Что такое валентность степень окисления

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Электроотрицательность

Электроотрицательность (ЭО) — это способность атомов притягивать электроны при связывании с другими атомами .

Электроотрицательность зависит от расстояния между ядром и валентными электронами, и от того, насколько валентная оболочка близка к завершенной. Чем меньше радиус атома и чем больше валентных электронов, тем выше его ЭО.

Фтор является самым электроотрицательным элементом. Во-первых, он имеет на валентной оболочке 7 электронов (до октета недостает всего 1-го электрона) и, во-вторых, эта валентная оболочка (…2s 2 2p 5 ) расположена близко к ядру.

Менее всего электроотрицательны атомы щелочных и щелочноземельных металлов. Они имеют большие радиусы и их внешние электронные оболочки далеки от завершения. Им гораздо проще отдать свои валентные электроны другому атому (тогда предвнешняя оболочка станет завершенной), чем «добирать» электроны.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисленияРазность электроотрицательностей элементов в соединении (ΔX) позволит судить о типе химической связи. Если величина Δ X = 0 – связь ковалентная неполярная.

При разности электроотрицательностей до 2,0 связь называют ковалентной полярной, например: связь H—F в молекуле фтороводорода HF: Δ X = (3,98 — 2,20) = 1,78

Связи с разностью электроотрицательностей больше 2,0 считаются ионными. Например: связь Na—Cl в соединении NaCl: Δ X = (3,16 — 0,93) = 2,23.

Степень окисления

Степень окисления (СО) — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисленияЧто такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

На этом рисунке изображены степени окисления, характерные для первых 20 элементов.
Обратите внимание. Высшая СО как правило равна номеру группы в таблице Менделеева. У металлов главных подгрупп – одна характерная СО, у неметаллов, как правило, наблюдается разброс СО. Поэтому неметаллы образуют большое количество соединений и обладают более «разнообразными» свойствами, по сравнению с металлами.

Примеры определения степени окисления

Определим степени окисления хлора в соединениях:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Те правила, которые мы рассмотрели не всегда позволяют рассчитать СО всех элементов, как например в данной молекуле аминопропана.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления
Здесь удобно пользоваться следующим приемом:

1)Изображаем структурную формулу молекулы, черточка – это связь, пара электронов.

2) Черточку превращаем в стрелку, направленную к более ЭО атому. Эта стрелка символизирует переход электрона к атому. Если связаны два одинаковых атома, оставляем черту как есть – нет перехода электронов.

3) Считаем сколько электронов «пришло» и «ушло».

Второй атом углерода: водород отдал ему электрон, а азот забрал один электрон. Заряд не поменялся, равен нулю. И т.д.

Валентность

Вале́нтность (от лат. valēns «имеющий силу») — способность атомов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

В ряде случаев, валентность может численно совпадать со степенью окисления, но ни коим образом они не тождественны друг другу. Например, в молекулах N2 и CO реализуется тройная связь (то есть валентность каждого атома равна 3), однако степень окисления азота равна 0, углерода +2, кислорода −2.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисленияВ азотной кислоте степень окисления азота равна +5, тогда как азот не может иметь валентность выше 4, т.к имеет только 4 орбитали на внешнем уровне (а связь можно рассматривать как перекрывание орбиталей). И вообще, любой элемент второго периода по этой же причине не может иметь валентность большую 4.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Ещё несколько «коварных» вопросов, в которых часто делают ошибки.

Источник

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Содержание:

Электроотрицательность химических элементов

Электроотрицательность (ЭО) – свойство атомов элементов оттягивать на себя электроны от другого атома в соединении.

На ЭО влияет несколько факторов: радиус атома и расстояние между ядром и валентными электронами. Численные значения ЭО приблизительные. Часто используют шкалу определения ЭО по Полингу.

Относительная электроотрицательность атомов элементов по Полингу

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Анализируя данную шкалу можно выявить ряд закономерностей, перекликающихся с периодическим законом (ПЗ).

В зависимости от значения электроотрицательности образуются вещества с различным видом химической связей: если между атомами нет разности в электроотрицательности, образуются простые вещества (состоящие из одного вида атомов), чем больше разность, тем полярность молеклы возрастает: образуются молекулы веществ с полярной связью и ионной связью.

