نحوه پی بردن به وضعیت اکسیداسیون عناصر شیمیایی درجه اکسیداسیون چگونه است، چگونه می توان تعیین کرد و ترتیب داد

در شیمی، توصیف فرآیندهای ردوکس مختلف بدون آن کامل نیست حالت های اکسیداسیون - مقادیر ویژه شرطی که با آنها می توانید بار اتم هر عنصر شیمیایی را تعیین کنید.

اگر حالت اکسیداسیون را (با ظرفیت اشتباه نگیرید، زیرا در بسیاری از موارد مطابقت ندارند) را به عنوان ورودی در دفترچه یادداشت نشان دهیم، آنگاه فقط اعدادی با علامت صفر (0 - در یک ماده ساده) به اضافه (+) خواهیم دید. ) یا منهای (-) بالای ماده مورد علاقه ما. به هر حال، آنها نقش بزرگی در شیمی ایفا می کنند و توانایی تعیین CO (وضعیت اکسیداسیون) یک پایه ضروری در مطالعه این موضوع است که بدون آن اقدامات بعدی بی معنی است.

ما از CO برای توصیف استفاده می کنیم خواص شیمیاییماده (یا عنصر منفرد)، املای صحیح آن نام بین المللی(برای هر کشور و ملتی، صرف نظر از زبان مورد استفاده قابل درک است) و فرمول ها، و همچنین برای طبقه بندی بر اساس ویژگی ها.

درجه می تواند سه نوع باشد: بالاترین (برای تعیین آن، باید بدانید عنصر در کدام گروه قرار دارد)، متوسط ​​و پایین (لازم است تعداد گروهی که عنصر در آن قرار دارد از عدد کم کنید. 8؛ طبیعتاً عدد 8 گرفته شده است زیرا کل در سیستم تناوبی D. مندلیف 8 گروه است). جزئیات در مورد تعیین درجه اکسیداسیون و قرارگیری صحیح آن در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نحوه تعیین حالت اکسیداسیون: CO ثابت

اول اینکه CO می تواند متغیر یا ثابت باشد.

تعیین حالت اکسیداسیون ثابت نیست کار عالی، بنابراین بهتر است درس را با آن شروع کنید: برای این فقط به توانایی استفاده از PS (سیستم دوره ای) نیاز دارید. بنابراین، تعدادی از قوانین خاص وجود دارد:

1. درجه صفر در بالا ذکر شد که فقط مواد ساده آن را دارند: S، O2، Al، K و غیره.
2. اگر مولکول ها خنثی باشند (به عبارت دیگر بار الکتریکی ندارند)، مجموع حالت های اکسیداسیون آنها صفر است. با این حال، در مورد یون ها، مجموع باید برابر با بار خود یون باشد.
3. در گروه های I، II، III جدول تناوبی عمدتاً فلزات قرار دارند. عناصر این گروه ها دارای بار مثبت هستند که تعداد آنها با شماره گروه (+1، +2، یا +3) مطابقت دارد. شاید استثنای بزرگ آهن (Fe) باشد - CO آن می تواند هم +2 و هم +3 باشد.
4. هیدروژن CO (H) اغلب +1 است (هنگام تعامل با غیر فلزات: HCl، H2S)، اما در برخی موارد ما -1 را تنظیم می کنیم (زمانی که هیدریدها در ترکیبات با فلزات تشکیل می شوند: KH، MgH2).
5. اکسیژن CO (O) +2. ترکیبات با این عنصر اکسیدها را تشکیل می دهند (MgO، Na2O، H20 - آب). با این حال، مواردی وجود دارد که اکسیژن حالت اکسیداسیون 1- دارد (در تشکیل پراکسیدها) یا حتی به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند (در ترکیب با فلوئور F، زیرا خواص اکسید کننده اکسیژن ضعیف تر است).

بر اساس این اطلاعات، حالت‌های اکسیداسیون در انواع مختلفی از مواد پیچیده قرار می‌گیرند، واکنش‌های ردوکس شرح داده می‌شوند، و غیره، اما بعداً در مورد آن بیشتر توضیح می‌دهیم.

متغیر CO

برخی از عناصر شیمیایی از این جهت متفاوت هستند که بیش از یک حالت اکسیداسیون دارند و بسته به فرمولی که در آن قرار دارند، آن را تغییر می دهند. طبق قوانین، مجموع تمام توان ها نیز باید برابر با صفر باشد، اما برای یافتن آن، باید محاسباتی را انجام دهید. در شکل نوشتاری، به نظر می رسد معادله جبری، اما با گذشت زمان ما "دست خود را پر می کنیم" و نوشتن و اجرای سریع کل الگوریتم اقدامات ذهنی دشوار نیست.

