Ступінь окислення. Визначення ступеня окиснення атома елемента за хімічною формулою сполуки. Складання формули сполуки за відомими ступенями окислення атомів елементів

Ступінь окислення елемента - це умовний заряд атома в речовині, обчислений з припущенням, що вона складається з іонів. Для визначення ступеня окиснення елементів необхідно запам'ятати певні правила:

1. Ступінь окислення може бути позитивним, негативним або рівним нулю. Він позначається арабською цифрою зі знаком "плюс" або "мінус" над символом елемента.

2. При визначенні ступенів окислення виходять з електронегативності речовини: сума ступенів окислення всіх атомів у поєднанні дорівнює нулю.

3. Якщо з'єднання утворено атомами одного елемента (у простій речовині), то ступінь окислення цих атомів дорівнює нулю.

4. Атомам деяких хімічних елементів зазвичай приписують сталі ступеня окиснення. Наприклад, ступінь окислення фтору в з'єднаннях завжди дорівнює -1; літію, натрію, калію, рубідії та цезію +1; магнію, кальцію, стронцію, барію та цинку +2, алюмінію +3.

5. Ступінь окиснення водню в більшості сполук +1, і тільки в з'єднаннях з деякими металами він дорівнює -1 (KH, BaH2).

6. Ступінь окислення кисню у більшості сполук -2, і лише деяких сполуках йому приписують ступінь окислення -1 (H2O2, Na2O2 чи +2 (OF2).

7. Атоми багатьох хімічних елементів надають змінні ступені окислення.

8. Ступінь окислення атома металу в сполуках позитивний і чисельно дорівнює його валентності.

9. Максимальний позитивний ступінь окислення елемента, як правило, дорівнює номеру групи в періодичній системі, де знаходиться елемент.

10. Мінімальний ступінь окиснення для металів дорівнює нулю. Для неметалів здебільшого нижче негативний ступінь окислення дорівнює різниці між номером групи та цифрою вісім.

11. Ступінь окислення атома утворює простий іон (складається з одного атома), що дорівнює заряду цього іона.

Користуючись наведеними правилами, визначимо ступеня окиснення хімічних елементів у складі H2SO4. Це складна речовина, що складається з трьох хімічних елементів - водню Н, сірки S і кисню О. Зазначимо ступеня окиснення тих елементів, для яких вони є постійними. У нашому випадку це водень Н та кисень О.

Визначимо невідомий ступінь окислення сірки. Нехай ступінь окислення сірки у цій сполукі дорівнює х.

Складемо рівняння, помноживши для кожного елемента його індекс у ступінь окислення та добуту суму прирівняємо до нуля: 2 · (+1) + x + 4 · (-2) = 0

2 + X - 8 = 0

x = +8 - 2 = +6

Отже, ступінь окислення сірки дорівнює плюс шість.

У наступному прикладі з'ясуємо, як можна скласти формулу сполуки з відомими ступенями окиснення атомів елементів. Складемо формулу ферум (III) оксиду. Слово «оксид» означає, що з символу заліза треба записати символ кисню: FeO.

Зазначимо ступеня окиснення хімічних елементів над їх символами. Ступінь окислення заліза зазначена в назві в дужках (III), отже, дорівнює +3, ступінь окислення кисню в оксидах -2.

Знайдемо найменше загальне кратне для чисел 3 та 2, це 6. Розділимо число 6 на 3, отримаємо число 2 – це індекс для заліза. Розділимо число 6 на 2, отримаємо число 3 це індекс для кисню.

У наступному прикладі з'ясуємо, як можна скласти формулу сполуки з відомими ступенями окиснення атомів елементів та зарядами іонів. Складемо формулу кальцій ортофосфату. Слово «ортофосфат» означає, що праворуч від символу Кальцію треба записати кислотний залишок ортофосфатної кислоти: CaPO4.

Зазначимо ступінь окислення кальцію (правило номер чотири) та заряд кислотного залишку (по таблиці розчинності).

Знайдемо найменше загальне кратне для чисел 2 та 3, це 6. Розділимо число 6 на 2, отримаємо число 3 – це індекс для кальцію. Розділимо число 6 на 3, отримаємо число 2 це індекс для кислотного залишку.