Степень окисления химических элементов и ее вычисление

Степень окисления (СО) – условный заряд атомов химических элементов в соединении на основании того, что все связи ионные.

Степень окисления может иметь отрицательное, положительное или нулевое значение, которое обычно помещается над символом элемента в верхней части.

При определении СО следует руководствоваться следующими правилами:

Применяя эти правила можно рассчитать степени окисления элементов в сложном веществе.

К примеру, определим степени окисления элементов в фосфорной кислоте H3PO4.

Рассчитаем степени окисления у элементов в нитрате алюминия Al(NO3)3.

Валентность. Валентные возможности атомов

Валентность — это способность атома присоединять ряд других атомов для образования химической связи.

Валентность может быть определена числом химических связей, образующих атом, или числом неспаренных электронов.

Для определения валентности применяются определенные правила:

Валентность может совпадать со степенью окисления, но не имеет знака «+» или «-», не может быть равна нулю.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности атомов могут определяться:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности водорода

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности водорода определяются одним неспаренным электроном на единственной орбитали. Водород обладает слабой способностью отдавать или принимать электроны, поэтому для него характерны в основном ковалентные химические связи. Ионные связи он может создавать с металлами, образуя гидриды. Ковалентные химические связи образуются за счет общих электронных пар. Поскольку у водорода всего один электрон, он способен образовывать только одну связь. По этой причине для него характерна валентность равная I.

Валентные возможности углерода

На внешнем энергетическом уровне у углерода 4 электрона: 2 спаренных и 2 неспаренных. Это состояние атома называется основным. По числу неспаренных электронов можно сказать, что углерод проявляет валентность равную II. Однако такая валентность проявляется только в некоторых соединениях.

В органических соединениях и некоторых органических веществах углерод проявляет валентность равную IV. Эта валентность характерна для возбужденного состояния С. Из основного в возбужденное состояние он может переходить при получении дополнительной энергии. Один электрон с s-подуровня переходит на p-подуровень, где есть свободная орбиталь.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности азота

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

У азота на валентном энергетическом уровне находится 5электронов: 3 неспаренных и 2 спаренных. Исходя из этого, валентность азота может быть равна III. В возбужденное состоянии атом азота не может переходить. Однако азот может выступать в качестве донора при образовании ковалентных химических связей, обеспечивая своей электронной паре атом, имеющий свободную орбиталь. В этом случае валентность у азота будет равна IV, причем для азота, как элемента пятой группы, это максимальная валентность. Валентность V он проявлять не способен.

Валентные возможности фосфора

В отличие от азота, фосфор имеет свободные 3d-орбитали, на которые могут переходить электроны. На внешнем энергетическом уровне находятся 3 неспаренных электрона. Атом фосфора способен переходить из основного состояния в возбужденное. Электроны с p-подуровня переходят на d-подуровень. В этом случае атом Р приобретает валентность, равную V. Таким образом, строение электронной оболочки атома увеличивает валентные возможности Р, по сравнению с азотом, от I до V.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности кислорода

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

На последнем энергетическом уровне у кислорода 2 неспаренных электрона. В соединениях чаще всего проявляет валентность II. У кислорода нет d-подуровня, поэтому переход электронов невозможен. Валентные возможности очень ограничены – проявляет II и III валентности.

Валентные возможности серы

Сера, так же, как и кислород, р в VI группе главной подгруппе ПСХЭ. Поэтому на валентном энергетическом уровне у серы 2 неспаренных электрона. Напрашивается вывод, что валентность серы равна II. Однако у серы есть и d-подуровень, который расширяет ее валентные возможности. Сера способна переходить из основного состояния в возбужденное, при этом может быть либо 4 неспаренных электрона, либо 6.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Таким образом, сера способна проявлять валентности II, IV, VI.

Опираясь на этот материал, можно определить все возможные валентности для любого химического элемента.

Источник

Валентность. Степень окисления химических элементов

Валентность химических элементов

Валентность элемента — число химических связей, которые образует один атом данного элемента в данной молекуле.

