Metallit negatiivisessa hapetustilassa. Hapettumisaste. Yhdisteen hapetusasteen määritys. Järjestyssääntö emäksissä oksideissa

Kohde: Jatka valenssin opiskelua. Esitä hapetustilan käsite. Harkitse hapetustilojen tyyppejä: positiivinen, negatiivinen, nolla-arvo. Opi määrittämään oikein yhdisteen atomin hapetusaste. Opettaa menetelmiä tutkittavien käsitteiden vertailuun ja yleistämiseen; kehittää taitoja ja kykyjä hapetusasteen määrittämisessä kemiallisilla kaavoilla; jatkaa taitojen kehittämistä itsenäinen työ; edistää loogisen ajattelun kehittymistä. Muodostaa keskinäisen avun suvaitsevaisuuden tunne (suvaitsevaisuus ja kunnioitus toisten ihmisten mielipiteitä kohtaan); suorittaa esteettistä koulutusta (taulun ja muistivihkojen suunnittelun kautta, esityksiä käytettäessä).

Tuntien aikana

minä. Ajan järjestäminen

Tarkastetaan oppilaita tunnille.

II. Valmistautuminen oppitunnille.

Oppitunnille tarvitset: Jaksollinen järjestelmä DIMendeleeva, oppikirja, työkirjat, kynät, lyijykynät.

III. Kotitehtävien tarkistaminen.

Frontal kysely, jotkut työskentelevät laudalla kortteja, suorittaa testin, ja yhteenveto tässä vaiheessa on älyllinen peli.

1. Työskentele korttien kanssa.

1 kortti

Määritellä massaosuuksia(%) hiiltä ja happea hiilidioksidissa (CO 2 ) .

2 korttia

Määritä sidoksen tyyppi H 2 S -molekyylissä ja kirjoita molekyylin rakenne- ja elektronikaavat.

2. Frontaalinen tutkimus

1. Mikä on kemiallinen sidos?
2. Millaisia ​​kemiallisia sidoksia tiedät?
3. Mitä sidosta kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi?
4. Mitä kovalenttisia sidoksia on eristetty?
5. Mikä on valenssi?
6. Kuinka määrittelemme valenssin?
7. Millä elementeillä (metallit ja ei-metallit) on muuttuva valenssi?

3. Testaus

1. Missä molekyyleissä on ei-polaarisia kovalenttisia sidoksia?

2 . Mikä molekyyli muodostaa kolmoissidoksen, kun muodostuu kovalenttinen ei-polaarinen sidos?

3 . Mitä kutsutaan positiivisesti varautuneiksi ioneiksi?

A) kationit

B) molekyylit

B) anionit

D) kiteet

4. Missä järjestyksessä ionisen yhdisteen aineet sijaitsevat?

A) CH4, NH3, Mg

B) CI2, MgO, NaCI

B) MgF2, NaCl, CaCl2

D) H2S, HCl, H20

5 . Valenssi määräytyy:

A) ryhmänumeron mukaan

B) parittomien elektronien lukumäärällä

B) kemiallisen sidoksen tyypin mukaan

D) jaksonumeron mukaan.

4. Älyllinen peli "Tic-tac-toe »

Etsi aineita, joilla on kovalenttinen polaarinen sidos.

IV. Uuden materiaalin oppiminen

Hapetusaste on tärkeä ominaisuus atomin tilassa molekyylissä. Valenssi määräytyy atomin parittomien elektronien lukumäärästä, kiertoradoista, joissa on jakamattomia elektronipareja, vain atomin viritysprosessissa. Elementin suurin valenssi on yleensä yhtä suuri kuin ryhmän numero. Hapettumisaste yhdisteissä, joissa on erilaisia ​​kemiallisia sidoksia, muodostuu epätasaisesti.

Miten hapetusaste muodostuu molekyyleissä, joissa on erilaisia ​​kemiallisia sidoksia?

1) Yhdisteissä, joissa on ionisidos, alkuaineiden hapetusaste on yhtä suuri kuin ionien varaukset.

2) Yhdisteissä, joissa on kovalenttinen ei-polaarinen sidos (yksinkertaisten aineiden molekyyleissä), alkuaineiden hapetusaste on 0.

H 2 0, Cminä 2 0 , F 2 0 , S 0 , AI 0

3) Molekyyleille, joissa on kovalenttinen-polaarinen sidos, hapetusaste määritetään samalla tavalla kuin molekyyleillä, joissa on ioninen kemiallinen sidos.

Alkuaineen hapetustila - tämä on sen atomin ehdollinen varaus molekyylissä, jos oletetaan, että molekyyli koostuu ioneista.

Atomin hapetusasteella, toisin kuin valenssilla, on merkki. Se voi olla positiivinen, negatiivinen tai nolla.

Valenssi ilmaistaan ​​roomalaisilla numeroilla elementin symbolin päällä:

ja hapetustila ilmaistaan ​​arabialaisilla numeroilla varauksella alkuainesymbolien yläpuolella ( Mg +2 , Ca +2,N+1,CIˉ¹).