У хімії терміни «окислення» і «відновлення» означає реакції, у яких атом чи група атомів втрачають чи, відповідно, набувають електрони. Ступінь окислення - це чисельна величина, що приписується одному або кільком атомам, що характеризує кількість перерозподіляються електронів і показує, яким чином ці електрони розподіляються між атомами при реакції. Визначення цієї величини може бути як простою, так і досить складною процедурою, залежно від атомів і молекул, що складаються з них. Більш того, атоми деяких елементів можуть володіти декількома ступенями окиснення. На щастя, визначення ступеня окислення існують нескладні однозначні правила, для впевненого користування якими достатньо знання основ хімії та алгебри.

Кроки

Частина 1

Визначення ступеня окиснення за законами хімії

Визначте, чи є речовина, що розглядається, елементарною.Ступінь окислення атомів поза хімічною сполукою дорівнює нулю. Це справедливо як для речовин, утворених з окремих вільних атомів, так і для таких, що складаються з двох або багатоатомних молекул одного елемента.

• Наприклад, Al (s) і Cl 2 мають ступінь окислення 0, оскільки обидва знаходяться у хімічно незв'язаному елементарному стані.
• Зверніть увагу, що алотропна форма сірки S 8 або октасера, незважаючи на свою нетипову будову, також характеризується нульовим ступенем окислення.

1. Визначте, чи складається речовина, що розглядається, з іонів.Ступінь окислення іонів дорівнює їхньому заряду. Це справедливо як вільних іонів, так тих, які входять до складу хімічних сполук.

   • Наприклад, ступінь окислення іона Cl - дорівнює -1.
   • Ступінь окислення іона Cl у складі хімічної сполуки NaCl також дорівнює -1. Оскільки іон Na, за визначенням, має заряд +1 ми укладаємо, що заряд іона Cl -1, і таким чином ступінь його окислення дорівнює -1.

2. Врахуйте, що іони металів можуть мати кілька ступенів окиснення.Атоми багатьох металевих елементів можуть іонізуватися різні величини. Наприклад, заряд іонів такого металу як залізо (Fe) дорівнює +2 або +3. Заряд іонів металу (і їх ступінь окислення) можна визначити зарядами іонів інших елементів, з якими цей метал входить до складу хімічної сполуки; у тексті цей заряд позначається римськими цифрами: залізо (III) має ступінь окислення +3.

   • Як приклад розглянемо з'єднання, що містить іон алюмінію. Загальний заряд з'єднання AlCl 3 дорівнює нулю. Оскільки нам відомо, що іони Cl - мають заряд -1, і в поєднанні міститься 3 таких іони, для загальної нейтральності речовини, що розглядається, іон Al повинен мати заряд +3. Отже, у разі ступінь окислення алюмінію дорівнює +3.

3. Ступінь окиснення кисню дорівнює -2 (за деякими винятками).Майже завжди атоми кисню мають ступінь окислення -2. Є кілька винятків із цього правила:

   • Якщо кисень знаходиться в елементарному стані (O 2), його ступінь окислення дорівнює 0, як і у інших елементарних речовин.
   • Якщо кисень входить до складу перекису, Його ступінь окислення дорівнює -1. Перекису - це група сполук, що містять просту кисень-кисневий зв'язок (тобто аніон перекису O 2 -2). Наприклад, у складі молекули H 2 O 2 (перекис водню) кисень має заряд і рівень окислення -1.
   • У поєднанні з фтором кисень має ступінь окислення +2, читайте правило для фтору нижче.

4. Водень характеризується ступенем окиснення +1, за деякими винятками.Як і для кисню, тут також є винятки. Як правило, ступінь окислення водню дорівнює +1 (якщо він не знаходиться в елементарному стані H2). Однак у сполуках, званих гідридами, ступінь окислення водню становить -1.

   • Наприклад, H 2 O ступінь окислення водню дорівнює +1, оскільки атом кисню має заряд -2, і для загальної нейтральності необхідні два заряди +1. Тим не менш, у складі гідриду натрію ступінь окислення водню вже -1, так як іон Na несе заряд +1 і для загальної електронейтральності заряд атома водню (а тим самим і його ступінь окислення) повинен дорівнювати -1.

