نحوه تعیین حالت های اکسیداسیون احتمالی عناصر نحوه تعیین وضعیت اکسیداسیون اتم یک عنصر شیمیایی

موضوعات کدکننده USE:الکترونگاتیوی. درجه اکسیداسیون و ظرفیت عناصر شیمیایی.

وقتی اتم‌ها برهم کنش می‌کنند و تشکیل می‌شوند، الکترون‌های بین آن‌ها در بیشتر موارد به‌طور نابرابر توزیع می‌شوند، زیرا خواص اتم‌ها متفاوت است. بیشتر الکترونگاتیو اتم چگالی الکترون را به شدت به سمت خود جذب می کند. اتمی که چگالی الکترون را به سمت خود جذب کرده باشد، بار منفی جزئی پیدا می کند. δ — ، "شریک" آن یک بار مثبت جزئی است δ+ . اگر اختلاف الکترونگاتیوی اتم های تشکیل دهنده پیوند از 1.7 تجاوز نکند، پیوند را می نامیم. قطبی کووالانسی . اگر اختلاف الکترونگاتیوی تشکیل یک پیوند شیمیایی از 1.7 بیشتر شود، چنین پیوندی را می نامیم. یونی .

حالت اکسیداسیون بار شرطی کمکی یک اتم از یک عنصر در یک ترکیب است که با این فرض محاسبه می شود که همه ترکیبات از یون ها تشکیل شده اند (همه پیوندهای قطبی یونی هستند).

"شارژ مشروط" به چه معناست؟ ما صرفاً موافقیم که چیزها را کمی ساده‌تر می‌کنیم: هر پیوند قطبی را کاملاً یونی در نظر می‌گیریم، و در نظر می‌گیریم که یک الکترون کاملاً از یک اتم به اتم دیگر می‌رود یا می‌آید، حتی اگر در واقع اینطور نباشد. و به طور مشروط، یک الکترون اتم الکترونگاتیو کمتری را برای اتم الکترونگاتیو بیشتر باقی می گذارد.

مثلا، در پیوند H-Cl، ما معتقدیم که هیدروژن به طور مشروط یک الکترون "داد" و بار آن +1 شد و کلر یک الکترون "پذیرفت" و بار آن -1 شد. در واقع، چنین بارهای کلی روی این اتم ها وجود ندارد.

مطمئناً شما یک سؤال دارید - چرا چیزی را اختراع کنید که وجود ندارد؟ این یک نقشه موذیانه شیمیدانان نیست، همه چیز ساده است: چنین مدلی بسیار راحت است. ایده هایی در مورد وضعیت اکسیداسیون عناصر در کامپایل مفید است طبقه بندیمواد شیمیایی، توصیف خواص آنها، فرمولاسیون ترکیبات و نامگذاری. به خصوص اغلب حالت های اکسیداسیون هنگام کار با آن استفاده می شود واکنش های ردوکس.

حالت های اکسیداسیون هستند بالاتر, پایین ترو حد واسط.

بالاترحالت اکسیداسیون برابر با عدد گروه با علامت مثبت است.

پست تربه عنوان عدد گروه منهای 8 تعریف می شود.

و حد واسطیک حالت اکسیداسیون تقریباً هر عدد صحیحی در محدوده از کمترین حالت اکسیداسیون تا بالاترین است.

مثلا، نیتروژن با این موارد مشخص می شود: بالاترین حالت اکسیداسیون +5، کمترین آن 5 - 8 \u003d -3 و حالت های اکسیداسیون میانی از -3 تا +5 است. به عنوان مثال، در هیدرازین N 2 H 4، حالت اکسیداسیون نیتروژن متوسط، -2 است.

اغلب اوقات، حالت اکسیداسیون اتم ها در مواد پیچیده ابتدا با یک علامت نشان داده می شود، سپس با یک عدد، به عنوان مثال. +1, +2, -2 و غیره. وقتی صحبت از بار یک یون می شود (با فرض اینکه یون واقعاً در یک ترکیب وجود دارد)، ابتدا عدد و سپس علامت را نشان دهید. مثلا: Ca 2+ , CO 3 2- .

برای یافتن حالت های اکسیداسیون از موارد زیر استفاده کنید آئین نامه :

  1. حالت اکسیداسیون اتم ها در مواد ساده برابر با صفر است؛
  2. AT مولکول های خنثی مجموع جبری حالت های اکسیداسیون صفر است، برای یون ها این مجموع برابر با بار یون است.
  3. حالت اکسیداسیون فلزات قلیایی (عناصر گروه I از زیر گروه اصلی) در ترکیبات 1+ است، حالت اکسیداسیون فلزات قلیایی خاکی (عناصر گروه II از زیر گروه اصلی) در ترکیبات +2 است. حالت اکسیداسیون آلومینیومدر ترکیبات +3 است.
  4. حالت اکسیداسیون هیدروژندر ترکیبات با فلزات (- NaH، CaH 2 و غیره) برابر است -1 ; در ترکیبات با غیر فلزات () +1 ;
  5. حالت اکسیداسیون اکسیژنبرابر است با -2 . استثناتشکیل می دهند پراکسیدها- ترکیبات حاوی گروه -O-O- که در آن حالت اکسیداسیون اکسیژن است -1 و برخی ترکیبات دیگر ( سوپراکسیدها، اوزونیدها، فلوریدهای اکسیژن OF 2و غیره.)؛
  6. حالت اکسیداسیون فلوئوردر تمام مواد پیچیده برابر است با -1 .

موارد فوق شرایطی هستند که درجه اکسیداسیون را در نظر می گیریم مقدار ثابت . برای همه عناصر شیمیایی دیگر، حالت اکسیداسیون — متغیر، و به ترتیب و نوع اتم های ترکیب بستگی دارد.

مثال ها:

ورزش: تعیین حالت اکسیداسیون عناصر موجود در مولکول دی کرومات پتاسیم: K 2 Cr 2 O 7.