درک کلمات چندان آسان نخواهد بود و بهتر است بلافاصله به تمرین بروید:

HNO3 - در این فرمول، وضعیت اکسیداسیون نیتروژن (N) را تعیین کنید. در شیمی نام عناصر را می خوانیم و از آخر به ترتیب حالت های اکسیداسیون نیز نزدیک می شویم. بنابراین، مشخص است که CO2 اکسیژن -2 است. باید حالت اکسیداسیون را در ضریب سمت راست ضرب کنیم (در صورت وجود): -2*3=-6. سپس به هیدروژن (H) می رویم: CO آن در معادله +1 خواهد بود. این بدان معنی است که برای اینکه CO کل صفر شود، باید 6 را اضافه کنید. بررسی کنید: +1+6-7=-0.

تمرین های اضافی را می توان در انتها یافت، اما قبل از هر چیز باید تعیین کنیم که کدام عناصر دارای حالت اکسیداسیون متغیر هستند. در اصل، همه عناصر، به جز برای سه اولگروه ها مدرک تحصیلی خود را تغییر می دهند. اکثر نمونه بارزهالوژن ها (عناصر گروه VII بدون احتساب فلوئور F)، گروه IV و گازهای نجیب هستند. در زیر لیستی از برخی فلزات و غیرفلزات با درجه متغیر را مشاهده خواهید کرد:

• H(+1, -1);
• Be(-3، +1، +2);
• B (-1، +1، +2، +3)؛
• C (-4، -2، +2، +4)؛
• N (-3، -1، +1، +3، +5);
• O(-2، -1);
• Mg (+1، +2)؛
• Si (-4، -3، -2، -1، +2، +4)؛
• P(-3، -2، -1، +1، +3، +5);
• S (-2، +2، +4، +6);
• Cl (-1، +1، +3، +5، +7).

این فقط تعداد کمی از موارد است. یادگیری نحوه تعیین SD نیاز به مطالعه و تمرین دارد، اما این بدان معنا نیست که شما نیاز به حفظ تمام ثابت ها و متغیرهای SD دارید: فقط به یاد داشته باشید که دومی بسیار رایج تر است. اغلب، ضریب و ماده ای که نشان داده می شود نقش مهمی ایفا می کند - برای مثال، گوگرد (S) در سولفیدها، اکسیژن (O) در اکسیدها و کلر (Cl) در کلریدها درجه منفی دارد. بنابراین، در این نمک ها، عنصر دیگری درجه مثبت می گیرد (و در این شرایط عامل کاهنده نامیده می شود).

حل مسائل برای تعیین درجه اکسیداسیون

اکنون به مهمترین چیز می رسیم - تمرین. کارهای زیر را خودتان امتحان کنید و سپس به تفکیک راه حل نگاه کنید و پاسخ ها را بررسی کنید:

1. K2Cr2O7 - درجه کروم را پیدا کنید.
   CO برای اکسیژن 2-، برای پتاسیم +1 و برای کروم فعلاً به عنوان یک متغیر ناشناخته x نشان داده می شود. مقدار کل 0 است. بنابراین، معادله را ایجاد می کنیم: +1*2+2*x-2*7=0. پس از تصمیم گیری، پاسخ 6 را دریافت می کنیم. بیایید بررسی کنیم - همه چیز مصادف شد، به این معنی که کار حل شده است.
2. H2SO4 - درجه گوگرد را پیدا کنید.
   با استفاده از همین مفهوم، معادله ای می سازیم: +2*1+x-2*4=0. بعدی: 2+x-8=0.x=8-2; x=6.

نتیجه گیری مختصر

برای یادگیری نحوه تعیین حالت اکسیداسیون به تنهایی، نه تنها باید بتوانید معادلات بنویسید، بلکه باید خواص عناصر گروه های مختلف را به طور کامل مطالعه کنید، درس های جبر را به خاطر بسپارید، معادلات را با یک متغیر مجهول بنویسید و حل کنید.
فراموش نکنید که قوانین استثناهای خود را دارند و نباید آنها را فراموش کرد: ما در مورد عناصر دارای متغیر CO صحبت می کنیم. همچنین برای حل بسیاری از مسائل و معادلات، باید بتوان ضرایب را تعیین کرد (و دانست که این کار برای چه منظوری انجام می شود).

