Chemický prvok v zlúčenine vypočítaný z predpokladu, že všetky väzby sú iónové.
Oxidačné stavy môžu mať kladnú, zápornú alebo nulovú hodnotu, preto je algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, 0 a v ióne je náboj iónu.
1. Oxidačné stavy kovov v zlúčeninách sú vždy kladné.
2. Najvyšší oxidačný stav zodpovedá číslu skupiny periodického systému, kde sa tento prvok nachádza (výnimkou je: Au+3(ja skupina), Cu+2(II), zo skupiny VIII, oxidačný stav +8 môže byť len v osmie Os a ruténium Ru.
3. Oxidačné stavy nekovov závisia od toho, ku ktorému atómu je pripojený:
- ak s atómom kovu, potom je oxidačný stav negatívny;
- ak s nekovovým atómom, potom oxidačný stav môže byť pozitívny aj negatívny. Závisí od elektronegativity atómov prvkov.
4. Najvyšší negatívny oxidačný stav nekovov možno určiť tak, že od 8 odčítame číslo skupiny, v ktorej sa tento prvok nachádza, t.j. najvyšší kladný oxidačný stav sa rovná počtu elektrónov na vonkajšej vrstve, čo zodpovedá číslu skupiny.
5. Oxidačné stavy jednoduchých látok sú 0 bez ohľadu na to, či ide o kov alebo nekov.
Prvky s konštantnými oxidačnými stavmi.
|
Prvok |
Charakteristický oxidačný stav |
Výnimky |
|
Hydridy kovov: LIH-1 |
||
|
oxidačný stav nazývaný podmienený náboj častice za predpokladu, že väzba je úplne prerušená (má iónový charakter). H- Cl = H + + Cl - , Väzba v kyseline chlorovodíkovej je kovalentná polárna. Elektrónový pár je viac zaujatý smerom k atómu Cl - , pretože je to viac elektronegatívny celý prvok. Ako určiť stupeň oxidácie?Elektronegativita je schopnosť atómov priťahovať elektróny z iných prvkov. Oxidačný stav je uvedený nad prvkom: Br 2 0 , Na0, O +2 F2-1,K + Cl - atď. Môže byť negatívny aj pozitívny. Oxidačný stav jednoduchej látky (neviazaný, voľný stav) je nulový. Oxidačný stav kyslíka vo väčšine zlúčenín je -2 (výnimkou sú peroxidy H202, kde je -1 a zlúčeniny s fluórom - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Oxidačný stav jednoduchý monatomický ión sa rovná jeho náboju: Na + , Ca +2 . Vodík vo svojich zlúčeninách má oxidačný stav +1 (výnimkou sú hydridy - Na + H - a typ pripojenia C +4 H 4 -1 ). Vo väzbách kov-nekov má atóm, ktorý má najvyššiu elektronegativitu, negatívny oxidačný stav (údaje o elektronegativite sú uvedené na Paulingovej stupnici): H + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NIE 3 ) - atď. Pravidlá určovania stupňa oxidácie v chemických zlúčeninách.Zoberme si spojenie KMnO 4 , je potrebné určiť oxidačný stav atómu mangánu. zdôvodnenie:
K+MnXO 4 -2 Nechaj X- nám neznámy stupeň oxidácie mangánu. Počet atómov draslíka je 1, mangánu - 1, kyslíka - 4. Je dokázané, že molekula ako celok je elektricky neutrálna, takže jej celkový náboj sa musí rovnať nule. 1*(+1) + 1*(X) + 4(-2) = 0, X = +7, Oxidačný stav mangánu v manganistane draselnom je teda +7. Zoberme si ďalší príklad oxidu Fe203. Je potrebné určiť oxidačný stav atómu železa. zdôvodnenie:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Záver: oxidačný stav železa v tomto oxide je +3. Príklady. Určte oxidačné stavy všetkých atómov v molekule. 1. K2Cr207. Oxidačný stav K+1, kyslík O-2. Dané indexy: O=(-2)x7=(-14), K=(+1)x2=(+2). Pretože algebraický súčet oxidačných stavov prvkov v molekule, berúc do úvahy počet ich atómov, je 0, potom sa počet kladných oxidačných stavov rovná počtu záporných. Oxidačné stavy K+O=(-14)+(+2)=(-12). Z toho vyplýva, že počet kladných mocnín atómu chrómu je 12, ale v molekule sú 2 atómy, čo znamená, že na atóm pripadá (+12):2=(+6). odpoveď: K2+Cr2+607-2. 2.(As04) 3-. V tomto prípade sa súčet oxidačných stavov už nebude rovnať nule, ale náboju iónu, t.j. - 3. Zostavme rovnicu: x+4×(- 2)= - 3 . odpoveď: (As +504-2) 3-. |
OXIDAČNÝ STAV je náboj, ktorý by mohol mať atóm v molekule alebo ióne, ak by sa prerušili všetky jeho väzby s inými atómami a spoločným elektrónovým párom by zostalo viac elektronegatívnych prvkov.
V ktorej zo zlúčenín kyslík vykazuje kladný oxidačný stav: H2O; H202; CO2; OF2?
