DEFINITION

Die Fähigkeit eines Atoms, chemische Bindungen einzugehen, wird als bezeichnet Wertigkeit. Als quantitatives Maß für die Wertigkeit wird die Anzahl der verschiedenen Atome in einem Molekül angesehen, mit denen ein bestimmtes Element Bindungen eingeht.

Nach dem Austauschmechanismus der Methode der Valenzbindungen wird die Wertigkeit chemischer Elemente durch die Anzahl der im Atom enthaltenen ungepaarten Elektronen bestimmt. Bei s- und p-Elementen sind dies die Elektronen der äußeren Ebene, bei d-Elementen die äußeren und voräußeren Ebenen.

Die Werte der höchsten und niedrigsten Wertigkeiten eines chemischen Elements können anhand des Periodensystems von D.I. bestimmt werden. Mendelejew. Die höchste Wertigkeit eines Elements stimmt mit der Nummer der Gruppe überein, in der es sich befindet, und die niedrigste ist die Differenz zwischen der Nummer 8 und der Gruppennummer. Brom befindet sich beispielsweise in der VIIA-Gruppe, was bedeutet, dass seine höchste Wertigkeit VII und die niedrigste I ist.

Gepaarte (zu zweit in Atomorbitalen angeordnete) Elektronen können, wenn sie angeregt werden, in Gegenwart freier Zellen des gleichen Niveaus getrennt werden (eine Elektronentrennung in irgendein Niveau ist unmöglich). Betrachten Sie das Beispiel der Elemente der Gruppen I und II. Beispielsweise ist die Wertigkeit der Elemente der Hauptuntergruppe der Gruppe I gleich eins, da die Atome dieser Elemente auf der äußeren Ebene ein Elektron haben:

3 Li 1s 2 2s 1

Die Wertigkeit der Elemente der Hauptuntergruppe der Gruppe II im Grundzustand (nicht angeregt) ist Null, da auf dem äußeren Energieniveau keine ungepaarten Elektronen vorhanden sind:

4 Sei 1s 2 2 s 2

Wenn diese Atome angeregt werden, trennen sich die gepaarten s-Elektronen in freie Zellen der p-Unterebene des gleichen Niveaus und die Valenz wird gleich zwei (II):

Oxidationszustand

Um den Zustand von Elementen in Verbindungen zu charakterisieren, wurde der Begriff des Oxidationsgrades eingeführt.

DEFINITION

Die Anzahl der Elektronen, die von einem Atom eines bestimmten Elements oder zu einem Atom eines bestimmten Elements in einer Verbindung verschoben werden, heißt Oxidationszustand.

Ein positiver Oxidationszustand gibt die Anzahl der Elektronen an, die von einem bestimmten Atom verdrängt werden, und ein negativer Oxidationszustand gibt die Anzahl der Elektronen an, die zu einem bestimmten Atom verdrängt werden.

Aus dieser Definition folgt, dass in Verbindungen mit unpolaren Bindungen die Oxidationsstufe der Elemente Null ist. Als Beispiele für solche Verbindungen können Moleküle dienen, die aus identischen Atomen (N 2 , H 2 , Cl 2 ) bestehen.

Der Oxidationszustand von Metallen im Elementarzustand ist Null, da die Verteilung der Elektronendichte in ihnen gleichmäßig ist.

In einfachen ionischen Verbindungen ist der Oxidationszustand ihrer Bestandteile gleich der elektrischen Ladung, da während der Bildung dieser Verbindungen eine fast vollständige Übertragung von Elektronen von einem Atom zum anderen stattfindet: Na +1 I -1, Mg +2 Cl –1 2, Al +3 F – 1 3 , Zr +4 Br –1 4 .

Bei der Bestimmung des Oxidationsgrades von Elementen in Verbindungen mit polaren kovalenten Bindungen werden die Werte ihrer Elektronegativität verglichen. Da beim Knüpfen einer chemischen Bindung Elektronen auf Atome elektronegativerer Elemente verdrängt werden, haben letztere in Verbindungen eine negative Oxidationsstufe.

Das Konzept der Oxidationsstufe für die meisten Verbindungen ist bedingt, da es nicht die tatsächliche Ladung des Atoms widerspiegelt. Dieses Konzept ist jedoch in der Chemie sehr weit verbreitet.