Валентные возможности атома определяются числом:

Правила определения валентности элементов в соединениях

Валентность элементов не имеет знака.

У металлов, находящихся в главных подгруппах, валентность равна номеру группы.

У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая.

Пример

Сера (S) имеет высшую валентность VI и низшую (8 – 6), равную II.

Фосфор (P) проявляет валентности V и III.

Запомни!

В большинстве случаев валентность и степень окисления численно совпадают, хотя это разные характеристики. Но!

Степень окисления химических элементов

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи в соединении ионные (то есть все связывающие электронные пары полностью смещены к атому более электроотрицательного элемента).

Численно она равна количеству электронов, которое отдает атом приобретающий положительный заряд, или количеству электронов, которое присоединяет к себе атом, приобретающий отрицательный заряд.

Различие понятий степень окисления и валентность

Понятие валентность используется для количественного выражения электронного взаимодействия в ковалентных соединениях, то есть в соединениях, образованных за счет образования общих электронных пар. Степень окисления используется для описания реакций, которые сопровождаются отдачей или присоединением электронов.

В отличии от валентности, являющейся нейтральной характеристикой, степень окисления может иметь положительное, отрицательное, или нулевое значение. Положительное значение соответствует числу отданных электронов, а отрицательная числу присоединенных. Нулевое значение означает, что элемент находится либо в форме простого вещества, либо он был восстановлен до 0 после окисления, либо окислен до нуля после предшествующего восстановления.

Определение степени окисления конкретного химического элемента

Степень окисления простых веществ всегда равна нулю.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Элементы с постоянной степенью окисления

Степень окисления = +№ группы

I группа главная подгруппа степень окисления +1.

II группа главная подгруппа степень окисления +2.

III группа главная подгруппа (бор, алюминий) степень окисления равна +3.

Исключения

Элементы с переменной степенью окисления

Все остальные элементы (за исключением VIII группы главной подгруппы).

Для элементов главных подгрупп:

Пример

Если молекула образована ковалентными связями, то более электроотрицательный атом имеет отрицательную степень окисления, а менее электроотрицательный — положительную.

При определении степени окисления в продуктах химических реакций исходят из правила электронейтральности, в соответствии с которым сумма степеней окисления различных элементов, входящих в состав вещества, должна быть равна нулю.

Примеры определения степеней окисления в сложных веществах

Задание 1

Определите степени окисления всех элементов в соединение N2O5.

Решение

Задание 2

Определите степени окисления всех элементов в соединение Na2SO4.

Решение

Степень окисления серы (S) обозначаем за х, учитываем, что алгебраическая сумма степеней окисления равна 0, а также принимаем во внимание число атомов каждого химического элемента, получаем уравнение: 2*(+1) + х + 4(-2) = 0. Отсюда х = +6.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Задание 3

Определите степени окисления всех элементов в соединение K2Cr2O7.

Решение

Источник

Валентность и степень окисления

Валентность

Определяют валентность по числу связей, которые один атом образует с другими. Для примера рассмотрим две молекулы

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Для определения валентности нужно хорошо представлять графические формулы веществ. В этой статье вы увидите множество формул. Сообщаю вам также о химических элементах с постоянной валентностью, знать которые весьма полезно.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

В электронной теории считается, что валентность связи определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии. Мы касались с вами темы валентных электронов и возбужденного состояния атома. На примере фосфора объединим эти две темы для полного понимания.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Подавляющее большинство химических элементов обладает непостоянным значением валентности. Переменная валентность характерна для меди, железа, фосфора, хрома, серы.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Степень окисления

Численно степень окисления равна условному заряду, который можно приписать атому, руководствуясь предположением, что все электроны, образующие связи, перешли к более электроотрицательному элементу.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Зная изменения электроотрицательности в периодах и группах периодической таблицы Д.И. Менделеева, можно сделать вывод о том какой элемент принимает «+», а какой минус. Помогают в этом вопросе и элементы с постоянной степенью окисления.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Самостоятельно определите степени окисления атомов в следующих веществах: RbOH, NaCl, BaO, NaClO3, SO2Cl2, KMnO4, Li2SO3, O2, NaH2PO4. Ниже вы найдете решение этой задачи.