سرمقاله "وب سایت"

هدف: به مطالعه والنسی ادامه دهید. مفهوم حالت اکسیداسیون را بیان کنید. انواع حالت های اکسیداسیون را در نظر بگیرید: مثبت، منفی، مقدار صفر. یاد بگیرید که به درستی حالت اکسیداسیون یک اتم را در یک ترکیب تعیین کنید. آموزش روش های مقایسه و تعمیم مفاهیم مورد مطالعه. توسعه مهارت ها و توانایی ها در تعیین درجه اکسیداسیون با فرمول های شیمیایی. به توسعه مهارت ها ادامه دهید کار مستقل; به توسعه کمک کند تفکر منطقی. ایجاد حس تساهل (مدارا و احترام به عقاید دیگران) از کمک متقابل؛ برای انجام آموزش زیبایی شناسی (از طریق طراحی تابلو و نوت بوک، هنگام استفاده از ارائه).

در طول کلاس ها

من. زمان سازماندهی

بررسی دانش آموزان برای کلاس

II. آماده شدن برای درس.

برای درس شما نیاز دارید: سیستم دوره ای DIMendeleeva، کتاب درسی، کتاب کار، خودکار، مداد.

III. بررسی تکالیف.

نظرسنجی از جلو، برخی در هیئت روی کارت کار می کنند، آزمایش انجام می دهند و جمع بندی این مرحله یک بازی فکری خواهد بود.

1. کار با کارت.

1 کارت

کسر جرمی (%) کربن و اکسیژن موجود در دی اکسید کربن را تعیین کنید (CO 2 ) .

2 کارت

نوع پیوند مولکول H 2 S را تعیین کنید ساختار و را بنویسید فرمول الکترونیکیمولکول ها.

2. بررسی پیشانی

1. پیوند شیمیایی چیست؟
2. چه نوع پیوندهای شیمیایی را می شناسید؟
3. چه پیوندی را پیوند کووالانسی می گویند؟
4. چه پیوندهای کووالانسی جدا می شوند؟
5. ظرفیت چیست؟
6. چگونه ظرفیت را تعریف کنیم؟
7. کدام عناصر (فلزات و غیرفلزات) دارای ظرفیت متغیر هستند؟

3. آزمایش

1. کدام مولکول ها دارای پیوند کووالانسی غیر قطبی هستند؟

2 . کدام مولکول با تشکیل پیوند کووالانسی-غیر قطبی پیوند سه گانه تشکیل می دهد؟

3 . یون های دارای بار مثبت چه نام دارند؟

الف) کاتیون ها

ب) مولکول ها

ب) آنیون ها

د) کریستال ها

4. مواد یک ترکیب یونی به کدام ترتیب قرار دارند؟

الف) CH 4، NH 3، Mg

ب) CI 2، MgO، NaCI

ب) MgF 2، NaCI، CaCI 2

د) H 2 S، HCI، H 2 O

5 . ارزش توسط:

الف) با شماره گروه

ب) با تعداد الکترون های جفت نشده

ب) بر اساس نوع پیوند شیمیایی

د) با شماره دوره.

4. بازی فکری"تیک تاک پا »

موادی با پیوند کووالانسی-قطبی پیدا کنید.

IV. یادگیری مطالب جدید

حالت اکسیداسیون یک مشخصه مهم از حالت یک اتم در یک مولکول است. ظرفیت با تعداد الکترون های جفت نشده در یک اتم تعیین می شود، اوربیتال هایی با جفت الکترون های مشترک، فقط در فرآیند تحریک اتم. بالاترین ظرفیت یک عنصر معمولاً برابر با عدد گروه است. درجه اکسیداسیون در ترکیبات با پیوندهای شیمیایی مختلف به طور نامساوی تشکیل می شود.

حالت اکسیداسیون در مولکول های دارای پیوندهای شیمیایی مختلف چگونه تشکیل می شود؟

1) در ترکیبات دارای پیوند یونی، حالت اکسیداسیون عناصر برابر با بار یونها است.

2) در ترکیبات با پیوند کووالانسی غیر قطبی (در مولکولهای مواد ساده) حالت اکسیداسیون عناصر 0 است.

اچ 2 0، Cمن 2 0 , اف 2 0 , اس 0 , هوش مصنوعی 0

3) برای مولکول های دارای پیوند کووالانسی-قطبی، درجه اکسیداسیون مشابه مولکول های دارای پیوند شیمیایی یونی تعیین می شود.