Positiivinen hapetusaste on yhtä suuri kuin näille atomeille luovutettujen elektronien lukumäärä. Atomi voi luovuttaa kaikki valenssielektronit (pääryhmissä nämä ovat ulomman tason elektroneja), jotka vastaavat ryhmänumeroa, jossa alkuaine sijaitsee, samalla kun sillä on korkein hapetusaste (paitsi OF 2). : ryhmän II pääalaryhmän korkein hapetusaste on +2 ( Zn +2) Sekä metallit että ei-metallit osoittavat positiivisen asteen, paitsi F, He, Ne. Esimerkiksi: C+4,Na+1 , Al+3

Negatiivinen hapetusaste on yhtä suuri kuin tietyn atomin hyväksymien elektronien lukumäärä, sen osoittavat vain epämetallit. Epämetallien atomit kiinnittävät niin monta elektronia kuin ne eivät riitä ulkoisen tason suorittamiseen, samalla kun ne osoittavat negatiivista astetta.

IV-VII-ryhmien pääalaryhmien elementtien vähimmäishapetusaste on numeerisesti yhtä suuri kuin

Esimerkiksi:

Hapettumisasteen arvoa korkeimman ja alimman hapetusasteen välillä kutsutaan välituotteeksi:

Yhdisteissä, joissa on kovalenttinen ei-polaarinen sidos (yksinkertaisten aineiden molekyyleissä), alkuaineiden hapetusaste on 0: H 2 0 , KANSSAminä 2 0 , F 2 0 , S 0 , AI 0

Yhdisteen atomin hapetustilan määrittämiseksi on otettava huomioon useita ehtoja:

1. HapetustilaFkaikissa yhdisteissä on yhtä suuri kuin "-1".Na +1 F -1 , H +1 F -1

2. Hapen hapetusaste useimmissa yhdisteissä on (-2) poikkeus: OF 2 , jossa hapetusaste on O +2F -1

3. Useimmissa yhdisteissä vedyn hapetusaste on +1, paitsi yhdisteillä, joissa on aktiiviset metallit, jossa hapetusaste on (-1): Na +1 H -1

4. Pääalaryhmien metallien hapettumisasteminä, II, IIIryhmät kaikissa yhdisteissä on +1,+2,+3.

Elementit, joilla on vakio hapetusaste, ovat:

A) alkalimetallit (Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - hapetusaste +1

B) ryhmän II pääalaryhmän alkuaineet paitsi (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - hapetusaste +2

C) ryhmän III alkuaine: Al - hapetusaste +3

Algoritmi kaavan laatimiseksi yhdisteissä:

1 tapa

1 . Alkuaine, jolla on alhaisin elektronegatiivisuus, luetellaan ensin, alke, jolla on suurin elektronegatiivisuus, on listattu toiseksi.

2 . Ensin kirjoitetulla elementillä on positiivinen varaus "+" ja toisessa negatiivisessa varauksessa "-".

3 . Määritä kunkin elementin hapetusaste.

4 . Etsi hapetustilojen kokonaiskerrannainen.

5. Jaa pienin yhteinen kerrannainen hapetusasteiden arvolla ja osoita saadut indeksit alaoikealle vastaavan elementin symbolin jälkeen.

6. Jos hapetusaste on parillinen - pariton, ne tulevat ristin oikeassa alakulmassa olevan symbolin viereen - poikittain ilman merkkejä "+" ja "-":

7. Jos hapetusasteella on tasainen arvo, niitä on ensin vähennettävä pienin arvo hapetustilat ja laita risti - ristikkäin ilman merkkejä "+" ja "-": C+40-2

2 tapa

1 . Merkitään N:n hapetusaste X:ään, osoitetaan O:n hapetusaste: N 2 xO 3 -2

2 . Määritä negatiivisten varausten summa, tätä varten hapen hapetustila kerrotaan happiindeksillä: 3 (-2) \u003d -6

3 .Jotta molekyyli on sähköisesti neutraali, sinun on määritettävä positiivisten varausten summa: X2 \u003d 2X

4 .Tee algebrallinen yhtälö:

N 2 + 3 O 3 –2

V. Ankkurointi

1) Aiheen korjaaminen pelin avulla, jonka nimi on "Snake".

Pelin säännöt: opettaja jakaa kortit. Jokaisella kortilla on yksi kysymys ja yksi vastaus toiseen kysymykseen.

Opettaja aloittaa pelin. Hän lukee kysymyksen, opiskelija, jolla on vastaus kysymykseeni, nostaa kätensä ja sanoo vastauksen. Jos vastaus on oikea, hän lukee kysymyksensä ja opiskelija, jolla on vastaus tähän kysymykseen, nostaa kätensä ja vastaa jne. Oikeiden vastausten käärme muodostuu.