5. Фтор завждимає ступінь окиснення -1.Як було зазначено, ступінь окислення деяких елементів (іони металів, атоми кисню у перекисах тощо) може змінюватися залежно від низки чинників. Ступінь окиснення фтору, однак, незмінно становить -1. Це тим, що це елемент має найбільшу електронегативність - інакше кажучи, атоми фтору найменш охоче розлучаються з власними електронами і найактивніше притягують чужі електрони. Таким чином, їхній заряд залишається незмінним.

6. Сума ступенів окислення у поєднанні дорівнює його заряду.Ступені окислення всіх атомів, що входять до хімічної сполуки, у сумі повинні давати заряд цієї сполуки. Наприклад, якщо з'єднання нейтральне, сума ступенів окислення всіх його атомів повинна дорівнювати нулю; якщо з'єднання є багатоатомним іоном із зарядом -1, сума ступенів окиснення дорівнює -1, і так далі.

   • Це хороший метод перевірки - якщо сума ступенів окислення не дорівнює загальному заряду з'єднання, то ви десь помилилися.

   Частина 2

   Визначення ступеня окиснення без використання законів хімії

   1. Знайдіть атоми, які не мають суворих правил щодо ступеня окиснення.По відношенню до деяких елементів немає твердо встановлених правил знаходження ступеня окислення. Якщо атом не підпадає під жодне правило з перерахованих вище, і ви не знаєте його заряду (наприклад, атом входить до складу комплексу, і його заряд не вказаний), ви можете встановити ступінь окислення такого атома методом виключення. Спочатку визначте заряд решти атомів сполуки, а потім із відомого загального заряду сполуки обчисліть ступінь окислення даного атома.

      • Наприклад, у поєднанні Na 2 SO 4 невідомий заряд атома сірки (S) - ми лише знаємо, що він не нульовий, оскільки сірка знаходиться не в елементарному стані. Ця сполука є хорошим прикладом для ілюстрації методу алгебри визначення ступеня окислення.

   2. Знайдіть ступені окислення інших елементів, що входять до з'єднання.За допомогою описаних вище правил визначте ступені окислення інших атомів сполуки. Не забувайте про винятки правил у випадку атомів O, H і так далі.

      • Для Na 2 SO 4 , користуючись нашими правилами, ми бачимо, що заряд (отже і ступінь окислення) іона Na дорівнює +1, а кожного з атомів кисню становить -2.

   3. Знайдіть невідомий ступінь окислення із заряду з'єднання.Тепер у вас є всі дані для простого розрахунку шуканого ступеня окислення. Запишіть рівняння, у лівій частині якого буде сума числа, отриманого на попередньому кроці обчислень, та невідомого ступеня окислення, а у правій – загальний заряд з'єднання. Іншими словами, (Сума відомих ступенів окислення) + (шуканий ступінь окислення) = (заряд з'єднання).

      • У нашому випадку Na 2 SO 4 рішення виглядає так:
        • (Сума відомих ступенів окислення) + (шуканий ступінь окислення) = (заряд з'єднання)
        • -6 + S = 0
        • S = 0 + 6
        • S = 6. У Na 2 SO 4 сірка має ступінь окислення 6 .
   • У з'єднаннях сума всіх ступенів окиснення повинна дорівнювати заряду. Наприклад, якщо з'єднання являє собою двоатомний іон, сума ступенів окислення атомів повинна дорівнювати загальному іонному заряду.
   • Дуже корисно вміти користуватися періодичною таблицею Менделєєва і знати, де в ній розміщуються металеві та неметалеві елементи.
   • Ступінь окислення атомів в елементарному вигляді завжди дорівнює нулю. Ступінь окислення одиничного іона дорівнює його заряду. Елементи групи 1A таблиці Менделєєва, такі як водень, літій, натрій, елементарному вигляді мають ступінь окислення +1; ступінь окислення металів групи 2A, таких як магній та кальцій, в елементарному вигляді дорівнює +2. Кисень і водень, залежно від виду хімічного зв'язку, можуть мати 2 різні значення ступеня окислення.