Сравнивайте значение электроотрицательности по таблице Менделеева, и, конечно, пользуйтесь интуицией 🙂 Однако по мере изучения химии, точное знание степеней окисления должно заменить даже самую развитую интуицию 😉

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Валентность и степень окисления

Источник

1.3.2. Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Электроотрицательность

Электроотрицательность — способность атома какого-либо химического элемента в соединении оттягивать на себя электроны связанных с ним атомов других химических элементов.

Электроотрицательность, как и прочие свойства атомов химических элементов, изменяется с увеличением порядкового номера элемента периодически:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

График выше демонстрирует периодичность изменения электроотрицательности элементов главных подгрупп в зависимости от порядкового номера элемента.

При движении вниз по подгруппе таблицы Менделеева электроотрицательность химических элементов уменьшается, при движении вправо по периоду возрастает.

Электроотрицательность отражает неметалличность элементов: чем выше значение электроотрицательности, тем более у элемента выражены неметаллические свойства.

Степень окисления

Степень окисления – условный заряд атома химического элемента в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все связи в его молекуле ионные, т.е. все связывающие электронные пары смещены к атомам с большей электроотрицательностью.

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

1) Степень окисления химических элементов в простых веществах всегда равна нулю.

2) Существуют элементы, проявляющие в сложных веществах постоянную степень окисления:

Элементы, проявляющие постоянную СО

Значение постоянной СО этого элемента

Щелочные металлы, т.е. все металлы
IA группы — Li, Na, K, Rb, Cs, Fr+1Все элементы II группы, кроме ртути:
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd+2Алюминий Al+3Фтор F-1

3) Существуют химические элементы, которые проявляют в подавляющем большинстве соединений постоянную степень окисления. К таким элементам относятся:

Элемент

Степень окисления практически во всех соединениях

Исключения

водород H+1Гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов, например:
Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окислениякислород O-2Пероксиды водорода и металлов:
Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления
Фторид кислорода — Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

4) Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле всегда равна нулю. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.

5) Высшая (максимальная) степень окисления равна номеру группы. Исключения, которые не попадают под это правило, — элементы побочной подгруппы I группы, элементы побочной подгруппы VIII группы, а также кислород и фтор.

Химические элементы, номер группы которых не совпадает с их высшей степенью окисления (обязательные к запоминанию)

Химический элемент

Номер группы

Высшая степень окисления

КислородVI+2 (в OF2)ФторVII0МедьI+2ЖелезоVIII +6 (например K2FeO4)

6) Низшая степень окисления металлов всегда равна нулю, а низшая степень окисления неметаллов рассчитывается по формуле:

низшая степень окисления неметалла = №группы − 8

Отталкиваясь от представленных выше правил, можно установить степень окисления химического элемента в любом веществе.

Нахождение степеней окисления элементов в различных соединениях

Пример 1

Определите степени окисления всех элементов в серной кислоте.

Решение:

Запишем формулу серной кислоты:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Степень окисления водорода во всех сложных веществах +1 (кроме гидридов металлов).

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Обозначим степень окисления серы как x:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Молекула серной кислоты, как и молекула любого вещества, в целом электронейтральна, т.к. сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Схематически это можно изобразить следующим образом:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Т.е. мы получили следующее уравнение:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Таким образом, степень окисления серы в серной кислоте равна +6.

Пример 2

Определите степень окисления всех элементов в дихромате аммония.

Решение:

Запишем формулу дихромата аммония:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Как и в предыдущем случае, мы можем расставить степени окисления водорода и кислорода:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Однако мы видим, что неизвестны степени окисления сразу у двух химических элементов — азота и хрома. Поэтому найти степени окисления аналогично предыдущему примеру мы не можем (одно уравнение с двумя переменными не имеет единственного решения).

Мы знаем степени окисления водорода и кислорода. Зная, что сумма степеней окисления атомов всех элементов в ионе равна заряду, и обозначив степени окисления азота и хрома как x и y соответственно, мы можем записать:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Т.е. мы получаем два независимых уравнения:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Решая которые, находим x и y:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Как определять степени окисления элементов в органических веществах можно почитать здесь.