1. Miten ja missä osoitetaan kemiallisen alkuaineen atomin hapetusaste?
   Vastaus: arabialainen numero elementtisymbolin yläpuolella, jossa on varaus "+" ja "-".
2. Millaisia ​​hapetustiloja atomeista eristetään kemiallisia alkuaineita?
   Vastaus: keskitasoa
3. Minkä tutkinnon metallit osoittavat?
   Vastaus: positiivinen, negatiivinen, nolla.
4. Mikä aste näyttää yksinkertaisia ​​aineita tai molekyylejä, joissa on ei-polaarinen kovalenttinen sidos.
   Vastaus: positiivinen
5. Mikä varaus kationeilla ja anioneilla on?
   Vastaus: tyhjä.
6. Mikä on positiivisen ja negatiivisen hapetusasteen välissä olevan hapetustilan nimi.
   Vastaus: positiivinen negatiivinen

2) Kirjoita aineiden kaavat, jotka koostuvat seuraavista elementeistä

1. N ja H
2. R&O
3. Zn ja Cl

3) Etsi ja yliviivaa aineet, joilla ei ole vaihtelevaa hapetusastetta.

Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C

VI. Yhteenveto oppitunnista.

Arvio kommenteilla

VII. Kotitehtävät

§23, s.67-72, tehtävä §23-s. 72 jälkeen nro 1-4 suoritettavana.

Elektronegatiivisuus (EO) on atomien kyky vetää puoleensa elektroneja, kun ne sitoutuvat muihin atomeihin .

Elektronegatiivisuus riippuu ytimen ja valenssielektronien välisestä etäisyydestä ja siitä, kuinka lähellä valenssikuori on valmiiksi. Mitä pienempi atomin säde on ja mitä enemmän valenssielektroneja, sitä suurempi on sen ER.

Fluori on elektronegatiivisin alkuaine. Ensinnäkin sen valenssikuoressa on 7 elektronia (vain 1 elektroni puuttuu ennen oktettia) ja toiseksi tämä valenssikuori (…2s 2 2p 5) sijaitsee lähellä ydintä.

Vähiten elektronegatiivisia atomeja ovat alkali- ja maa-alkalimetallit. Niillä on suuret säteet ja niiden ulkopinta elektronikuoret kaukana täydellisestä. Heidän on paljon helpompaa antaa valenssielektroninsa toiselle atomille (silloin pre-ulkokuori tulee valmiiksi) kuin "saada" elektroneja.

Elektronegatiivisuus voidaan ilmaista kvantitatiivisesti ja asettaa elementit nousevaan järjestykseen. Yleisimmin käytetään amerikkalaisen kemistin L. Paulingin ehdottamaa elektronegatiivisuusasteikkoa.

Ero yhdisteen alkuaineiden elektronegatiivisuudessa ( ΔX) antaa meille mahdollisuuden arvioida kemiallisen sidoksen tyyppiä. Jos arvo ∆ X= 0 - yhteys kovalenttinen ei-polaarinen.

Kun elektronegatiivisuusero on enintään 2,0, sidosta kutsutaan kovalenttinen polaarinen, Esimerkiksi: H-F liitäntä fluorivetymolekyylissä HF: Δ X \u003d (3,98 - 2,20) \u003d 1,78

Huomioon otetaan sidokset, joiden elektronegatiivisuusero on suurempi kuin 2,0 ioninen. Esimerkiksi: Na-Cl-sidos NaCl-yhdisteessä: Δ X \u003d (3,16 - 0,93) \u003d 2,23.

Hapetustila

Hapetustila (CO) on molekyylissä olevan atomin ehdollinen varaus, joka lasketaan olettaen, että molekyyli koostuu ioneista ja on yleensä sähköisesti neutraali.

Kun muodostuu ionisidos, elektroni siirtyy vähemmän elektronegatiivisesta atomista elektronegatiivisempaan, atomit menettävät sähköisen neutraaliuutensa ja muuttuvat ioneiksi. on kokonaislukumaksuja. Kun muodostuu kovalenttinen polaarinen sidos, elektroni ei siirry kokonaan, vaan osittain, jolloin syntyy osavarauksia (alla kuvassa HCl). Kuvitellaan, että elektroni siirtyi kokonaan vetyatomista klooriksi ja vedylle ilmestyi kokonaisena positiivinen varaus +1 ja kloorille -1. tällaisia ​​ehdollisia varauksia kutsutaan hapetustilaksi.

Tämä kuva näyttää ensimmäisille 20 alkuaineelle ominaiset hapettumistilat.
Huomautus. Suurin SD on yleensä yhtä suuri kuin jaksollisen taulukon ryhmän numero. Pääalaryhmien metalleilla on yksi ominaisuus CO, ei-metalleilla on pääsääntöisesti CO:n leviäminen. Siksi muodostuu ei- metalleja suuri määrä yhdisteitä ja niillä on enemmän "monimuotoisempia" ominaisuuksia kuin metalleilla.

Esimerkkejä hapetusasteen määrittämisestä

Määritetään kloorin hapetustilat yhdisteissä:

Tarkastelemamme säännöt eivät aina salli kaikkien alkuaineiden CO:n laskemista, kuten esimerkiksi tietyssä aminopropaanimolekyylissä.

Tässä on kätevää käyttää seuraavaa menetelmää:

1) Kuvaaminen rakennekaava molekyylejä, viiva on sidos, elektronipari.

2) Muutamme viivan nuoleksi, joka on suunnattu enemmän EO-atomiin. Tämä nuoli symboloi elektronin siirtymistä atomiksi. Jos kaksi identtistä atomia on yhdistetty, jätämme linjan sellaisenaan - elektronien siirtoa ei tapahdu.