Виберіть рубрику Книги Математика Фізика Контроль та управління доступом Пожежна безпека Корисне Постачальники обладнання Засоби вимірювань (КВП) Вимір вологості - постачальники в РФ. Холодоагент (Холодильний агент) R22 - Дифторхлорметан (CF2ClH) Холодагент (Холодильний агент) R32 - Дифторметан (CH2F2). Геометричні фігури. Властивості формули: периметри, площі, об'єми, довжини. Трикутники, прямокутники і т.д. Градуси у радіани. Інтерфейс підключення. Умовні графічні зображення в проектах опалення, вентиляції, кондиціювання повітря та теплохолодопостачання згідно ANSI/ASHRAE Standard 134-2005. Електричні та магнітні величини Дипольні моменти електричні.

Таблиця. Ступені окиснення хімічних елементів.

Таблиця. Ступені окиснення хімічних елементів.

Ступінь окислення- це умовний заряд атомів хімічного елемента у поєднанні, обчислений з припущення, що це зв'язку мають іонний тип. Ступені окислення можуть мати позитивне, негативне або нульове значення, тому алгебраїчна сума ступенів окислення елементів у молекулі з урахуванням числа їх атомів дорівнює 0, а в іоні – заряду іона. Ступені окислення металів у з'єднаннях завжди позитивні. Вищий ступінь окислення відповідає номеру групи періодичної системи, де знаходиться даний елемент (виняток становлять: Au +3(І група), Cu +2(II), з VIII групи ступінь окислення +8 може бути тільки у осмію Osта рутенія Ru. Ступені окислення неметалів залежать від того, з яким атомом він з'єднаний: якщо з атомом металу, то ступінь окиснення негативна; якщо з атомом неметалу то ступінь окислення може бути і позитивний, і негативний. Це залежить від електронегативності атомів елементів. Вищий негативний ступінь окислення неметалів можна визначити відніманням з 8 номери групи, де знаходиться даний елемент, тобто. найвищий позитивний ступінь окислення дорівнює числу електронів на зовнішньому шарі, що відповідає номеру групи. Ступені окислення простих речовин дорівнюють 0, незалежно від того метал це або неметал.

Таблиця: Елементи з постійними ступенями окиснення.

Таблиця. Ступені окислення хімічних елементів за абеткою. Елемент Назва Ступінь окислення 7 N -III, 0, +I, II, III, IV, V 89 Ас 13 Al Алюміній 95 Am Америцій 0, + II, III, IV 18 Ar 85 At -I, 0, +I, V 56 Ba 4 Be Берилій 97 Bk 5 B -III, 0, +III 107 Bh 35 Br -I, 0, +I, V, VII 23 V 0, + II, III, IV, V 83 Bi 1 H -I, 0, +I 74 W Вольфрам 64 Gd Гадоліній 31 Ga 72 Hf 2 He 32 Ge Німеччина 67 Ho 66 Dy Диспрозій 105 Db 63 Єu 26 Fe 79 Au 49 In 77 Ir 39 Y 70 Yb Ітербій 53 I -I, 0, +I, V, VII 48 Cd 19 До 98 Cf Каліфорній 20 Ca 54 Xe 0, + II, IV, VI, VIII 8 O Кисень -II, I, 0, +II 27 Co 36 Кr 14 Si -IV, 0, 11, IV 96 Cm 57 La 3 Li 103 Lr Лоуренсій 71 Lu 12 Mg 25 Mn Марганець 0, +II, IV, VI, VIII 29 Cu 109 Mt Мейтнерій 101 Md Менделєвий 42 Mo Молібден 33 As - III, 0, +III, V 11 Na 60 Nd 10 Ne 93 Np Нептуній 0, +III, IV, VI, VII 28 Ni 41 Nb 102 No 50 Sn 76 Os 0, +IV, VI, VIII 46 Pd Паладій 91 Pa. Протактіній 61 Pm Прометій 84 Ро 59 Рг Празеодим 78 Pt 94 PU Плутоній 0, +III, IV, V, VI 88 Ra 37 Rb 75 Re 104 Rf Резерфордій 45 Rh 86 Rn 0, + II, IV, VI, VIII 44 Ru 0, +II, IV, VI, VIII 80 Hg 16 S -II, 0, +IV, VI 47 Ag 51 Sb 21 Sc 34 Se -II, 0,+IV, VI 106 Sg Сіборгій 62 Sm 38 Sr Стронцій 82 РЬ 81 Тl 73 Ta 52 Te -II, 0, +IV, VI 65 Tb 43 Tc Технецький 22 Ti 0, + II, III, IV 90 Th 69 Tm 6 C -IV, I, 0, +II, IV 92 U 100 Fm 15 P -III, 0, +I, III, V 87 Fr 9 F -I, 0 108 Hs 17 Cl 24 Cr 0, + II, III, VI 55 Cs 58 Ce 30 Zn 40 Zr Цирконій 99 ES Ейнштейній 68 Еr

