Keelektronegatifan ialah keupayaan atom unsur kimia dalam sebatian untuk menarik elektron daripada atom berkaitan unsur kimia lain.
Keelektronegatifan, seperti sifat lain atom unsur kimia, berubah secara berkala dengan peningkatan nombor atom unsur:
Graf di atas menunjukkan keberkalaan perubahan dalam keelektronegatifan unsur-unsur subkumpulan utama bergantung kepada nombor atom unsur tersebut.
Apabila bergerak ke bawah subkumpulan jadual berkala, keelektronegatifan unsur kimia berkurangan, dan apabila bergerak ke kanan sepanjang tempoh ia meningkat.
Keelektronegatifan mencerminkan bukan logam unsur: semakin tinggi nilai elektronegativiti, semakin banyak sifat bukan logam unsur itu.
Keadaan pengoksidaan
Keadaan pengoksidaan ialah caj bersyarat bagi atom unsur kimia dalam sebatian, dikira berdasarkan andaian bahawa semua ikatan dalam molekulnya adalah ionik, i.e. semua pasangan elektron ikatan dialihkan kepada atom dengan keelektronegatifan yang lebih tinggi.
Bagaimana untuk mengira keadaan pengoksidaan unsur dalam sebatian?
1) Keadaan pengoksidaan unsur kimia dalam bahan ringkas sentiasa sifar.
2) Terdapat unsur-unsur yang menunjukkan keadaan pengoksidaan yang berterusan dalam bahan kompleks:
3) Terdapat unsur kimia yang mempamerkan keadaan pengoksidaan yang berterusan dalam sebahagian besar sebatian. Elemen ini termasuk:
unsur | Keadaan pengoksidaan dalam hampir semua sebatian | Pengecualian |
| hidrogen H | +1 | Hidrida logam alkali dan alkali tanah, contohnya: |
| oksigen O | -2 | Hidrogen dan logam peroksida: Oksigen fluorida - |
4) Jumlah algebra bagi keadaan pengoksidaan semua atom dalam molekul sentiasa sifar. Jumlah algebra bagi keadaan pengoksidaan semua atom dalam ion adalah sama dengan cas ion itu.
5) Keadaan pengoksidaan (maksimum) tertinggi adalah sama dengan nombor kumpulan. Pengecualian yang tidak termasuk dalam peraturan ini ialah unsur subkumpulan sekunder kumpulan I, unsur subkumpulan sekunder kumpulan VIII, serta oksigen dan fluorin.
Unsur kimia yang nombor kumpulannya tidak bertepatan dengan keadaan pengoksidaan tertingginya (wajib diingat)
6) Keadaan pengoksidaan terendah logam sentiasa sifar, dan keadaan pengoksidaan terendah bukan logam dikira dengan formula:
keadaan pengoksidaan terendah bagi bukan logam = nombor kumpulan − 8
Berdasarkan peraturan yang dibentangkan di atas, anda boleh mewujudkan keadaan pengoksidaan unsur kimia dalam sebarang bahan.
Mencari keadaan pengoksidaan unsur dalam pelbagai sebatian
Contoh 1
Tentukan keadaan pengoksidaan semua unsur dalam asid sulfurik.
Penyelesaian:
Mari kita tulis formula asid sulfurik:
Keadaan pengoksidaan hidrogen dalam semua bahan kompleks ialah +1 (kecuali hidrida logam).
Keadaan pengoksidaan oksigen dalam semua bahan kompleks ialah -2 (kecuali peroksida dan oksigen fluorida OF 2). Mari kita susun keadaan pengoksidaan yang diketahui:
Mari kita nyatakan keadaan pengoksidaan sulfur sebagai x:
Molekul asid sulfurik, seperti molekul sebarang bahan, secara amnya neutral secara elektrik, kerana jumlah keadaan pengoksidaan semua atom dalam molekul ialah sifar. Secara skematik ini boleh digambarkan seperti berikut:
Itu. kami mendapat persamaan berikut:
Mari selesaikan:
Oleh itu, keadaan pengoksidaan sulfur dalam asid sulfurik ialah +6.
Contoh 2
Tentukan keadaan pengoksidaan semua unsur dalam ammonium dikromat.
Penyelesaian:
Mari kita tulis formula ammonium dikromat:
Seperti dalam kes sebelumnya, kita boleh mengatur keadaan pengoksidaan hidrogen dan oksigen:
Walau bagaimanapun, kita melihat bahawa keadaan pengoksidaan dua unsur kimia sekaligus tidak diketahui - nitrogen dan kromium. Oleh itu, kita tidak dapat mencari keadaan pengoksidaan yang serupa dengan contoh sebelumnya (satu persamaan dengan dua pembolehubah tidak mempunyai penyelesaian tunggal).
Marilah kita menarik perhatian kepada fakta bahawa bahan ini tergolong dalam kelas garam dan, dengan itu, mempunyai struktur ionik. Maka kita boleh mengatakan dengan betul bahawa komposisi ammonium dikromat termasuk NH 4 + kation (cas kation ini boleh dilihat dalam jadual keterlarutan). Akibatnya, oleh kerana unit formula ammonium dikromat mengandungi dua kation NH 4 + bercas tunggal positif, cas ion dikromat adalah sama dengan -2, kerana bahan secara keseluruhan adalah neutral elektrik. Itu. bahan itu dibentuk oleh NH 4 + kation dan Cr 2 O 7 2- anion.
Kita tahu keadaan pengoksidaan hidrogen dan oksigen. Mengetahui bahawa jumlah keadaan pengoksidaan atom semua unsur dalam ion adalah sama dengan cas, dan menandakan keadaan pengoksidaan nitrogen dan kromium sebagai x Dan y dengan itu, kita boleh menulis:
Itu. kita mendapat dua persamaan bebas:
Menyelesaikan yang mana, kita dapati x Dan y:
Oleh itu, dalam ammonium dikromat keadaan pengoksidaan nitrogen ialah -3, hidrogen +1, kromium +6, dan oksigen -2.
Anda boleh membaca bagaimana untuk menentukan keadaan pengoksidaan unsur dalam bahan organik.
Valence
Valence - bilangan ikatan kimia yang terbentuk oleh atom unsur dalam sebatian kimia.
Valensi atom ditunjukkan oleh angka Rom: I, II, III, dll.