Die meisten Elemente können in Verbindungen unterschiedliche Oxidationsstufen aufweisen. Bei der Bestimmung ihrer Oxidationsstufe verwenden sie die Regel, nach der die Summe der Oxidationsstufen von Elementen in elektrisch neutralen Molekülen Null ist, und in komplexen Ionen die Ladung dieser Ionen. Als Beispiel berechnen wir den Grad der Stickstoffoxidation in Verbindungen der Zusammensetzung KNO 2 und HNO 3 . Die Oxidationsstufe von Wasserstoff und Alkalimetallen in Verbindungen ist (+) und die Oxidationsstufe von Sauerstoff ist (-2). Dementsprechend ist die Oxidationsstufe von Stickstoff:

KNO 2 1+ x + 2 × (-2) = 0, x=+3.

HNO 3 1+x+ x + 3 × (–2) = 0, x = +5.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung	Die Wertigkeit IV ist typisch für: a) Ca; b) P; c) O; d) Si?
Lösung	Um die gestellte Frage richtig zu beantworten, werden wir jede der vorgeschlagenen Optionen separat betrachten. a) Calcium ist ein Metall. Es ist durch den einzig möglichen Wertigkeitswert gekennzeichnet, der mit der Gruppennummer im Periodensystem von D.I. Mendeleev, in dem es sich befindet, d.h. Die Wertigkeit von Calcium ist II. Die Antwort ist falsch. b) Phosphor ist ein Nichtmetall. Bezieht sich auf eine Gruppe chemischer Elemente mit variabler Wertigkeit: Die höchste wird durch die Gruppennummer im Periodensystem von D.I. bestimmt. Mendeleev, in dem es sich befindet, d.h. ist gleich V, und der niedrigste ist die Differenz zwischen der Zahl 8 und der Gruppennummer, d.h. ist gleich III. Die Antwort ist falsch. c) Sauerstoff ist ein Nichtmetall. Es ist durch den einzig möglichen Valenzwert gleich II gekennzeichnet. Die Antwort ist falsch. d) Silizium ist ein Nichtmetall. Es ist durch den einzig möglichen Wertigkeitswert gekennzeichnet, der mit der Gruppennummer im Periodensystem von D.I. Mendeleev, in dem es sich befindet, d.h. die Wertigkeit von Silizium ist IV. Dies ist die richtige Antwort.
Antworten	Möglichkeit (d)

BEISPIEL 2

Übung	Welche Wertigkeit hat Eisen in der Verbindung, die entsteht, wenn es mit Salzsäure in Wechselwirkung tritt: a) I; b)II; c)III; d) VIII?
Lösung	Wir schreiben die Gleichung für die Wechselwirkung von Eisen mit Salzsäure: Fe + HCl \u003d FeCl 2 + H 2. Als Ergebnis der Wechselwirkung wird Eisenchlorid gebildet und Wasserstoff freigesetzt. Um die Wertigkeit von Eisen anhand der chemischen Formel zu bestimmen, zählen wir zunächst die Anzahl der Chloratome: Berechnen Sie die Gesamtzahl der Chlorvalenzeinheiten: Wir bestimmen die Anzahl der Eisenatome: Sie ist gleich 1. Dann ist die Wertigkeit von Eisen in seinem Chlorid gleich:
Antworten	Die Wertigkeit von Eisen in der Verbindung, die während seiner Wechselwirkung mit Salzsäure gebildet wird, ist II.

Elektronegativität (EO) ist die Fähigkeit von Atomen, Elektronen anzuziehen, wenn sie sich mit anderen Atomen verbinden .

Die Elektronegativität hängt vom Abstand zwischen Kern und Valenzelektronen ab und davon, wie nahe die Valenzschale der Vollendung ist. Je kleiner der Radius eines Atoms und je mehr Valenzelektronen, desto höher ist sein ER.

Fluor ist das elektronegativste Element. Erstens hat es 7 Elektronen in der Valenzschale (nur 1 Elektron fehlt vor einem Oktett) und zweitens liegt diese Valenzschale (…2s 2 2p 5) kernnah.

Die am wenigsten elektronegativen Atome sind Alkali- und Erdalkalimetalle. Sie haben große Radien und ihre äußeren Elektronenhüllen sind noch lange nicht vollständig. Es ist für sie viel einfacher, ihre Valenzelektronen an ein anderes Atom abzugeben (dann wird die Vorhülle komplett), als Elektronen „zu gewinnen“.