Таблиця. Ступені окиснення хімічних елементів за номером. Елемент Назва Ступінь окислення 1 H -I, 0, +I 2 He 3 Li 4 Be Берилій 5 B -III, 0, +III 6 C -IV, I, 0, +II, IV 7 N -III, 0, +I, II, III, IV, V 8 O Кисень -II, I, 0, +II 9 F -I, 0 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al Алюміній 14 Si -IV, 0, 11, IV 15 P -III, 0, +I, III, V 16 S -II, 0, +IV, VI 17 Cl -I, 0, +I, III, IV, V, VI, VII 18 Ar 19 До 20 Ca 21 Sc 22 Ti 0, + II, III, IV 23 V 0, + II, III, IV, V 24 Cr 0, + II, III, VI 25 Mn Марганець 0, +II, IV, VI, VIII 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge Німеччина 33 As - III, 0, +III, V 34 Se -II, 0,+IV, VI 35 Br -I, 0, +I, V, VII 36 Кr 37 Rb 38 Sr Стронцій 39 Y 40 Zr Цирконій 41 Nb 42 Mo Молібден 43 Tc Технецький 44 Ru 0, +II, IV, VI, VIII 45 Rh 46 Pd Паладій 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te -II, 0, +IV, VI 53 I -I, 0, +I, V, VII 54 Xe 0, + II, IV, VI, VIII 55 Cs 56 Ba 57 La 58 Ce 59 Рг Празеодим 60 Nd 61 Pm Прометій 62 Sm 63 Єu 64 Gd Гадоліній 65 Tb 66 Dy Диспрозій 67 Ho 68 Еr 69 Tm 70 Yb Ітербій 71 Lu 72 Hf 73 Ta 74 W Вольфрам 75 Re 76 Os 0, +IV, VI, VIII 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Тl 82 РЬ 83 Bi 84 Ро 85 At -I, 0, +I, V 86 Rn 0, + II, IV, VI, VIII 87 Fr 88 Ra 89 Ас 90 Th 91 Pa. Протактіній 92 U 93 Np Нептуній 0, +III, IV, VI, VII 94 PU Плутоній 0, +III, IV, V, VI 95 Am Америцій 0, + II, III, IV 96 Cm 97 Bk 98 Cf Каліфорній 99 ES Ейнштейній 100 Fm 101 Md Менделєвий 102 No 103 Lr Лоуренсій 104 Rf Резерфордій 105 Db 106 Sg Сіборгій 107 Bh 108 Hs 109 Mt Мейтнерій

Оцінка статті:

Відеокурс «Отримай п'ятірку» включає всі теми, необхідні для успішного складання ЄДІ з математики на 60-65 балів. Повністю всі завдання 1-13 Профільного ЄДІ з математики. Підходить також для здачі Базового ЄДІ з математики. Якщо ви хочете здати ЄДІ на 90-100 балів, вам треба вирішувати частину 1 за 30 хвилин і без помилок!

Курс підготовки до ЄДІ для 10-11 класів, а також для викладачів. Все необхідне, щоб вирішити частину 1 ЄДІ з математики (перші 12 завдань) та задачу 13 (тригонометрія). А це понад 70 балів на ЄДІ, і без них не обійтись ні стобальнику, ні гуманітарію.

Уся необхідна теорія. Швидкі способи вирішення, пастки та секрети ЄДІ. Розібрано всі актуальні завдання частини 1 із Банку завдань ФІПД. Курс повністю відповідає вимогам ЄДІ-2018.

Курс містить 5 великих тем, по 2,5 години кожна. Кожна тема дається з нуля, це просто і зрозуміло.