راه حل:حالت اکسیداسیون پتاسیم +1 است، حالت اکسیداسیون کروم به صورت ایکس، حالت اکسیداسیون اکسیژن -2. مجموع تمام حالت های اکسیداسیون همه اتم ها در یک مولکول 0 است. معادله : +1*2+2*x-2*7=0 را بدست می آوریم. ما آن را حل می کنیم، حالت اکسیداسیون کروم +6 را به دست می آوریم.

در ترکیبات دوتایی، عنصر الکترونگاتیو بیشتر با حالت اکسیداسیون منفی مشخص می شود، عنصر الکترونگاتیو کمتر با حالت اکسیداسیون مشخص می شود.

توجه داشته باشید که مفهوم حالت اکسیداسیون بسیار مشروط است! حالت اکسیداسیون بار واقعی اتم را نشان نمی دهد و معنای فیزیکی واقعی ندارد.. این یک مدل ساده شده است که به طور موثر در مواقعی کار می کند که مثلاً به یکسان سازی ضرایب در یک معادله واکنش شیمیایی یا الگوریتم طبقه بندی مواد نیاز داریم.

حالت اکسیداسیون ظرفیتی نیست! حالت اکسیداسیون و ظرفیت در بسیاری از موارد با هم مطابقت ندارند. به عنوان مثال، ظرفیت هیدروژن در یک ماده ساده H 2 I است و حالت اکسیداسیون طبق قانون 1 0 است.

اینها قوانین اساسی هستند که به شما در تعیین وضعیت اکسیداسیون اتم ها در ترکیبات در بیشتر موارد کمک می کنند.

در برخی شرایط، ممکن است تعیین وضعیت اکسیداسیون یک اتم دشوار باشد. بیایید نگاهی به برخی از این موقعیت ها و نحوه حل آنها بیندازیم:

  1. در اکسیدهای دوگانه (نمک مانند)، درجه در اتم، به عنوان یک قاعده، دو حالت اکسیداسیون است. به عنوان مثال، در اکسید آهن Fe 3 O 4 آهن دارای دو حالت اکسیداسیون است: +2 و +3. کدام را نشان دهیم؟ هر دو. برای ساده تر، این ترکیب را می توان به صورت نمک نشان داد: Fe (FeO 2) 2. در این حالت، باقیمانده اسید اتمی با حالت اکسیداسیون 3+ تشکیل می دهد. یا یک اکسید دوگانه را می توان به صورت زیر نشان داد: FeO * Fe 2 O 3.
  2. در ترکیبات پراکسو، درجه اکسیداسیون اتم های اکسیژن متصل شده توسط پیوندهای غیرقطبی کووالانسی، به عنوان یک قاعده، تغییر می کند. به عنوان مثال، در پراکسید هیدروژن H 2 O 2 و پراکسیدهای فلزات قلیایی، حالت اکسیداسیون اکسیژن -1 است، زیرا یکی از پیوندهای کووالانسی غیرقطبی (H-O-O-H) است. مثال دیگر اسید پراکسومنوسولفوریک (اسید کارو) H 2 SO 5 (نگاه کنید به شکل) شامل دو اتم اکسیژن با حالت اکسیداسیون 1- است، اتم های باقی مانده با حالت اکسیداسیون 2-، بنابراین ورودی زیر قابل درک تر خواهد بود: H 2 SO 3 (O2). ترکیبات پراکسو کروم نیز شناخته شده هستند - به عنوان مثال، پراکسید کروم (VI) CrO (O 2) 2 یا CrO 5، و بسیاری دیگر.
  3. نمونه دیگری از ترکیبات با حالت اکسیداسیون مبهم سوپراکسیدها (NaO 2) و ازنیدهای نمک مانند KO 3 هستند. در این مورد، بهتر است در مورد یون مولکولی O 2 با بار 1- و O 3 با بار 1- صحبت کنیم. ساختار چنین ذرات با برخی از مدل‌هایی که در برنامه درسی روسیه در اولین دوره‌های دانشگاه‌های شیمی تدریس می‌شوند توصیف می‌شود: MO LCAO، روش برهم‌نهی طرح‌های ظرفیت و غیره.
  4. در ترکیبات آلی، مفهوم حالت اکسیداسیون برای استفاده بسیار راحت نیست، زیرا تعداد زیادی پیوند کووالانسی غیر قطبی بین اتم‌های کربن وجود دارد. با این حال، اگر فرمول ساختاری یک مولکول را ترسیم کنید، وضعیت اکسیداسیون هر اتم را نیز می توان با نوع و تعداد اتم هایی که این اتم مستقیماً با آنها پیوند دارد تعیین کرد. به عنوان مثال، برای اتم های کربن اولیه در هیدروکربن ها، حالت اکسیداسیون -3، برای ثانویه -2، برای اتم های سوم -1، برای چهارتایی - 0 است.

بیایید تعیین وضعیت اکسیداسیون اتم ها در ترکیبات آلی را تمرین کنیم. برای انجام این کار، شما باید فرمول ساختاری کامل اتم را ترسیم کنید و اتم کربن را با محیط نزدیک آن - اتم هایی که مستقیماً با آنها متصل است - انتخاب کنید.

  • برای ساده کردن محاسبات، می توانید از جدول حلالیت استفاده کنید - هزینه های رایج ترین یون ها در آنجا نشان داده شده است. در اکثر امتحانات شیمی روسیه (USE، GIA، DVI)، استفاده از جدول حلالیت مجاز است. این یک برگه تقلب آماده است که در بسیاری از موارد می تواند زمان زیادی را صرفه جویی کند.
  • هنگام محاسبه حالت اکسیداسیون عناصر در مواد پیچیده، ابتدا حالت های اکسیداسیون عناصری را که به طور قطعی می دانیم (عناصر با حالت اکسیداسیون ثابت) را نشان می دهیم و حالت اکسیداسیون عناصر با حالت اکسیداسیون متغیر را x نشان می دهیم. مجموع تمام بارهای همه ذرات برابر با صفر در یک مولکول یا برابر با بار یک یون در یک یون است. تشکیل و حل معادله از این داده ها آسان است.