Keupayaan valens atom bergantung kepada kuantiti:
1) elektron tidak berpasangan
2) pasangan elektron tunggal dalam orbital tahap valens
3) orbital elektron kosong tahap valens
Kemungkinan valensi atom hidrogen
Mari kita gambarkan formula grafik elektronik atom hidrogen:
Telah dikatakan bahawa tiga faktor boleh mempengaruhi kemungkinan valensi - kehadiran elektron tidak berpasangan, kehadiran pasangan elektron tunggal di peringkat luar, dan kehadiran orbital kosong (kosong) di peringkat luar. Kami melihat satu elektron tidak berpasangan pada tahap tenaga luar (dan sahaja). Berdasarkan ini, hidrogen pasti boleh mempunyai valensi I. Walau bagaimanapun, dalam tahap tenaga pertama hanya terdapat satu sublevel - s, mereka. Atom hidrogen di peringkat luar tidak mempunyai pasangan elektron tunggal mahupun orbital kosong.
Oleh itu, satu-satunya valens yang boleh dipamerkan oleh atom hidrogen ialah I.
Kemungkinan valensi atom karbon
Mari kita pertimbangkan struktur elektronik atom karbon. Dalam keadaan dasar, konfigurasi elektronik paras luarnya adalah seperti berikut:
Itu. dalam keadaan dasar pada aras tenaga luar atom karbon yang tidak teruja terdapat 2 elektron tidak berpasangan. Dalam keadaan ini ia boleh mempamerkan valens II. Walau bagaimanapun, atom karbon sangat mudah masuk ke dalam keadaan teruja apabila tenaga diberikan kepadanya, dan konfigurasi elektronik lapisan luar dalam kes ini mengambil bentuk:
Walaupun fakta bahawa sejumlah tenaga dibelanjakan untuk proses pengujaan atom karbon, perbelanjaan itu lebih daripada dikompensasikan oleh pembentukan empat ikatan kovalen. Atas sebab ini, valens IV adalah lebih ciri atom karbon. Sebagai contoh, karbon mempunyai valensi IV dalam molekul karbon dioksida, asid karbonik dan secara mutlak semua bahan organik.
Sebagai tambahan kepada elektron tidak berpasangan dan pasangan elektron tunggal, kehadiran orbital aras valens () kosong juga mempengaruhi kemungkinan valens. Kehadiran orbital sedemikian pada tahap terisi membawa kepada fakta bahawa atom boleh bertindak sebagai penerima pasangan elektron, i.e. membentuk ikatan kovalen tambahan melalui mekanisme penerima-penderma. Sebagai contoh, bertentangan dengan jangkaan, dalam molekul karbon monoksida CO ikatan tidak dua kali ganda, tetapi tiga kali ganda, seperti yang ditunjukkan dengan jelas dalam ilustrasi berikut:
Merumuskan maklumat tentang keupayaan valens atom karbon:
1) Valensi II, III, IV mungkin untuk karbon
2) Valensi karbon yang paling biasa dalam sebatian IV
3) Dalam molekul CO karbon monoksida terdapat ikatan rangkap tiga (!), dengan salah satu daripada tiga ikatan terbentuk mengikut mekanisme penerima-penderma.
Kemungkinan valensi atom nitrogen
Mari kita tulis formula grafik elektronik untuk tahap tenaga luaran atom nitrogen:
Seperti yang dapat dilihat daripada ilustrasi di atas, atom nitrogen dalam keadaan normalnya mempunyai 3 elektron tidak berpasangan, dan oleh itu adalah logik untuk mengandaikan bahawa ia mampu mempamerkan valens III. Malah, valensi tiga diperhatikan dalam molekul ammonia (NH 3), asid nitrus (HNO 2), nitrogen triklorida (NCl 3), dll.
Dikatakan di atas bahawa valensi atom unsur kimia bergantung bukan sahaja pada bilangan elektron tidak berpasangan, tetapi juga pada kehadiran pasangan elektron tunggal. Ini disebabkan oleh fakta bahawa ikatan kimia kovalen boleh dibentuk bukan sahaja apabila dua atom membekalkan satu sama lain dengan satu elektron, tetapi juga apabila satu atom dengan pasangan elektron tunggal - penderma () memberikannya kepada atom lain dengan kosong ( ) aras valens orbital (penerima). Itu. Untuk atom nitrogen, valens IV juga mungkin disebabkan oleh ikatan kovalen tambahan yang dibentuk oleh mekanisme penerima penderma. Sebagai contoh, empat ikatan kovalen, salah satunya dibentuk oleh mekanisme penerima penderma, diperhatikan semasa pembentukan kation ammonium:
Walaupun fakta bahawa salah satu ikatan kovalen terbentuk mengikut mekanisme penderma-penerima, semua ikatan N-H dalam kation ammonium adalah sama sekali dan tidak berbeza antara satu sama lain.
Atom nitrogen tidak mampu menunjukkan valensi sama dengan V. Ini disebabkan oleh hakikat bahawa adalah mustahil bagi atom nitrogen untuk beralih kepada keadaan teruja, di mana dua elektron dipasangkan dengan peralihan salah satu daripadanya ke orbital bebas yang paling hampir dalam tahap tenaga. Atom nitrogen tidak mempunyai d-sublevel, dan peralihan kepada orbital 3s secara bertenaga sangat mahal sehingga kos tenaga tidak dilindungi oleh pembentukan ikatan baru. Mungkin ramai yang tertanya-tanya, apakah valensi nitrogen, contohnya, dalam molekul asid nitrik HNO 3 atau nitrik oksida N 2 O 5? Anehnya, valensi terdapat juga IV, seperti yang dapat dilihat dari formula struktur berikut:
Garis putus-putus dalam ilustrasi menunjukkan apa yang dipanggil dinyahlokasi π -sambungan. Atas sebab ini, bon terminal NO boleh dipanggil "satu setengah bon." Ikatan satu setengah yang serupa juga terdapat dalam molekul ozon O 3, benzena C 6 H 6, dsb.
i>Merumuskan maklumat tentang keupayaan valens atom nitrogen:
1) Untuk nitrogen, valens I, II, III dan IV adalah mungkin
2) Valensi V nitrogen tidak!
3) Dalam molekul asid nitrik dan nitrogen oksida N2O5, nitrogen mempunyai valensi IV+5 (!) .