Сотні завдань ЄДІ. Текстові завдання та теорія ймовірностей. Прості і легко запам'ятовуються алгоритми розв'язання задач. Геометрія. Теорія, довідковий матеріал, аналіз всіх типів завдань ЄДІ. Стереометрія. Хитрі прийоми розв'язання, корисні шпаргалки, розвиток просторової уяви. Тригонометрія з нуля - до завдання 13. Розуміння замість зубріння. Наочне пояснення складних понять. Алгебра. Коріння, ступеня та логарифми, функція та похідна. База на вирішення складних завдань 2 частини ЄДІ.

Електронегативність, як і інші властивості атомів хімічних елементів, змінюється із збільшенням порядкового номера елемента періодично:

Графік вище показує періодичність зміни електронегативності елементів основних підгруп залежно від порядкового номера елемента.

При русі вниз по підгрупі таблиці Менделєєва електронегативність хімічних елементів зменшується, під час руху праворуч за періодом зростає.

Електронегативність відбиває неметаллічність елементів: що вище значення електронегативності, то більше в елемента виражені неметалеві властивості.

Ступінь окислення

Як розрахувати ступінь окислення елемента у поєднанні?

1) Ступінь окиснення хімічних елементів у простих речовинах завжди дорівнює нулю.

2) Існують елементи, що виявляють у складних речовинах постійний ступінь окислення:

3) Існують хімічні елементи, які виявляють у переважній більшості сполук постійний ступінь окислення. До таких елементів відносяться:

Елемент	Ступінь окислення практично у всіх сполуках	Винятки
водень H	+1	Гідриди лужних та лужноземельних металів, наприклад:
кисень O	-2	Пероксиди водню та металів: Фторид кисню

4) Алгебраїчна сума ступенів окислення всіх атомів у молекулі завжди дорівнює нулю. Алгебраїчна сума ступенів окислення всіх атомів в іоні дорівнює заряду іона.

5) Вища (максимальна) ступінь окислення дорівнює номеру групи. Винятки, які не підпадають під це правило, - елементи побічної підгрупи І групи, елементи побічної підгрупи VIII групи, а також кисень і фтор.

Хімічні елементи, номер групи яких не збігається з їх вищим ступенем окиснення (обов'язкові для запам'ятовування)

6) Нижчий ступінь окиснення металів завжди дорівнює нулю, а нижчий ступінь окиснення неметалів розраховується за формулою:

нижчий ступінь окислення неметалу = № групи − 8

Відштовхуючись від наведених вище правил, можна встановити ступінь окислення хімічного елемента в будь-якій речовині.

Знаходження ступенів окислення елементів у різних сполуках

Приклад 1

Визначте ступеня окиснення всіх елементів у сірчаній кислоті.

Рішення:

Запишемо формулу сірчаної кислоти:

Ступінь окиснення водню у всіх складних речовинах +1 (крім гідридів металів).

Ступінь окислення кисню у всіх складних речовинах дорівнює -2 (крім пероксидів та фториду кисню OF 2). Розставимо відомі ступені окислення:

Позначимо ступінь окислення сірки як x:

Молекула сірчаної кислоти, як і молекула будь-якої речовини, загалом електронейтральна, т.к. сума ступенів окиснення всіх атомів у молекулі дорівнює нулю. Схематично це можна зобразити так:

Тобто. ми отримали наступне рівняння:

Вирішимо його:

Таким чином, ступінь окислення сірки у сірчаній кислоті дорівнює +6.

Приклад 2

Визначте ступінь окислення всіх елементів дихромату амонію.

Рішення:

Запишемо формулу дихромату амонію:

Як і в попередньому випадку, ми можемо розставити ступені окислення водню та кисню:

Проте бачимо, що невідомі ступеня окислення відразу в двох хімічних елементів — азоту і хрому. Тому знайти ступеня окислення аналогічно попередньому прикладу ми можемо (одне рівняння з двома змінними немає єдиного рішення).

Звернемо увагу на те, що вказана речовина відноситься до класу солей і, відповідно, має іонну будову. Тоді справедливо можна сказати, що до складу дихромату амонію входять катіони NH 4 + (заряд даного катіону можна подивитися у таблиці розчинності). Отже, так як у формульній одиниці дихромату амонію два позитивні однозарядні катіони NH 4 + , заряд дихромат-іона дорівнює -2, оскільки речовина в цілому електронейтрально. Тобто. речовина утворена катіонами NH 4 + та аніонами Cr 2 O 7 2- .