ویدیو درس 2: درجه اکسیداسیون عناصر شیمیایی

ویدیو درس 3: ظرفیت. تعریف ظرفیت

سخنرانی: الکترونگاتیوی. وضعیت اکسیداسیون و ظرفیت عناصر شیمیایی

الکترونگاتیوی


الکترونگاتیوی- این توانایی اتم ها برای جذب الکترون های اتم های دیگر به سمت خود است تا با آنها ارتباط برقرار کنند.

قضاوت در مورد الکترونگاتیوی یک عنصر شیمیایی از روی جدول آسان است. به یاد داشته باشید، در یکی از درس های ما گفته شد که هنگام حرکت از چپ به راست در دوره های جدول تناوبی و حرکت از پایین به بالا در گروه ها افزایش می یابد.

به عنوان مثال، با توجه به وظیفه تعیین اینکه کدام عنصر از سری پیشنهادی الکترونگاتیوترین است: C (کربن)، N (نیتروژن)، O (اکسیژن)، S (گوگرد)؟ ما به جدول نگاه می کنیم و متوجه می شویم که این O است، زیرا در سمت راست و بالای بقیه است.


چه عواملی بر الکترونگاتیوی تأثیر می گذارد؟ آی تی:

  • شعاع یک اتم، هر چه کوچکتر باشد، الکترونگاتیوی آن بیشتر است.
  • پر شدن لایه ظرفیت با الکترون ها، هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، الکترونگاتیوی بالاتری دارد.

از بین تمام عناصر شیمیایی، فلوئور الکترونگاتیوترین است، زیرا دارای شعاع اتمی کوچک و 7 الکترون در لایه ظرفیت است.


عناصر با الکترونگاتیو کم شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند. آنها شعاع های بزرگ و الکترون های بسیار کمی در لایه بیرونی دارند.

مقادیر الکترونگاتیوی یک اتم نمی تواند ثابت باشد، زیرا این به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله موارد ذکر شده در بالا، و همچنین درجه اکسیداسیون، که می تواند برای یک عنصر متفاوت باشد. بنابراین، مرسوم است که در مورد نسبیت مقادیر الکترونگاتیوی صحبت کنیم. می توانید از مقیاس های زیر استفاده کنید:




هنگام نوشتن فرمول برای ترکیبات دوتایی متشکل از دو عنصر به مقادیر الکترونگاتیوی نیاز خواهید داشت. به عنوان مثال، فرمول اکسید مس Cu 2 O است - اولین عنصر باید عنصری باشد که الکترونگاتیوی آن کمتر است.


در لحظه تشکیل یک پیوند شیمیایی، اگر اختلاف الکترونگاتیوی بین عناصر بیشتر از 2.0 باشد، یک پیوند قطبی کووالانسی و اگر کمتر باشد، یک پیوند یونی تشکیل می‌شود.

حالت اکسیداسیون

حالت اکسیداسیون (CO)- این بار شرطی یا واقعی اتم در ترکیب است: مشروط - اگر پیوند قطبی کووالانسی باشد، واقعی - اگر پیوند یونی باشد.

یک اتم با اهدای الکترون بار مثبت و با دریافت الکترون بار منفی به دست می آورد.

حالت های اکسیداسیون بالای نمادهای امضا شده نوشته می شود «+»/«-» . COهای میانی نیز وجود دارد. حداکثر CO عنصر مثبت و برابر با عدد گروه است و حداقل منفی برای فلزات صفر است، برای غیر فلزات = (تعداد گروه - 8). عناصر با حداکثر CO فقط الکترون ها را می پذیرند و با حداقل، فقط آنها را از بین می برند. عناصری که دارای CO میانی هستند هم می توانند الکترون اهدا کنند و هم می توانند بپذیرند.


برخی از قوانینی که برای تعیین CO باید رعایت شود را در نظر بگیرید:

    CO تمام مواد ساده برابر با صفر است.

    مجموع تمام اتم های CO در مولکول نیز برابر با صفر است، زیرا هر مولکولی از نظر الکتریکی خنثی است.

    در ترکیبات با پیوند غیر قطبی کووالانسی، CO صفر است (O 2 0) و با پیوند یونی برابر با بار یون ها است (Na + Cl - CO سدیم +1، کلر -1). عناصر CO ترکیبات با پیوند قطبی کووالانسی مانند پیوند یونی در نظر گرفته می شوند (H:Cl \u003d H + Cl -، از این رو H +1 Cl-1).

    عناصر موجود در یک ترکیب که دارای بیشترین الکترونگاتیوی هستند، اگر کمترین آنها مثبت باشد، حالت اکسیداسیون منفی دارند. بر این اساس، می‌توان نتیجه گرفت که فلزات فقط حالت اکسیداسیون "+" دارند.

حالت های اکسیداسیون ثابت:

    فلزات قلیایی +1.

    تمام فلزات گروه دوم +2. استثنا: جیوه +1، +2.

    آلومینیوم +3.

  • هیدروژن +1. استثنا: هیدریدهای فلز فعال NaH، CaH 2 و غیره، که در آن حالت اکسیداسیون هیدروژن -1 است.

    اکسیژن -2. استثنا: F 2 -1 O +2 و پراکسیدهای حاوی گروه –O–O– که در آن حالت اکسیداسیون اکسیژن -1 است.

هنگامی که یک پیوند یونی تشکیل می شود، انتقال خاصی از یک الکترون وجود دارد، از یک اتم الکترونگاتیوی کمتر به اتمی با الکترونگاتیوی بیشتر. همچنین در این فرآیند اتم ها همیشه خنثی الکتریکی خود را از دست می دهند و متعاقباً به یون تبدیل می شوند. بارهای اعداد صحیح نیز به همین ترتیب تشکیل می شوند. هنگامی که یک پیوند قطبی کووالانسی تشکیل می شود، الکترون فقط تا حدی منتقل می شود، بنابراین بارهای جزئی ایجاد می شود.