حالت اکسیداسیون عنصر - این بار مشروط اتم آن در یک مولکول است، اگر فرض کنیم که مولکول از یون تشکیل شده است.

حالت اکسیداسیون یک اتم، بر خلاف ظرفیت، یک علامت دارد. می تواند مثبت، منفی یا صفر باشد.

ظرفیت با اعداد رومی در بالای نماد عنصر نشان داده می شود:

II	من	IV
Fe	مس	اس,

و حالت اکسیداسیون با اعداد عربی با بار بالای نمادهای عنصر نشان داده می شود ( مg +2 , Ca +2 ,نیک +1،CIˉ¹).

حالت اکسیداسیون مثبت برابر است با تعداد الکترون های اهدایی به این اتم ها. یک اتم می‌تواند تمام الکترون‌های ظرفیت (برای گروه‌های اصلی، الکترون‌های سطح بیرونی هستند) را که مربوط به عدد گروهی است که عنصر در آن قرار دارد، اهدا کند، در حالی که بالاترین حالت اکسیداسیون را نشان می‌دهد (به استثنای OF 2). : بالاترین حالت اکسیداسیون زیر گروه اصلی گروه II +2 است ( روی +2) درجه مثبت را هم فلزات و هم غیر فلزات نشان می دهند، به جز F، He، Ne. به عنوان مثال: C+4،Na+1 , ال+3

حالت اکسیداسیون منفی برابر است با تعداد الکترون های پذیرفته شده توسط یک اتم معین، آن را فقط با غیر فلزات نشان می دهد. اتم‌های غیرفلزات به اندازه‌ای که برای تکمیل سطح خارجی کافی نیست، الکترون به هم متصل می‌کنند، در حالی که درجه منفی را نشان می‌دهند.

برای عناصر زیرگروه های اصلی گروه های IV-VII، حداقل حالت اکسیداسیون عددی برابر است با

مثلا:

مقدار حالت اکسیداسیون بین بالاترین و کمترین حالت اکسیداسیون متوسط ​​نامیده می شود:

بالاتر	حد واسط	پست تر
	C +3، C +2، C 0، C -2

در ترکیبات با پیوند کووالانسی غیر قطبی (در مولکولهای مواد ساده)، حالت اکسیداسیون عناصر 0 است: اچ 2 0 ، بامن 2 0 , اف 2 0 , اس 0 , هوش مصنوعی 0

برای تعیین وضعیت اکسیداسیون یک اتم در یک ترکیب، تعدادی از مقررات باید در نظر گرفته شود:

1. حالت اکسیداسیونافدر تمام ترکیبات برابر با "-1" است.Na +1 اف -1 , اچ +1 اف -1

2. حالت اکسیداسیون اکسیژن در اکثر ترکیبات (-2) استثنا است: Oاف 2 ، که در آن حالت اکسیداسیون O +2 استاف -1

3. هیدروژن در اکثر ترکیبات حالت اکسیداسیون 1+ دارد، به جز ترکیبات دارای فلزات فعال که حالت اکسیداسیون (-1) است: Na +1 اچ -1

4. درجه اکسیداسیون فلزات زیر گروه های اصلیمن, II, IIIگروه در تمام ترکیبات +1، +2، +3 است.

عناصر با حالت اکسیداسیون ثابت عبارتند از:

الف) فلزات قلیایی (Li، Na، K، Pb، Si، Fr) - حالت اکسیداسیون +1

ب) عناصر زیرگروه دوم گروه به جز (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - حالت اکسیداسیون +2

ب) عنصر گروه III: آل - حالت اکسیداسیون +3

الگوریتم تدوین فرمول در ترکیبات:

1 راه

1 . عنصری که کمترین الکترونگاتیوی را دارد ابتدا و عنصری که بیشترین الکترونگاتیوی را دارد در رتبه دوم قرار دارد.

2 . عنصر نوشته شده در وهله اول دارای بار مثبت "+" و در مرحله دوم با بار منفی "-" است.

3 . برای هر عنصر حالت اکسیداسیون را مشخص کنید.

4 . مضرب کل حالت های اکسیداسیون را بیابید.

5. کمترین مضرب مشترک را بر مقدار حالت های اکسیداسیون تقسیم کنید و شاخص های حاصل را به سمت راست پایین و بعد از نماد عنصر مربوطه نسبت دهید.