4) Dalam sebatian di mana atom nitrogen adalah tetravalen, salah satu ikatan kovalen terbentuk mengikut mekanisme penerima-penderma (garam ammonium NH 4 +, asid nitrik, dsb.).
Kemungkinan valensi fosforus
Mari kita gambarkan formula grafik elektronik tahap tenaga luaran atom fosforus:
Seperti yang kita lihat, struktur lapisan luar atom fosforus dalam keadaan dasar dan atom nitrogen adalah sama, dan oleh itu adalah logik untuk mengharapkan untuk atom fosforus, serta untuk atom nitrogen, kemungkinan valens sama dengan I, II, III dan IV, seperti yang diperhatikan dalam amalan.
Walau bagaimanapun, tidak seperti nitrogen, atom fosforus juga mempunyai d-sublevel dengan 5 orbital kosong.
Dalam hal ini, ia mampu beralih kepada keadaan teruja, mengukus elektron 3 s-orbital:
Oleh itu, valensi V untuk atom fosforus, yang tidak boleh diakses oleh nitrogen, adalah mungkin. Sebagai contoh, atom fosforus mempunyai valensi lima dalam molekul sebatian seperti asid fosforik, fosforus (V) halida, fosforus (V) oksida, dll.
Kemungkinan valensi atom oksigen
Formula grafik elektron untuk tahap tenaga luaran atom oksigen mempunyai bentuk:
Kami melihat dua elektron tidak berpasangan pada tahap ke-2, dan oleh itu valens II adalah mungkin untuk oksigen. Perlu diingatkan bahawa valensi atom oksigen ini diperhatikan dalam hampir semua sebatian. Di atas, apabila mempertimbangkan keupayaan valensi atom karbon, kami membincangkan pembentukan molekul karbon monoksida. Ikatan dalam molekul CO adalah tiga kali ganda, oleh itu, oksigen di sana adalah trivalen (oksigen ialah penderma pasangan elektron).
Kerana fakta bahawa atom oksigen tidak mempunyai luaran d-sublevel, pasangan elektron s Dan p- orbital adalah mustahil, itulah sebabnya keupayaan valens atom oksigen adalah terhad berbanding unsur lain subkumpulannya, contohnya, sulfur.
Oleh itu, oksigen hampir selalu mempunyai valensi II, tetapi dalam sesetengah zarah ia adalah trivalen, khususnya dalam molekul karbon monoksida C≡O. Dalam kes apabila oksigen mempunyai valensi III, salah satu ikatan kovalen terbentuk mengikut mekanisme penderma-penerima.
Kemungkinan valensi atom sulfur
Aras tenaga luaran atom sulfur dalam keadaan tidak teruja:
Atom sulfur, seperti atom oksigen, biasanya mempunyai dua elektron tidak berpasangan, jadi kita boleh menyimpulkan bahawa valens dua mungkin untuk sulfur. Sesungguhnya, sulfur mempunyai valensi II, contohnya, dalam molekul hidrogen sulfida H 2 S.
Seperti yang kita lihat, atom sulfur muncul di peringkat luaran d-sublevel dengan orbital kosong. Atas sebab ini, atom sulfur dapat mengembangkan keupayaan valensnya, tidak seperti oksigen, disebabkan oleh peralihan kepada keadaan teruja. Oleh itu, apabila memasangkan pasangan elektron tunggal 3 hlm-subperingkat, atom sulfur memperoleh konfigurasi elektronik paras luar dalam bentuk berikut:
Dalam keadaan ini, atom sulfur mempunyai 4 elektron tidak berpasangan, yang memberitahu kita bahawa atom sulfur boleh mempamerkan valens IV. Sesungguhnya, sulfur mempunyai valensi IV dalam molekul SO 2, SF 4, SOCl 2, dll.
Apabila memasangkan pasangan elektron bebas kedua yang terletak pada 3 s-sublevel, tahap tenaga luaran memperoleh konfigurasi:
Dalam keadaan ini, manifestasi valensi VI menjadi mungkin. Contoh sebatian dengan sulfur VI-valent ialah SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2, dsb.
Begitu juga, kita boleh mempertimbangkan kemungkinan valens unsur kimia lain.
Sasaran: Teruskan belajar valensi. Berikan konsep keadaan pengoksidaan. Pertimbangkan jenis keadaan pengoksidaan: positif, negatif, nilai sifar. Belajar untuk menentukan dengan betul keadaan pengoksidaan atom dalam sebatian. Mengajar teknik untuk membandingkan dan membuat generalisasi konsep yang dipelajari; membangunkan kemahiran dalam menentukan tahap pengoksidaan menggunakan formula kimia; terus membangunkan kemahiran kerja bebas; menggalakkan perkembangan pemikiran logik. Untuk mengembangkan rasa toleransi (toleransi dan menghormati pendapat orang lain) dan saling membantu; menjalankan pendidikan estetik (melalui reka bentuk papan dan buku nota, apabila menggunakan pembentangan).
Semasa kelas
saya. mengatur masa
Menyemak pelajar untuk pelajaran.
II. Bersedia untuk pelajaran.
Untuk pelajaran yang anda perlukan: jadual berkala D.I. Mendeleev, buku teks, buku kerja, pen, pensel.
III. Menyemak kerja rumah.
Tinjauan hadapan, beberapa akan bekerja di papan menggunakan kad, ujian, dan kesimpulan peringkat ini akan menjadi permainan intelektual.
1. Bekerja dengan kad.
1 kad
Tentukan pecahan jisim (%) karbon dan oksigen dalam karbon dioksida (CO 2 ) .
2 kad
Tentukan jenis ikatan dalam molekul H 2 S Tuliskan formula struktur dan elektronik molekul tersebut.
2. Tinjauan hadapan
- Apakah ikatan kimia?
- Apakah jenis ikatan kimia yang anda tahu?
- Ikatan yang manakah dipanggil ikatan kovalen?
- Apakah ikatan kovalen yang dibezakan?
- Apakah valens?
- Bagaimanakah kita menentukan valensi?
- Unsur yang manakah (logam dan bukan logam) mempunyai valens berubah?
3. Pengujian
1. Dalam molekul manakah wujud ikatan kovalen nonpolar?
2 . Molekul yang manakah membentuk ikatan rangkap tiga apabila ikatan nonpolar kovalen terbentuk?