ظرفیت

ظرفیت- این توانایی اتم ها برای تشکیل n - تعداد پیوندهای شیمیایی با اتم های عناصر دیگر است.

و ظرفیت، توانایی یک اتم برای نگه داشتن اتم های دیگر در نزدیکی خود است. همانطور که از درس شیمی مدرسه می دانید، اتم های مختلف توسط الکترون های سطح انرژی بیرونی به یکدیگر متصل می شوند. یک الکترون جفت نشده جفتی را برای خود از اتم دیگر جستجو می کند. به این الکترون های سطح بیرونی، الکترون های ظرفیتی می گویند. این بدان معنی است که ظرفیت را می توان به عنوان تعداد جفت الکترونی که اتم ها را به یکدیگر متصل می کنند نیز تعریف کرد. به فرمول ساختاری آب نگاه کنید: H - O - N. هر خط تیره یک جفت الکترون است، یعنی ظرفیت را نشان می دهد، یعنی. اکسیژن در اینجا دارای دو خط تیره است، یعنی دو ظرفیتی است، یک خط تیره از مولکول های هیدروژن می آید، به این معنی که هیدروژن تک ظرفیتی است. هنگام نوشتن، ظرفیت با اعداد رومی نشان داده می شود: O (II)، H (I). همچنین می توان آن را بالای یک عنصر قرار داد.


ظرفیت یا ثابت است یا متغیر. به عنوان مثال، در فلزات قلیایی، ثابت و برابر با I است. اما کلر در ترکیبات مختلف ظرفیت های I، III، V، VII را نشان می دهد.


چگونه ظرفیت یک عنصر را تعیین کنیم؟

    بیایید به جدول تناوبی بازگردیم. فلزات زیرگروه های اصلی دارای ظرفیت ثابت هستند، بنابراین فلزات گروه اول دارای ظرفیت I و دومی II هستند. و برای فلزات زیر گروه های ثانویه، ظرفیت متغیر است. برای غیر فلزات نیز متغیر است. بالاترین ظرفیت یک اتم برابر با عدد گروه است، کمترین آن = عدد گروه - 8. یک جمله آشنا. آیا این بدان معنی است که ظرفیت با حالت اکسیداسیون منطبق است؟ به یاد داشته باشید، ظرفیت ممکن است با درجه اکسیداسیون منطبق باشد، اما این شاخص ها با یکدیگر یکسان نیستند. ظرفیت نمی تواند علامت =/- داشته باشد و همچنین نمی تواند صفر باشد.

    راه دوم برای تعیین ظرفیت با فرمول شیمیایی، در صورتی که ظرفیت ثابت یکی از عناصر مشخص باشد. برای مثال، فرمول اکسید مس را در نظر بگیرید: CuO. ظرفیت اکسیژن II. می بینیم که در این فرمول به ازای هر اتم اکسیژن یک اتم مس وجود دارد، یعنی ظرفیت مس II است. حالا بیایید فرمول پیچیده تری را در نظر بگیریم: Fe 2 O 3. ظرفیت اتم اکسیژن II است. در اینجا سه ​​اتم از این دست وجود دارد ، ما 2 * 3 \u003d 6 را ضرب می کنیم. ما دریافتیم که 6 ظرفیت برای دو اتم آهن وجود دارد. بیایید ظرفیت یک اتم آهن را دریابیم: 6:2=3. پس ظرفیت آهن III است.

    علاوه بر این، زمانی که لازم است "حداکثر ظرفیت" ارزیابی شود، همیشه باید از پیکربندی الکترونیکی که در حالت "هیجان زده" وجود دارد، اقدام کرد.

حالت اکسیداسیون بار شرطی اتم های یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب است که با این فرض محاسبه می شود که همه پیوندها از نوع یونی هستند. حالت های اکسیداسیون می توانند مقدار مثبت، منفی یا صفر داشته باشند، بنابراین مجموع جبری حالت های اکسیداسیون عناصر در یک مولکول، با در نظر گرفتن تعداد اتم های آنها، 0 است و در یک یون - بار یون است.

این فهرست از حالت های اکسیداسیون، تمام حالت های اکسیداسیون شناخته شده عناصر شیمیایی جدول تناوبی مندلیف را نشان می دهد. این لیست بر اساس جدول گرین وود با تمام موارد اضافه شده است. در خطوطی که با رنگ مشخص شده اند گازهای بی اثری وارد می شوند که حالت اکسیداسیون آنها صفر است.