6. اگر حالت اکسیداسیون زوج - فرد باشد، آنها در کنار نماد پایین سمت راست صلیب - به صورت متقاطع بدون علامت "+" و "-" می شوند:

7. اگر حالت اکسیداسیون دارای مقدار یکنواخت باشد، ابتدا باید آنها را کاهش داد کوچکترین ارزشحالت های اکسیداسیون را نشان می دهد و یک ضربدر را بدون علامت "+" و "-" قرار دهید: C +4 O -2

2 راه

1 . بیایید حالت اکسیداسیون N تا X را نشان دهیم، وضعیت اکسیداسیون O را نشان دهیم: ن 2 ایکسO 3 -2

2 . مجموع بارهای منفی را تعیین کنید، برای این، حالت اکسیداسیون اکسیژن در شاخص اکسیژن ضرب می شود: 3 (-2) \u003d -6

3 برای اینکه مولکول از نظر الکتریکی خنثی باشد، باید مجموع بارهای مثبت را تعیین کنید: X2 \u003d 2X

4 یک معادله جبری بسازید:

ن 2 + 3 O 3 –2

V. لنگر انداختن

1) انجام تثبیت موضوع توسط بازی که "مار" نام دارد.

قوانین بازی: معلم کارت ها را توزیع می کند. هر کارت یک سوال و یک پاسخ به سوال دیگر دارد.

معلم بازی را شروع می کند. سوال را می خواند، دانش آموزی که جواب سوال من را دارد دستش را بلند می کند و جواب را می گوید. اگر پاسخ صحیح باشد، سؤال خود را می خواند و دانش آموزی که پاسخ این سؤال را دارد، دست خود را بلند می کند و پاسخ می دهد و غیره. یک مار از پاسخ های صحیح تشکیل می شود.

1. وضعیت اکسیداسیون اتم یک عنصر شیمیایی چگونه و کجا نشان داده می شود؟
   پاسخ: یک عدد عربی بالای نماد عنصر با بار "+" و "-".
2. چه نوع حالت های اکسیداسیون از اتم ها جدا می شود عناصر شیمیایی?
   پاسخ: حد واسط
3. فلزات چه درجه ای از خود نشان می دهند؟
   پاسخ: مثبت، منفی، صفر.
4. مواد یا مولکول های ساده با پیوند کووالانسی غیرقطبی را چه درجه ای نشان می دهد.
   پاسخ: مثبت
5. کاتیون ها و آنیون ها چه باری دارند؟
   پاسخ: خالی.
6. نام حالت اکسیداسیونی که بین حالت اکسیداسیون مثبت و منفی قرار دارد چیست؟
   پاسخ: مثبت منفی

2) فرمول مواد متشکل از عناصر زیر را بنویسید

1. N و H
2. تحقیق و توسعه
3. روی و کلر

3) موادی را بیابید و خط بزنید که حالت اکسیداسیون متغیر ندارند.

Na، Cr، Fe، K، N، Hg، S، Al، C

VI. خلاصه درس.

رتبه بندی با نظرات

VII. مشق شب

§23، ص67-72، تکلیف بعد از §23-ص 72 شماره 1-4 تکمیل شود.

الکترونگاتیوی، مانند دیگر خواص اتم های عناصر شیمیایی، با افزایش تغییر می کند شماره سریالعنصر به صورت دوره ای:

نمودار بالا تناوب تغییر در الکترونگاتیوی عناصر زیرگروه های اصلی را بسته به عدد ترتیبی عنصر نشان می دهد.

هنگام حرکت به سمت پایین در زیر گروه جدول تناوبی، الکترونگاتیوی عناصر شیمیایی کاهش می یابد، زمانی که در طول دوره به سمت راست حرکت می کند، افزایش می یابد.

الکترونگاتیوی غیرفلزی بودن عناصر را منعکس می کند: هر چه مقدار الکترونگاتیوی بیشتر باشد، ویژگی های غیرفلزی عنصر بیشتر بیان می شود.

حالت اکسیداسیون

چگونه می توان وضعیت اکسیداسیون یک عنصر را در یک ترکیب محاسبه کرد؟

1) حالت اکسیداسیون عناصر شیمیایی در مواد ساده همیشه صفر است.

2) عناصری هستند که در مواد پیچیده ظاهر می شوند مدرک دائمیاکسیداسیون:

3) عناصر شیمیایی وجود دارند که در اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات حالت اکسیداسیون ثابتی از خود نشان می دهند. این عناصر عبارتند از:

عنصر	حالت اکسیداسیون تقریباً در تمام ترکیبات	استثناها
هیدروژن H	+1	هیدریدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، به عنوان مثال:
اکسیژن O	-2	هیدروژن و پراکسیدهای فلزی: اکسیژن فلوراید -

4) مجموع جبری حالت های اکسیداسیون همه اتم های یک مولکول همیشه صفر است. مجموع جبری حالت های اکسیداسیون همه اتم های یک یون برابر با بار یون است.