3) Laskemme kuinka monta elektronia "tuli" ja "lähti".

Harkitse esimerkiksi ensimmäisen hiiliatomin varausta. Kolme nuolta on suunnattu kohti atomia, mikä tarkoittaa, että 3 elektronia on saapunut, varaus on -3.

Toinen hiiliatomi: vety antoi sille elektronin ja typpi yhden elektronin. Maksu ei ole muuttunut, se on yhtä suuri kuin nolla. Jne.

Valenssi

Valenssi(latinan kielestä valēns "jolla on voimaa") - atomien kyky muodostaa tietty määrä kemiallisia sidoksia muiden alkuaineiden atomien kanssa.

Pohjimmiltaan valenssi tarkoittaa atomien kyky muodostaa tietty määrä kovalenttiset sidokset . Jos atomilla on n parittomia elektroneja ja m Yksittäisiä elektronipareja, tämä atomi voi muodostua n+m kovalenttiset sidokset muiden atomien kanssa, ts. sen valenssi tulee olemaan n+m. Maksimivalenssia arvioitaessa tulee edetä "herätetyn" tilan elektronisesta konfiguraatiosta. Esimerkiksi beryllium-, boori- ja typpiatomin maksimivalenssi on 4 (esimerkiksi Be (OH) 4 2-, BF 4 - ja NH 4 +), fosfori - 5 (PCl 5), rikki - 6 (H 2SO 4), kloori - 7 (Cl 2O 7).

Joissakin tapauksissa valenssi voi olla numeerisesti yhteneväinen hapetusasteen kanssa, mutta ne eivät ole millään tavalla identtisiä keskenään. Esimerkiksi N2- ja CO-molekyyleissä kolmoissidos toteutuu (eli kunkin atomin valenssi on 3), mutta typen hapetusaste on 0, hiili +2, happi -2.

Typpihapossa typen hapetusaste on +5, kun taas typen valenssi ei voi olla suurempi kuin 4, koska sillä on vain 4 kiertorataa ulkotasolla (ja sidosta voidaan pitää päällekkäisinä kiertoradoina). Ja yleensä minkään toisen jakson elementin valenssi ei voi samasta syystä olla suurempi kuin 4.

Muutama "hankalempi" kysymys, joissa usein tehdään virheitä.

Elektronegatiivisuus, kuten muutkin kemiallisten alkuaineiden atomien ominaisuudet, muuttuu ajoittain elementin järjestysluvun kasvaessa:

Yllä oleva kaavio näyttää pääalaryhmien alkioiden elektronegatiivisuuden muutoksen jaksollisuuden, riippuen elementin järjestysluvusta.

Jaksollisen järjestelmän alaryhmää alaspäin liikkuessa kemiallisten alkuaineiden elektronegatiivisuus pienenee, jaksoa pitkin oikealle siirrettäessä se kasvaa.

Elektronegatiivisuus heijastaa alkuaineiden epämetallisuutta: mitä suurempi elektronegatiivisuuden arvo on, sitä enemmän ei-metallisia ominaisuuksia elementissä ilmaistaan.

Hapetustila

Kuinka laskea yhdisteen alkuaineen hapetusaste?

1) Kemiallisten alkuaineiden hapetusaste yksinkertaisissa aineissa on aina nolla.

2) On elementtejä, jotka ilmenevät monimutkaiset aineet vakio hapetustila:

3) On olemassa kemiallisia alkuaineita, joilla on jatkuva hapetustila suurimmassa osassa yhdisteitä. Näitä elementtejä ovat:

4) Molekyylin kaikkien atomien hapetustilojen algebrallinen summa on aina nolla. Ionin kaikkien atomien hapetustilojen algebrallinen summa on yhtä suuri kuin ionin varaus.

5) Korkein (maksimi) hapetusaste on yhtä suuri kuin ryhmän numero. Poikkeuksia, jotka eivät kuulu tämän säännön piiriin, ovat ryhmän I toissijaisen alaryhmän elementit, ryhmän VIII toissijaisen alaryhmän elementit sekä happi ja fluori.

Kemialliset alkuaineet, joiden ryhmänumero ei vastaa niiden korkeinta hapetusastetta (pakollinen muistaa)

6) Metallien alin hapetusaste on aina nolla, ja epämetallien alin hapetusaste lasketaan kaavalla:

ei-metallin alin hapetusaste = ryhmänumero - 8

Edellä esitettyjen sääntöjen perusteella on mahdollista määrittää minkä tahansa aineen kemiallisen alkuaineen hapetusaste.

Alkuaineiden hapetusasteiden löytäminen eri yhdisteistä

Esimerkki 1

Määritä kaikkien rikkihapon alkuaineiden hapetusaste.

Ratkaisu:

Kirjoita rikkihapon kaava:

Vedyn hapetusaste kaikissa monimutkaisissa aineissa on +1 (paitsi metallihydridit).