Валентность

Валентность атомов обозначается римскими цифрами: I, II, III и т.д.

Валентные возможности атома зависят от количества:

1) неспаренных электронов Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

2) неподеленных электронных пар на орбиталях валентных уровней Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

3) пустых электронных орбиталей валентного уровня Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Валентные возможности атома водорода

Изобразим электронно-графическую формулу атома водорода:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Было сказано, что на валентные возможности могут влиять три фактора — наличие неспаренных электронов, наличие неподеленных электронных пар на внешнем уровне, а также наличие вакантных (пустых) орбиталей внешнего уровня. Мы видим на внешнем (и единственном) энергетическом уровне один неспаренный электрон. Исходя из этого, водород может точно иметь валентность, равную I. Однако на первом энергетическом уровне есть только один подуровень — s, т.е. атом водорода на внешнем уровне не имеет как неподеленных электронных пар, так и пустых орбиталей.

Таким образом, единственная валентность, которую может проявлять атом водорода, равна I.

Валентные возможности атома углерода

Рассмотрим электронное строение атома углерода. В основном состоянии электронная конфигурация его внешнего уровня выглядит следующим образом:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Т.е. в основном состоянии на внешнем энергетическом уровне невозбужденного атома углерода находится 2 неспаренных электрона. В таком состоянии он может проявлять валентность, равную II. Однако атом углерода очень легко переходит в возбужденное состояние при сообщении ему энергии, и электронная конфигурация внешнего слоя в этом случае принимает вид:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Несмотря на то что на процесс возбуждения атома углерода тратится некоторое количество энергии, траты с избытком компенсируются при образовании четырех ковалентных связей. По этой причине валентность IV намного более характерна для атома углерода. Так, например, валентность IV углерод имеет в молекулах углекислого газа, угольной кислоты и абсолютно всех органических веществ.

Помимо неспаренных электронов и неподеленных электронных пар на валентные возможности также влияет наличие вакантных ( Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления) орбиталей валентного уровня. Наличие таких орбиталей на заполняемом уровне приводит к тому, что атом может выполнять роль акцептора электронной пары, т.е. образовывать дополнительные ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Так, например, вопреки ожиданиям, в молекуле угарного газа CO связь не двойная, а тройная, что наглядно показано на следующей иллюстрации:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома углерода:

1) Для углерода возможны валентности II, III, IV

2) Наиболее распространенная валентность углерода в соединениях IV

3) В молекуле угарного газа CO связь тройная (!), при этом одна из трех связей образована по донорно-акцепторному механизму

Валентные возможности атома азота

Запишем электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома азота:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Как видно из иллюстрации выше, атом азота в своем обычном состоянии имеет 3 неспаренных электрона, в связи с чем логично предположить о его способности проявлять валентность, равную III. Действительно, валентность, равная трём, наблюдается в молекулах аммиака (NH3), азотистой кислоты (HNO2), треххлористого азота (NCl3) и т.д.

Выше было сказано, что валентность атома химического элемента зависит не только от количества неспаренных электронов, но также и от наличия неподеленных электронных пар. Связано это с тем, что ковалентная химическая связь может образоваться не только, когда два атома предоставляют друг другу по одному электрону, но также и тогда, когда один атом, имеющий неподеленную пару электронов — донор( Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления) предоставляет ее другому атому с вакантной ( Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления) орбиталью валентного уровня (акцептору). Т.е. для атома азота возможна также валентность IV за счет дополнительной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму. Так, например, четыре ковалентных связи, одна из которых образована по донорно-акцепторному механизму, наблюдается при образовании катиона аммония:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Несмотря на то что одна из ковалентных связей образуется по донорно-акцепторному механизму, все связи N-H в катионе аммония абсолютно идентичны и ничем друг от друга не отличаются.