5) بالاترین (حداکثر) حالت اکسیداسیون برابر با عدد گروه است. استثناهایی که تحت این قانون قرار نمی گیرند عناصر زیر گروه ثانویه گروه I، عناصر زیر گروه ثانویه گروه هشتم و همچنین اکسیژن و فلوئور هستند.

عناصر شیمیایی که تعداد گروه آنها با بالاترین حالت اکسیداسیون مطابقت ندارد (به خاطر سپردن الزامی است)

6) کمترین حالت اکسیداسیون فلزات همیشه صفر است و کمترین حالت اکسیداسیون غیر فلزات با فرمول محاسبه می شود:

کمترین حالت اکسیداسیون یک غیر فلز = عدد گروه - 8

بر اساس قوانین ارائه شده در بالا، امکان تعیین درجه اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی در هر ماده وجود دارد.

یافتن حالت های اکسیداسیون عناصر در ترکیبات مختلف

مثال 1

حالت های اکسیداسیون تمام عناصر موجود در اسید سولفوریک را تعیین کنید.

تصمیم:

بیایید فرمول اسید سولفوریک را بنویسیم:

حالت اکسیداسیون هیدروژن در تمام مواد پیچیده +1 است (به جز هیدریدهای فلزی).

حالت اکسیداسیون اکسیژن در همه مواد پیچیده -2 است (به جز پراکسیدها و اکسیژن فلوراید OF 2). بیایید حالت های اکسیداسیون شناخته شده را مرتب کنیم:

اجازه دهید حالت اکسیداسیون گوگرد را به صورت مشخص نشان دهیم ایکس:

مولکول اسید سولفوریک، مانند مولکول هر ماده، عموماً از نظر الکتریکی خنثی است، زیرا. مجموع حالت های اکسیداسیون تمام اتم های یک مولکول صفر است. به طور شماتیک، این را می توان به صورت زیر نشان داد:

آن ها معادله زیر را بدست آوردیم:

حلش کنیم:

بنابراین، حالت اکسیداسیون گوگرد در اسید سولفوریک 6+ است.

مثال 2

وضعیت اکسیداسیون تمام عناصر موجود در دی کرومات آمونیوم را تعیین کنید.

تصمیم:

بیایید فرمول دی کرومات آمونیوم را بنویسیم:

مانند مورد قبلی، می توانیم حالت های اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن را ترتیب دهیم:

با این حال، می بینیم که حالت اکسیداسیون دو عنصر شیمیایی در یک زمان، نیتروژن و کروم، ناشناخته است. بنابراین، نمی‌توانیم حالت‌های اکسیداسیون را مانند مثال قبلی پیدا کنیم (یک معادله با دو متغیر راه‌حل یکتا ندارد).

اجازه دهید به این واقعیت توجه کنیم که ماده نشان داده شده متعلق به کلاس نمک ها است و بر این اساس دارای ساختار یونی است. سپس به درستی می توان گفت که ترکیب دی کرومات آمونیوم شامل کاتیون های NH 4 + است (بار این کاتیون را می توان در جدول حلالیت مشاهده کرد). بنابراین، از آنجایی که در واحد فرمول دی کرومات آمونیوم دو کاتیون با بار منفرد مثبت NH 4 + وجود دارد، بار یون دی کرومات 2- است، زیرا ماده به عنوان یک کل از نظر الکتریکی خنثی است. آن ها این ماده توسط کاتیون های NH 4 + و آنیون های Cr 2 O 7 2- تشکیل می شود.

ما وضعیت اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن را می دانیم. دانستن اینکه مجموع حالت های اکسیداسیون اتم های همه عناصر موجود در یون برابر با بار است و حالت های اکسیداسیون نیتروژن و کروم را به صورت ایکسو yبر این اساس می توانیم بنویسیم:

آن ها دو معادله مستقل بدست می آوریم:

حل آن را پیدا می کنیم ایکسو y:

بنابراین، در دی کرومات آمونیوم، حالت های اکسیداسیون نیتروژن 3-، هیدروژن +1، کروم +6 و اکسیژن -2 است.

نحوه تعیین حالت اکسیداسیون عناصر در مواد آلیقابل خواندن است.

ظرفیت

ظرفیت اتم ها با اعداد رومی نشان داده می شود: I، II، III و غیره.