Hapen hapetusaste kaikissa monimutkaisissa aineissa on -2 (paitsi peroksidit ja happifluoridi OF 2). Järjestetään tunnetut hapetustilat:

Merkitään rikin hapetustilaa x:

Rikkihappomolekyyli, kuten minkä tahansa aineen molekyyli, on yleensä sähköisesti neutraali, koska. molekyylin kaikkien atomien hapetustilojen summa on nolla. Kaavamaisesti tämä voidaan näyttää seuraavalla tavalla:

Nuo. saimme seuraavan yhtälön:

Ratkaistaan ​​se:

Siten rikin hapetusaste rikkihapossa on +6.

Esimerkki 2

Määritä kaikkien ammoniumdikromaatin alkuaineiden hapetusaste.

Ratkaisu:

Kirjoita ammoniumdikromaatin kaava:

Kuten edellisessä tapauksessa, voimme järjestää vedyn ja hapen hapetustilat:

Näemme kuitenkin, että kahden kemiallisen alkuaineen, typen ja kromin, hapetusasteet ovat tuntemattomia. Siksi emme voi löytää hapetustiloja samalla tavalla kuin edellisessä esimerkissä (yhdellä yhtälöllä, jossa on kaksi muuttujaa, ei ole ainutlaatuista ratkaisua).

Kiinnittäkäämme huomiota siihen, että ilmoitettu aine kuuluu suolojen luokkaan ja siten sillä on ionirakenne. Silloin voidaan perustellusti sanoa, että ammoniumdikromaatin koostumus sisältää NH 4 + -kationeja (tämän kationin varaus näkyy liukoisuustaulukossa). Siksi, koska ammoniumdikromaatin kaavayksikössä on kaksi positiivista kertavarauksella olevaa NH 4 + -kationia, dikromaatti-ionin varaus on -2, koska aine kokonaisuudessaan on sähköisesti neutraali. Nuo. aineen muodostavat NH 4 + -kationit ja Cr 2 O 7 2- anionit.

Tiedämme vedyn ja hapen hapetustilat. Tietäen, että ionin kaikkien alkuaineiden atomien hapetustilojen summa on yhtä suuri kuin varaus, ja merkitsee typen ja kromin hapetusasteita x Ja y vastaavasti voimme kirjoittaa:

Nuo. saamme kaksi riippumatonta yhtälöä:

Ratkaisemme minkä löydämme x Ja y:

Siten ammoniumdikromaatissa typen hapetustilat ovat -3, vety +1, kromi +6 ja happi -2.

Kuinka määrittää elementtien hapetusaste eloperäinen aine voidaan lukea.

Valenssi

Atomien valenssi osoitetaan roomalaisilla numeroilla: I, II, III jne.

Atomin valenssimahdollisuudet riippuvat suuresta:

1) parittomia elektroneja

2) jakamattomat elektroniparit valenssitasojen kiertoradalla

3) valenssitason tyhjät elektroniradat

Vetyatomin valenssimahdollisuudet

Kuvataan vetyatomin elektroninen graafinen kaava:

Sanottiin, että päällä valenssimahdollisuudet kolme tekijää voivat vaikuttaa - parittomien elektronien läsnäolo, jakamattomien elektroniparien läsnäolo ulkotasolla ja ulkotason tyhjien (tyhjien) kiertoratojen läsnäolo. Näemme yhden parittoman elektronin uloimmalla (ja ainoalla) energiatasolla. Tämän perusteella vedyn valenssi voi olla täsmälleen yhtä suuri kuin I. Ensimmäisellä energiatasolla on kuitenkin vain yksi alataso - s, nuo. ulomman tason vetyatomilla ei ole jakamattomia elektronipareja eikä tyhjiä orbitaaleja.

Siten ainoa valenssi, joka vetyatomilla voi olla, on I.

Hiiliatomin valenssimahdollisuudet

Harkitse elektroninen rakenne hiiliatomi. Perustilassa sen ulkotason elektroninen kokoonpano on seuraava:

Nuo. Perustilassa virittymättömän hiiliatomin ulompi energiataso sisältää 2 paritonta elektronia. Tässä tilassa sen valenssi voi olla yhtä suuri kuin II. Hiiliatomi menee kuitenkin erittäin helposti virittyneeseen tilaan, kun siihen välitetään energiaa, ja ulkokerroksen elektroninen konfiguraatio saa tässä tapauksessa muodon:

Vaikka hiiliatomin viritysprosessissa kuluu jonkin verran energiaa, kulutus on enemmän kuin kompensoitu neljän kovalenttisen sidoksen muodostumisella. Tästä syystä valenssi IV on paljon ominaisempi hiiliatomille. Joten esimerkiksi hiilellä on valenssi IV molekyyleissä hiilidioksidi, hiilihappo ja ehdottomasti kaikki orgaaniset aineet.

Parittomien elektronien ja yksinäisten elektroniparien lisäksi valenssitason vapaiden ()-orbitaalien läsnäolo vaikuttaa valenssimahdollisuuksiin. Tällaisten orbitaalien läsnäolo täytettyyn tasoon johtaa siihen, että atomi voi toimia elektroniparin vastaanottajana, ts. muodostavat lisää kovalenttisia sidoksia luovuttaja-akseptorimekanismin avulla. Joten esimerkiksi vastoin odotuksia hiilimonoksidimolekyylissä CO sidos ei ole kaksinkertainen, vaan kolminkertainen, mikä näkyy selvästi seuraavassa kuvassa:

Typpiatomin valenssimahdollisuudet

Kirjoita typpiatomin ulkoisen energiatason elektronigraafinen kaava:

Kuten yllä olevasta kuvasta voidaan nähdä, normaalitilassaan typpiatomissa on 3 paritonta elektronia, ja siksi on loogista olettaa, että sen valenssi voi olla yhtä suuri kuin III. Itse asiassa kolmen valenssi havaitaan ammoniakin (NH 3), typpihapon (HNO 2), typpitrikloridin (NCl 3) jne. molekyyleissä.