1 −1 اچ +1
2 او
3 لی +1
4 -3 بودن +1 +2
5 −1 ب +1 +2 +3
6 −4 −3 −2 −1 سی +1 +2 +3 +4
7 −3 −2 −1 ن +1 +2 +3 +4 +5
8 −2 −1 O +1 +2
9 −1 اف +1
10 Ne
11 −1 Na +1
12 میلی گرم +1 +2
13 ال +3
14 −4 −3 −2 −1 سی +1 +2 +3 +4
15 −3 −2 −1 پ +1 +2 +3 +4 +5
16 −2 −1 اس +1 +2 +3 +4 +5 +6
17 −1 Cl +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
18 آر
19 ک +1
20 حدود +2
21 sc +1 +2 +3
22 −1 Ti +2 +3 +4
23 −1 V +1 +2 +3 +4 +5
24 −2 −1 Cr +1 +2 +3 +4 +5 +6
25 −3 −2 −1 منگنز +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
26 −2 −1 Fe +1 +2 +3 +4 +5 +6
27 −1 شرکت +1 +2 +3 +4 +5
28 −1 نی +1 +2 +3 +4
29 مس +1 +2 +3 +4
30 روی +2
31 GA +1 +2 +3
32 −4 GE +1 +2 +3 +4
33 −3 مانند +2 +3 +5
34 −2 ببینید +2 +4 +6
35 −1 برادر +1 +3 +4 +5 +7
36 kr +2
37 Rb +1
38 پدر +2
39 Y +1 +2 +3
40 Zr +1 +2 +3 +4
41 −1 Nb +2 +3 +4 +5
42 −2 −1 مو +1 +2 +3 +4 +5 +6
43 −3 −1 تی سی +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
44 −2 Ru +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
45 −1 Rh +1 +2 +3 +4 +5 +6
46 Pd +2 +4
47 Ag +1 +2 +3
48 سی دی +2
49 که در +1 +2 +3
50 −4 sn +2 +4
51 −3 Sb +3 +5
52 −2 Te +2 +4 +5 +6
53 −1 من +1 +3 +5 +7
54 Xe +2 +4 +6 +8
55 Cs +1
56 با +2
57 لا +2 +3
58 CE +2 +3 +4
59 Pr +2 +3 +4
60 Nd +2 +3
61 بعد از ظهر +3
62 اس ام +2 +3
63 Eu +2 +3
64 Gd +1 +2 +3
65 Tb +1 +3 +4
66 دی +2 +3
67 هو +3
68 اره +3
69 Tm +2 +3
70 Yb +2 +3
71 لو +3
72 hf +2 +3 +4
73 −1 تا +2 +3 +4 +5
74 −2 −1 دبلیو +1 +2 +3 +4 +5 +6
75 −3 −1 Re +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
76 −2 −1 Os +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
77 −3 −1 Ir +1 +2 +3 +4 +5 +6
78 Pt +2 +4 +5 +6
79 −1 طلا +1 +2 +3 +5
80 HG +1 +2 +4
81 Tl +1 +3
82 −4 سرب +2 +4
83 −3 بی +3 +5
84 −2 پو +2 +4 +6
85 −1 در +1 +3 +5
86 Rn +2 +4 +6
87 Fr +1
88 Ra +2
89 AC +3
90 Th +2 +3 +4
91 پا +3 +4 +5
92 U +3 +4 +5 +6
93 Np +3 +4 +5 +6 +7
94 Pu +3 +4 +5 +6 +7
95 صبح +2 +3 +4 +5 +6
96 سانتی متر +3 +4
97 bk +3 +4
98 رجوع کنید به +2 +3 +4
99 Es +2 +3
100 fm +2 +3
101 md +2 +3
102 نه +2 +3
103 lr +3
104 RF +4
105 دی بی +5
106 Sg +6
107 bh +7
108 hs +8

بالاترین حالت اکسیداسیون یک عنصر مربوط به شماره گروه سیستم تناوبی است که این عنصر در آن قرار دارد (استثناها عبارتند از: Au + 3 (گروه I)، Cu + 2 (II)، از گروه VIII، حالت اکسیداسیون +8 فقط می تواند در Osmium Os و Ruthenium Ru باشد.

حالت های اکسیداسیون فلزات در ترکیبات

حالت اکسیداسیون فلزات در ترکیبات همیشه مثبت است، اما اگر در مورد غیر فلزات صحبت کنیم، وضعیت اکسیداسیون آنها بستگی به این دارد که کدام اتم به عنصر متصل است:

  • اگر با یک اتم غیر فلزی باشد، حالت اکسیداسیون می تواند هم مثبت و هم منفی باشد. این بستگی به الکترونگاتیوی اتم های عناصر دارد.
  • اگر با یک اتم فلز باشد، حالت اکسیداسیون منفی است.

وضعیت اکسیداسیون منفی غیر فلزات

بالاترین حالت اکسیداسیون منفی غیر فلزات را می توان با کم کردن تعداد گروهی که عنصر شیمیایی در آن قرار دارد، از 8 کم کرد. بالاترین حالت اکسیداسیون مثبت برابر با تعداد الکترون های لایه بیرونی است که با عدد گروه مطابقت دارد.

لطفاً توجه داشته باشید که حالت اکسیداسیون مواد ساده بدون توجه به فلز یا غیرفلز بودن آنها صفر است.

منابع:

  • گرین وود، نورمن ن. Earnshaw، A. Chemistry of the Elements - 2nd ed. - آکسفورد: Butterworth-Heinemann، 1997
  • ترکیبات منیزیم (I) پایدار سبز با پیوندهای Mg-Mg / جونز سی. Stasch A.. - مجله علوم، 2007. - دسامبر (شماره 318 (شماره 5857)
  • مجله علوم، 1970. - شماره. 3929. - شماره 168. - س 362.
  • مجله انجمن شیمی، ارتباطات شیمیایی، 1975. - صفحات 760b-761.
  • ایروینگ لانگمویر آرایش الکترون ها در اتم ها و مولکول ها. - مجله J. Am. شیمی. Soc., 1919. - شماره. 41.

تعریف

حالت اکسیداسیونارزیابی کمی از وضعیت یک اتم یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب، بر اساس الکترونگاتیوی آن است.

هر دو ارزش مثبت و منفی را می گیرد. برای نشان دادن وضعیت اکسیداسیون یک عنصر در یک ترکیب، باید یک عدد عربی با علامت مربوطه ("+" یا "-") در بالای نماد آن قرار دهید.

باید به خاطر داشت که درجه اکسیداسیون کمیتی است که معنای فیزیکی ندارد، زیرا بار واقعی اتم را منعکس نمی کند. با این حال، این مفهوم بسیار گسترده در شیمی استفاده می شود.

جدول وضعیت اکسیداسیون عناصر شیمیایی

حداکثر حالت اکسیداسیون مثبت و حداقل منفی را می توان با استفاده از جدول تناوبی D.I تعیین کرد. مندلیف آنها به ترتیب برابر با تعداد گروهی هستند که عنصر در آن قرار دارد و تفاوت بین مقدار "بالاترین" حالت اکسیداسیون و عدد 8 است.