احتمالات ظرفیت یک اتم به کمیت بستگی دارد:

1) الکترون های جفت نشده

2) جفت الکترون های مشترک در اوربیتال های سطوح ظرفیت

3) اوربیتال های الکترونی خالی از سطح ظرفیت

احتمالات ظرفیت اتم هیدروژن

بیایید فرمول گرافیکی الکترونیکی اتم هیدروژن را به تصویر بکشیم:

گفته شد که سه عامل می تواند بر احتمالات ظرفیت تأثیر بگذارد - وجود الکترون های جفت نشده، وجود جفت الکترون های مشترک در سطح بیرونی و وجود اوربیتال های خالی (تهی) سطح بیرونی. ما یک الکترون جفت نشده را در سطح انرژی بیرونی (و تنها) می بینیم. بر این اساس، هیدروژن دقیقاً می تواند ظرفیتی برابر با I داشته باشد. با این حال، در اولین سطح انرژی تنها یک سطح فرعی وجود دارد - اس،آن ها اتم هیدروژن در سطح بیرونی جفت الکترون مشترک یا اوربیتال خالی ندارد.

بنابراین، تنها ظرفیتی که یک اتم هیدروژن می تواند نشان دهد I است.

احتمالات ظرفیت یک اتم کربن

در نظر گرفتن ساختار الکترونیکیاتم کربن در حالت پایه، پیکربندی الکترونیکی سطح بیرونی آن به شرح زیر است:

آن ها در حالت پایه، سطح انرژی بیرونی یک اتم کربن تحریک نشده حاوی 2 الکترون جفت نشده است. در این حالت، می تواند ظرفیتی برابر با II نشان دهد. با این حال، وقتی اتم کربن به آن انرژی داده می شود، به راحتی به حالت برانگیخته می رود و پیکربندی الکترونیکی لایه بیرونی در این مورد به شکل زیر است:

اگرچه مقدار معینی از انرژی برای فرآیند تحریک اتم کربن صرف می شود، اما این هزینه با تشکیل چهار پیوند کووالانسی بیش از حد جبران می شود. به همین دلیل، ظرفیت IV بسیار بیشتر مشخصه اتم کربن است. بنابراین، برای مثال، کربن دارای ظرفیت IV در مولکول های دی اکسید کربن، اسید کربنیک و کاملاً همه مواد آلی است.

علاوه بر الکترون‌های جفت نشده و جفت‌های الکترون تنها، وجود اوربیتال‌های خالی () سطح ظرفیت نیز بر احتمالات ظرفیت تأثیر می‌گذارد. وجود چنین اوربیتال هایی در سطح پر شده منجر به این واقعیت می شود که اتم می تواند به عنوان یک گیرنده جفت الکترون عمل کند، یعنی. پیوندهای کووالانسی اضافی توسط مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل می شود. بنابراین، برای مثال، بر خلاف انتظارات، در مولکول مونوکسید کربن CO، پیوند دو برابر نیست، بلکه سه برابر است، که به وضوح در تصویر زیر نشان داده شده است:

احتمالات ظرفیت اتم نیتروژن

بیایید فرمول گرافیکی الکترونی سطح انرژی خارجی اتم نیتروژن را بنویسیم:

همانطور که از تصویر بالا مشاهده می شود، اتم نیتروژن در حالت عادی خود دارای 3 الکترون جفت نشده است، و بنابراین منطقی است که فرض کنیم می تواند ظرفیتی برابر با III از خود نشان دهد. در واقع، ظرفیت سه در مولکول های آمونیاک (NH 3)، اسید نیتروژن (HNO 2)، تری کلرید نیتروژن (NCl 3) و غیره مشاهده می شود.

در بالا گفته شد که ظرفیت یک اتم یک عنصر شیمیایی نه تنها به تعداد الکترون های جفت نشده، بلکه به وجود جفت الکترون های غیر مشترک نیز بستگی دارد. این به دلیل این واقعیت است که پیوند شیمیایی کووالانسی می تواند نه تنها زمانی تشکیل شود که دو اتم هر کدام یک الکترون به یکدیگر بدهند، بلکه همچنین زمانی که یک اتم دارای یک جفت الکترون مشترک - دهنده () آن را به اتم دیگری با یک الکترون خالی می دهد. () سطح ظرفیت مداری (پذیرنده). آن ها برای اتم نیتروژن، ظرفیت IV نیز به دلیل یک پیوند کووالانسی اضافی که توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل شده است امکان پذیر است. بنابراین، به عنوان مثال، چهار پیوند کووالانسی، که یکی از آنها توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود، در طول تشکیل کاتیون آمونیوم مشاهده می شود:

علیرغم این واقعیت که یکی از پیوندهای کووالانسی توسط مکانیسم دهنده-پذیرنده تشکیل می شود، همه پیوندهای N-Hدر کاتیون های آمونیوم کاملاً یکسان هستند و با یکدیگر تفاوتی ندارند.