Yllä sanottiin, että kemiallisen alkuaineen atomin valenssi ei riipu vain parittomien elektronien lukumäärästä, vaan myös jakamattomien elektroniparien läsnäolosta. Tämä johtuu siitä, että kovalenttinen kemiallinen sidos voi muodostua, ei vain silloin, kun kaksi atomia tarjoavat toisilleen yhden elektronin, vaan myös silloin, kun yksi atomi, jolla on jakamaton elektronipari - luovuttaja () antaa sen toiselle atomille, jossa on tyhjä () kiertoradan valenssitaso (akseptori). Nuo. typpiatomille valenssi IV on myös mahdollinen luovuttaja-akseptorimekanismin muodostaman lisäkovalenttisen sidoksen ansiosta. Joten esimerkiksi neljää kovalenttista sidosta, joista yksi muodostuu luovuttaja-akseptorimekanismista, havaitaan ammoniumkationin muodostumisen aikana:

Huolimatta siitä, että yksi kovalenttisista sidoksista muodostuu luovuttaja-akseptorimekanismista, kaikki N-H-sidokset ammoniumkationit ovat täysin identtisiä eivätkä eroa toisistaan.

Valenssia, joka on yhtä suuri kuin V, typpiatomi ei pysty osoittamaan. Tämä johtuu siitä, että siirtyminen virittyneeseen tilaan on mahdotonta typpiatomille, jossa kahden elektronin pariutuminen tapahtuu, kun yksi niistä siirtyy vapaalle kiertoradalle, joka on lähimpänä energiatasolla. Typpiatomilla ei ole d-alataso, ja siirtyminen 3s-orbitaalille on energeettisesti niin kallista, että uusien sidosten muodostuminen ei kata energiakustannuksia. Monet saattavat ihmetellä, mikä sitten on typen valenssi esimerkiksi typpihapon HNO 3 tai typpioksidin N 2 O 5 molekyyleissä? Kummallista kyllä, valenssi siellä on myös IV, kuten voidaan nähdä seuraavista rakennekaavoista:

Kuvan katkoviiva osoittaa ns siirretty π -yhteys. Tästä syystä MITÄÄN terminaalisidoksia ei voida kutsua "puolitoistaiseksi". Samanlaisia ​​puolitoista sidoksia löytyy myös otsonimolekyylistä O 3 , bentseenistä C 6 H 6 jne.

Fosforin valenssimahdollisuudet

Kuvataan fosforiatomin ulkoisen energiatason elektronigraafinen kaava:

Kuten näemme, perustilassa olevan fosforiatomin ja typpiatomin ulkokerroksen rakenne on sama, ja siksi on loogista odottaa fosforiatomin sekä typpiatomin mahdolliset valenssit yhtä suuret. I, II, III ja IV, mitä käytännössä havaitaan.

Toisin kuin typessä, myös fosforiatomilla on d-alataso, jossa 5 vapaata orbitaalia.

Tässä suhteessa se pystyy siirtymään virittyneeseen tilaan, höyryttäen elektroneja 3 s-kiertoradat:

Siten typen ulottumattomissa olevan fosforiatomin valenssi V on mahdollinen. Joten esimerkiksi fosforiatomin valenssi on viisi sellaisten yhdisteiden molekyyleissä, kuten fosforihappo, fosfori (V) halogenidit, fosfori (V) oksidi jne.

Happiatomin valenssimahdollisuudet

Happiatomin ulkoisen energiatason elektronigraafinen kaava on muotoa:

Näemme kaksi paritonta elektronia toisella tasolla, ja siksi valenssi II on mahdollinen hapelle. On huomattava, että tämä happiatomin valenssi havaitaan melkein kaikissa yhdisteissä. Yllä, kun tarkastelemme hiiliatomin valenssimahdollisuuksia, keskustelimme hiilimonoksidimolekyylin muodostumisesta. CO-molekyylin sidos on kolminkertainen, joten happi on siellä kolmiarvoinen (happi on elektroniparin luovuttaja).

Johtuen siitä, että happiatomilla ei ole ulkoista tasoa d-alitasot, elektronien hajoaminen s Ja p- kiertoradat on mahdotonta, minkä vuoksi happiatomin valenssiominaisuudet ovat rajalliset verrattuna sen alaryhmän muihin alkuaineisiin, esimerkiksi rikki.

Rikkiatomin valenssimahdollisuudet

Rikkiatomin ulkoinen energiataso virittymättömässä tilassa:

Rikkiatomilla, kuten happiatomilla, on kaksi paritonta elektronia normaalitilassaan, joten voimme päätellä, että rikille on mahdollista kahden valenssi. Itse asiassa rikillä on valenssi II esimerkiksi vetysulfidimolekyylissä H2S.