OF2. táto zlúčenina, kyslík, má oxidačný stav + 2
Ktorá z látok je iba redukčným činidlom: Fe; S03; Cl2; HNO3?
oxid sírový (IV) - SO2
Aký prvok v III. období periodického systému D.I. Mendelejev, ktorý je vo voľnom stave, je najsilnejším oxidačným činidlom: Na; Al; S; Cl2?
Cl chlór
V-diel
Do akých tried anorganických zlúčenín patria tieto látky: HF, PbO2, Hg2SO4, Ni(OH)2, FeS, Na2CO3?
Komplexné látky. oxidy
Vytvorte vzorce: a) kyslé draselné soli kyseliny fosforečnej; b) zásaditá zinočnatá soľ kyseliny uhličitej H2CO3.
Aké látky sa získavajú interakciou: a) kyselín so soľou; b) kyseliny so zásadou; c) soľ so soľou; d) zásady so soľou? Uveďte príklady reakcií.
A) oxidy kovov, soli kovov.
B) soli (iba v roztoku)
D) vzniká nová soľ, nerozpustná zásada a vodík
Ktorá z nasledujúcich látok bude reagovať s kyselinou chlorovodíkovou: N2O5, Zn(OH)2, CaO, AgNO3, H3PO4, H2SO4? Zostavte rovnice možných reakcií.
Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl + H20
CaO + 2 HCl = CaCl2 + H20
Uveďte, ku ktorému druhu oxidu patrí oxid meďnatý a dokážte to pomocou chemických reakcií.
oxid kovu.
Oxid meďnatý (II) CuO - čierne kryštály, kryštalizujú v monoklinickej syngónii, hustota 6,51 g / cm3, teplota topenia 1447 ° C (za tlaku kyslíka). Pri zahriatí na 1100 °C sa rozkladá na oxid meďnatý (I):
4CuO = 2Cu20 + O2.
Nerozpúšťa sa vo vode a nereaguje s ňou. Má slabo vyjadrené amfotérne vlastnosti s prevahou zásaditých.
Vo vodných roztokoch amoniaku tvorí hydroxid tetraammín meďnatý (II):
CuO + 4NH3 + H20 = (OH)2.
Ľahko reaguje so zriedenými kyselinami za vzniku soli a vody:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
Keď sa spája s alkáliami, vytvára kupráty:
CuO + 2KOH = K2Cu02 + H2O.
Redukované vodíkom, oxidom uhoľnatým a aktívnymi kovmi na kovovú meď:
CuO + H2 = Cu + H20;
CuO + CO = Cu + C02;
CuO + Mg = Cu + MgO.
Získava sa kalcináciou hydroxidu meďnatého (II) pri 200 °C:
Cu(OH)2 = CuO + H2O Získanie oxidu a hydroxidu medi (II)
alebo počas oxidácie kovovej medi na vzduchu pri 400–500 °С:
2Cu + O2 = 2CuO.
6. Dokončite reakčné rovnice:
Mg(OH)2 + H2S04 = MgS04 + 2H20
Mg(OH)2^- +2H^+ + S04^2-=Mg^2+ + S04^2- +2H20
Mg(OH)2^- +2H^+ = Mg^2+ +2H20^-
NaOH + H3PO4 \u003d NaH2PO4 + H2O FE \u003d 1
H3PO4 + 2NaOH \u003d Na2HPO4 + 2H2O FE \u003d 1/2
H3PO4 + 3NaOH \u003d Na3PO4 + 3H2O FE \u003d 1/3
v prvom prípade 1 mol kyseliny fosforečnej hm .. . ekvivalent 1 protónu... takže koeficient ekvivalencie je 1
percentuálna koncentrácia - hmotnosť látky v gramoch obsiahnutá v 100 gramoch roztoku. ak 100 g roztoku obsahuje 5 g soli, koľko je potrebných na 500 g?
titer je hmotnosť látky v gramoch obsiahnutá v 1 ml roztoku. Na 300 ml stačí 0,3 g.
Ca (OH) 2 + H2CO3 \u003d CaO + H2O 2 / charakteristická reakcia - neutralizačná reakcia Ca / OH / 2 + H2CO3 \u003d CaCO3 + H2O 3 / reakcia s kyslými oxidmi Ca / OH / 2 + CO2 \u003d CaCO3 + H2O 4 / s kyslými soľami Ca / OH / 2 + 2KHCO3 \u003d K2CO3 + CaCO3 + 2H2O 5 / alkálie vstupujú do výmennej reakcie so soľami. ak v tomto prípade vznikne zrazenina 2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu / OH / 2 / zrazenina / 6 / alkalické roztoky reagujú s nekovmi, ako aj s hliníkom alebo zinkom. OVR.