اگر ترکیبات شیمیایی را بطور خاص در نظر بگیریم، در موادی با پیوندهای غیر قطبی، حالت اکسیداسیون عناصر صفر است (N 2، H 2، Cl 2).

حالت اکسیداسیون فلزات در حالت اولیه صفر است، زیرا توزیع چگالی الکترون در آنها یکنواخت است.

در ترکیبات یونی ساده، حالت اکسیداسیون عناصر تشکیل دهنده آنها برابر با بار الکتریکی است، زیرا در طول تشکیل این ترکیبات، انتقال تقریباً کامل الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر اتفاق می افتد: Na +1 I -1، Mg +2. Cl -1 2، Al +3 F - 1 3، Zr +4 Br -1 4.

هنگام تعیین درجه اکسیداسیون عناصر در ترکیبات با پیوندهای کووالانسی قطبی، مقادیر الکترونگاتیوی آنها مقایسه می شود. از آنجایی که در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی، الکترون‌ها به اتم‌های عناصر الکترونگاتیو بیشتری جابه‌جا می‌شوند، دومی در ترکیبات حالت اکسیداسیون منفی دارند.

عناصری وجود دارند که تنها یک مقدار از حالت اکسیداسیون برای آنها مشخص است (فلورین، فلزات گروه های IA و IIA و غیره). فلوئور که با بالاترین الکترونگاتیوی مشخص می شود، همیشه یک حالت اکسیداسیون منفی ثابت (-1) در ترکیبات دارد.

عناصر قلیایی و قلیایی خاکی که با مقدار نسبتاً کم الکترونگاتیوی مشخص می شوند، همیشه حالت اکسیداسیون مثبت به ترتیب برابر با (1+) و (+2) دارند.

با این حال، چنین عناصر شیمیایی نیز وجود دارد که با مقادیر مختلفی از درجه اکسیداسیون (گوگرد - (-2)، 0، (+2)، (+4)، (+6، و غیره) مشخص می شود. .

به منظور سهولت به خاطر سپردن چند و چند حالت اکسیداسیون مشخصه یک عنصر شیمیایی خاص، از جداول حالت های اکسیداسیون عناصر شیمیایی استفاده می شود که به شکل زیر است:

شماره سریال

روسی / انگلیسی عنوان

نماد شیمیایی

حالت اکسیداسیون

هیدروژن

هلیوم / هلیوم

لیتیوم / لیتیوم

بریلیم / بریلیم

(-1), 0, (+1), (+2), (+3)

کربن / کربن

(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4)

نیتروژن / نیتروژن

(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

اکسیژن / اکسیژن

(-2), (-1), 0, (+1), (+2)

فلوئور / فلوئور

سدیم

منیزیم / منیزیم

آلومینیوم

سیلیکون / سیلیکون

(-4), 0, (+2), (+4)

فسفر / فسفر

(-3), 0, (+3), (+5)

گوگرد

(-2), 0, (+4), (+6)

کلر / کلر

(-1)، 0، (+1)، (+3)، (+5)، (+7)، به ندرت (+2) و (+4)

آرگون / آرگون

پتاسیم / پتاسیم

کلسیم / کلسیم

اسکاندیم / اسکاندیم

تیتانیوم / تیتانیوم

(+2), (+3), (+4)

وانادیوم / وانادیوم

(+2), (+3), (+4), (+5)

کروم / کروم

(+2), (+3), (+6)

منگنز / منگنز

(+2), (+3), (+4), (+6), (+7)

آهن / آهن

(+2)، (+3)، به ندرت (+4) و (+6)

کبالت / کبالت

(+2)، (+3)، به ندرت (+4)

نیکل / نیکل

(+2)، به ندرت (+1)، (+3) و (+4)

فلز مس

+1، +2، نادر (+3)

گالیوم / گالیوم

(+3)، نادر (+2)

ژرمانیوم / ژرمانیوم

(-4), (+2), (+4)

آرسنیک / آرسنیک

(-3)، (+3)، (+5)، به ندرت (+2)

سلنیوم / سلنیوم

(-2)، (+4)، (+6)، به ندرت (+2)

برم / برم

(-1)، (+1)، (+5)، به ندرت (+3)، (+4)

کریپتون / کریپتون

روبیدیوم / روبیدیوم

استرانسیوم / استرانسیوم

ایتریوم / ایتریوم

زیرکونیوم / زیرکونیوم

(+4)، به ندرت (+2) و (+3)

نیوبیوم / نیوبیوم

(+3)، (+5)، به ندرت (+2) و (+4)

مولیبدن / مولیبدن

(+3)، (+6)، به ندرت (+2)، (+3) و (+5)

تکنتیوم / تکنتیوم

روتنیوم / روتنیوم

(+3)، (+4)، (+8)، به ندرت (+2)، (+6) و (+7)

رودیوم

(+4)، به ندرت (+2)، (+3) و (+6)

پالادیوم / پالادیوم

(+2)، (+4)، به ندرت (+6)

نقره / نقره

(+1)، به ندرت (+2) و (+3)

کادمیوم / کادمیوم

(+2)، نادر (+1)

ایندیوم / ایندیوم

(+3)، به ندرت (+1) و (+2)

تن تن

(+2), (+4)

آنتیموان / آنتیموان

(-3)، (+3)، (+5)، به ندرت (+4)

تلوریوم / تلوریوم

(-2)، (+4)، (+6)، به ندرت (+2)

(-1)، (+1)، (+5)، (+7)، به ندرت (+3)، (+4)

زنون / زنون

سزیم / سزیم

باریم / باریم

لانتانیم / لانتانیم

سریم / سریم

(+3), (+4)

پراسئودیمیوم / Praseodymium

نئودیمیم / نئودیمیم

(+3), (+4)