Kuten näemme, ulomman tason rikkiatomilla on d alitaso tyhjillä kiertoradoilla. Tästä syystä rikkiatomi pystyy laajentamaan valenssikykyään, toisin kuin happi, johtuen siirtymisestä kiihtyneisiin tiloihin. Joten kun irrotat yksinäisen elektroniparin 3 s- alatasolla rikkiatomi saa ulkotason elektronisen konfiguraation seuraavassa muodossa:

Tässä tilassa rikkiatomissa on 4 paritonta elektronia, mikä kertoo meille mahdollisuudesta, että rikkiatomit osoittavat valenssia, joka on yhtä suuri kuin IV. Itse asiassa rikillä on valenssi IV molekyyleissä SO 2, SF 4, SOCl 2 jne.

Kun pariliitos puretaan toisesta yksinäisestä elektroniparista, joka sijaitsee kohdassa 3 s- alataso, ulkoinen energiataso saa seuraavan konfiguraation:

Tällaisessa tilassa valenssi VI:n ilmentyminen on jo mahdollista. Esimerkki yhdisteistä, joissa on VI-arvoinen rikki, ovat SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 jne.

Samalla tavalla voimme tarkastella muiden kemiallisten alkuaineiden valenssimahdollisuuksia.

Kyky löytää kemiallisten alkuaineiden hapetusaste on välttämätön edellytys onnistuneelle ratkaisulle kemialliset yhtälöt kuvataan redox-reaktioita. Ilman sitä et voi laatia tarkkaa kaavaa aineelle, joka syntyy eri kemiallisten alkuaineiden välisestä reaktiosta. Tämän seurauksena päätös kemiallisia ongelmia tällaisten yhtälöiden perusteella rakennettu on joko mahdotonta tai virheellinen.

Redox-reaktioissa hapetustilan käsitettä käytetään useiden aineiden vuorovaikutuksesta syntyvien alkuaineyhdisteiden kemiallisten kaavojen määrittämiseen.

Ensi silmäyksellä saattaa näyttää siltä, ​​​​että hapetustila vastaa kemiallisen alkuaineen valenssin käsitettä, mutta näin ei ole. konsepti valenssi käytetään kvantifioimaan elektronisen vuorovaikutuksen kovalenttisissa yhdisteissä, toisin sanoen yhdisteissä, jotka muodostuvat jaettujen elektroniparien muodostumisesta. Hapetustilaa käytetään kuvaamaan reaktioita, joihin liittyy elektronien luovutusta tai vahvistusta.

Toisin kuin valenssi, joka on neutraali ominaisuus, hapetustilalla voi olla positiivinen, negatiivinen tai nolla arvo. Positiivinen arvo vastaa luovutettujen elektronien lukumäärää ja negatiivinen numero liitteenä. Arvo nolla tarkoittaa, että alkuaine on joko yksinkertaisen aineen muodossa tai se pelkistettiin nollaan hapetuksen jälkeen tai hapettui nollaan edellisen pelkistyksen jälkeen.

Kuinka määrittää tietyn kemiallisen alkuaineen hapetusaste
Tietyn kemiallisen alkuaineen hapetusasteen määrittämiseen sovelletaan seuraavia sääntöjä:

1. Yksinkertaisten aineiden hapetusaste on aina nolla.
   
2. Alkalimetallien, jotka kuuluvat jaksollisen järjestelmän ensimmäiseen ryhmään, hapetusaste on +1.
   
3. Maa-alkalimetallien hapetusaste on +2.
   
4. Vedyn hapetusaste yhdisteissä, joissa on erilaisia ​​epämetalleja, on aina +1 ja metalliyhdisteissä +1.
   
5. Molekyylihapen hapetustila kaikissa yhdisteissä, joita käsitellään koulun kurssi epäorgaaninen kemia, on yhtä suuri kuin -2. Fluori -1.
   
6. Määritettäessä tuotteiden hapetusastetta kemialliset reaktiot lähdetään sähköneutraaliuden säännöstä, jonka mukaan aineen muodostavien eri alkuaineiden hapetustilojen summan on oltava nolla.
   
7. Kaikissa yhdisteissä olevan alumiinin hapetusaste on +3.
   

On olemassa korkeampia, matalampia ja keskitason hapetusasteita. Korkein hapetusaste, kuten valenssi, vastaa kemiallisen alkuaineen ryhmänumeroa jaksollisessa taulukossa, mutta sillä on samalla positiivinen arvo. Alin hapetusaste on numeerisesti yhtä suuri kuin alkuaineryhmän luvun 8 erotus. Välihapetusaste on mikä tahansa luku alueella alimmasta hapetusasteesta korkeimpaan.

Auttaaksemme sinua navigoimaan kemiallisten alkuaineiden hapetustiloissa, kiinnitämme huomioisi seuraavan aputaulukon. Valitse sinua kiinnostava elementti ja saat sen arvot mahdolliset tutkinnot hapettumista. Harvoin esiintyvät arvot ilmoitetaan suluissa.