Elektronegativität kann quantitativ ausgedrückt werden und die Elemente in aufsteigender Reihenfolge anordnen. Am häufigsten wird die vom amerikanischen Chemiker L. Pauling vorgeschlagene Elektronegativitätsskala verwendet.

Der Unterschied in der Elektronegativität der Elemente in der Verbindung ( AX) erlaubt es uns, die Art der chemischen Bindung zu beurteilen. Wenn der Wert ∆X= 0 - Verbindung kovalent unpolar.

Bei einer Elektronegativitätsdifferenz von bis zu 2,0 wird die Bindung genannt kovalent polar, zum Beispiel: die H-F-Bindung im HF-Fluorwasserstoffmolekül: Δ X \u003d (3,98 - 2,20) \u003d 1,78

Bindungen mit einer Elektronegativitätsdifferenz von mehr als 2,0 werden berücksichtigt ionisch. Zum Beispiel: die Na-Cl-Bindung in der NaCl-Verbindung: Δ X \u003d (3,16 - 0,93) \u003d 2,23.

Oxidationszustand

Oxidationsstufe (CO) ist die bedingte Ladung eines Atoms in einem Molekül, berechnet unter der Annahme, dass das Molekül aus Ionen besteht und im Allgemeinen elektrisch neutral ist.

Wenn eine Ionenbindung gebildet wird, geht ein Elektron von einem weniger elektronegativen Atom zu einem elektronegativeren über, die Atome verlieren ihre elektrische Neutralität und verwandeln sich in Ionen. es gibt ganzzahlige Ladungen. Bei der Bildung einer kovalenten polaren Bindung wird das Elektron nicht vollständig, sondern teilweise übertragen, sodass Teilladungen entstehen (in der Abbildung unten HCl). Stellen wir uns vor, dass das Elektron vollständig vom Wasserstoffatom zum Chlor überging und eine ganze positive Ladung +1 auf Wasserstoff und -1 auf Chlor erschien. solche bedingten Ladungen werden als Oxidationszustand bezeichnet.

Diese Abbildung zeigt die für die ersten 20 Elemente charakteristischen Oxidationsstufen.
Beachten Sie. Die höchste SD ist normalerweise gleich der Gruppennummer im Periodensystem. Metalle der Hauptuntergruppen haben ein charakteristisches CO, Nichtmetalle haben in der Regel eine Ausbreitung von CO. Nichtmetalle bilden daher eine Vielzahl von Verbindungen und haben im Vergleich zu Metallen „vielfältigere“ Eigenschaften.

Beispiele zur Bestimmung des Oxidationsgrades

Lassen Sie uns die Oxidationsstufen von Chlor in Verbindungen bestimmen:

Die betrachteten Regeln erlauben uns nicht immer, das CO aller Elemente zu berechnen, wie zum Beispiel in einem gegebenen Aminopropanmolekül.

Hier ist es bequem, die folgende Methode zu verwenden:

1) Wir stellen die Strukturformel des Moleküls dar, der Strich ist eine Bindung, ein Elektronenpaar.

2) Wir verwandeln den Strich in einen Pfeil, der auf ein EO-Atom gerichtet ist. Dieser Pfeil symbolisiert den Übergang eines Elektrons zu einem Atom. Wenn zwei identische Atome verbunden sind, lassen wir die Linie so wie sie ist - es findet kein Elektronentransfer statt.

3) Wir zählen, wie viele Elektronen "kamen" und "gingen".

Betrachten Sie zum Beispiel die Ladung am ersten Kohlenstoffatom. Drei Pfeile sind auf das Atom gerichtet, was bedeutet, dass 3 Elektronen angekommen sind, die Ladung ist -3.

Das zweite Kohlenstoffatom: Wasserstoff gab ihm ein Elektron und Stickstoff nahm ein Elektron auf. Die Ladung hat sich nicht geändert, sie ist gleich Null. Usw.

Wertigkeit

Wertigkeit(von lat. valēns „Kraft haben“) - die Fähigkeit von Atomen, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit Atomen anderer Elemente einzugehen.