3 . Apakah yang dipanggil ion bercas positif?
A) kation
B) molekul
B) anion
D) hablur
4. Di baris manakah terletaknya bahan-bahan sebatian ionik?
A) CH 4, NH 3, Mg
B) CI 2, MgO, NaCI
B) MgF 2, NaCI, CaCI 2
D) H 2 S, HCI, H 2 O
5 . Valensi ditentukan oleh:
A) mengikut nombor kumpulan
B) dengan bilangan elektron tidak berpasangan
B) mengikut jenis ikatan kimia
D) mengikut nombor tempoh.
4. Permainan intelektual "Tic-tac-toe" »
Cari bahan dengan ikatan polar kovalen.
IV. Mempelajari bahan baharu
Keadaan pengoksidaan adalah ciri penting keadaan atom dalam molekul. Valensi ditentukan oleh bilangan elektron tidak berpasangan dalam atom, orbital dengan pasangan elektron tunggal, hanya dalam proses pengujaan atom. Valensi tertinggi unsur biasanya sama dengan nombor kumpulan. Tahap pengoksidaan dalam sebatian dengan ikatan kimia yang berbeza terbentuk secara berbeza.
Bagaimanakah keadaan pengoksidaan terbentuk untuk molekul dengan ikatan kimia yang berbeza?
1) Dalam sebatian dengan ikatan ionik, keadaan pengoksidaan unsur adalah sama dengan cas ion.
2) Dalam sebatian dengan ikatan nonpolar kovalen (dalam molekul bahan ringkas), keadaan pengoksidaan unsur ialah 0.
N 2 0 , Csaya 2 0 , F 2 0 , S 0 , A.I. 0
3) Bagi molekul dengan ikatan polar kovalen, keadaan pengoksidaan ditentukan sama seperti molekul dengan ikatan kimia ionik.
Keadaan pengoksidaan unsur ialah cas bersyarat atomnya dalam molekul, jika kita mengandaikan bahawa molekul itu terdiri daripada ion.
Keadaan pengoksidaan atom, tidak seperti valensinya, mempunyai tanda. Ia boleh menjadi positif, negatif dan sifar.
Valensi ditunjukkan dengan angka Rom di atas simbol unsur:
II |
saya |
IV |
Fe |
Cu |
S, |
dan keadaan pengoksidaan ditunjukkan dengan angka Arab dengan cas di atas simbol unsur ( Mg +2 , Ca +2 ,N+1,C.I.ˉ¹).
Keadaan pengoksidaan positif adalah sama dengan bilangan elektron yang diberikan kepada atom-atom ini. Atom boleh melepaskan semua elektron valens (untuk kumpulan utama ini adalah elektron peringkat luar) sepadan dengan bilangan kumpulan di mana unsur itu terletak, sambil mempamerkan keadaan pengoksidaan tertinggi (kecuali ОF 2). Sebagai contoh: keadaan pengoksidaan tertinggi subkumpulan utama kumpulan II ialah +2 ( Zn +2) Darjah positif ditunjukkan oleh kedua-dua logam dan bukan logam, kecuali F, He, Ne. C+4,Na+1 , Al+3
Keadaan pengoksidaan negatif adalah sama dengan bilangan elektron yang diterima oleh atom tertentu ia hanya ditunjukkan oleh bukan logam. Atom bukan logam menambah seberapa banyak elektron kerana mereka kekurangan untuk melengkapkan tahap luar, dengan itu menunjukkan tahap negatif.
Bagi unsur-unsur subkumpulan utama kumpulan IV-VII, keadaan pengoksidaan minimum secara berangka sama dengan
Sebagai contoh:
Nilai keadaan pengoksidaan antara keadaan pengoksidaan tertinggi dan terendah dipanggil perantaraan:
Lebih tinggi |
Pertengahan |
Terendah |
C +3, C +2, C 0, C -2 |
||
Dalam sebatian dengan ikatan nonpolar kovalen (dalam molekul bahan ringkas), keadaan pengoksidaan unsur ialah 0: N 2 0 , DENGANsaya 2 0 , F 2 0 , S 0 , A.I. 0
Untuk menentukan keadaan pengoksidaan atom dalam sebatian, beberapa peruntukan perlu diambil kira:
1. Keadaan pengoksidaanFdalam semua sambungan adalah sama dengan "-1".Na +1 F -1 , H +1 F -1
2. Keadaan pengoksidaan oksigen dalam kebanyakan sebatian ialah (-2) pengecualian: OF 2 , di mana keadaan pengoksidaan ialah O +2F -1
3. Hidrogen dalam kebanyakan sebatian mempunyai keadaan pengoksidaan +1, kecuali untuk sebatian dengan logam aktif, di mana keadaan pengoksidaan ialah (-1): Na +1 H -1
4. Tahap pengoksidaan logam subkumpulan utamasaya, II, IIIkumpulan dalam semua sebatian ialah +1+2+3.
Unsur dengan keadaan pengoksidaan tetap adalah:
A) logam alkali (Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - keadaan pengoksidaan +1
B) unsur subkumpulan utama II kumpulan kecuali (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - keadaan pengoksidaan +2
B) unsur kumpulan III: Al - keadaan pengoksidaan +3
Algoritma untuk menyusun formula dalam sebatian:
1 cara
1 . Unsur dengan elektronegativiti yang lebih rendah ditulis di tempat pertama, dan di tempat kedua dengan elektronegativiti yang lebih tinggi.
2 . Unsur yang ditulis di tempat pertama mempunyai cas positif "+", dan unsur yang ditulis di tempat kedua mempunyai cas negatif "-".
3 . Nyatakan keadaan pengoksidaan bagi setiap unsur.
4 . Cari gandaan sepunya bagi keadaan pengoksidaan.
5. Bahagikan gandaan sepunya terkecil dengan keadaan pengoksidaan dan tetapkan indeks yang terhasil ke bahagian bawah sebelah kanan selepas simbol unsur yang sepadan.