Ми знаємо ступеня окислення водню та кисню. Знаючи, що сума ступенів окиснення атомів всіх елементів в іоні дорівнює заряду, і позначивши ступеня окиснення азоту та хрому як xі yвідповідно, ми можемо записати:

Тобто. ми отримуємо два незалежні рівняння:

Вирішуючи які, знаходимо xі y:

Таким чином, у дихроматі амонію ступеня окиснення азоту -3, водню +1, хрому +6, а кисню -2.

Як визначати ступеня окиснення елементів в органічних речовинах можна почитати.

Валентність

Валентність атомів позначається римськими цифрами: І, ІІ, ІІІ тощо.

Валентні можливості атома залежать від кількості:

1) неспарених електронів

2) неподілених електронних пар на орбіталях валентних рівнів

3) порожніх електронних орбіталей валентного рівня

Валентні можливості атома водню

Зобразимо електронно-графічну формулу атома водню:

Було сказано, що на валентні можливості можуть впливати три фактори – наявність неспарених електронів, наявність неподілених електронних пар на зовнішньому рівні та наявність вакантних (порожніх) орбіталей зовнішнього рівня. Ми бачимо на зовнішньому (і єдиному) енергетичному рівні один неспарений електрон. Виходячи з цього, водень може точно мати валентність, що дорівнює I. Однак на першому енергетичному рівні є лише один підрівень — s,тобто. атом водню на зовнішньому рівні немає як неподілених електронних пар, і порожніх орбіталей.

Таким чином, єдина валентність, яку може виявляти атом водню, дорівнює I.

Валентні можливості атома вуглецю

Розглянемо електронну будову атома вуглецю. В основному стані електронна конфігурація його зовнішнього рівня виглядає так:

Тобто. в основному стані на зовнішньому енергетичному рівні незбудженого атома вуглецю знаходиться 2 неспарені електрони. У такому стані він може виявляти валентність, що дорівнює II. Однак атом вуглецю дуже легко переходить у збуджений стан при повідомленні йому енергії, і електронна конфігурація зовнішнього шару в цьому випадку набуває вигляду:

Незважаючи на те, що на процес збудження атома вуглецю витрачається деяка кількість енергії, витрати з надлишком компенсуються при утворенні чотирьох ковалентних зв'язків. Тому валентність IV набагато більш характерна для атома вуглецю. Так, наприклад, валентність IV вуглець має на молекулах вуглекислого газу, вугільної кислоти і всіх органічних речовин.

Крім неспарених електронів та неподілених електронних пар на валентні можливості також впливає наявність вакантних () орбіталей валентного рівня. Наявність таких орбіталей на рівні, що заповнюється призводить до того, що атом може виконувати роль акцептора електронної пари, тобто. утворювати додаткові ковалентні зв'язки за донорно-акцепторним механізмом. Так, наприклад, всупереч очікуванням, у молекулі чадного газу CO зв'язок не подвійний, а потрійний, що наочно показано на наступній ілюстрації:

Валентні можливості атома азоту

Запишемо електронно-графічну формулу зовнішнього енергетичного рівня атома азоту:

Як видно з ілюстрації вище, атом азоту у своєму звичайному стані має 3 неспарені електрони, у зв'язку з чим логічно припустити про його здатність виявляти валентність, рівну III. Дійсно, валентність, що дорівнює трьом, спостерігається в молекулах аміаку (NH 3), азотистої кислоти (HNO 2), трихлористого азоту (NCl 3) і т.д.

Вище було сказано, що валентність атома хімічного елемента залежить від кількості неспарених електронів, а й від наявності неподілених електронних пар. Пов'язано це з тим, що ковалентний хімічний зв'язок може утворитися не тільки коли два атоми надають один одному по одному електрону, але також і тоді, коли один атом, що має неподілену пару електронів — донор() надає її іншому атому з вакантною () орбіталлю валентного рівня (акцептор). Тобто. для атома азоту можлива також валентність IV за рахунок додаткового ковалентного зв'язку, утвореного за донорно-акцепторним механізмом. Так, наприклад, чотири ковалентні зв'язки, одна з яких утворена за донорно-акцепторним механізмом, спостерігається при утворенні катіону амонію:

Незважаючи на те, що один з ковалентних зв'язків утворюється за донорно-акцепторним механізмом, всі зв'язки N-H в катіоні амонію абсолютно ідентичні і нічим один від одного не відрізняються.