Grundsätzlich bedeutet Valenz die Fähigkeit von Atomen, eine bestimmte Anzahl kovalenter Bindungen einzugehen. Wenn ein Atom hat n ungepaarte Elektronen u m einsame Elektronenpaare, dann kann sich dieses Atom bilden n+m kovalente Bindungen mit anderen Atomen, d.h. seine Wertigkeit wird sein n+m. Bei der Bewertung der maximalen Wertigkeit sollte man von der elektronischen Konfiguration des "angeregten" Zustands ausgehen. Beispielsweise beträgt die maximale Wertigkeit eines Beryllium-, Bor- und Stickstoffatoms 4 (z. B. in Be (OH) 4 2-, BF 4 - und NH 4 +), Phosphor - 5 (PCl 5), Schwefel - 6 (H 2 SO 4) , Chlor - 7 (Cl 2 O 7).

In einigen Fällen kann die Wertigkeit numerisch mit der Oxidationsstufe übereinstimmen, sie sind jedoch keineswegs identisch. Beispielsweise wird in N 2 - und CO-Molekülen eine Dreifachbindung realisiert (dh die Wertigkeit jedes Atoms ist 3), aber der Oxidationszustand von Stickstoff ist 0, Kohlenstoff +2, Sauerstoff -2.

In Salpetersäure beträgt die Oxidationsstufe von Stickstoff +5, während Stickstoff keine höhere Wertigkeit als 4 haben kann, da er nur 4 Orbitale auf der äußeren Ebene hat (und die Bindung als überlappende Orbitale betrachtet werden kann). Und im Allgemeinen kann aus dem gleichen Grund kein Element der zweiten Periode eine Wertigkeit größer als 4 haben.

Noch ein paar "knifflige" Fragen, bei denen oft Fehler gemacht werden.

Elektronegativität, Oxidationszustand und Wertigkeit chemischer Elemente

Elektronegativität

Der Begriff ist in der Chemie weit verbreitet. Elektronegativität (EO).

Die Eigenschaft von Atomen eines bestimmten Elements, Elektronen von Atomen anderer Elemente in Verbindungen anzuziehen, wird als Elektronegativität bezeichnet.

Die Elektronegativität von Lithium wird üblicherweise als Einheit angenommen, die EC anderer Elemente wird entsprechend berechnet. Es gibt eine Werteskala von EO-Elementen.

Die Zahlenwerte der EO-Elemente haben ungefähre Werte: Dies ist eine dimensionslose Größe. Je höher der EC eines Elements ist, desto ausgeprägter sind seine nichtmetallischen Eigenschaften. Laut EO können die Elemente wie folgt geschrieben werden:

$F > O > Cl > Br > S > P > C > H > Si > Al > Mg > Ca > Na > K > Cs$. Fluor hat den höchsten EO-Wert.

Vergleicht man die EO-Werte der Elemente von Francium $(0,86)$ bis Fluor $(4,1)$, ist leicht zu erkennen, dass das EO dem Periodengesetz gehorcht.

Im Periodensystem der Elemente nimmt EO in einer Periode mit zunehmender Anzahl der Elemente zu (von links nach rechts) und in den Hauptuntergruppen ab (von oben nach unten).

In Perioden, in denen die Ladungen der Atomkerne zunehmen, nimmt die Anzahl der Elektronen auf der äußeren Schicht zu, der Radius der Atome nimmt ab, daher nimmt die Leichtigkeit der Abgabe von Elektronen ab, die EO nimmt zu, daher das Nichtmetall Eigenschaften steigen.

Oxidationszustand

Verbindungen aus zwei chemischen Elementen werden genannt binär(von lat. bi - zwei), oder zweielementig.

Erinnern wir uns an die typischen binären Verbindungen, die als Beispiel angeführt wurden, um die Mechanismen der Bildung ionischer und kovalenter polarer Bindungen zu betrachten: $NaCl$ - Natriumchlorid und $HCl$ - Chlorwasserstoff. Im ersten Fall ist die Bindung ionisch: Das Natriumatom übertrug sein äußeres Elektron auf das Chloratom und verwandelte sich in ein Ion mit einer Ladung von $+1$, während das Chloratom ein Elektron aufnahm und sich in ein Ion mit einer Ladung verwandelte von $-1$. Schematisch lässt sich der Prozess der Umwandlung von Atomen in Ionen wie folgt darstellen:

$(Na)↖(0)+(Cl)↖(0)→(Na)↖(+1)(Cl)↖(-1)$.

Im $HCl$-Molekül kommt die Bindung jedoch durch die Paarung ungepaarter Außenelektronen und die Bildung eines gemeinsamen Elektronenpaares aus Wasserstoff- und Chloratomen zustande.