6. Jika keadaan pengoksidaan genap - ganjil, maka ia muncul di sebelah simbol di sebelah kanan bawah - silang - silang tanpa tanda "+" dan "-":
7. Sekiranya keadaan pengoksidaan mempunyai nilai genap, maka ia mesti dikurangkan terlebih dahulu kepada nilai terendah keadaan pengoksidaan dan meletakkan silang tanpa tanda "+" dan "-": C +4 O -2
Kaedah 2
1 . Mari kita nyatakan keadaan pengoksidaan N oleh X, nyatakan keadaan pengoksidaan O: N 2 xO 3 -2
2 . Tentukan jumlah cas negatif; untuk melakukan ini, darabkan keadaan pengoksidaan oksigen dengan indeks oksigen: 3· (-2) = -6
3 Untuk molekul menjadi neutral elektrik, anda perlu menentukan jumlah cas positif: X2 = 2X
4 .Buat satu persamaan algebra:
N 2 + 3 O 3 –2
V. Penyatuan
1) Memperkukuh topik dengan permainan yang dipanggil "Ular".
Peraturan permainan: guru mengedarkan kad. Setiap kad mengandungi satu soalan dan satu jawapan kepada soalan lain.
Guru memulakan permainan. Apabila soalan itu dibacakan, pelajar yang mempunyai jawapan kepada soalan saya pada kad itu mengangkat tangan dan menyebut jawapannya. Jika jawapannya betul, maka dia membaca soalannya dan pelajar yang mempunyai jawapan untuk soalan ini mengangkat tangan dan menjawab, dsb. Ular jawapan yang betul terbentuk.
- Bagaimanakah dan di manakah keadaan pengoksidaan atom bagi unsur kimia ditunjukkan?
Jawab: Angka Arab di atas simbol unsur dengan cas "+" dan "-". - Apakah jenis keadaan pengoksidaan yang dibezakan dalam atom unsur kimia?
Jawab: pertengahan - Apakah darjah yang ditunjukkan oleh logam?
Jawab: positif, negatif, sifar. - Apakah tahap yang ditunjukkan oleh bahan atau molekul ringkas dengan ikatan kovalen bukan kutub?
Jawab: positif - Apakah cas kation dan anion?
Jawab: null. - Apakah nama keadaan pengoksidaan yang berdiri di antara keadaan pengoksidaan positif dan negatif.
Jawab: positif, negatif
2) Tulis formula untuk bahan yang terdiri daripada unsur berikut
- N dan H
- R dan O
- Zn dan Cl
3) Cari dan potong bahan yang tidak mempunyai keadaan pengoksidaan berubah-ubah.
Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C
VI. Ringkasan pelajaran.
Penilaian dengan komen
VII. Kerja rumah
§23, ms.67-72, selesaikan tugas selepas §23-halaman 72 No. 1-4.
Caj formal atom dalam sebatian adalah kuantiti tambahan ia biasanya digunakan dalam penerangan tentang sifat unsur dalam kimia. Caj elektrik konvensional ini ialah keadaan pengoksidaan. Nilainya berubah akibat daripada banyak proses kimia. Walaupun cas adalah formal, ia jelas mencirikan sifat dan tingkah laku atom dalam tindak balas redoks (ORR).
Pengoksidaan dan pengurangan
Pada masa lalu, ahli kimia menggunakan istilah "pengoksidaan" untuk menggambarkan interaksi oksigen dengan unsur lain. Nama tindak balas berasal dari nama Latin untuk oksigen - Oxygenium. Kemudian ternyata unsur-unsur lain juga teroksida. Dalam kes ini, mereka dikurangkan - mereka mendapat elektron. Setiap atom, apabila membentuk molekul, mengubah struktur kulit elektron valensnya. Dalam kes ini, caj formal muncul, magnitudnya bergantung pada bilangan elektron yang diberikan atau diterima secara konvensional. Untuk mencirikan nilai ini, istilah kimia Inggeris "nombor pengoksidaan" telah digunakan sebelum ini, yang diterjemahkan bermaksud "nombor pengoksidaan". Apabila menggunakannya, ia adalah berdasarkan andaian bahawa elektron ikatan dalam molekul atau ion tergolong dalam atom dengan nilai elektronegativiti (EO) yang lebih tinggi. Keupayaan untuk mengekalkan elektronnya dan menariknya daripada atom lain dinyatakan dengan baik dalam bukan logam yang kuat (halogen, oksigen). Logam kuat (natrium, kalium, litium, kalsium, unsur alkali dan alkali tanah yang lain) mempunyai sifat yang bertentangan.
Penentuan keadaan pengoksidaan
Keadaan pengoksidaan ialah caj yang akan diperolehi oleh atom jika elektron yang terlibat dalam pembentukan ikatan telah beralih sepenuhnya kepada unsur yang lebih elektronegatif. Terdapat bahan yang tidak mempunyai struktur molekul (halida logam alkali dan sebatian lain). Dalam kes ini, keadaan pengoksidaan bertepatan dengan cas ion. Caj konvensional atau nyata menunjukkan proses yang berlaku sebelum atom memperoleh keadaan semasanya. Nombor pengoksidaan positif ialah jumlah bilangan elektron yang telah dikeluarkan daripada atom. Nombor pengoksidaan negatif adalah sama dengan bilangan elektron yang diperoleh. Dengan menukar keadaan pengoksidaan unsur kimia, seseorang menilai apa yang berlaku kepada atomnya semasa tindak balas (dan sebaliknya). Warna sesuatu bahan menentukan perubahan yang telah berlaku dalam keadaan pengoksidaan. Sebatian kromium, besi dan beberapa unsur lain, di mana ia mempamerkan valensi yang berbeza, diwarnakan secara berbeza.
Nilai keadaan pengoksidaan negatif, sifar dan positif
Bahan mudah dibentuk oleh unsur kimia dengan nilai EO yang sama. Dalam kes ini, elektron ikatan tergolong dalam semua zarah struktur secara sama rata. Akibatnya, dalam bahan ringkas unsur-unsur tidak dicirikan oleh keadaan pengoksidaan (H 0 2, O 0 2, C 0). Apabila atom menerima elektron atau awan umum beralih ke arahnya, caj biasanya ditulis dengan tanda tolak. Contohnya, F -1, O -2, C -4. Dengan menderma elektron, atom memperoleh cas positif sebenar atau formal. Dalam oksida OF2, atom oksigen memberikan satu elektron setiap satu kepada dua atom fluorin dan berada dalam keadaan pengoksidaan O +2. Dalam molekul atau ion poliatomik, lebih banyak atom elektronegatif dikatakan menerima semua elektron ikatan.
