεΰδες, φορμαλδεΰδη, γλυκόζη, οξαλικό οξύ, καθώς και υδρογόνο, άνθρακας μονοξείδιο του άνθρακα ( 
) και αλουμίνιο σε υψηλές θερμοκρασίες.
Κατ' αρχήν, εάν μια ουσία περιέχει ένα στοιχείο σε ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης, τότε αυτές οι ουσίες μπορούν να εμφανίσουν τόσο οξειδωτικές όσο και αναγωγικές ιδιότητες. Όλα εξαρτώνται από
«συνεργάτης» στην αντίδραση: με έναν επαρκώς ισχυρό οξειδωτικό παράγοντα, μπορεί να αντιδράσει ως αναγωγικός παράγοντας και με έναν αρκετά ισχυρό αναγωγικό παράγοντα, ως οξειδωτικός παράγοντας. Έτσι, για παράδειγμα, το νιτρώδες ιόν NO 2 - σε όξινο περιβάλλον δρα ως οξειδωτικός παράγοντας σε σχέση με το ιόν Ι -:
2
+
2
+ 4HCl→ 
+
2
+ 4KCl + 2H 2 O
και ως αναγωγικός παράγοντας σε σχέση με το υπερμαγγανικό ιόν MnO 4 -
5
+
2
+ 3H 2 SO 4 → 2 
+
5
+ K 2 SO 4 + 3H 2 O
Το βίντεο μάθημα "Get an A" περιλαμβάνει όλα τα απαραίτητα θέματα για μια επιτυχημένη περνώντας τις εξετάσειςστα μαθηματικά για 60-65 μονάδες. Πλήρως όλες οι εργασίες 1-13 εξετάσεις προφίλμαθηματικά. Κατάλληλο και για να περάσει η Βασική ΧΡΗΣΗ στα μαθηματικά. Αν θέλετε να περάσετε τις εξετάσεις με 90-100 μόρια, πρέπει να λύσετε το μέρος 1 σε 30 λεπτά και χωρίς λάθη!
Μαθήματα προετοιμασίας για τις εξετάσεις για τις τάξεις 10-11, καθώς και για καθηγητές. Όλα όσα χρειάζεστε για να λύσετε το 1 μέρος της εξέτασης στα μαθηματικά (τα πρώτα 12 προβλήματα) και στο πρόβλημα 13 (τριγωνομετρία). Και αυτά είναι περισσότερα από 70 μόρια στην Ενιαία Κρατική Εξέταση και ούτε ένας μαθητής εκατό βαθμών ούτε ένας ανθρωπιστής δεν μπορούν να κάνουν χωρίς αυτά.
Ολα απαραίτητη θεωρία. Γρήγοροι τρόποιλύσεις, παγίδες και ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΤΕ μυστικά. Όλες οι σχετικές εργασίες του μέρους 1 από τις εργασίες της Τράπεζας FIPI έχουν αναλυθεί. Το μάθημα συμμορφώνεται πλήρως με τις απαιτήσεις του USE-2018.
Το μάθημα περιέχει 5 μεγάλα θέματα, 2,5 ώρες το καθένα. Κάθε θέμα δίνεται από την αρχή, απλά και ξεκάθαρα.
Εκατοντάδες εργασίες εξετάσεων. Προβλήματα κειμένου και θεωρία πιθανοτήτων. Απλοί και εύκολοι στην απομνημόνευση αλγόριθμοι επίλυσης προβλημάτων. Γεωμετρία. Θεωρία, υλικό αναφοράς, ανάλυση όλων των τύπων εργασιών USE. Στερεομετρία. Πονηρά κόλπα για επίλυση, χρήσιμα cheat sheets, ανάπτυξη χωρικής φαντασίας. Τριγωνομετρία από το μηδέν - στην εργασία 13. Κατανόηση αντί να στριμώχνουμε. Οπτική εξήγηση σύνθετων εννοιών. Αλγεβρα. Ρίζες, δυνάμεις και λογάριθμοι, συνάρτηση και παράγωγος. Βάση επίλυσης σύνθετων προβλημάτων του 2ου μέρους της εξέτασης.
Μέρος Ι
1. Η κατάσταση οξείδωσης (σ. ο.) είναιυπό όρους φορτίο των ατόμων ενός χημικού στοιχείου σε μια σύνθετη ουσία, που υπολογίζεται με βάση την υπόθεση ότι αποτελείται από απλά ιόντα.
Πρέπει να ξέρεις!
1) Σε συνδέσεις με. Ο. υδρογόνο = +1, εκτός από τα υδρίδια.
2) Σε ενώσεις με. Ο. οξυγόνο = -2, εκτός από τα υπεροξείδια 
και φθοριούχα
3) Η κατάσταση οξείδωσης των μετάλλων είναι πάντα θετική.