Richtiger ist es, die Bildung einer kovalenten Bindung in einem Chlorwasserstoffmolekül als Überlagerung einer Ein-Elektronen-$s$-Wolke eines Wasserstoffatoms mit einer Ein-Elektronen-$p$-Wolke eines Chloratoms darzustellen:

Bei der chemischen Wechselwirkung verschiebt sich das gemeinsame Elektronenpaar zum elektronegativeren Chloratom: $(H)↖(δ+)→(Cl)↖(δ−)$, d.h. das Elektron wird nicht vollständig vom Wasserstoffatom auf das Chloratom übertragen, sondern teilweise, wodurch die Teilladung der Atome $δ$ verursacht wird: $H^(+0.18)Cl^(-0.18)$. Wenn wir uns vorstellen, dass sowohl im $HCl$-Molekül als auch im Chlorid $NaCl$ das Elektron vollständig vom Wasserstoffatom zum Chloratom übergegangen ist, dann würden sie die Ladungen $+1$ und $-1$ erhalten: $ (H)↖ (+1)(Cl)↖(−1). Solche bedingten Gebühren werden aufgerufen Grad der Oxidation. Bei der Definition dieses Begriffs wird bedingt davon ausgegangen, dass bei kovalenten polaren Verbindungen die Bindungselektronen vollständig auf ein elektronegativeres Atom übergegangen sind und die Verbindungen daher nur aus positiv und negativ geladenen Atomen bestehen.

Die Oxidationsstufe ist die bedingte Ladung der Atome eines chemischen Elements in einer Verbindung, berechnet auf der Grundlage der Annahme, dass alle Verbindungen (sowohl ionische als auch kovalent polare) nur aus Ionen bestehen.

Die Oxidationsstufe kann einen negativen, positiven oder Nullwert haben, der normalerweise oben über dem Elementsymbol platziert wird, zum Beispiel:

$(Na_2)↖(+1)(S)↖(-2), (Mg_3)↖(+2)(N_2)↖(-3), (H_3)↖(-1)(N)↖(-3 ), (Cl_2)↖(0)$.

Diejenigen Atome, die Elektronen von anderen Atomen erhalten haben oder zu denen gemeinsame Elektronenpaare verschoben wurden, haben einen negativen Wert der Oxidationsstufe, d.h. Atome von elektronegativeren Elementen.

Diejenigen Atome, die ihre Elektronen an andere Atome abgeben oder denen gemeinsame Elektronenpaare entnommen werden, haben einen positiven Wert der Oxidationsstufe, d.h. Atome weniger elektronegativer Elemente.

Den Nullwert des Oxidationsgrades haben Atome in den Molekülen einfacher Stoffe und Atome im freien Zustand.

In Verbindungen ist die Gesamtoxidationsstufe immer Null. Wenn Sie dies und die Oxidationsstufe eines der Elemente kennen, können Sie mithilfe der Formel einer binären Verbindung immer die Oxidationsstufe eines anderen Elements finden. Lassen Sie uns zum Beispiel den Oxidationszustand von Chlor finden: $Cl_2O_7$. Bezeichnen wir den Oxidationszustand von Sauerstoff: $(Cl_2)(O_7)↖(-2)$. Daher haben sieben Sauerstoffatome eine negative Gesamtladung $(-2)·7=-14$. Dann beträgt die Gesamtladung von zwei Chloratomen $+14$ und die eines Chloratoms $(+14):2=+7$.

In ähnlicher Weise kann man, wenn man die Oxidationsstufen der Elemente kennt, eine Verbindungsformel formulieren, beispielsweise Aluminiumcarbid (eine Verbindung aus Aluminium und Kohlenstoff). Schreiben wir die Zeichen von Aluminium und Kohlenstoff nebeneinander - $AlC$, und zuerst - das Zeichen von Aluminium, weil es ist metall. Lassen Sie uns die Anzahl der externen Elektronen aus dem Periodensystem der Elemente bestimmen: $Al$ hat $3$ Elektronen, $C$ hat $4$. Ein Aluminiumatom gibt seine drei äußeren Elektronen an Kohlenstoff ab und erhält dabei eine Oxidationsstufe von $+3$, die der Ladung des Ions entspricht. Das Kohlenstoffatom hingegen nimmt die bis zur „geliebten Acht“ fehlenden $4$-Elektronen auf und erhält eine Oxidationsstufe von $-4$. Schreiben wir diese Werte in die Formel $((Al)↖(+3)(C)↖(-4))$ und finden das kleinste gemeinsame Vielfache für sie, es ist gleich $12$. Dann berechnen wir die Indizes:

Wertigkeit

Sehr wichtig bei der Beschreibung der chemischen Struktur organischer Verbindungen ist das Konzept Wertigkeit.