Alkuaineiden hapetusasteet. Kuinka selvittää hapetustilat?

1) Yksinkertaisessa aineessa minkä tahansa alkuaineen hapetusaste on 0. Esimerkkejä: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) On tarpeen muistaa ne alkuaineet, joille on ominaista jatkuvat hapetustilat. Kaikki ne on lueteltu taulukossa.

3) Jäljellä olevien alkuaineiden hapetustilojen etsintä perustuu yksinkertaiseen sääntöön:

Neutraalissa molekyylissä kaikkien alkuaineiden hapetustilojen summa on nolla, ja ionissa - ionin varaus.

Harkitse tämän säännön soveltamista yksinkertaisissa esimerkeissä.

Esimerkki 1. On tarpeen löytää ammoniakissa (NH 3) olevien alkuaineiden hapetusasteet.

Ratkaisu. Tiedämme jo (katso 2), että Art. OK. vety on +1. Tämä ominaisuus on vielä löydettävä typelle. Olkoon x haluttu hapetusaste. Muodostamme yksinkertaisimman yhtälön: x + 3 * (+1) \u003d 0. Ratkaisu on ilmeinen: x \u003d -3. Vastaus: N -3 H 3 +1.

Esimerkki 2. Määritä H 2 SO 4 -molekyylin kaikkien atomien hapetustilat.

Ratkaisu. Vedyn ja hapen hapetustilat ovat jo tiedossa: H(+1) ja O(-2). Muodostamme yhtälön rikin hapetusasteen määrittämiseksi: 2*(+1) + x + 4*(-2) = 0. Ratkaisemalla tämän yhtälön saadaan: x = +6. Vastaus: H +1 2 S +6 O -2 4 .

Esimerkki 3. Laske Al(NO 3) 3 -molekyylin kaikkien alkuaineiden hapetusasteet.

Ratkaisu. Algoritmi pysyy ennallaan. Alumiininitraatin "molekyylin" koostumus sisältää yhden Al-atomin (+3), 9 happiatomia (-2) ja 3 typpiatomia, joiden hapetusaste meidän on laskettava. Vastaava yhtälö: 1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0. Vastaus: Al +3 (N +5 O -2 3) 3 .

Esimerkki 4. Määritä (AsO 4) 3- ionin kaikkien atomien hapetusaste.

Ratkaisu. Tässä tapauksessa hapetustilojen summa ei ole enää nolla, vaan ionin varaus, eli -3. Yhtälö: x + 4*(-2) = -3. Vastaus: As(+5), O(-2).

Onko mahdollista määrittää useiden alkuaineiden hapetusasteet kerralla samanlaisella yhtälöllä? Jos tarkastelemme tätä ongelmaa matematiikan näkökulmasta, vastaus on kielteinen. Lineaarinen yhtälö kahdella muuttujalla ei voi olla ainutlaatuista ratkaisua. Mutta emme ole vain ratkaisemassa yhtälöä!

Esimerkki 5. Määritä (NH 4) 2 SO 4:n kaikkien alkuaineiden hapetusaste.

Ratkaisu. Vedyn ja hapen hapetustilat tunnetaan, mutta rikin ja typen eivät. Klassinen esimerkki ongelmia kahden tuntemattoman kanssa! Emme pidä ammoniumsulfaattia yhtenä "molekyylinä", vaan kahden ionin yhdistelmänä: NH 4 + ja SO 4 2-. Tiedämme ionien varaukset, jokainen niistä sisältää vain yhden atomin, jonka hapetusaste on tuntematon. Aiempien ongelmien ratkaisemisesta saatujen kokemusten avulla löydämme helposti typen ja rikin hapetusasteet. Vastaus: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Johtopäätös: jos molekyyli sisältää useita atomeja, joiden hapetusaste on tuntematon, yritä "jakaa" molekyyli useisiin osiin.

Esimerkki 6. Ilmoita kaikkien CH 3 CH 2 OH:n alkuaineiden hapetusasteet.

Ratkaisu. Hapetustilojen löytäminen orgaaniset yhdisteet on omat erityispiirteensä. Erityisesti on tarpeen löytää kunkin hiiliatomin hapetusasteet erikseen. Voit perustella seuraavasti. Tarkastellaan esimerkiksi metyyliryhmän hiiliatomia. Tämä C-atomi on kytketty 3 vetyatomiin ja viereiseen hiiliatomiin. Tekijä: S-N liitännät elektronitiheydessä tapahtuu siirtymä kohti hiiliatomia (koska C:n elektronegatiivisuus ylittää vedyn EO:n). Jos tämä siirtymä olisi täydellinen, hiiliatomi saisi varauksen -3.

-CH2OH-ryhmän C-atomi on sitoutunut kahteen vetyatomiin (elektronitiheys siirtyy kohti C), yhteen happiatomiin (elektronitiheyssiirtymä kohti O) ja yhteen hiiliatomiin (voimme olettaa, että elektronitiheyden siirtymät tässä tapausta ei tapahdu). Hiilen hapetusaste on -2 +1 +0 = -1.

Vastaus: C-3H+13C-1H+12O-2H+1.

Tekijänoikeus Repetitor2000.ru, 2000-2015