Για μέταλλα των κύριων υποομάδων της πρώτης τρεις ομάδες Με. Ο. συνεχής:
Ομάδα ΙΑ μέταλλα - σελ. Ο. = +1,
Μέταλλα Ομάδας ΙΙΑ - σελ. Ο. = +2,
Μέταλλα της ομάδας IIIA - σελ. Ο. = +3.
4) Για ελεύθερα άτομα και απλές ουσίες σελ. Ο. = 0.
5) Σύνολο s. Ο. όλα τα στοιχεία της ένωσης = 0.
2. Τρόπος σχηματισμού ονομάτωνενώσεις δύο στοιχείων (δυαδικές).
4. Συμπληρώστε τον πίνακα «Ονόματα και τύποι δυαδικών ενώσεων».
5. Προσδιορίστε το βαθμό οξείδωσης του επισημασμένου στοιχείου της σύμπλοκης ένωσης.
Μέρος II
1. Προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης των χημικών στοιχείων σε ενώσεις σύμφωνα με τους τύπους τους. Γράψτε τα ονόματα αυτών των ουσιών.
2. Ξεχωρίστε τις ουσίες FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3σε δύο ομάδες. Γράψτε τα ονόματα των ουσιών, υποδεικνύοντας το βαθμό οξείδωσης.
3. Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ του ονόματος και της κατάστασης οξείδωσης ενός ατόμου ενός χημικού στοιχείου και του τύπου της ένωσης.
4. Φτιάξτε τύπους ουσιών ονομαστικά.
5. Πόσα μόρια περιέχονται σε 48 g οξειδίου του θείου (IV);
6. Χρησιμοποιώντας το Διαδίκτυο και άλλες πηγές πληροφοριών, ετοιμάστε μια αναφορά σχετικά με τη χρήση οποιασδήποτε δυαδικής σύνδεσης σύμφωνα με το ακόλουθο σχέδιο:
1) τύπος?
2) όνομα?
3) ιδιότητες?
4) αίτηση.
νερό H2O, οξείδιο του υδρογόνου.
Το νερό υπό κανονικές συνθήκες είναι υγρό, άχρωμο, άοσμο, σε παχύ στρώμα - μπλε. Το σημείο βρασμού είναι περίπου 100⁰С. Είναι καλός διαλύτης. Ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, αυτή είναι η ποιοτική και ποσοτική του σύνθεση. Αυτό σύνθετη ουσία, χαρακτηρίζεται από τα εξής Χημικές ιδιότητες: αλληλεπίδραση με μέταλλα αλκαλίων, μέταλλα αλκαλικών γαιών. Οι αντιδράσεις ανταλλαγής με νερό ονομάζονται υδρόλυση. Αυτές οι αντιδράσεις έχουν μεγάλης σημασίαςστη χημεία.
7. Η κατάσταση οξείδωσης του μαγγανίου στην ένωση K2MnO4 είναι:
3) +6
8. Το χρώμιο έχει τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης σε μια ένωση της οποίας ο τύπος είναι:
1) Cr2O3
9. Το χλώριο εμφανίζει τη μέγιστη κατάσταση οξείδωσης σε μια ένωση της οποίας ο τύπος είναι:
3) Сl2O7
Ένα χημικό στοιχείο σε μια ένωση, που υπολογίζεται από την υπόθεση ότι όλοι οι δεσμοί είναι ιοντικοί.
Οι καταστάσεις οξείδωσης μπορεί να έχουν θετική, αρνητική ή μηδενική τιμή, επομένως το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων σε ένα μόριο, λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των ατόμων τους, είναι 0 και σε ένα ιόν - το φορτίο του ιόντος.
1. Οι καταστάσεις οξείδωσης των μετάλλων στις ενώσεις είναι πάντα θετικές.
2. Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος όπου βρίσκεται αυτό το στοιχείο (η εξαίρεση είναι: Au+3(Ι ομάδα), Cu+2(II), από την ομάδα VIII, η κατάσταση οξείδωσης +8 μπορεί να είναι μόνο στο όσμιο Osκαι ρουθήνιο Ru.
3. Οι καταστάσεις οξείδωσης των μη μετάλλων εξαρτώνται από το άτομο με το οποίο συνδέεται:
- εάν με άτομο μετάλλου, τότε η κατάσταση οξείδωσης είναι αρνητική.
- εάν με άτομο μη μετάλλου, τότε η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να είναι θετική και αρνητική. Εξαρτάται από την ηλεκτραρνητικότητα των ατόμων των στοιχείων.
4. Η υψηλότερη αρνητική κατάσταση οξείδωσης των μη μετάλλων μπορεί να προσδιοριστεί αφαιρώντας από το 8 τον αριθμό της ομάδας στην οποία βρίσκεται αυτό το στοιχείο, δηλ. η υψηλότερη θετική κατάσταση οξείδωσης είναι ίση με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα, που αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας.