Valenz charakterisiert die Fähigkeit von Atomen chemischer Elemente, chemische Bindungen zu bilden; es bestimmt die Anzahl der chemischen Bindungen, durch die ein bestimmtes Atom mit anderen Atomen in einem Molekül verbunden ist.

Die Wertigkeit eines Atoms eines chemischen Elements wird zunächst durch die Anzahl der ungepaarten Elektronen bestimmt, die an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt sind.

Die Wertigkeitsmöglichkeiten von Atomen werden bestimmt durch:

• die Anzahl der ungepaarten Elektronen (Ein-Elektronen-Orbitale);
• das Vorhandensein freier Orbitale;
• das Vorhandensein einsamer Elektronenpaare.

In der organischen Chemie ersetzt der Begriff „Valenz“ den Begriff „Oxidationszustand“, mit dem in der anorganischen Chemie üblicherweise gearbeitet wird. Sie sind jedoch nicht gleich. Die Wertigkeit hat kein Vorzeichen und kann nicht Null sein, während die Oxidationsstufe zwangsläufig durch ein Vorzeichen gekennzeichnet ist und einen Wert gleich Null annehmen kann.

Wertigkeit und Oxidationszustand sind Konzepte, die häufig in der anorganischen Chemie verwendet werden. Bei vielen chemischen Verbindungen sind Wertigkeit und Oxidationsstufe eines Elements gleich, weshalb Schüler und Studenten oft verwechselt werden. Diese Konzepte haben etwas gemeinsam, aber die Unterschiede sind bedeutsamer. Um zu verstehen, wie sich diese beiden Konzepte unterscheiden, lohnt es sich, mehr über sie zu erfahren.

Information über den Oxidationsgrad

Die Oxidationsstufe ist ein Hilfswert, der einem Atom eines chemischen Elements oder einer Gruppe von Atomen zugeordnet wird und zeigt, wie gemeinsame Elektronenpaare zwischen wechselwirkenden Elementen verteilt sind.

Dies ist eine Hilfsgröße, die als solche keine physikalische Bedeutung hat. Sein Wesen lässt sich ganz einfach anhand von Beispielen erklären:

Speisesalz-Molekül NaCl Es besteht aus zwei Atomen, einem Chloratom und einem Natriumatom. Die Bindung zwischen diesen Atomen ist ionisch. Natrium hat 1 Elektron auf der Valenzebene, was bedeutet, dass es ein gemeinsames Elektronenpaar mit dem Chloratom hat. Von diesen beiden Elementen ist Chlor elektronegativer (hat die Eigenschaft, Elektronenpaare zu sich selbst zu mischen), dann verschiebt sich das einzige gemeinsame Elektronenpaar zu ihm. In einer Verbindung hat ein Element mit höherer Elektronegativität eine negative Oxidationsstufe, eine weniger elektronegative bzw. eine positive, und sein Wert ist gleich der Anzahl gemeinsamer Elektronenpaare. Für das betrachtete NaCl-Molekül sehen die Oxidationsstufen von Natrium und Chlor so aus:

Chlor mit einem dorthin verschobenen Elektronenpaar wird nun als Anion betrachtet, also als Atom, das ein zusätzliches Elektron an sich gebunden hat, und Natrium als Kation, also als Atom, das ein Elektron abgegeben hat. Aber bei der Erfassung des Oxidationsgrades steht das Vorzeichen an erster Stelle, der Zahlenwert an zweiter Stelle und umgekehrt bei der Erfassung der Ionenladung.

Die Oxidationsstufe kann als die Anzahl der Elektronen definiert werden, die einem positiven Ion fehlen, um ein elektrisch neutrales Atom zu bilden, oder die einem negativen Ion entnommen werden müssen, um zu einem Atom oxidiert zu werden. In diesem Beispiel ist offensichtlich, dass dem positiven Natriumion aufgrund der Verschiebung des Elektronenpaars ein Elektron fehlt und das Chlorion ein zusätzliches Elektron hat.

Der Oxidationszustand einer einfachen (reinen) Substanz ist unabhängig von ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften Null. Das O 2 -Molekül beispielsweise besteht aus zwei Sauerstoffatomen. Sie haben die gleichen Elektronegativitätswerte, sodass die gemeinsamen Elektronen zu keinem von ihnen verschoben werden. Das bedeutet, dass sich das Elektronenpaar streng zwischen den Atomen befindet, sodass die Oxidationsstufe null ist.

Bei einigen Molekülen kann es schwierig sein, festzustellen, wohin sich die Elektronen bewegen, insbesondere wenn drei oder mehr Elemente darin enthalten sind. Um die Oxidationsstufen in solchen Molekülen zu berechnen, müssen Sie einige einfache Regeln anwenden:

1. Das Wasserstoffatom hat fast immer eine konstante Oxidationsstufe von +1..
2. Für Sauerstoff ist dieser Indikator -2. Die einzige Ausnahme von dieser Regel sind Fluoroxide.

OF 2 und O 2 F 2,

Da Fluor das Element mit der höchsten Elektronegativität ist, verschiebt es daher wechselwirkende Elektronen immer zu sich hin. Nach internationalen Regeln wird das Element mit dem niedrigeren Elektronegativitätswert zuerst geschrieben, daher steht in diesen Oxiden Sauerstoff an erster Stelle.

• Wenn Sie alle Oxidationsstufen in einem Molekül zusammenfassen, erhalten Sie null.
• Metallatome zeichnen sich durch eine positive Oxidationsstufe aus.

Bei der Berechnung der Oxidationsstufen müssen Sie bedenken, dass die höchste Oxidationsstufe eines Elements gleich seiner Gruppennummer ist und die minimale die Gruppennummer minus 8 ist. Für Chlor ist die maximal mögliche Oxidationsstufe +7, weil dies der Fall ist in der 7. Gruppe und das Minimum 7-8 = -eins.

Allgemeine Informationen zur Wertigkeit

Die Wertigkeit ist die Anzahl der kovalenten Bindungen, die ein Element in verschiedenen Verbindungen eingehen kann.

Im Gegensatz zur Oxidationsstufe hat der Wertigkeitsbegriff eine echte physikalische Bedeutung.

Die höchste Wertigkeit ist gleich der Gruppennummer im Periodensystem. Schwefel S befindet sich in der 6. Gruppe, dh seine maximale Wertigkeit beträgt 6. Es kann aber auch 2 (H 2 S) oder 4 (SO 2) sein.

Fast alle Elemente zeichnen sich durch eine variable Wertigkeit aus. Es gibt jedoch Atome, für die dieser Wert konstant ist. Dazu gehören Alkalimetalle, Silber, Wasserstoff (ihre Wertigkeit ist immer 1), Zink (Wertigkeit ist immer 2), Lanthan (Wertigkeit ist 3).

Was haben Wertigkeit und Oxidationsstufe gemeinsam?

1. Zur Bezeichnung dieser beiden Größen werden positive ganze Zahlen verwendet, die über die lateinische Bezeichnung des Elements geschrieben werden.
2. Die höchste Wertigkeit sowie die höchste Oxidationsstufe fallen mit der Gruppennummer des Elements zusammen.
3. Der Oxidationszustand eines Elements in einer komplexen Verbindung stimmt mit dem Zahlenwert eines der Wertigkeitsindikatoren überein. Beispielsweise kann Chlor in der 7. Gruppe eine Wertigkeit von 1, 3, 4, 5, 6 oder 7 haben, was bedeutet, dass die möglichen Oxidationsstufen ±1, +3, +4, +5, + sind 6, +7.

Die Hauptunterschiede zwischen diesen Konzepten

1. Der Begriff "Valenz" hat eine physikalische Bedeutung, und der Oxidationsgrad ist ein Hilfsbegriff, der keine wirkliche physikalische Bedeutung hat.
2. Der Oxidationszustand kann null, größer oder kleiner null sein. Die Wertigkeit ist strikt größer als Null.
3. Die Wertigkeit zeigt die Anzahl der kovalenten Bindungen und die Oxidationsstufe - die Verteilung der Elektronen in der Verbindung.

Kapitel 3. CHEMISCHE BINDUNG

Die Fähigkeit eines Atoms eines chemischen Elements, eine bestimmte Anzahl von Atomen eines anderen Elements unter Bildung einer chemischen Bindung anzulagern oder zu ersetzen, wird als Elementvalenz bezeichnet.

Die Wertigkeit wird als positive ganze Zahl im Bereich von I bis VIII ausgedrückt. Es gibt keine Wertigkeit gleich 0 oder größer als VIII. Permanente Wertigkeit zeigen Wasserstoff (I), Sauerstoff (II), Alkalimetalle - Elemente der ersten Gruppe der Hauptuntergruppe (I), Erdalkalielemente - Elemente der zweiten Gruppe der Hauptuntergruppe (II). Atome anderer chemischer Elemente weisen eine variable Wertigkeit auf. Übergangsmetalle - Elemente aller Nebengruppen - zeigen also von I bis III. Beispielsweise kann Eisen in Verbindungen zwei- oder dreiwertig sein, Kupfer kann ein- oder zweiwertig sein. Atome anderer Elemente können in Verbindungen eine der Gruppenzahl entsprechende Wertigkeit und Zwischenvalenzen aufweisen. Zum Beispiel ist die höchste Wertigkeit von Schwefel IV, die niedrigste ist II und die mittleren sind I, III und IV.

Die Wertigkeit ist gleich der Anzahl chemischer Bindungen, durch die ein Atom eines chemischen Elements mit den Atomen anderer Elemente in einer chemischen Verbindung verbunden ist. Eine chemische Bindung wird durch einen Strich (–) angezeigt. Formeln, die die Reihenfolge der Verbindungen von Atomen in einem Molekül und die Wertigkeit jedes Elements zeigen, werden als Grafik bezeichnet.

Oxidationszustand ist die bedingte Ladung eines Atoms in einem Molekül, berechnet unter der Annahme, dass alle Bindungen ionischer Natur sind. Dies bedeutet, dass ein elektronegativeres Atom, indem es ein Elektronenpaar vollständig zu sich hin verschiebt, eine Ladung von 1– erhält. Eine unpolare kovalente Bindung zwischen gleichen Atomen trägt nicht zum Oxidationszustand bei.

Um die Oxidationsstufe eines Elements in einer Verbindung zu berechnen, sollte man von den folgenden Bestimmungen ausgehen:

1) der Oxidationsgrad von Elementen in einfachen Substanzen wird gleich Null genommen (Na 0; O 2 0);

2) die algebraische Summe der Oxidationsstufen aller Atome, aus denen das Molekül besteht, ist gleich Null, und in einem komplexen Ion ist diese Summe gleich der Ladung des Ions;

3) Atome haben eine konstante Oxidationsstufe: Alkalimetalle (+1), Erdalkalimetalle, Zink, Cadmium (+2);

4) der Oxidationsgrad von Wasserstoff in Verbindungen +1, mit Ausnahme von Metallhydriden (NaH usw.), wo der Oxidationsgrad von Wasserstoff –1 ist;

5) der Oxidationsgrad von Sauerstoff in Verbindungen -2, mit Ausnahme von Peroxiden (-1) und Sauerstofffluorid OF 2 (+2).

Die maximale positive Oxidationsstufe eines Elements entspricht normalerweise seiner Gruppennummer im Periodensystem. Die maximale negative Oxidationsstufe eines Elements ist gleich der maximalen positiven Oxidationsstufe minus acht.

Ausnahmen sind Fluor, Sauerstoff, Eisen: Ihre höchste Oxidationsstufe wird durch eine Zahl ausgedrückt, deren Wert niedriger ist als die Zahl der Gruppe, zu der sie gehören. Bei Elementen der Kupfernebengruppe hingegen ist die höchste Oxidationsstufe größer als eins, obwohl sie zur Gruppe I gehören.

Atome chemischer Elemente (außer Edelgase) können miteinander oder mit Atomen anderer Elemente wechselwirken und b.m. komplexe Teilchen - Moleküle, Molekülionen und freie Radikale. Die chemische Bindung ist fällig elektrostatische Kräfte zwischen Atomen , diese. Wechselwirkungskräfte von Elektronen und Atomkernen. Bei der Bildung einer chemischen Bindung zwischen Atomen spielt dabei die Hauptrolle Valenzelektronen, d.h. Elektronen in der äußeren Schale.