پرومتیم / پرومتیم

سامره / ساماریوم

(+3)، نادر (+2)

یوروپیوم / یوروپیوم

(+3)، نادر (+2)

گادولینیوم / Gadolinium

تربیوم / تربیوم

(+3), (+4)

دیسپروزیم / Dysprosium

هولمیوم / هولمیوم

اربیوم / اربیوم

تولیوم / تولیوم

(+3)، نادر (+2)

ایتربیوم / ایتربیوم

(+3)، نادر (+2)

لوتتیوم / لوتتیوم

هافنیوم / هافنیوم

تانتالوم / تانتالیم

(+5)، به ندرت (+3)، (+4)

تنگستن / تنگستن

(+6)، نادر (+2)، (+3)، (+4) و (+5)

رنیوم / رنیوم

(+2)، (+4)، (+6)، (+7)، به ندرت (-1)، (+1)، (+3)، (+5)

اوسمیوم / اوسمیوم

(+3)، (+4)، (+6)، (+8)، به ندرت (+2)

ایریدیوم / ایریدیوم

(+3)، (+4)، (+6)، به ندرت (+1) و (+2)

پلاتین / پلاتین

(+2)، (+4)، (+6)، به ندرت (+1) و (+3)

طلا / طلا

(+1)، (+3)، به ندرت (+2)

تیر / عطارد

(+1), (+2)

کمر / تالیوم

(+1)، (+3)، به ندرت (+2)

سرب / سرب

(+2), (+4)

بیسموت / بیسموت

(+3)، به ندرت (+3)، (+2)، (+4) و (+5)

پولونیوم / پولونیوم

(+2)، (+4)، به ندرت (2-) و (+6)

استاتین / استاتین

رادون / رادون

فرانسیوم / فرانسیوم

رادیوم / رادیوم

اکتینیوم / اکتینیم

توریم / توریم

پرواکتینیم / پرواکتینیم

اورانوس / اورانیوم

(+3)، (+4)، (+6)، به ندرت (+2) و (+5)

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

پاسخ ما به طور متناوب درجه اکسیداسیون فسفر را در هر یک از طرح های تبدیل پیشنهادی تعیین می کنیم و سپس پاسخ صحیح را انتخاب می کنیم.
  • حالت اکسیداسیون فسفر در فسفین (3-) و در اسید فسفریک - (5+) است. تغییر در حالت اکسیداسیون فسفر: +3 → +5، یعنی. اولین پاسخ
  • حالت اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی در یک ماده ساده صفر است. حالت اکسیداسیون فسفر در ترکیب اکسید P 2 O 5 برابر است با (+5). تغییر در حالت اکسیداسیون فسفر: 0 → +5، یعنی. پاسخ سوم
  • حالت اکسیداسیون فسفر در اسید با ترکیب HPO 3 (+5) و H 3 PO 2 (+1) است. تغییر در حالت اکسیداسیون فسفر: +5 → +1، یعنی. پاسخ پنجم

مثال 2

ورزش حالت اکسیداسیون (-3) کربن در ترکیب دارد: a) CH 3 Cl; ب) C 2 H 2 ; ج) HCOH; د) C 2 H 6 .
راه حل به منظور پاسخ صحیح به سوال مطرح شده، به طور متناوب درجه اکسیداسیون کربن را در هر یک از ترکیبات پیشنهادی تعیین می کنیم.

الف) حالت اکسیداسیون هیدروژن (+1) و کلر - (-1) است. درجه اکسیداسیون کربن را برای "x" در نظر می گیریم:

x + 3×1 + (-1) =0;

پاسخ نادرست است.

ب) حالت اکسیداسیون هیدروژن (+1) است. درجه اکسیداسیون کربن را برای "y" در نظر می گیریم:

2×y + 2×1 = 0;

پاسخ نادرست است.

ج) حالت اکسیداسیون هیدروژن (+1) و اکسیژن - (-2) است. بیایید برای "z" حالت اکسیداسیون کربن را در نظر بگیریم:

1 + z + (-2) +1 = 0:

پاسخ نادرست است.

د) حالت اکسیداسیون هیدروژن (+1) است. بیایید حالت اکسیداسیون کربن را برای "a" در نظر بگیریم:

2×a + 6×1 = 0;

پاسخ صحیح.
پاسخ گزینه (د)

برای قرار دادن صحیح حالت های اکسیداسیونچهار قانون وجود دارد که باید در نظر داشت.

1) در یک ماده ساده، حالت اکسیداسیون هر عنصر 0 است. مثالها: Na 0، H 0 2، P 0 4.

2) باید عناصری را که برای آنها مشخص است به خاطر بسپارید حالت های اکسیداسیون ثابت. همه آنها در جدول ذکر شده است.


3) بالاترین حالت اکسیداسیون یک عنصر، معمولاً با تعداد گروهی که این عنصر در آن قرار دارد، منطبق است (به عنوان مثال، فسفر در گروه V است، بالاترین SD فسفر 5+ است). استثناهای مهم: F, O.

4) جستجو برای حالت های اکسیداسیون عناصر باقی مانده بر اساس یک قانون ساده است:

در یک مولکول خنثی، مجموع حالت های اکسیداسیون همه عناصر برابر با صفر است و در یک یون - بار یون.

چند مثال ساده برای تعیین حالت های اکسیداسیون

مثال 1. یافتن حالت های اکسیداسیون عناصر در آمونیاک (NH 3) ضروری است.

راه حل. ما قبلاً می دانیم (نگاه کنید به 2) که هنر. خوب. هیدروژن +1 است. باقی مانده است که این ویژگی برای نیتروژن پیدا شود. اجازه دهید x حالت اکسیداسیون مورد نظر باشد. ما ساده ترین معادله را می سازیم: x + 3 (+1) \u003d 0. راه حل واضح است: x \u003d -3. پاسخ: N -3 H 3 +1.