Vymenujte tri spôsoby získavania solí. Podporte svoju odpoveď reakčnými rovnicami
A) Neutralizačná reakcia.. Po odparení vody sa získa kryštalická soľ. Napríklad:
B) Reakcia zásad s kyslými oxidmi(pozri odsek 8.2). Toto je tiež variant neutralizačnej reakcie:
AT) Reakcia kyselín so soľami. Táto metóda je vhodná napríklad vtedy, ak sa vytvorí nerozpustná soľ, ktorá vyzráža:
Ktoré z nasledujúcich látok môžu navzájom reagovať: NaOH, H3PO4, Al(OH)3, SO3, H2O, CaO? Podporte svoju odpoveď reakčnými rovnicami
2 NaOH + H3P04 = Na2HP04 + 2H20
CaO + H2O = Ca(OH)2
Al(OH)3 + NaOH = Na(Al(OH)4) alebo NaAl02 + H2O
SO3 + H2O = H2SO4
VI časť
Jadro atómu (protóny, neutróny).
Atóm je najmenšia častica chemického prvku, ktorá si zachováva všetky svoje chemické vlastnosti. Atóm pozostáva z kladne nabitého jadra a záporne nabitých elektrónov. Náboj jadra ľubovoľného chemického prvku sa rovná súčinu Z pomocou e, kde Z je poradové číslo tohto prvku v periodickej sústave chemických prvkov, e je hodnota elementárneho elektrického náboja.
Protóny- stabilné elementárne častice s jednotkovým kladným elektrickým nábojom a hmotnosťou 1836-krát väčšou ako hmotnosť elektrónu. Protón je jadrom najľahšieho prvku, vodíka. Počet protónov v jadre je Z. Neutrón- neutrálna (bez elektrického náboja) elementárna častica s hmotnosťou veľmi blízkou hmotnosti protónu. Keďže hmotnosť jadra sa skladá z hmotnosti protónov a neutrónov, počet neutrónov v jadre atómu je A - Z, kde A je hmotnostné číslo daného izotopu (pozri Periodická sústava chemických prvkov) . Protón a neutrón, ktoré tvoria jadro, sa nazývajú nukleóny. V jadre sú nukleóny viazané špeciálnymi jadrovými silami.
Elektróny
Electron- najmenšia častica látky so záporným elektrickým nábojom e=1,6·10 -19 coulombov, braná ako elementárny elektrický náboj. Elektróny, rotujúce okolo jadra, sú umiestnené na elektrónových obaloch K, L, M atď. K je obal najbližšie k jadru. Veľkosť atómu je určená veľkosťou jeho elektrónového obalu.
izotopy
Izotop - atóm toho istého chemického prvku, ktorého jadro má rovnaký počet protónov (kladne nabitých častíc), ale iný počet neutrónov a samotný prvok má rovnaké atómové číslo ako hlavný prvok. Z tohto dôvodu majú izotopy rôzne atómové hmotnosti.
Keď sa tvoria väzby s menej elektronegatívnymi atómami (pre fluór sú to všetky prvky, pre chlór všetko okrem fluóru a kyslíka), je valencia všetkých halogénov rovnaká. Oxidačný stav je -1 a náboj iónu je 1-. Pozitívne oxidačné stavy nie sú možné pre fluór. Na druhej strane chlór vykazuje rôzne pozitívne oxidačné stavy až do +7 (číslo skupiny). Príklady zapojenia sú uvedené v časti Referencie.
Vo väčšine zlúčenín pôsobí chlór ako silne elektronegatívny prvok (EO = 3,0) v negatívnom oxidačnom stave -1. V zlúčeninách s viac elektronegatívnym fluórom, kyslíkom a dusíkom vykazuje kladné oxidačné stavy. Obzvlášť rozmanité sú zlúčeniny chlóru s kyslíkom, v ktorých sú oxidačné stavy chlóru +1, -f3, +5 a +7, ako aj +4 a Ch-6.
V porovnaní s chlórom je fluór F oveľa aktívnejší. Reaguje takmer so všetkými chemickými prvkami, s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín, dokonca aj za studena. Niektoré kovy (Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ni) sú za studena odolné voči fluóru vďaka tvorbe fluoridového filmu. Fluór je najsilnejšie oxidačné činidlo zo všetkých známych prvkov. Je to jediný halogén, ktorý nie je schopný vykazovať pozitívne oxidačné stavy. Pri zahrievaní fluór reaguje so všetkými kovmi vrátane zlata a platiny. S kyslíkom tvorí množstvo zlúčenín a sú to jediné zlúčeniny, v ktorých je kyslík elektropozitívny (napríklad fluorid kyslíku OFa). Na rozdiel od oxidov sa tieto zlúčeniny nazývajú fluoridy kyslíka.
Prvky kyslíkovej podskupiny sa od kyslíka výrazne líšia vlastnosťami. Ich hlavný rozdiel spočíva v schopnosti vykazovať pozitívne oxidačné stavy, až
Rozdiely medzi halogénmi sú najvýraznejšie v zlúčeninách, kde vykazujú pozitívne oxidačné stavy. Ide najmä o zlúčeniny halogénov s najviac elektronegatívnymi prvkami – fluórom a kyslíkom, ktoré
Atóm kyslíka má elektrónovú konfiguráciu [He]25 2р. Keďže tento prvok je vo svojej elektronegativite na druhom mieste po fluóre, v zlúčeninách má takmer vždy negatívny oxidačný stav. Jediné zlúčeniny, kde má kyslík kladný oxidačný stav, sú zlúčeniny obsahujúce fluór Op2 a Op.
V roku 1927 bola nepriamo získaná kyslíková zlúčenina fluóru, v ktorej má kyslík kladný oxidačný stav rovný dvom
Pretože atómy dusíka v amoniaku priťahujú elektróny silnejšie ako v elementárnom dusíku, hovorí sa, že majú negatívny oxidačný stav. V oxide dusičitom, kde atómy dusíka priťahujú elektróny menej silno ako v elementárnom dusíku, má pozitívny oxidačný stav. V elementárnom dusíku alebo elementárnom kyslíku má každý atóm oxidačný stav nula. (Nulový oxidačný stav sa pripisuje všetkým prvkom v nekombinovanom stave.) Oxidačný stav je užitočný koncept na pochopenie redoxných reakcií.
Chlór tvorí celý rad oxyaniónov ClO, ClO, ClO3 a ClOg, v ktorých vykazuje postupný rad pozitívnych oxidačných stavov. Chloridový ión C1 má elektrónovú štruktúru vzácneho plynu Ar so štyrmi pármi valenčných elektrónov. Vyššie uvedené štyri chlóroxyanióny možno považovať za reakčné produkty chloridového iónu, CH, ako Lewisovu zásadu s jedným, dvoma, tromi alebo štyrmi atómami kyslíka, z ktorých každý má vlastnosti akceptora elektrónov, t.j. lewisovej kyseliny
Chemické vlastnosti síry, selénu a telúru sa v mnohých ohľadoch líšia od vlastností kyslíka. Jedným z najdôležitejších rozdielov je, že tieto prvky majú kladné oxidačné stavy do -1-6, ktoré sa nachádzajú napr.
Elektrónová konfigurácia ns np umožňuje prvkom tejto skupiny vykazovať oxidačné stavy -I, +11, +IV a +VI. Keďže pred vytvorením konfigurácie inertného plynu chýbajú len dva elektróny, veľmi ľahko vzniká oxidačný stav -II. To platí najmä pre svetlé prvky skupiny.
Kyslík sa skutočne líši od všetkých prvkov skupiny v ľahkosti, s akou jeho atóm získava dva elektróny, čím sa vytvorí dvojnásobne nabitý záporný ión. S výnimkou neobvyklých negatívnych oxidačných stavov kyslíka v peroxidoch (-1), superoxidoch (-Va) a ozonidoch (7h), zlúčeninách, v ktorých sú väzby kyslík-kyslík, ako aj stavoch + 1 a - + II v zlúčeniny O. Fa a ORz kyslík vo všetkých zlúčeninách má oxidačný stav -I. Pre zvyšné prvky skupiny sa negatívny oxidačný stav postupne stáva menej stabilným a pozitívne sa stávajú stabilnejšími. V ťažkých prvkoch prevládajú nižšie kladné oxidačné stavy.
V súlade s povahou prvku v kladnom oxidačnom stave sa prirodzene mení povaha oxidov v periódach a skupinách periodického systému. V periódach sa negatívny efektívny náboj na atómoch kyslíka znižuje a dochádza k postupnému prechodu zo zásaditých cez amfotérne oxidy na kyslé, napr.
Nal, Mgb, AIF3, ZrBf4. Pri určovaní oxidačného stavu prvkov v zlúčeninách s polárnymi kovalentnými väzbami sa porovnávajú hodnoty ich elektronegativity (pozri 1.6). Keďže pri tvorbe chemickej väzby sa elektróny posúvajú na atómy viac elektronegatívnych prvkov, tie druhé majú v zlúčeninách negatívny oxidačný stav Fluór, charakterizovaný najvyššou hodnotou elektronegativity , v zlúčeninách má vždy konštantný negatívny oxidačný stav -1.
Kyslík I, ktorý má tiež vysokú hodnotu elektronegativity, sa vyznačuje negatívnym oxidačným stavom, zvyčajne -2, v peroxidoch -1. Výnimkou je zlúčenina OF2, v ktorej je oxidačný stav kyslíka 4-2. Alkalické prvky a prvky alkalických zemín, ktoré sa vyznačujú relatívne nízkou elektronegativitou, majú vždy kladný oxidačný stav, ktorý sa rovná +1 a +2. Napríklad vodík vykazuje konštantný oxidačný stav (+ 1) vo väčšine zlúčenín
Z hľadiska elektronegativity je kyslík na druhom mieste za fluórom. Kyslíkové zlúčeniny s fluórom sú jedinečné, pretože iba v týchto zlúčeninách má kyslík kladný oxidačný stav.
Deriváty kladného oxidačného stavu kyslíka sú najsilnejšie energeticky náročné oxidačné činidlá schopné za určitých podmienok uvoľniť v nich uloženú chemickú energiu. Môžu byť použité ako účinné oxidačné činidlá hnacích plynov.
A patria medzi neziskovky, uvedený stav je u nich najbežnejší. Prvky skupiny 6A, s výnimkou kyslíka, sú však často v stavoch s kladným oxidačným stavom do + 6, čo zodpovedá socializácii všetkých šiestich valenčných elektrónov s atómami elektronegatívnych prvkov.
Všetky prvky tejto podskupiny, okrem polónia, sú nekovy. Vo svojich zlúčeninách vykazujú negatívne aj pozitívne oxidačné stavy. V zlúčeninách s kovmi a vodíkom je ich oxidačný stav zvyčajne -2. V zlúčeninách s nekovmi, napríklad s kyslíkom, môže mať hodnotu +4 alebo -) -6. Výnimkou je samotný kyslík. Z hľadiska elektronegativity je na druhom mieste za fluórom, preto iba v kombinácii s týmto prvkom (OR) je jeho oxidačný stav kladný (-1-2). V zlúčeninách so všetkými ostatnými prvkami je oxidačný stav kyslíka negatívny a je zvyčajne -2. V peroxide vodíka a jeho derivátoch je -1.
Dusík je v elektronegativite horší ako kyslík a fluór. Preto vykazuje kladné oxidačné stavy iba v zlúčeninách s týmito dvoma prvkami. V oxidoch a oxyaniónoch nadobúda oxidačný stav dusíka hodnoty od + 1 do -b 5.
V zlúčeninách s viacerými elektronegatívnymi prvkami majú p-prvky VI. skupiny kladný oxidačný stav. Pre nich (okrem kyslíka) sú najcharakteristickejšie oxidačné stavy -2, +4, -4-6, čo zodpovedá postupnému zvyšovaniu počtu nespárovaných elektrónov pri excitácii atómu prvku.
Obzvlášť známe sú komplexné anióny s kyslíkovými ligandami - oxokomplexy. Sú tvorené atómami prevažne nekovových prvkov v kladných oxidačných stavoch (kov - len vo vysokých oxidačných stavoch). Oxokomplexy sa získavajú interakciou kovalentných oxidov zodpovedajúcich prvkov s negatívne polarizovaným atómom kyslíka zásaditých oxidov alebo vody, napr.
oxidy a hydroxidy. Oxidy a hydroxidy p-prvkov možno považovať za zlúčeniny s najvyšším kladným oxidačným stavom, p-prvky s kyslíkom
O, CJUg, CbO), v ktorých chlór vykazuje pozitívny oxidačný stav. Dusík sa pri vysokých teplotách priamo spája s kyslíkom, a preto vykazuje redukčné vlastnosti.
V zlúčeninách s kyslíkom môžu prvky vykazovať najvyšší kladný oxidačný stav, ktorý sa rovná číslu skupiny. Oxidy prvkov v závislosti od ich polohy v periodickom systéme a od stupňa oxidácie prvku môžu vykazovať zásadité alebo kyslé vlastnosti.
Okrem toho sú tieto prvky tiež schopné vykazovať kladné oxidačné stavy do +6, s výnimkou kyslíka (len do + 2). Prvky kyslíkovej podskupiny sú nekovy.
Najbežnejšími oxidačnými činidlami sú halogény, kyslík a oxyanióny ako MPO4, Cr3O a NO, v ktorých má centrálny atóm vysoký kladný oxidačný stav. Niekedy ako oxidanty
Zlúčeniny OgRg a Oorg sú silné oxidačné činidlá, pretože kyslík v nich je v pozitívnom oxidačnom stave - -1 a +2, a preto majú veľkú energetickú rezervu (vysoká elektrónová afinita) a preto silne priťahujú elektróny. kyslík prejsť do pre neho najstabilnejších stavov.
Ionizované atómy nekovov v kladnom oxidačnom stave a kovové ióny vo vysokom oxidačnom stave s kyslíkom tvoria neutrálne molekuly oxidov CO, CO2, NO, N02, 302, Sn02, MnOa komplexné ióny obsahujúce kyslík N0, P04, 3O “ Cr0, MnOg atď.
Valar-ny elektrochemická hladina atómov týchto prvkov zodpovedá vzorcu pa pr Kyslík je druhým najelektronegatívnym prvkom (po najnegatívnejšom fluóre), možno mu priradiť stabilný oxidačný stav v zlúčeninách rovný (-I) v kyslíku fluoridov jeho oxidačný stav je kladný. Zvyšné prvky skupiny VIA vykazujú vo svojich zlúčeninách oxidačné stavy (-I), (+ IV) a (Ch VI) a oxidačný stav je stabilný pre síru (+ VI) a pre ostatné prvky (4-IV ). Elektronegativitou
Pri interakcii O2 s najsilnejším oxidačným činidlom P1Pv vzniká látka O2[P1Pb], v ktorej je katiónom molekulárny ión Og. Zlúčeniny, v ktorých má kyslík kladný oxidačný stav, sú najsilnejšími energeticky náročnými oxidačnými činidlami, ktoré sú schopné za určitých podmienok uvoľniť uloženú chemickú energiu. Môžu byť použité ako účinné oxidačné činidlá hnacích plynov.
Schopnosť pripájať elektróny je však u nich oveľa menej výrazná ako u zodpovedajúcich prvkov skupín VI a VII. S kyslíkom tvoria oxidy typu RjOj, ktoré vykazujú najvyšší kladný oxidačný stav, rovný + 5.
Bróm a jód vykazujú pozitívne oxidačné stavy vo svojich zlúčeninách s kyslíkom a s elektronegatívnymi halogénmi. Dobre preštudované sú také kyseliny obsahujúce kyslík (a ich soli) týchto prvkov ako HOHg (bróm, soli sú bromňany) a HOI (jód, soli sú hypojoditany), HBrO3 (bróm, soli sú bromičnany) a NHS (jód, soli sú jodičnany), ako aj NbYub (orto-jodické, soli - orto-periodáty).
DEFINÍCIA
Kyslík je ôsmy prvok v periodickej tabuľke. Nachádza sa v druhom období VI skupiny A podskupiny. Označenie - O.
Prírodný kyslík pozostáva z troch stabilných izotopov 16O (99,76 %), 17O (0,04 %) a 18O (0,2 %).
Najstabilnejšou dvojatómovou molekulou kyslíka je O 2 . Je paramagnetický a slabo polarizovaný. Teploty topenia (-218,9 °C) a teploty varu (-183 °C) kyslíka sú veľmi nízke. Kyslík je vo vode zle rozpustný. Za normálnych podmienok je kyslík bezfarebný plyn bez zápachu.
Kvapalný a pevný kyslík je priťahovaný magnetom, pretože. jeho molekuly sú paramagnetické. Pevný kyslík je modrý a kvapalný kyslík je modrý. Sfarbenie je spôsobené vzájomným vplyvom molekúl.
Kyslík existuje vo forme dvoch alotropných modifikácií - kyslíka O2 a ozónu O3.
Oxidačný stav kyslíka v zlúčeninách
Kyslík vytvára dvojatómové molekuly zloženia O 2 v dôsledku indukcie kovalentných nepolárnych väzieb a ako je známe, v zlúčeninách s nepolárnymi väzbami je oxidačný stav prvkov rovný nula.
Kyslík sa vyznačuje pomerne vysokou hodnotou elektronegativity, preto najčastejšie vykazuje negatívny oxidačný stav rovný (-2) (Na20-2, K20-2, CuO-2, PbO-2, Al20-2 3, Fe20-2 3, NO-2 2, P20-2 5, CrO-2 3, Mn20-2 7).
V zlúčeninách peroxidového typu kyslík vykazuje oxidačný stav (-1) (H20-12).
V zlúčenine OF 2 kyslík vykazuje kladný oxidačný stav rovný (+2) , keďže fluór je najviac elektronegatívny prvok a jeho oxidačný stav je vždy (-1).
Ako derivát, v ktorom kyslík vykazuje oxidačný stav (+4) , môžeme uvažovať o alotropnej modifikácii kyslíka - ozónu O 3 (O +4 O 2).
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
(opakovanie)
II. Oxidačný stav (nový materiál)
Oxidačný stav- je to podmienený náboj, ktorý atóm dostane v dôsledku úplného návratu (prijatia) elektrónov, na základe podmienky, že všetky väzby v zlúčenine sú iónové.
Zvážte štruktúru atómov fluóru a sodíka:
F +9)2)7
Na+11)2)8)1
- Čo možno povedať o úplnosti vonkajšej úrovne atómov fluóru a sodíka?
- Ktorý atóm je ľahšie akceptovaný a ktorému je ľahšie dať valenčné elektróny na dokončenie vonkajšej úrovne?
Majú oba atómy neúplnú vonkajšiu úroveň?
Pre atóm sodíka je ľahšie darovať elektróny, pre fluór prijímať elektróny pred dokončením vonkajšej úrovne.
F 0 + 1ē → F -1 (Neutrálny atóm prijme jeden záporný elektrón a získa oxidačný stav „-1“, čím sa zmení na negatívne nabitý ión - anión )
Na 0 – 1ē → Na +1 (neutrálny atóm daruje jeden záporný elektrón a získa oxidačný stav „+1“, čím sa zmení na kladne nabitý ión – katión )
Ako určiť oxidačný stav atómu v PSCE D.I. Mendelejev?
Pravidlá definície oxidačné stavy atómu v PSCE D.I. Mendelejev:
1. Vodík zvyčajne vykazuje oxidačný stav (CO) +1 (výnimka, zlúčeniny s kovmi (hydridy) - vodík má CO rovný (-1) Me + n H n -1)
2. Kyslík zvyčajne vykazuje CO -2 (výnimky: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - peroxid vodíka)
3. Kovy iba ukázať + n pozitívny CO
4. Fluór vždy ukazuje CO rovný -1 (F-1)
5. Pre prvky hlavné podskupiny:
Vyššie CO (+) = číslo skupiny N skupiny
podradný CO (-) = N skupiny – 8
Pravidlá na určenie oxidačného stavu atómu v zlúčenine:
I. Oxidačný stav voľných atómov a atómov v molekulách jednoduché látky rovná sa nula - Na0, P40, O20
II. AT komplexná látka algebraický súčet CO všetkých atómov, berúc do úvahy ich indexy, sa rovná nule = 0 , a v komplexný ión jeho náboj.
Napríklad, H +1 N +5 O 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0
2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2
Cvičenie 1 - určiť oxidačné stavy všetkých atómov vo vzorci kyseliny sírovej H 2 SO 4?