Sulfur ialah unsur yang mempamerkan keadaan valens dan pengoksidaan yang berbeza
Unsur kimia subkumpulan utama selalunya menunjukkan valensi VIII yang lebih rendah. Sebagai contoh, valens sulfur dalam hidrogen sulfida dan logam sulfida ialah II. Unsur dicirikan oleh valensi pertengahan dan tertinggi dalam keadaan teruja, apabila atom melepaskan satu, dua, empat atau kesemua enam elektron dan masing-masing mempamerkan valens I, II, IV, VI. Nilai yang sama, hanya dengan tanda tolak atau tambah, mempunyai keadaan pengoksidaan sulfur:
- dalam fluorin sulfida menderma satu elektron: -1;
- dalam hidrogen sulfida nilai terendah: -2;
- dalam keadaan perantaraan dioksida: +4;
- dalam trioksida, asid sulfurik dan sulfat: +6.
Dalam keadaan pengoksidaan tertinggi, sulfur hanya menerima elektron dalam keadaan lebih rendah, ia mempamerkan sifat pengurangan yang kuat. Atom S+4 boleh bertindak sebagai agen penurunan atau agen pengoksidaan dalam sebatian, bergantung kepada keadaan.
Pemindahan elektron dalam tindak balas kimia
Apabila kristal natrium klorida terbentuk, natrium menderma elektron kepada klorin yang lebih elektronegatif. Keadaan pengoksidaan unsur bertepatan dengan caj ion: Na +1 Cl -1. Untuk molekul yang dicipta dengan berkongsi dan mengalihkan pasangan elektron kepada atom yang lebih elektronegatif, hanya konsep cas formal yang boleh digunakan. Tetapi kita boleh mengandaikan bahawa semua sebatian terdiri daripada ion. Kemudian atom, dengan menarik elektron, memperoleh cas negatif bersyarat, dan dengan memberikannya, yang positif. Dalam tindak balas mereka menunjukkan berapa banyak elektron yang disesarkan. Sebagai contoh, dalam molekul karbon dioksida C +4 O - 2 2, indeks yang ditunjukkan di sudut kanan atas simbol kimia untuk karbon mencerminkan bilangan elektron yang dikeluarkan daripada atom. Oksigen dalam bahan ini dicirikan oleh keadaan pengoksidaan -2. Indeks yang sepadan untuk tanda kimia O ialah bilangan elektron tambahan dalam atom.
Bagaimana untuk mengira keadaan pengoksidaan
Mengira bilangan elektron yang didermakan dan diperolehi oleh atom boleh memakan masa. Peraturan berikut memudahkan tugas ini:
- Dalam bahan mudah, keadaan pengoksidaan adalah sifar.
- Jumlah pengoksidaan semua atom atau ion dalam bahan neutral ialah sifar.
- Dalam ion kompleks, jumlah keadaan pengoksidaan semua unsur mesti sepadan dengan cas keseluruhan zarah.
- Atom yang lebih elektronegatif memperoleh keadaan pengoksidaan negatif, yang ditulis dengan tanda tolak.
- Unsur elektronegatif yang kurang menerima keadaan pengoksidaan positif dan ditulis dengan tanda tambah.
- Oksigen secara amnya menunjukkan keadaan pengoksidaan -2.
- Untuk hidrogen, nilai ciri ialah: +1 dalam hidrida logam didapati: H-1.
- Fluorin adalah yang paling elektronegatif daripada semua unsur, dan keadaan pengoksidaannya sentiasa -4.
- Bagi kebanyakan logam, nombor pengoksidaan dan valens adalah sama.
Keadaan pengoksidaan dan valensi
Kebanyakan sebatian terbentuk hasil daripada proses redoks. Peralihan atau anjakan elektron daripada satu unsur ke unsur yang lain membawa kepada perubahan dalam keadaan pengoksidaan dan valensnya. Selalunya nilai ini bertepatan. Frasa "valensi elektrokimia" boleh digunakan sebagai sinonim untuk istilah "keadaan pengoksidaan". Tetapi terdapat pengecualian, sebagai contoh, dalam ion ammonium, nitrogen adalah tetravalen. Pada masa yang sama, atom unsur ini berada dalam keadaan pengoksidaan -3. Dalam bahan organik, karbon sentiasa tetravalen, tetapi keadaan pengoksidaan atom C dalam metana CH 4, alkohol formik CH 3 OH dan asid HCOOH mempunyai nilai yang berbeza: -4, -2 dan +2.
Reaksi redoks
Proses redoks merangkumi banyak proses terpenting dalam industri, teknologi, alam semula jadi dan tidak bernyawa: pembakaran, kakisan, penapaian, respirasi intrasel, fotosintesis dan fenomena lain.
Apabila menyusun persamaan OVR, pekali dipilih menggunakan kaedah imbangan elektronik, yang beroperasi dengan kategori berikut:
- keadaan pengoksidaan;
- agen penurunan melepaskan elektron dan teroksida;
- agen pengoksidaan menerima elektron dan dikurangkan;
- bilangan elektron yang diserahkan mestilah sama dengan bilangan elektron yang ditambah.
Pemerolehan elektron oleh atom membawa kepada penurunan dalam keadaan pengoksidaan (pengurangan). Kehilangan satu atau lebih elektron oleh atom disertai dengan peningkatan nombor pengoksidaan unsur akibat tindak balas. Untuk tindak balas redoks yang berlaku antara ion elektrolit kuat dalam larutan akueus, kaedah separuh tindak balas dan bukannya neraca elektronik sering digunakan.
Terdapat beberapa peraturan mudah untuk mengira keadaan pengoksidaan:
- Keadaan pengoksidaan unsur dalam bahan ringkas diandaikan sifar. Jika sesuatu bahan berada dalam keadaan atom, maka keadaan pengoksidaan atomnya juga adalah sifar.
- Sebilangan unsur menunjukkan keadaan pengoksidaan yang tetap dalam sebatian. Antaranya ialah fluorin (−1), logam alkali (+1), logam alkali tanah, berilium, magnesium dan zink (+2), aluminium (+3).
- Oksigen, sebagai peraturan, mempamerkan keadaan pengoksidaan -2, dengan pengecualian peroksida $H_2O_2$ (−1) dan oksigen fluorida $OF_2$ (+2).