Валентность, равную V, атом азота проявлять не способен. Связано это с тем, что для атома азота невозможен переход в возбужденное состояние, при котором происходит распаривание двух электронов с переходом одного из них на свободную орбиталь, наиболее близкую по уровню энергии. Атом азота не имеет d-подуровня, а переход на 3s-орбиталь энергетически настолько затратен, что затраты энергии не покрываются образованием новых связей. Многие могут задаться вопросом, а какая же тогда валентность у азота, например, в молекулах азотной кислоты HNO3 или оксида азота N2O5? Как ни странно, валентность там тоже IV, что видно из нижеследующих структурных формул:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

em>Резюмируя информацию по валентным возможностям атома азота:

1) Для азота возможны валентности I, II, III и IV

2) Валентности V у азота не бывает!

3) В молекулах азотной кислоты и оксида азота N2O5 азот имеет валентность IV, а степень окисления +5 (!).

Валентные возможности фосфора

Изобразим электронно-графическую формулу внешнего энергетического уровня атома фосфора:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Как мы видим, строение внешнего слоя у атома фосфора в основном состоянии и атома азота одинаково, в связи с чем логично ожидать для атома фосфора так же, как и для атома азота, возможных валентностей, равных I, II, III и IV, что и наблюдается на практике.

Однако в отличие от азота, атом фосфора имеет на внешнем энергетическом уровне еще и d-подуровень с 5-ю вакантными орбиталями.

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Таким образом, недоступная для азота валентность V для атома фосфора возможна. Так, например, валентность, равную пяти, атом фосфора имеет в молекулах таких соединений, как фосфорная кислота, галогениды фосфора (V), оксид фосфора (V) и т.д.

Валентные возможности атома кислорода

Электронно-графическая формула внешнего энергетического уровня атома кислорода имеет вид:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

Мы видим на 2-м уровне два неспаренных электрона, в связи с чем для кислорода возможна валентность II. Следует отметить, что данная валентность атома кислорода наблюдается практически во всех соединениях. Выше при рассмотрении валентных возможностей атома углерода мы обсудили образование молекулы угарного газа. Связь в молекуле CO тройная, следовательно, кислород там трехвалентен (кислород — донор электронной пары).

Из-за того что атом кислорода не имеет на внешнем уровне d-подуровня, распаривание электронов s и p-орбиталей невозможно, из-за чего валентные возможности атома кислорода ограничены по сравнению с другими элементами его подгруппы, например, серой.

Таким образом, кислород практически всегда имеет валентность, равную II, однако в некоторых частицах он трехвалентен, в частности, в молекуле угарного газа C≡O. В случае, когда кислород имеет валентность III, одна из ковалентных связей образована по донорно-акцепторному механизму.

Валентные возможности атома серы

Внешний энергетический уровень атома серы в невозбужденном состоянии:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

У атома серы, как и у атома кислорода, в обычном состоянии два неспаренных электрона, поэтому мы можем сделать вывод о том, что для серы возможна валентность, равная двум. И действительно, валентность II сера имеет, например, в молекуле сероводорода H2S.

Как мы видим, у атома серы на внешнем уровне появляется d-подуровень с вакантными орбиталями. По этой причине атом серы способен расширять свои валентные возможности в отличие от кислорода за счет перехода в возбужденные состояния. Так, при распаривании неподеленной электронной пары 3p-подуровня атом серы приобретает электронную конфигурацию внешнего уровня следующего вида:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

В таком состоянии атом серы имеет 4 неспаренных электрона, что говорит нам о возможности проявления атомами серы валентности, равной IV. Действительно, валентность IV сера имеет в молекулах SO2, SF4, SOCl2 и т.д.

При распаривании второй неподеленной электронной пары, расположенной на 3s-подуровне, внешний энергетический уровень приобретает конфигурацию:

Что такое валентность степень окисления. Смотреть фото Что такое валентность степень окисления. Смотреть картинку Что такое валентность степень окисления. Картинка про Что такое валентность степень окисления. Фото Что такое валентность степень окисления

В таком состоянии уже становится возможным проявление валентности VI. Примером соединений с VI-валентной серой являются SO3, H2SO4, SO2Cl2 и т.д.

Аналогично можно рассмотреть валентные возможности остальных химических элементов.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *