DEFINISJON
Oksygen– det åttende elementet i det periodiske system. Ligger i den andre perioden av VI gruppe A undergruppe. Betegnelse – O.
Naturlig oksygen består av tre stabile isotoper 16 O (99,76 %), 17 O (0,04 %) og 18 O (0,2 %).
Det mest stabile diatomiske oksygenmolekylet er O2. Den er paramagnetisk og svakt polarisert. Smeltepunktene (-218,9 o C) og kokepunktene (-183 o C) for oksygen er svært lave. Oksygen er dårlig løselig i vann. Under normale forhold er oksygen en fargeløs og luktfri gass.
Flytende og fast oksygen tiltrekkes av en magnet fordi... dens molekyler er paramagnetiske. Fast oksygen er blått, og flytende oksygen er blått. Fargen skyldes gjensidig påvirkning av molekyler.
Oksygen eksisterer i form av to allotropiske modifikasjoner - oksygen O 2 og ozon O 3 .
Oksidasjonstilstand for oksygen i forbindelser
Oksygen danner diatomiske molekyler med sammensetning O 2 på grunn av etableringen av kovalente ikke-polare bindinger, og, som kjent, i forbindelser med ikke-polare bindinger er oksidasjonstilstanden til grunnstoffene lik. null.
Oksygen er preget av en ganske høy elektronegativitetsverdi, så oftest viser det en negativ oksidasjonstilstand lik (-2) (Na 2 O -2, K 2 O -2, CuO -2, PbO -2, Al 2 O -2 3, Fe 2 O -2 3, NO -2 2, P 2 O -2 5, CrO -2 3, Mn20-27).
I forbindelser av peroksidtype utviser oksygen en oksidasjonstilstand (-1) (H20-12).
I forbindelsen OF 2 viser oksygen en positiv oksidasjonstilstand lik (+2) , siden fluor er det mest elektronegative grunnstoffet og dets oksidasjonstilstand alltid er lik (-1).
Som et derivat der oksygen viser en oksidasjonstilstand (+4) , kan vi vurdere en allotrop modifikasjon av oksygen - ozon O 3 (O +4 O 2).
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
OKSIDASJONSGRAD er ladningen som et atom i et molekyl eller ion ville ha hvis alle bindingene med andre atomer ble brutt og de delte elektronparene gikk med flere elektronegative elementer.
I hvilken av forbindelsene viser oksygen en positiv oksidasjonstilstand: H2O; H2O2; CO2; ОF2?
OF2. I denne forbindelsen har oksygen en oksidasjonstilstand på +2
Hvilket av stoffene er kun et reduksjonsmiddel: Fe; SO3; Cl2; HNO3?
svoveloksid (IV) - SO 2
Hvilket grunnstoff er i III-perioden av det periodiske systemet D.I. Mendeleev, som er i fri tilstand, er det sterkeste oksidasjonsmidlet: Na; Al; S; Сl2?
Cl klor
V-del
Hvilke klasser av uorganiske forbindelser tilhører følgende stoffer: HF, PbO2, Hg2SO4, Ni(OH)2, FeS, Na2CO3?
Komplekse stoffer. Oksider
Lag formlene for: a) sure kaliumsalter av fosforsyre; b) basisk sinksalt av karbonsyre H2CO3.
Hvilke stoffer oppnås ved interaksjon av: a) syrer med salter; b) syrer med baser; c) salt med salt; d) baser med salt? Gi eksempler på reaksjoner.
A) metalloksider, metallsalter.
C) salter (bare i løsning)
D) det dannes et nytt salt, en uløselig base og hydrogen
Hvilket av følgende stoffer vil saltsyre reagere med: N2O5, Zn(OH)2, CaO, AgNO3, H3PO4, H2SO4? Skriv ned ligninger for mulige reaksjoner.
Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl + H2O
CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O
Angi hvilken type oksid kobberoksid er og bevis det ved hjelp av kjemiske reaksjoner.
Metalloksid.
Kobber(II)oksid CuO – svarte krystaller, krystalliserer i et monoklinisk system, tetthet 6,51 g/cm3, smeltepunkt 1447°C (under oksygentrykk). Når det varmes opp til 1100 °C, brytes det ned for å danne kobber(I)oksid:
4CuO = 2Cu2O + O2.
Det oppløses ikke i vann og reagerer ikke med det. Den har svakt uttrykte amfotere egenskaper med en overvekt av grunnleggende.
I vandige løsninger av ammoniakk danner det tetraammin kobber (II) hydroksyd:
CuO + 4NH3 + H2O = (OH)2.
Reagerer lett med fortynnede syrer for å danne salt og vann:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
Når det smeltes sammen med alkalier danner det kuprater:
CuO + 2KOH = K2CuO2 + H2O.
Redusert av hydrogen, karbonmonoksid og aktive metaller til metallisk kobber:
CuO + H2 = Cu + H2O;
CuO + CO = Cu + CO2;
CuO + Mg = Cu + MgO.
Det oppnås ved å kalsinere kobber(II)hydroksid ved 200°C:
Cu(OH)2 = CuO + H2O Fremstilling av kobber(II)oksid og hydroksid
eller under oksidasjon av kobbermetall i luft ved 400–500°C:
2Cu + O2 = 2CuO.
6. Fullfør reaksjonsligningene:
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4+2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ + SO4^2-=Mg^2+ + SO4^2- +2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ = Mg^2+ +2H2O^-
NaOH + H3PO4 = NaH2PO4+H2O FE=1
H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O FE =1/2
H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O FE =1/3
i det første tilfellet, 1 mol fosforsyre, um... tilsvarende 1 proton... dette betyr at ekvivalensfaktoren er 1
prosentkonsentrasjon - massen av et stoff i gram inneholdt i 100 gram løsning. Hvis 100 g løsning inneholder 5 g salt, hvor mye trengs for 500 g?
titer - massen av et stoff i gram inneholdt i 1 ml løsning. 0,3 g er nok til 300 ml.
Ca(OH)2 + H2CO3 = CaO + H2O 2/ karakteristisk reaksjon er nøytraliseringsreaksjonen Ca/OH/2 + H2CO3 = CaCO3 + H2O 3/ reagerer med sure oksider Ca/OH/2 + CO2 = CaCO3 + H2O 4/ med sure salter Ca/OH/2 + 2KHCO3 = K2CO3 + CaCO3 + 2H2O 5/ alkalier går inn i en utvekslingsreaksjon med salter. hvis det dannes et bunnfall 2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu/OH/2 /precipitat/ 6/ alkaliløsninger reagerer med ikke-metaller, samt med aluminium eller sink. OVR.
Nevn tre måter å få salter på. Bekreft svaret ditt med reaksjonsligninger
A) Nøytraliseringsreaksjon.. Etter å ha fordampet vannet, oppnås et krystallinsk salt. For eksempel:
B) Reaksjon av baser med sure oksider(se avsnitt 8.2). Dette er også en variant av nøytraliseringsreaksjonen:
I) Reaksjon av syrer med salter. Denne metoden egner seg for eksempel hvis et uløselig salt dannes og utfelles:
Hvilke av følgende stoffer kan reagere med hverandre: NaOH, H3PO4, Al(OH)3, SO3, H2O, CaO? Bekreft svaret ditt med reaksjonsligninger
2 NaOH + H3PO4 =Na2HPO4 + 2H2O
CaO + H2O = Ca(OH)2
Al(OH)3 + NaOH = Na(Al(OH)4) eller NaAlO2 + H2O
SO3 + H2O = H2SO4
VI-del
Atomkjernen (protoner, nøytroner).
Et atom er den minste partikkelen i et kjemisk grunnstoff som beholder alle sine kjemiske egenskaper. Et atom består av en kjerne, som har en positiv elektrisk ladning, og negativt ladede elektroner. Ladningen til kjernen til ethvert kjemisk element er lik produktet av Z og e, der Z er serienummeret til dette elementet i det periodiske systemet av kjemiske elementer, e er verdien av den elementære elektriske ladningen.
Protoner- stabile elementærpartikler som har en enkelt positiv elektrisk ladning og en masse 1836 ganger større enn massen til et elektron. Et proton er kjernen til et atom av det letteste grunnstoffet, hydrogen. Antall protoner i kjernen er Z. Nøytron- en nøytral (uten elektrisk ladning) elementarpartikkel med masse som er veldig nær massen til et proton. Siden massen til kjernen består av massen av protoner og nøytroner, er antall nøytroner i kjernen til et atom lik A - Z, der A er massetallet til en gitt isotop (se Periodisk system for kjemiske elementer) . Protonet og nøytronet som utgjør kjernen kalles nukleoner. I kjernen er nukleoner forbundet med spesielle kjernekrefter.
Elektroner
Elektron- den minste partikkelen av et stoff med negativ elektrisk ladning e=1,6·10 -19 coulombs, tatt som en elementær elektrisk ladning. Elektroner, som roterer rundt kjernen, befinner seg i elektronskallene K, L, M osv. K er skallet nærmest kjernen. Størrelsen på et atom bestemmes av størrelsen på elektronskallet.
Isotoper
En isotop er et atom av samme kjemiske grunnstoff, hvis kjerne har samme antall protoner (positivt ladede partikler), men et annet antall nøytroner, og selve grunnstoffet har samme atomnummer som hovedelementet. På grunn av dette har isotoper forskjellige atommasser.
Når bindinger dannes med mindre elektronegative atomer (for fluor er disse alle grunnstoffer, for klor - alt unntatt fluor og oksygen), er valensen til alle halogener lik. Oksydasjonstilstanden er -1 og ladningen til ionet er 1-. Positive oksidasjonstilstander er ikke mulig for fluor. Klor viser ulike positive oksidasjonstilstander opp til +7 (gruppenummer). Eksempler på tilkoblinger er gitt i referansedelen.
I de fleste forbindelser opptrer klor, som et sterkt elektronegativt grunnstoff (EO = 3,0), i en negativ oksidasjonstilstand på -1. I forbindelser med mer elektronegativ fluor, oksygen og nitrogen, viser den positive oksidasjonstilstander. Spesielt forskjellige er forbindelsene av klor og oksygen, der oksidasjonstilstandene til klor er +1, -f3, +5 og +7, samt +4 og Ch-6.
Sammenlignet med klor er fluor F mye mer aktivt. Det reagerer med nesten alle kjemiske elementer, med alkali- og jordalkalimetaller, selv i kulde. Noen metaller (Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ni) er motstandsdyktige mot fluor i kulde på grunn av dannelsen av en fluorfilm. Fluor er det sterkeste oksidasjonsmidlet av alle kjente grunnstoffer. Det er det eneste halogenet som ikke er i stand til å vise positive oksidasjonstilstander. Ved oppvarming reagerer fluor med alle metaller, inkludert gull og platina. Det danner en rekke forbindelser med oksygen, disse er de eneste forbindelsene der oksygenet er elektropositivt (for eksempel oksygendifluorid OFa). I motsetning til oksider kalles disse forbindelsene oksygenfluorider.
Elementene i oksygenundergruppen skiller seg betydelig i egenskaper fra oksygen. Deres hovedforskjell er deres evne til å vise positive oksidasjonstilstander, opp til
De mest merkbare forskjellene mellom halogener er i forbindelser der de viser positive oksidasjonstilstander. Disse er hovedsakelig halogenforbindelser med de mest elektronegative elementene - fluor og oksygen, som
Oksygenatomet har den elektroniske konfigurasjonen [He]25 2p. Siden dette elementet er nest etter fluor i sin elektronegativitet, har det nesten alltid en negativ oksidasjonstilstand i forbindelsene. De eneste forbindelsene hvor oksygen har en positiv oksidasjonstilstand er fluorholdige forbindelser Op2 og OP.
I 1927 ble en oksygenforbindelse av fluor oppnådd indirekte, der oksygen har en positiv oksidasjonstilstand på to
Fordi nitrogenatomene i ammoniakk tiltrekker seg elektroner sterkere enn i elementært nitrogen, sies de å ha en negativ oksidasjonstilstand. I nitrogendioksid, hvor nitrogenatomene er svakere i å tiltrekke elektroner enn i elementært nitrogen, har det en positiv oksidasjonstilstand. I elementært nitrogen eller elementært oksygen har hvert atom en oksidasjonstilstand på null. (Nulloksidasjonstilstanden er tilordnet alle elementer i ubundet tilstand.) Oksidasjonstilstand er et nyttig konsept for å forstå redoksreaksjoner.
Klor danner en hel serie oksyanioner, Cl, Cl, Cl og Cl, der det viser en påfølgende serie positive oksidasjonstilstander. Kloridionet, C1, har den elektroniske strukturen til edelgassen Ar med fire par valenselektroner. De ovennevnte fire kloroksyanionene kan betraktes som reaksjonsproduktene til et kloridion, CG, som en Lewis-base med ett, to, tre eller fire oksygenatomer, som hver har elektronakseptoregenskaper, dvs. Lewis-syre
De kjemiske egenskapene til svovel, selen og tellur skiller seg på mange måter fra egenskapene til oksygen. En av de viktigste forskjellene er eksistensen av positive oksidasjonstilstander i disse elementene opp til -1-6, som f.eks.
Den elektroniske konfigurasjonen ns np lar elementene i denne gruppen vise oksidasjonstilstander -I, +11, +IV og +VI. Siden bare to elektroner mangler før dannelsen av inertgasskonfigurasjonen, oppstår -II-oksidasjonstilstanden veldig lett. Dette gjelder spesielt for lette elementer i gruppen.
Faktisk skiller oksygen seg fra alle elementene i gruppen i den lettheten som atomet får to elektroner med, og danner et dobbeltladet negativt ion. Med unntak av uvanlige negative oksidasjonstilstander av oksygen i peroksider (-1), superoksider (-Va) og ozonider (7h), forbindelser hvor det er oksygen-oksygenbindinger, samt + 1 og - + II tilstandene i O. Fa og OR3 oksygen i alle forbindelser har en oksidasjonstilstand på -I. For de gjenværende elementene i gruppen blir den negative oksidasjonstilstanden gradvis mindre stabil, og de positive blir mer stabile. I tunge grunnstoffer dominerer lavere positive oksidasjonstilstander.
I samsvar med naturen til elementet i en positiv oksidasjonstilstand, endres naturen til oksidene i periodene og gruppene i det periodiske systemet naturlig. I perioder avtar den negative effektive ladningen på oksygenatomer og det skjer en gradvis overgang fra basiske over amfotere oksider til sure, for eksempel
Nal, Mg b, AIF3, ZrBf4. Ved bestemmelse av oksidasjonstilstanden til elementer i forbindelser med polare kovalente bindinger, sammenlignes verdiene av deres elektronegativitet (se 1.6, siden under dannelsen av en kjemisk binding forskyves elektroner til atomene til mer elektronegative elementer, sistnevnte). har en negativ oksidasjonstilstand i forbindelsene Fluor, karakterisert ved den høyeste elektronegativitetsverdien, i forbindelser har alltid en konstant negativ oksidasjonstilstand -1.
Oksygen, som også har en høy elektronegativitetsverdi, er karakterisert ved en negativ oksidasjonstilstand, vanligvis -2, i peroksider -1. Unntaket er forbindelse OF2, hvor oksidasjonstilstanden til oksygen er 4-2. Alkaliske og jordalkaliske grunnstoffer, som er karakterisert ved en relativt lav elektronegativitetsverdi, har alltid en positiv oksidasjonstilstand lik henholdsvis +1 og +2. Hydrogen viser en konstant oksidasjonstilstand (+ 1) i de fleste forbindelser, for eksempel
Når det gjelder elektronegativitet, er oksygen bare nest etter fluor. Forbindelser av oksygen med fluor er unike, siden bare i disse forbindelsene har oksygen en positiv oksidasjonstilstand.
Derivater av den positive oksidasjonstilstanden til oksygen er de sterkeste energikrevende oksidasjonsmidlene, i stand til å frigjøre den kjemiske energien som er lagret i dem under visse forhold. De kan brukes som effektive oksidasjonsmidler for rakettdrivstoff.
A tilhører ikke-metaller, denne tilstanden er den vanligste for dem. Imidlertid finnes elementer fra gruppe 6A, med unntak av oksygen, ofte i tilstander med positiv oksidasjonstilstand opp til + 6, som tilsvarer deling av alle seks valenselektroner med atomer av mer elektronegative grunnstoffer.
Alle elementene i denne undergruppen, unntatt polonium, er ikke-metaller. I deres forbindelser viser de både negative og positive oksidasjonstilstander. I forbindelser med metaller og hydrogen er deres oksidasjonstilstand vanligvis -2. I forbindelser med ikke-metaller, for eksempel oksygen, kan det ha en verdi på +4 eller -)-6. Unntaket fra dette er selve oksygenet. Når det gjelder elektronegativitet, er den bare nest etter fluor, og derfor er dens oksidasjonstilstand positiv (-1-2) bare i kombinasjon med dette elementet (ORg). I forbindelser med alle andre grunnstoffer er oksidasjonstilstanden til oksygen negativ og er vanligvis lik -2. I hydrogenperoksid og dets derivater er det lik -1.
Nitrogen er dårligere i elektronegativitet bare for oksygen og fluor. Derfor viser den positive oksidasjonstilstander bare i forbindelser med disse to elementene. I oksider og oksyanioner tar oksidasjonstilstanden til nitrogen verdier fra + 1 til -b 5.
I forbindelser med mer elektronegative elementer har p-elementer i gruppe VI en positiv oksidasjonstilstand. For dem (bortsett fra oksygen) er de mest karakteristiske oksidasjonstilstandene -2, +4, -4-6, som tilsvarer en gradvis økning i antall uparrede elektroner ved eksitasjon av et elements atom.
Spesielt godt kjent er komplekse anioner med oksygenligander - oksokomplekser. De er dannet av atomer av overveiende ikke-metalliske elementer i positive oksidasjonstilstander (metalliske - bare i høye oksidasjonstilstander). Oksokomplekser oppnås ved interaksjon av kovalente oksider av de tilsvarende elementene med det negativt polariserte oksygenatomet til basiske oksider eller vann, for eksempel
Oksider og hydroksyder. Oksyder og hydroksider av p-elementer kan betraktes som forbindelser med høyest positive oksidasjonstilstand, p-elementer med oksygen
O, ClCl, ClO), der klor har en positiv oksidasjonstilstand. Nitrogen ved høye temperaturer kombineres direkte med oksygen og har derfor reduserende egenskaper
I forbindelser med oksygen kan grunnstoffer vise en høyere positiv oksidasjonstilstand lik gruppetallet. Oksider av grunnstoffer, avhengig av deres plassering i det periodiske systemet og graden av oksidasjon av elementet, kan vise grunnleggende eller sure egenskaper.
I tillegg er disse elementene i stand til å vise positive oksidasjonstilstander opp til +6, med unntak av oksygen (bare opp til +2). Elementer i oksygenundergruppen er ikke-metaller.
De vanligste oksidasjonsmidlene inkluderer halogener, oksygen og oksyanioner som MPO4, Cr3O og NO, der sentralatomet har en høy positiv oksidasjonstilstand. Noen ganger brukt som oksidasjonsmidler
Forbindelsene Org og Org er sterke oksidasjonsmidler, siden oksygen i dem er i positiv oksidasjonstilstand - -1 og +2, og derfor, med en stor tilførsel av energi (høy elektronaffinitet), vil de sterkt tiltrekke seg elektroner på grunn av ønske om oksygen til å gå inn i de mest stabile tilstandene for det.
Ioniserte ikke-metallatomer i positiv oksidasjonstilstand og metallioner i høy oksidasjonstilstand med oksygen danner nøytrale molekyler av oksider CO, CO2, N0, N02, ZOg, 5102, 5n02, MnO og komplekse oksygenholdige ioner N0, P04, ZO, Cr0, MnOg osv.
Det høyeste elektriske nivået av atomene til disse elementene tilsvarer formelen pa Oksygen er det nest mest elektronegative grunnstoffet (etter det mest negative fluoret), det kan tilskrives en stabil oksidasjonstilstand i forbindelser lik (-Og) i oksygenfluorider dens oksidasjonstilstand er positiv. De gjenværende elementene i VIA-gruppen viser oksidasjonstilstander (-I), (+ IV) og (CH VI) i sine forbindelser, og oksidasjonstilstanden er stabil for svovel (+ VI) og for de gjenværende elementene (4-IV) ). Ved elektronegativitet
Når O2 interagerer med det sterkeste oksidasjonsmiddelet P1Pb, dannes stoffet 02[P1Pb] der molekylionet O2 er kationet. Forbindelser hvor oksygen har en positiv oksidasjonstilstand er de sterkeste energikrevende oksidasjonsmidlene, som er i stand til å frigjøre lagret kjemisk energi under visse forhold. De kan brukes som effektive oksidasjonsmidler for rakettdrivstoff.
Imidlertid er deres evne til å feste elektroner mye mindre uttalt enn for de tilsvarende elementene i gruppene VI og VII. Med oksygen danner de oksider av typen RjOj, som viser den høyeste positive oksidasjonstilstanden på + 5.
Brom og jod viser positive oksidasjonstilstander i sine forbindelser med oksygen og med mer elektronegative halogener. De oksygenholdige syrene (og deres salter) av disse grunnstoffene er godt studert, slik som HOI (bromerte, salter - hypobromitter) og HOI (bromerte, salter - hypojoditter) НВгОз (bromerte, salter - bromater) og НУз (joderte, salter - jodater) , samt NbYub (orto-jod, salter - orto-periodater).
(gjentakelse)
II. Oksidasjonstilstand (nytt materiale)
Oksidasjonstilstand- dette er en betinget ladning som et atom mottar som et resultat av fullstendig donasjon (aksept) av elektroner, basert på betingelsen om at alle bindinger i forbindelsen er ioniske.
La oss vurdere strukturen til fluor- og natriumatomer:
F +9)2)7
Na +11)2)8)1
- Hva kan sies om fullstendigheten av det ytre nivået av fluor- og natriumatomer?
- Hvilket atom er lettere å akseptere, og hvilket er lettere å gi bort valenselektroner for å fullføre det ytre nivået?
Har begge atomene et ufullstendig ytre nivå?
Det er lettere for et natriumatom å gi fra seg elektroner, og for et fluoratom å akseptere elektroner før det fullfører det ytre nivået.
F 0 + 1ē → F -1 (et nøytralt atom aksepterer ett negativt elektron og får en oksidasjonstilstand på "-1", og blir til negativt ladet ion - anion )
Na 0 – 1ē → Na +1 (et nøytralt atom gir fra seg ett negativt elektron og får en oksidasjonstilstand på "+1", og blir til positivt ladet ion - kation )
Hvordan bestemme oksidasjonstilstanden til et atom i PSHE D.I. Mendeleev?
Bestemmelsesregler oksidasjonstilstand for et atom i PSHE D.I. Mendeleev:
1. Hydrogen viser vanligvis oksidasjonstall (CO) +1 (unntak, forbindelser med metaller (hydrider) - i hydrogen er CO lik (-1) Me + n H n -1)
2. Oksygen viser vanligvis SO -2 (unntak: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - hydrogenperoksid)
3. Metaller bare vise + n positiv CO
4. Fluor viser alltid CO lik -1 (F -1)
5. For elementer hovedundergrupper:
Høyere CO (+) = gruppenummer N grupper
Lavest CO (-) = N grupper – 8
Regler for å bestemme oksidasjonstilstanden til et atom i en forbindelse:
I. Oksidasjonstilstand frie atomer og atomer i molekyler enkle stoffer lik null - Na 0 , P 4 0 , O 2 0
II. I komplekst stoff den algebraiske summen av CO-ene til alle atomer, tatt i betraktning deres indekser, er lik null = 0 , og i komplekst ion dens ladning.
For eksempel, H +1 N +5 O 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0
2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2
Øvelse 1 – bestemme oksidasjonstilstandene til alle atomer i formelen svovelsyre H 2 SO 4?
1. La oss sette de kjente oksidasjonstilstandene for hydrogen og oksygen, og ta CO av svovel som "x"
H+1Sx04-2
(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0
X = 6 eller (+6), derfor har svovel C O +6, dvs. S+6
Oppgave 2 – bestemme oksidasjonstilstandene til alle atomer i formelen for fosforsyre H 3 PO 4?
1. La oss sette de kjente oksidasjonstilstandene til hydrogen og oksygen, og ta CO til fosfor som "x"
H3+1 P x O4-2
2. La oss komponere og løse ligningen i henhold til regel (II):
(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0
X = 5 eller (+5), derfor har fosfor C O +5, dvs. P+5
Oppgave 3 – bestemme oksidasjonstilstandene til alle atomer i formelen for ammoniumion (NH 4) +?
1. La oss sette den kjente oksidasjonstilstanden til hydrogen, og ta CO2 av nitrogen som "x"
Redoksprosesser er av stor betydning for levende og livløs natur. For eksempel kan forbrenningsprosessen klassifiseres som en forbrenningsprosess med deltagelse av atmosfærisk oksygen. I denne oksidasjons-reduksjonsreaksjonen viser den sine ikke-metalliske egenskaper.
Eksempler på OVR er også fordøyelsesprosesser, respirasjonsprosesser, fotosyntese.
Klassifisering
Avhengig av om det er en endring i oksidasjonstilstanden til elementene i startstoffet og reaksjonsproduktet, er det vanlig å dele alle kjemiske transformasjoner i to grupper:
- redoks;
- uten å endre oksidasjonstilstander.
Eksempler på den andre gruppen er ioniske prosesser som skjer mellom løsninger av stoffer.
Oksidasjon-reduksjonsreaksjoner er prosesser som er forbundet med en endring i oksidasjonstilstanden til atomene som utgjør de opprinnelige forbindelsene.
Hva er oksidasjonsnummer
Dette er en betinget ladning ervervet av et atom i et molekyl når elektronparene av kjemiske bindinger skifter til et mer elektronegativt atom.
For eksempel, i natriumfluorid (NaF)-molekylet, viser fluor maksimal elektronegativitet, så oksidasjonstilstanden er en negativ verdi. Natriumet i dette molekylet vil være et positivt ion. Summen av oksidasjonstilstander i et molekyl er null.
Definisjonsalternativer
Hva slags ion er oksygen? Positive oksidasjonstilstander er ukarakteristiske for det, men dette betyr ikke at dette elementet ikke viser dem i visse kjemiske interaksjoner.
Selve konseptet med oksidasjonstilstand er formelt av natur, det er ikke relatert til den effektive (virkelige) ladningen til atomet. Det er praktisk å bruke ved klassifisering av kjemiske stoffer, samt ved registrering av pågående prosesser.
Bestemmelsesregler
For ikke-metaller skilles de laveste og høyeste oksidasjonstilstandene. Hvis for å bestemme den første indikatoren åtte trekkes fra gruppenummeret, faller den andre verdien i utgangspunktet sammen med nummeret til gruppen der det gitte kjemiske elementet er lokalisert. For eksempel, i forbindelser er det vanligvis lik -2. Slike forbindelser kalles oksider. For eksempel inkluderer slike stoffer karbondioksid (karbondioksid), hvis formel er CO 2.
Ikke-metaller viser ofte sin maksimale oksidasjonstilstand i syrer og salter. For eksempel, i perklorsyre HClO 4 har halogenet en valens på VII (+7).
Peroksider
Oksydasjonstilstanden til oksygenatomet i forbindelser er vanligvis -2, med unntak av peroksider. De regnes som oksygenforbindelser som inneholder et ufullstendig redusert ion i form av O 2 2-, O 4 2-, O 2 -.
Peroksidforbindelser er delt inn i to grupper: enkle og komplekse. Enkle forbindelser er de der peroksydgruppen er koblet til et metallatom eller -ion med en atom- eller ionisk kjemisk binding. Slike stoffer dannes av alkali- og jordalkalimetaller (unntatt litium og beryllium). Med økende elektronegativitet av metallet innenfor undergruppen, observeres en overgang fra en ionisk type binding til en kovalent struktur.
I tillegg til peroksider av typen Me 2 O 2 har representanter for den første gruppen (hovedundergruppe) også peroksider i form av Me 2 O 3 og Me 2 O 4.
Hvis oksygen viser en positiv oksidasjonstilstand med fluor, i kombinasjon med metaller (i peroksider) er denne indikatoren -1.
Komplekse peroksoforbindelser er stoffer hvor denne gruppen fungerer som ligander. Lignende stoffer dannes av elementer fra den tredje gruppen (hovedundergruppe), så vel som etterfølgende grupper.
Klassifisering av komplekse peroksogrupper
Det er fem grupper av slike komplekse forbindelser. Den første består av peroksosyrer, som har den generelle formen [Ep(O 2 2-) x L y ] z- . Peroksidioner er i dette tilfellet inkludert i kompleksionet eller fungerer som en monodentat (E-O-O-), brodannende (E-O-O-E) ligand, og danner et multinukleært kompleks.
Hvis oksygen viser en positiv oksidasjonstilstand med fluor, er det i kombinasjon med alkali- og jordalkalimetaller et typisk ikke-metall (-1).
Et eksempel på et slikt stoff er Carosyre (peroksomonomersyre) av formen H 2 SO 5. Ligandperoksydgruppen i slike komplekser fungerer som en bro mellom ikke-metalliske atomer, for eksempel i peroksydisulfursyre av formen H 2 S 2 O 8 - en hvit krystallinsk substans med lavt smeltepunkt.
Den andre gruppen av komplekser er skapt av stoffer der peroksogruppen er en del av et komplekst ion eller molekyl.
De er representert med formelen [E n (O 2) x L y ] z.
De resterende tre gruppene er peroksider som inneholder krystallisasjonsvann, for eksempel Na 2 O 2 × 8H 2 O, eller.
Som typiske egenskaper for alle peroksidstoffer fremhever vi deres interaksjon med sure løsninger og frigjøring av aktivt oksygen under termisk nedbrytning.
Klorater, nitrater, permanganater og perklorater kan fungere som en kilde til oksygen.
Oksygen difluorid
Når viser oksygen en positiv oksidasjonstilstand? Når det kombineres med det mer elektronegative oksygenet) AV 2. Det er +2. Denne forbindelsen ble først oppnådd av Paul Lebeau på begynnelsen av det tjuende århundre, og studert litt senere av Ruff.
Oksygen viser en positiv oksidasjonstilstand når det kombineres med fluor. Elektronegativiteten er 4, så elektrontettheten i molekylet skifter mot fluoratomet.
Egenskaper til oksygenfluorid
Denne forbindelsen er i en flytende aggregattilstand og er uendelig blandbar med flytende oksygen, fluor og ozon. Løselighet i kaldt vann er minimal.
Hvordan forklares den positive oksidasjonstilstanden? The Great Encyclopedia of Petroleum forklarer at du kan bestemme den høyeste + (positive) oksidasjonstilstanden ved gruppenummeret i det periodiske systemet. Denne verdien bestemmes av det største antallet elektroner som et nøytralt atom kan gi fra seg under fullstendig oksidasjon.
Oksygenfluorid oppnås ved den alkaliske metoden, som innebærer å føre fluorgass gjennom en vandig løsning av alkali.
I tillegg til oksygenfluorid, produserer dette også ozon og hydrogenperoksid.
Et alternativt alternativ for å få oksygenfluorid er å utføre elektrolyse av en løsning av flussyre. Denne forbindelsen dannes også delvis under forbrenning av vann i en fluoratmosfære.
Prosessen fortsetter i henhold til en radikal mekanisme. Først initieres frie radikaler, ledsaget av dannelsen av et oksygenbiradikal. På neste trinn skjer den dominerende prosessen.
Oksygendifluorid viser sterke oksiderende egenskaper. Når det gjelder styrke, kan det sammenlignes med fri fluor, og når det gjelder mekanismen til den oksidative prosessen - med ozon. Reaksjonen krever høy aktiveringsenergi, siden det første trinnet innebærer dannelse av atomært oksygen.
Den termiske nedbrytningen av dette oksidet, der oksygen er preget av en positiv oksidasjonstilstand, er en monomolekylær reaksjon som starter ved temperaturer fra 200 °C.
Karakteristiske egenskaper
Når oksygenfluorid kommer inn i varmt vann, oppstår hydrolyse, hvis produkter vil være vanlig molekylært oksygen, samt hydrogenfluorid.
Prosessen akselereres betydelig i et alkalisk miljø. En blanding av vann og oksygendifluoriddamp er eksplosiv.
Denne forbindelsen reagerer intenst med metallisk kvikksølv, og på edle metaller (gull, platina) danner den bare en tynn fluorfilm. Denne egenskapen forklarer muligheten for å bruke disse metallene ved vanlige temperaturer for kontakt med oksygenfluorid.
Hvis temperaturen øker, oksiderer metaller. De mest egnede metallene for å arbeide med denne fluorforbindelsen er magnesium og aluminium.
Rustfritt stål og kobberlegeringer endrer ikke nevneverdig deres opprinnelige utseende under påvirkning av oksygenfluorid.
Den høye aktiveringsenergien til nedbrytningen av denne oksygenforbindelsen med fluor gjør at den trygt kan blandes med forskjellige hydrokarboner og karbonmonoksid, noe som forklarer muligheten for å bruke oksygenfluorid som et utmerket oksidasjonsmiddel for rakettdrivstoff.
Konklusjon
Kjemikere utførte en rekke eksperimenter som bekreftet muligheten for å bruke denne forbindelsen i gassdynamiske lasersystemer.
Spørsmål knyttet til å bestemme oksidasjonstilstandene til oksygen og andre ikke-metaller er inkludert i skolens kjemikurs.
Slike ferdigheter er viktige fordi de lar elever på videregående skole takle oppgavene som tilbys i testene til Unified State Exam.
Det kjemiske elementet i en forbindelse, beregnet ut fra antakelsen om at alle bindinger er ioniske.
Oksidasjonstilstander kan ha en positiv, negativ eller null verdi, derfor er den algebraiske summen av oksidasjonstilstandene til elementene i et molekyl, tatt i betraktning antall atomer, lik 0, og i et ion - ladningen til ionet .
1. Oksydasjonstilstandene til metaller i forbindelser er alltid positive.
2. Den høyeste oksidasjonstilstanden tilsvarer nummeret på gruppen i det periodiske systemet der elementet er lokalisert (unntak er: Au +3(Jeg grupperer), Cu +2(II), fra gruppe VIII kan oksidasjonstilstanden +8 bare finnes i osmium Os og rutenium Ru.
3. Oksydasjonstilstandene til ikke-metaller avhenger av hvilket atom det er knyttet til:
- hvis med et metallatom, så er oksidasjonstilstanden negativ;
- hvis med et ikke-metallatom, kan oksidasjonstilstanden være enten positiv eller negativ. Det avhenger av elektronegativiteten til atomene til elementene.
4. Den høyeste negative oksidasjonstilstanden til ikke-metaller kan bestemmes ved å trekke fra 8 tallet på gruppen som grunnstoffet befinner seg i, dvs. den høyeste positive oksidasjonstilstanden er lik antall elektroner i det ytre laget, som tilsvarer gruppetallet.
5. Oksydasjonstilstandene til enkle stoffer er 0, uavhengig av om det er et metall eller et ikke-metall.
Grunnstoffer med konstante oksidasjonstilstander.
|
Element |
Karakteristisk oksidasjonstilstand |
Unntak |
|
Metallhydrider: LIH -1 |
||
|
Oksidasjonstilstand kalt den betingede ladningen til en partikkel under antagelsen om at bindingen er fullstendig brutt (har en ionisk karakter). H- Cl = H + + Cl - , Bindingen i saltsyre er polar kovalent. Elektronparet er mer forskjøvet mot atomet Cl - , fordi det er et mer elektronegativt element. Hvordan bestemme oksidasjonstilstanden?Elektronegativitet er atomers evne til å tiltrekke seg elektroner fra andre grunnstoffer. Oksydasjonstallet er angitt over elementet: Br 2 0 , Na 0 , O + 2 F 2-1 ,K + Cl - etc. Det kan være negativt og positivt. Oksydasjonstilstanden til et enkelt stoff (ubundet, fri tilstand) er null. Oksydasjonstilstanden til oksygen for de fleste forbindelser er -2 (unntaket er peroksider H 2 O 2, der den er lik -1 og forbindelser med fluor - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oksidasjonstilstand av et enkelt monoatomisk ion er lik ladningen: Na + , Ca +2 . Hydrogen i forbindelsene har en oksidasjonstilstand på +1 (unntak er hydrider - Na + H - og type tilkoblinger C +4 H 4 -1 ). I metall-ikke-metallbindinger er den negative oksidasjonstilstanden det atomet som har større elektronegativitet (data om elektronegativitet er gitt i Pauling-skalaen): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NEI 3 ) - etc. Regler for å bestemme graden av oksidasjon i kjemiske forbindelser.La oss ta forbindelsen KMnO 4 , det er nødvendig å bestemme oksidasjonstilstanden til manganatomet. Argumentasjon:
K+Mn X O 4 -2 La X- ukjent for oss oksidasjonstilstand for mangan. Antall kaliumatomer er 1, mangan - 1, oksygen - 4. Det er bevist at molekylet som helhet er elektrisk nøytralt, så dets totale ladning må være null. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Dette betyr at oksidasjonstilstanden til mangan i kaliumpermanganat = +7. La oss ta et annet eksempel på et oksid Fe2O3. Det er nødvendig å bestemme oksidasjonstilstanden til jernatomet. Argumentasjon:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Konklusjon: oksidasjonstilstanden til jern i dette oksidet er +3. Eksempler. Bestem oksidasjonstilstandene til alle atomene i molekylet. 1. K2Cr2O7. Oksidasjonstilstand K +1, oksygen O -2. Gitt indekser: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Fordi den algebraiske summen av oksidasjonstilstandene til elementene i et molekyl, tatt i betraktning antall atomer, er lik 0, så er antallet positive oksidasjonstilstander lik antallet negative. Oksidasjonstilstander K+O=(-14)+(+2)=(-12). Det følger av dette at kromatomet har 12 positive potenser, men det er 2 atomer i molekylet, som betyr at det er (+12) per atom: 2 = (+6). Svar: K2 + Cr2+607-2. 2.(AsO 4) 3- . I dette tilfellet vil summen av oksidasjonstilstander ikke lenger være lik null, men med ladningen til ionet, dvs. - 3. La oss lage en ligning: x+4×(- 2)= - 3 . Svar: (Som +504-2) 3-. |