5. Οι καταστάσεις οξείδωσης των απλών ουσιών είναι 0, ανεξάρτητα από το αν είναι μέταλλο ή αμέταλλο.
Στοιχεία με σταθερές καταστάσεις οξείδωσης.
|
Στοιχείο |
Χαρακτηριστική κατάσταση οξείδωσης |
Εξαιρέσεις |
|
Υδρίδια μετάλλων: LIH-1 |
||
|
κατάσταση οξείδωσηςονομάζεται υπό όρους φορτίο του σωματιδίου με την υπόθεση ότι ο δεσμός έχει σπάσει τελείως (έχει ιοντικό χαρακτήρα). H- Cl = H + + Cl - , Επικοινωνία σε υδροχλωρικό οξύομοιοπολική πολική. Το ζεύγος ηλεκτρονίων είναι πιο προκατειλημμένο προς το άτομο Cl - , επειδή είναι πιο ηλεκτραρνητικό ολόκληρο στοιχείο. Πώς να προσδιορίσετε τον βαθμό οξείδωσης;Ηλεκτραρνητικότηταείναι η ικανότητα των ατόμων να προσελκύουν ηλεκτρόνια από άλλα στοιχεία. Η κατάσταση οξείδωσης υποδεικνύεται πάνω από το στοιχείο: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,κ + Cl - και τα λοιπά. Μπορεί να είναι αρνητικό και θετικό. Κατάσταση οξείδωσης μια απλή ουσία(αδέσμευτο, ελεύθερη κατάσταση) είναι μηδέν. Η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου στις περισσότερες ενώσεις είναι -2 (η εξαίρεση είναι τα υπεροξείδια H 2 O 2, όπου είναι -1 και ενώσεις με φθόριο - Ο +2 φά 2 -1 , Ο 2 +1 φά 2 -1 ). - Κατάσταση οξείδωσηςένα απλό μονοατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του: Να + , Ca +2 . Το υδρογόνο στις ενώσεις του έχει κατάσταση οξείδωσης +1 (εξαιρούνται τα υδρίδια - Να + H - και πληκτρολογήστε συνδέσεις ντο +4 H 4 -1 ). Στους δεσμούς μετάλλου-μη μετάλλου, το άτομο που έχει την υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα έχει αρνητική κατάσταση οξείδωσης (τα δεδομένα ηλεκτροαρνητικότητας δίνονται στην κλίμακα Pauling): H + φά - , Cu + Br - , Ca +2 (ΟΧΙ 3 ) - και τα λοιπά. Κανόνες για τον προσδιορισμό του βαθμού οξείδωσης σε χημικές ενώσεις.Ας πάρουμε μια σύνδεση KMnO 4 , είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου του μαγγανίου. Αιτιολογία:
Κ+MnXO 4 -2 Αφήνω Χ- άγνωστος σε εμάς ο βαθμός οξείδωσης του μαγγανίου. Ο αριθμός των ατόμων καλίου είναι 1, μαγγάνιο - 1, οξυγόνο - 4. Αποδεικνύεται ότι το μόριο στο σύνολό του είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, επομένως το συνολικό του φορτίο πρέπει να είναι ίσο με μηδέν. 1*(+1) + 1*(Χ) + 4(-2) = 0, X = +7, Ως εκ τούτου, η κατάσταση οξείδωσης του μαγγανίου στο υπερμαγγανικό κάλιο = +7. Ας πάρουμε ένα άλλο παράδειγμα οξειδίου Fe2O3. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου σιδήρου. Αιτιολογία:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Συμπέρασμα: η κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου σε αυτό το οξείδιο είναι +3. Παραδείγματα.Προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων του μορίου. 1. K2Cr2O7. Κατάσταση οξείδωσης Κ+1, οξυγόνο Ο -2. Δεδομένα ευρετήρια: Ο=(-2)×7=(-14), Κ=(+1)×2=(+2). Επειδή το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των στοιχείων σε ένα μόριο, λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των ατόμων τους, είναι 0, τότε ο αριθμός των θετικών καταστάσεων οξείδωσης είναι ίσος με τον αριθμό των αρνητικών. Καταστάσεις οξείδωσης Κ+Ο=(-14)+(+2)=(-12). Από αυτό προκύπτει ότι ο αριθμός των θετικών δυνάμεων του ατόμου του χρωμίου είναι 12, αλλά υπάρχουν 2 άτομα στο μόριο, που σημαίνει ότι υπάρχουν (+12):2=(+6) ανά άτομο. Απάντηση: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. ΣΕ αυτή η υπόθεσητο άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης δεν θα είναι πλέον ίσο με το μηδέν, αλλά με το φορτίο του ιόντος, δηλ. - 3. Ας κάνουμε μια εξίσωση: x+4×(- 2)= - 3 . Απάντηση: (Ως +5 Ο 4 -2) 3-. |