مثال 2. حالت های اکسیداسیون تمام اتم های مولکول H 2 SO 4 را مشخص کنید.

راه حل. حالات اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن قبلاً شناخته شده است: H(+1) و O(-2). ما یک معادله برای تعیین درجه اکسیداسیون گوگرد تشکیل می دهیم: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. با حل این معادله، متوجه می شویم: x \u003d +6. جواب: H +1 2 S +6 O -2 4 .


مثال 3. حالت های اکسیداسیون تمام عناصر مولکول Al(NO 3) 3 را محاسبه کنید.

راه حل. الگوریتم بدون تغییر باقی می ماند. ترکیب "مولکول" نیترات آلومینیوم شامل یک اتم Al (+3)، 9 اتم اکسیژن (2-) و 3 اتم نیتروژن است که باید حالت اکسیداسیون آن را محاسبه کنیم. معادله مربوطه: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. پاسخ: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.


مثال 4. حالت های اکسیداسیون همه اتم ها را در یون (AsO 4) 3- تعیین کنید.

راه حل. در این حالت، مجموع حالت های اکسیداسیون دیگر برابر با صفر نیست، بلکه برابر با بار یون، یعنی 3- خواهد بود. معادله: x + 4 (-2) = -3. پاسخ: As(+5)، O(-2).

اگر حالت اکسیداسیون دو عنصر ناشناخته باشد چه باید کرد؟

آیا می توان با استفاده از یک معادله مشابه، حالت اکسیداسیون چندین عنصر را به طور همزمان تعیین کرد؟ اگر این مسئله را از منظر ریاضی در نظر بگیریم، پاسخ منفی خواهد بود. یک معادله خطی با دو متغیر نمی تواند یک راه حل منحصر به فرد داشته باشد. اما ما فقط یک معادله را حل نمی کنیم!

مثال 5. حالت های اکسیداسیون همه عناصر را در (NH 4) 2 SO 4 تعیین کنید.

راه حل. حالت های اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن مشخص است، اما گوگرد و نیتروژن مشخص نیستند. یک مثال کلاسیک از یک مشکل با دو مجهول! ما سولفات آمونیوم را نه به عنوان یک "مولکول"، بلکه به عنوان ترکیبی از دو یون در نظر خواهیم گرفت: NH 4 + و SO 4 2-. ما بارهای یون ها را می دانیم، هر یک از آنها فقط دارای یک اتم با درجه اکسیداسیون نامشخص است. با استفاده از تجربه به دست آمده در حل مسائل قبلی، به راحتی می توانیم حالت های اکسیداسیون نیتروژن و گوگرد را پیدا کنیم. جواب: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

نتیجه گیری: اگر مولکول حاوی چندین اتم با حالت اکسیداسیون ناشناخته است، سعی کنید مولکول را به چند قسمت تقسیم کنید.

نحوه ترتیب دادن حالت های اکسیداسیون در ترکیبات آلی

مثال 6. حالت های اکسیداسیون همه عناصر را در CH 3 CH 2 OH نشان دهید.

راه حل. یافتن حالت های اکسیداسیون در ترکیبات آلی ویژگی های خاص خود را دارد. به طور خاص، لازم است به طور جداگانه حالت های اکسیداسیون برای هر اتم کربن پیدا شود. می توانید به صورت زیر استدلال کنید. به عنوان مثال، اتم کربن در گروه متیل را در نظر بگیرید. این اتم C به 3 اتم هیدروژن و یک اتم کربن مجاور متصل است. در پیوند C-H، چگالی الکترون به سمت اتم کربن تغییر می کند (زیرا الکترونگاتیوی C از EO هیدروژن بیشتر است). اگر این جابجایی کامل بود، اتم کربن بار 3- را به دست می آورد.

اتم C در گروه -CH 2 OH به دو اتم هیدروژن (تغییر چگالی الکترون به سمت C)، یک اتم اکسیژن (تغییر چگالی الکترون به سمت O) و یک اتم کربن (می‌توانیم فرض کنیم که تغییرات چگالی الکترون در این مورد اتفاق نیفتد). حالت اکسیداسیون کربن -2 + 1 + 0 = -1 است.

پاسخ: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

مفاهیم «ظرفیت» و «وضعیت اکسیداسیون» را با هم اشتباه نگیرید!

حالت اکسیداسیون اغلب با ظرفیت اشتباه گرفته می شود. این اشتباه را نکن من تفاوت های اصلی را لیست می کنم:

  • حالت اکسیداسیون دارای علامت (+ یا -) است، ظرفیت - خیر.
  • درجه اکسیداسیون می تواند برابر با صفر باشد حتی در یک ماده پیچیده، برابری ظرفیت به صفر به این معنی است که معمولاً اتم این عنصر به اتم های دیگر متصل نیست (ما در مورد هیچ نوع ترکیبات گنجانده ای بحث نمی کنیم و دیگر "عجیب" در اینجا)؛
  • درجه اکسیداسیون یک مفهوم رسمی است که فقط در ترکیبات دارای پیوند یونی معنای واقعی به دست می آورد ، برعکس ، مفهوم "ظرفیت" به راحتی در ترکیبات کووالانسی اعمال می شود.

حالت اکسیداسیون (به طور دقیق تر، مدول آن) اغلب از نظر عددی برابر با ظرفیت است، اما حتی بیشتر اوقات این مقادیر با هم منطبق نیستند. به عنوان مثال، حالت اکسیداسیون کربن در CO 2 +4 است. ظرفیت C نیز برابر با IV است. اما در متانول (CH 3 OH) ظرفیت کربن ثابت می ماند و حالت اکسیداسیون C 1- است.

یک تست کوچک با موضوع "درجه اکسیداسیون"

چند دقیقه وقت بگذارید و بررسی کنید که چگونه این موضوع را درک کرده اید. شما باید به پنج سوال ساده پاسخ دهید. موفق باشید!

مقالات مرتبط