Валентність, що дорівнює V, атом азоту виявляти не здатний. Пов'язано це з тим, що для атома азоту неможливий перехід у збуджений стан, при якому відбувається розпарювання двох електронів з переходом одного з них на вільну орбіталь, найближчу за рівнем енергії. Атом азоту не має d-підрівня, а перехід на 3s-орбіталь енергетично настільки витратний, що витрати енергії не покриваються утворенням нових зв'язків. Багато хто може поставити питання, а яка ж тоді валентність у азоту, наприклад, в молекулах азотної кислоти HNO 3 або оксиду азоту N 2 O 5 ? Як не дивно, валентність там теж IV, що видно з наведених нижче структурних формул:

Пунктирною лінією на ілюстрації зображено так звану справакалізована π -зв'язок. Тому кінцеві зв'язки NO можна назвати «полуторними». Аналогічні полуторні зв'язки є також молекулі озону O 3 , бензолу C 6 H 6 тощо.

Валентні можливості фосфору

Зобразимо електронно-графічну формулу зовнішнього енергетичного рівня атома фосфору:

Як бачимо, будова зовнішнього шару в атома фосфору переважно стані і атома азоту однаково, у зв'язку з чим логічно очікувати атома фосфору як і, як й у атома азоту, можливих валентностей, рівних I, II, III і IV, як і спостерігається практично.

Однак, на відміну від азоту, атом фосфору має на зовнішньому енергетичному рівні ще й d-підрівень з 5-ма вакантними орбіталями.

У зв'язку з цим він здатний переходити в збуджений стан, розпарюючи електрони 3 s-орбіталі:

Таким чином, недоступна азоту валентність V для атома фосфору можлива. Так, наприклад, валентність, що дорівнює п'яти, атом фосфору має в молекулах таких сполук, як фосфорна кислота, галогеніди фосфору (V), оксид фосфору (V) і т.д.

Валентні можливості атома кисню

Електронно-графічна формула зовнішнього енергетичного рівня атома кисню має вигляд:

Ми бачимо на 2-му рівні два неспарені електрони, у зв'язку з чим для кисню можлива валентність II. Слід зазначити, що ця валентність атома кисню спостерігається практично у всіх сполуках. Вище під час розгляду валентних можливостей атома вуглецю ми обговорили утворення молекули чадного газу. Зв'язок у молекулі CO потрійний, отже, кисень там тривалентний (кисень — донор електронної пари).

Через те, що атом кисню не має на зовнішньому рівні d-підрівня, розпарювання електронів sі p-орбіталей неможливо, через що валентні можливості атома кисню обмежені порівняно з іншими елементами його підгрупи, наприклад сіркою.

Валентні можливості атома сірки

Зовнішній енергетичний рівень атома сірки у незбудженому стані:

У атома сірки, як і в атома кисню, у звичайному стані два неспарені електрони, тому ми можемо зробити висновок про те, що для сірки можлива валентність, що дорівнює двом. І справді, валентність II сірка має, наприклад, в молекулі сірководню H 2 S.

Як бачимо, у атома сірки зовнішньому рівні з'являється d-підрівень із вакантними орбіталями. Тому атом сірки здатний розширювати свої валентні можливості на відміну від кисню за рахунок переходу в збуджені стани. Так, при розпаруванні неподіленої електронної пари 3 p-підрівня атом сірки набуває електронної конфігурації зовнішнього рівня наступного виду:

У такому стані атом сірки має 4 неспарені електрони, що говорить нам про можливість прояву атомами сірки валентності, що дорівнює IV. Дійсно, валентність IV сірка має молекулах SO 2 , SF 4 , SOCl 2 і т.д.

При розпарюванні другої неподіленої електронної пари, розташованої на 3 s-підрівні, зовнішній енергетичний рівень набуває конфігурації:

У такому стані стає можливим прояв валентності VI. Прикладом сполук з VI-валентною сіркою є SO 3 H 2 SO 4 SO 2 Cl 2 і т.д.

Аналогічно можна розглянути валентні можливості решти хімічних елементів.