- Hidrogen dalam kombinasi dengan logam (dalam hidrida) mempamerkan keadaan pengoksidaan -1, dan dalam sebatian dengan bukan logam, sebagai peraturan, +1 (kecuali $SiH_4, B_2H_6$).
- Jumlah algebra bagi keadaan pengoksidaan semua atom dalam molekul mestilah sama dengan sifar, dan dalam ion kompleks - cas ion ini.
- Keadaan pengoksidaan positif tertinggi biasanya sama dengan nombor kumpulan unsur dalam jadual berkala. Oleh itu, sulfur (unsur kumpulan VIA) mempamerkan keadaan pengoksidaan tertinggi +6, nitrogen (unsur kumpulan V) - keadaan pengoksidaan tertinggi +5, mangan - unsur peralihan kumpulan VIIB - keadaan pengoksidaan tertinggi bagi +7. Peraturan ini tidak terpakai kepada unsur subkumpulan sampingan kumpulan pertama, keadaan pengoksidaan yang biasanya melebihi +1, serta unsur subkumpulan sampingan kumpulan VIII. Unsur oksigen dan fluorin juga tidak menunjukkan keadaan pengoksidaan tertinggi sama dengan nombor kumpulan.
- Keadaan pengoksidaan negatif terendah untuk unsur bukan logam ditentukan dengan menolak nombor kumpulan daripada nombor 8. Oleh itu, sulfur (unsur kumpulan VIA) mempamerkan keadaan pengoksidaan terendah -2, nitrogen (unsur kumpulan V) - keadaan pengoksidaan terendah - 3.
Berdasarkan peraturan di atas, anda boleh mencari keadaan pengoksidaan unsur dalam sebarang bahan.
Cari darjah pengoksidaan sulfur dalam asid:
a) H$_2$SO$_3$,
b) H$_2$S$_2$O$_5$,
c) H$_2$S$_3$O$_(10)$.
Penyelesaian
Keadaan pengoksidaan hidrogen ialah +1, oksigen -2. Mari kita nyatakan keadaan pengoksidaan sulfur sebagai x. Kemudian kita boleh menulis:
$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)\overset(-2)(O_3) $
$2\cdot$(+1) + x + 3$\cdot$(−2) = 0 x = +4
$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)_2\overset(-2)(O_5)$
2$\cdot$(+1) + 2x + 5$\cdot$(−2) = 0 x = +4
$\overset(+1)(H)_2\overset(x)(S)_3\overset(-2)(O_10)$
2$\cdot$(+1) + 3x + 10$\cdot$(−2) = 0 x = +6
Oleh itu, dalam dua asid pertama keadaan pengoksidaan sulfur adalah sama dan sama dengan +4, dalam asid terakhir +6.
Cari keadaan pengoksidaan klorin dalam sebatian:
b) $Ca(ClO_4)_2$,
c) $Al(ClO_2)_3$.
Penyelesaian
Mula-mula, mari kita cari cas ion kompleks yang termasuk klorin, dengan mengingati bahawa molekul secara keseluruhan adalah neutral elektrik.
$\hspace(1.5cm)\overset(+1)(H)\overbrace(ClO_3) \hspace(2.5cm) \overset(+2)(Ca)\overbrace((ClO_4)_2) \hspace(2.5cm) \overset(+3)(Al)\overbrace((ClO_2)_3) $
$\hruang(1.5cm)$+1 +x = 0 $\hspace(2.3cm)$ +2 +2x = 0 $\hspace(2.5cm)$ +3 + 3x = 0
$\hspace(1.5cm)$x = - 1 $\hspace(2.7cm)$ x = - 1 $\hspace(2.9cm)$ x = - 1
$\hspace(1.5cm)(\overset(x)(Cl) \overset(-2)(O_3))^(-1) \hspace(2.4cm) (\overset(x)(Cl) \overset(- 2)(O_4))^(-1) \hspace(2.7cm) (\overset(x)(Cl) \overset(-2)(O_2))^(-1)$
$\hspace(0.5cm)1 \cdot x + 3\cdot (−2) = -1 \hspace(0.9cm)1 \cdot x + 4\cdot (−2) = -1 \hspace(1.2cm)1 \cdot x + 2\cdot (−2) = -1$
$\hspace(1.5cm) x = +5 \hspace(2.8cm) x = +7 \hspace(3.2cm) x = +3$
ALGORITMA UNTUK MENGIRA VALANS SESUATU ELEMEN DALAM SEBATIAN
Selalunya nilai berangka keadaan pengoksidaan dan valensi bertepatan. Walau bagaimanapun, dalam sesetengah sebatian, seperti bahan mudah, maknanya mungkin berbeza.
Oleh itu, molekul nitrogen dibentuk oleh dua atom nitrogen yang disambungkan oleh ikatan rangkap tiga. Ikatan terbentuk oleh tiga pasangan elektron yang dikongsi kerana kehadiran tiga elektron tidak berpasangan pada subperingkat 2p atom nitrogen. Iaitu, valensi nitrogen ialah tiga. Pada masa yang sama, $N_2$ ialah bahan ringkas, yang bermaksud keadaan pengoksidaan molekul ini ialah sifar.
Begitu juga, dalam molekul oksigen, valensi ialah dua dan keadaan pengoksidaan ialah 0; dalam molekul hidrogen, valens ialah I, keadaan pengoksidaan ialah 0.
Sama seperti dalam bahan mudah, keadaan pengoksidaan dan valensi selalunya berbeza dalam sebatian organik. Ini akan dibincangkan dengan lebih terperinci dalam topik "ORR dalam Kimia Organik".
Untuk menentukan valensi dalam sebatian kompleks, anda perlu membina formula struktur terlebih dahulu. Dalam formula struktur, satu ikatan kimia diwakili oleh satu "sempang".
Apabila membina formula grafik, beberapa faktor mesti diambil kira:
membentuk nombor yang pasti dengan atom unsur lain. Valensi atom fluorin sentiasa sama dengan I
Li, Na, K, F,H, Rb, Cs- monovalen;
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn,O, Ra- mempunyai valensi sama dengan II;
Al,BGa, Dalam- trivalen.
Valensi maksimum untuk atom unsur tertentu bertepatan dengan bilangan kumpulan di mana ia terletak dalam Jadual Berkala. Sebagai contoh, untuk Sa adalahII, untuk sulfur -VI, untuk klorin -VII. Pengecualian Terdapat juga banyak dari peraturan ini:
unsurVIkumpulan, O, mempunyai valensi II (dalam H 3
O+ - III);
- monovalen F (bukannyaVII);
- biasanya besi di- dan trivalen, unsur kumpulan VIII;
- N hanya boleh memegang 4 atom berhampiran dirinya, dan bukan 5, seperti berikut dari nombor kumpulan;
- tembaga mono dan divalen, terletak dalam kumpulan I.
Nilai minimum valensi bagi unsur yang mana ia berubah ditentukan oleh formula: nombor kumpulan dalam PS - 8. Oleh itu, valensi terendah sulfur ialah 8 - 6 = 2, fluorin dan halogen lain - (8 - 7) = 1, nitrogen dan fosforus - (8 - 5)= 3 dan seterusnya.
Dalam sebatian, jumlah unit valens atom satu unsur mesti sepadan dengan jumlah valens yang lain (atau jumlah bilangan valens satu unsur kimia adalah sama dengan jumlah bilangan valens atom bahan kimia lain. unsur). Jadi, dalam molekul air H-O-H, valens H adalah sama dengan I, terdapat 2 atom sedemikian, yang bermaksud bahawa hidrogen mempunyai 2 unit valens secara keseluruhan (1×2=2). Valensi oksigen mempunyai makna yang sama.
Apabila logam bergabung dengan bukan logam, yang terakhir mempamerkan valens yang lebih rendah
Dalam sebatian yang terdiri daripada dua jenis atom, unsur yang terletak di tempat kedua mempunyai valensi terendah. Jadi, apabila bukan logam bergabung antara satu sama lain, unsur yang terletak di sebelah kanan dan atas dalam PSHE Mendeleev mempamerkan valens terendah, dan yang tertinggi, masing-masing, ke kiri dan bawah.
Valensi sisa asid bertepatan dengan bilangan atom H dalam formula asid, valens kumpulan OH adalah sama dengan I.
Dalam sebatian yang dibentuk oleh atom tiga unsur, atom yang berada di tengah formula dipanggil pusat. Atom O terikat secara langsung kepadanya, dan atom yang tinggal membentuk ikatan dengan oksigen.
Peraturan untuk menentukan tahap pengoksidaan unsur kimia.
Keadaan pengoksidaan ialah caj nominal atom unsur kimia dalam sebatian, dikira daripada andaian bahawa sebatian itu hanya terdiri daripada ion.
Keadaan pengoksidaan boleh mempunyai nilai positif, negatif atau sifar, dan tanda diletakkan sebelum nombor: -1, -2, +3, berbeza dengan cas ion, di mana tanda diletakkan selepas nombor.
Keadaan pengoksidaan logam dalam sebatian sentiasa positif, keadaan pengoksidaan tertinggi sepadan dengan bilangan kumpulan sistem berkala di mana unsur itu terletak (tidak termasuk beberapa unsur: emas Au +3
(Kumpulan I), Cu +2
(II), daripada kumpulan VIII keadaan pengoksidaan +8 hanya boleh didapati dalam osmium Os dan ruthenium Ru).
Darjah bukan logam boleh menjadi positif dan negatif, bergantung pada atom mana ia disambungkan: jika dengan atom logam ia sentiasa negatif, jika dengan bukan logam ia boleh menjadi kedua-duanya + dan -. Apabila menentukan keadaan pengoksidaan, peraturan berikut mesti digunakan:
Keadaan pengoksidaan mana-mana unsur dalam bahan ringkas ialah 0.
Jumlah keadaan pengoksidaan semua atom yang membentuk zarah (molekul, ion, dll.) adalah sama dengan cas zarah ini.
Jumlah keadaan pengoksidaan semua atom dalam molekul neutral adalah sama dengan 0.
Jika sebatian dibentuk oleh dua unsur, maka unsur dengan elektronegativiti yang lebih besar mempunyai keadaan pengoksidaan kurang daripada sifar, dan unsur yang kurang elektronegativiti mempunyai keadaan pengoksidaan yang lebih besar daripada sifar.
Keadaan pengoksidaan positif maksimum mana-mana unsur adalah sama dengan nombor kumpulan dalam jadual berkala unsur, dan negatif minimum adalah sama dengan N– 8, di mana N ialah nombor kumpulan.
Keadaan pengoksidaan fluorin dalam sebatian ialah -1.
Keadaan pengoksidaan logam alkali (lithium, natrium, kalium, rubidium, cesium) ialah +1.
Keadaan pengoksidaan logam subkumpulan utama kumpulan II jadual berkala (magnesium, kalsium, strontium, barium) ialah +2.
Keadaan pengoksidaan aluminium ialah +3.
Keadaan pengoksidaan hidrogen dalam sebatian ialah +1 (kecuali sebatian dengan logam NaH, CaH 2 , dalam sebatian ini keadaan pengoksidaan hidrogen ialah -1).
Keadaan pengoksidaan oksigen ialah –2 (pengecualian ialah H peroksida 2 O 2 ,Na 2 O 2 ,BaO 2 di dalamnya keadaan pengoksidaan oksigen ialah -1, dan dalam kombinasi dengan fluorin - +2).
Dalam molekul, jumlah algebra bagi keadaan pengoksidaan unsur, dengan mengambil kira bilangan atomnya, adalah sama dengan 0.
Contoh.
Tentukan keadaan pengoksidaan dalam sebatian K 2
Cr 2
O 7
.
Bagi dua unsur kimia, kalium dan oksigen, keadaan pengoksidaan adalah malar dan sama dengan +1 dan -2, masing-masing. Bilangan keadaan pengoksidaan untuk oksigen ialah (-2)·7=(-14), untuk kalium (+1)·2=(+2). Bilangan keadaan pengoksidaan positif adalah sama dengan bilangan keadaan negatif. Oleh itu (-14)+(+2)=(-12). Ini bermakna atom kromium mempunyai 12 darjah positif, tetapi terdapat 2 atom, yang bermaksud terdapat (+12) setiap atom: 2=(+6), kita tuliskan keadaan pengoksidaan di atas unsurKEPADA
+
2
Cr
+6
2
O
-2
7