1. Uveďme známe oxidačné stavy vodíka a kyslíka a vezmime CO síry ako "x"
H+1Sx04-2
(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 6 alebo (+6), preto má síra C O +6, t.j. S+6
Úloha 2 - určiť oxidačné stavy všetkých atómov vo vzorci kyseliny fosforečnej H 3 PO 4?
1. Uveďme známe oxidačné stavy vodíka a kyslíka a vezmime CO fosforu ako "x"
H3+1Px04-2
2. Zostavte a vyriešte rovnicu podľa pravidla (II):
(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 5 alebo (+5), preto má fosfor C O +5, t.j. P+5
Úloha 3 - určiť oxidačné stavy všetkých atómov vo vzorci amónneho iónu (NH 4) + ?
1. Uveďme známy oxidačný stav vodíka a vezmime CO dusíka ako "x"
Redoxné procesy majú veľký význam pre živú a neživú prírodu. Napríklad proces spaľovania možno pripísať OVR za účasti vzdušného kyslíka. Pri tejto redoxnej reakcii prejavuje svoje nekovové vlastnosti.
Príkladmi OVR sú tiež tráviace, respiračné procesy, fotosyntéza.
Klasifikácia
V závislosti od toho, či došlo k zmene hodnoty oxidačného stavu prvkov východiskovej látky a reakčného produktu, je obvyklé rozdeliť všetky chemické transformácie do dvoch skupín:
- redox;
- žiadna zmena oxidačných stavov.
Príkladmi druhej skupiny sú iónové procesy prebiehajúce medzi roztokmi látok.
Oxidačno-redukčné reakcie sú procesy, ktoré sú spojené so zmenou oxidačného stavu atómov, ktoré tvoria pôvodné zlúčeniny.
Čo je oxidačný stav
Toto je podmienený náboj, ktorý získa atóm v molekule, keď sa elektrónové páry chemických väzieb posunú k viac elektronegatívnemu atómu.
Napríklad v molekule fluoridu sodného (NaF) vykazuje fluór maximálnu elektronegativitu, takže jeho oxidačný stav je záporná hodnota. Sodík v tejto molekule bude kladný ión. Súčet oxidačných stavov v molekule je nula.
Možnosti definície
Aký druh iónu je kyslík? Pozitívne oxidačné stavy sú pre ňu necharakteristické, to však neznamená, že ich tento prvok v určitých chemických interakciách nevykazuje.
Samotný pojem stupňa oxidácie má formálny charakter, nesúvisí s efektívnym (reálnym) nábojom atómu. Je vhodné ho použiť pri klasifikácii chemikálií, ako aj pri zaznamenávaní prebiehajúcich procesov.
Pravidlá definície
U nekovov sa rozlišuje najnižší a najvyšší oxidačný stav. Ak sa od čísla skupiny odpočíta osem na určenie prvého indikátora, potom sa druhá hodnota v podstate zhoduje s číslom skupiny, v ktorej sa tento chemický prvok nachádza. Napríklad v zlúčeninách je zvyčajne -2. Takéto zlúčeniny sa nazývajú oxidy. Medzi takéto látky patrí napríklad oxid uhličitý (oxid uhličitý), ktorého vzorec je CO2.
Nekovy často vykazujú maximálny oxidačný stav v kyselinách a soliach. Napríklad v kyseline chloristej HCl04 má halogén valenciu VII (+7).
Peroxidy
Oxidačný stav atómu kyslíka v zlúčeninách je zvyčajne -2, s výnimkou peroxidov. Sú považované za kyslíkaté zlúčeniny, ktoré obsahujú neúplne redukovaný ión vo forme O 2 2-, O 4 2-, O 2 -.
Peroxidové zlúčeniny sú rozdelené do dvoch skupín: jednoduché a zložité. Jednoduché zlúčeniny sú tie, v ktorých je peroxidová skupina spojená s atómom kovu alebo iónom atómovou alebo iónovou chemickou väzbou. Takéto látky sú tvorené alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín (okrem lítia a berýlia). So zvýšením elektronegativity kovu v rámci podskupiny sa pozoruje prechod z iónového typu väzby na kovalentnú štruktúru.
Zástupcovia prvej skupiny (hlavná podskupina) majú okrem peroxidov typu Me 2 O 2 aj peroxidy vo forme Me 2 O 3 a Me 2 O 4 .
Ak kyslík vykazuje kladný oxidačný stav s fluórom, v kombinácii s kovmi (v peroxidoch) je tento indikátor -1.
Komplexné peroxozlúčeniny sú látky, kde táto skupina pôsobí ako ligandy. Podobné látky tvoria prvky tretej skupiny (hlavná podskupina), ako aj nasledujúce skupiny.
Klasifikácia komplexných peroxoskupín
Existuje päť skupín takýchto komplexných zlúčenín. Prvým sú peroxokyseliny, ktoré majú všeobecnú formu [Ep(022-)xLy]z-. V tomto prípade peroxidové ióny vstupujú do komplexného iónu alebo pôsobia ako monodentátny (E-O-O-), premosťujúci (E-O-O-E) ligand, tvoriaci viacjadrový komplex.
Ak kyslík vykazuje kladný oxidačný stav s fluórom, v kombinácii s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín ide o typický nekov (-1).
Príkladom takejto látky je Caroova kyselina (peroxomonomérna kyselina) vo forme H2S05. Peroxidová skupina ligandu v takýchto komplexoch pôsobí ako mostík medzi atómami nekovov, napríklad v kyseline peroxodisírovej vo forme H 2 S 2 O 8 - bielej kryštalickej látke s nízkou teplotou topenia.
Druhú skupinu komplexov tvoria látky, v ktorých je peroxoskupina súčasťou komplexného iónu alebo molekuly.
Sú reprezentované vzorcom [E n (0 2) x L y] z.
Zvyšné tri skupiny sú peroxidy, ktoré obsahujú kryštalizačnú vodu, napríklad Na 2 O 2 × 8 H 2 O, alebo kryštalizačný peroxid vodíka.
Ako typické vlastnosti všetkých peroxidových látok vyčleňujeme ich interakciu s roztokmi kyselín, uvoľňovanie aktívneho kyslíka pri tepelnom rozklade.
Ako zdroj kyslíka môžu pôsobiť chlorečnany, dusičnany, manganistan, chloristany.
difluorid kyslíka
Kedy kyslík vykazuje pozitívny oxidačný stav? V spojení s viac elektronegatívnym kyslíkom) OF 2. Je to +2. Túto zlúčeninu prvýkrát získal Paul Lebo na začiatku dvadsiateho storočia, o niečo neskôr ju študoval Ruff.
Kyslík vykazuje kladný oxidačný stav v kombinácii s fluórom. Jeho elektronegativita je 4, takže hustota elektrónov v molekule sa posúva smerom k atómu fluóru.
Vlastnosti fluoridu kyslíka
Táto zlúčenina je v kvapalnom stave agregácie, je nekonečne miešateľná s kvapalným kyslíkom, fluórom a ozónom. Rozpustnosť v studenej vode je minimálna.
Ako sa vysvetľuje pozitívny oxidačný stav? The Great Encyclopedia of Oil vysvetľuje, že je možné určiť najvyšší + (kladný) oxidačný stav podľa čísla skupiny v periodickej tabuľke. Táto hodnota je určená najväčším počtom elektrónov, ktoré môže neutrálny atóm odovzdať počas úplnej oxidácie.
Fluorid kyslíka sa získava alkalickou metódou, ktorá zahŕňa prechod plynného fluóru cez vodný roztok zásady.
Pri tom vzniká okrem fluoridu kyslíka aj ozón a peroxid vodíka.
Alternatívnou možnosťou získania fluoridu kyslíka je uskutočnenie elektrolýzy roztoku kyseliny fluorovodíkovej. Čiastočne táto zlúčenina vzniká aj pri spaľovaní v atmosfére vodného fluóru.
Proces prebieha podľa radikálneho mechanizmu. Najprv sa uskutoční iniciácia voľných radikálov sprevádzaná tvorbou kyslíkového biradikálu. Ďalším krokom je dominantný proces.
Fluorid kyslíku vykazuje jasné oxidačné vlastnosti. Svojou silou sa dá porovnať s voľným fluórom a z hľadiska mechanizmu oxidačného procesu s ozónom. Reakcia vyžaduje vysokú aktivačnú energiu, pretože v prvej fáze dochádza k tvorbe atómového kyslíka.
Tepelný rozklad tohto oxidu, pri ktorom sa kyslík vyznačuje kladným oxidačným stavom, je monomolekulárna reakcia začínajúca pri teplotách nad 200 °C.
Charakteristické vlastnosti
Keď sa fluorid kyslíka dostane do horúcej vody, dôjde k hydrolýze, ktorej produktom bude obyčajný molekulárny kyslík, ako aj fluorovodík.
Proces sa výrazne urýchli v alkalickom prostredí. Zmes vody a pár fluoridu kyslíka je výbušná.
Táto zlúčenina intenzívne reaguje s kovovou ortuťou a na ušľachtilých kovoch (zlato, platina) vytvára len tenký fluoridový film. Táto vlastnosť vysvetľuje možnosť použitia týchto kovov pri bežnej teplote na kontakt s fluoridom kyslíka.
V prípade zvýšenia teploty dochádza k oxidácii kovov. Horčík a hliník sa považujú za najvhodnejšie kovy na prácu s touto zlúčeninou fluóru.
Nerezové ocele a zliatiny medi vplyvom fluoridu kyslíka mierne menia svoj pôvodný vzhľad.
Vysoká aktivačná energia rozkladu tejto kyslíkatej zlúčeniny s fluórom umožňuje jej bezpečné zmiešanie s rôznymi uhľovodíkmi, oxidom uhoľnatým, čo vysvetľuje možnosť využitia fluoridu kyslíka ako vynikajúceho okysličovadla raketového paliva.
Záver
Chemici vykonali množstvo experimentov, ktoré potvrdili účelnosť použitia tejto zlúčeniny v plynových dynamických laserových inštaláciách.
Problematika určovania oxidačných stavov kyslíka a iných nekovov je zahrnutá v školskom kurze chémie.
Takéto zručnosti sú dôležité, pretože umožňujú stredoškolákom zvládnuť úlohy ponúkané v testoch jednotnej štátnej skúšky.