ظرفیتی برابر با V، اتم نیتروژن قادر به نشان دادن نیست. این به دلیل این واقعیت است که انتقال به حالت برانگیخته برای اتم نیتروژن غیرممکن است، که در آن جفت شدن دو الکترون با انتقال یکی از آنها به یک اوربیتال آزاد، که نزدیکترین سطح انرژی است، رخ می دهد. اتم نیتروژن ندارد د-سطح فرعی، و انتقال به مدار 3s از نظر انرژی آنقدر گران است که هزینه های انرژی با تشکیل پیوندهای جدید پوشش داده نمی شود. بسیاری ممکن است تعجب کنند که پس ظرفیت نیتروژن، به عنوان مثال، در مولکول ها چیست؟ اسید نیتریک HNO 3 یا اکسید نیتریک N 2 O 5؟ همانطور که از فرمول های ساختاری زیر قابل مشاهده است، به اندازه کافی عجیب، ظرفیت در آنجا نیز IV است:

خط نقطه چین در تصویر به اصطلاح را نشان می دهد غیر محلی شده π -ارتباط. به همین دلیل، اوراق قرضه پایانه NO را می توان "یک و نیم" نامید. پیوندهای یک و نیم مشابهی نیز در مولکول ازن O 3 ، بنزن C 6 H 6 و غیره یافت می شود.

احتمالات ظرفیت فسفر

اجازه دهید فرمول گرافیکی الکترونی سطح انرژی خارجی اتم فسفر را به تصویر بکشیم:

همانطور که می بینیم، ساختار لایه بیرونی اتم فسفر در حالت پایه و اتم نیتروژن یکسان است و بنابراین منطقی است که انتظار داشته باشیم برای اتم فسفر و همچنین برای اتم نیتروژن ظرفیت های ممکن برابر باشد. به I، II، III و IV که در عمل رعایت می شود.

با این حال، بر خلاف نیتروژن، اتم فسفر نیز دارد دزیرسطح با 5 اوربیتال خالی.

در این راستا قادر است به حالت برانگیخته عبور کند و الکترونها را بخار کند 3 س-اوربیتال ها:

بنابراین، ظرفیت V برای اتم فسفر، که برای نیتروژن غیر قابل دسترس است، امکان پذیر است. بنابراین، به عنوان مثال، یک اتم فسفر دارای ظرفیت پنج در مولکول های ترکیباتی مانند اسید فسفریک، هالیدهای فسفر (V)، اکسید فسفر (V) و غیره است.

احتمالات ظرفیت اتم اکسیژن

فرمول گرافیکی الکترونی سطح انرژی خارجی اتم اکسیژن به شکل زیر است:

ما دو الکترون جفت نشده را در سطح 2 می بینیم و بنابراین ظرفیت II برای اکسیژن امکان پذیر است. لازم به ذکر است که این ظرفیت اتم اکسیژن تقریباً در تمام ترکیبات مشاهده می شود. در بالا، هنگام در نظر گرفتن احتمالات ظرفیت اتم کربن، تشکیل مولکول مونوکسید کربن را مورد بحث قرار دادیم. پیوند در مولکول CO سه گانه است، بنابراین، اکسیژن در آنجا سه ​​ظرفیتی است (اکسیژن دهنده جفت الکترون است).

با توجه به اینکه اتم اکسیژن سطح خارجی ندارد د-سطوح فرعی، تحلیل رفتن الکترون ها سو پ-اوربیتال ها غیرممکن است، به همین دلیل است که قابلیت های ظرفیت اتم اکسیژن در مقایسه با سایر عناصر زیر گروه آن، به عنوان مثال، گوگرد، محدود است.

احتمالات ظرفیت اتم گوگرد

سطح انرژی خارجی اتم گوگرد در حالت تحریک نشده:

اتم گوگرد، مانند اتم اکسیژن، دارای دو الکترون جفت نشده در حالت عادی خود است، بنابراین می توان نتیجه گرفت که ظرفیت دو برای گوگرد امکان پذیر است. در واقع، گوگرد دارای ظرفیت II است، به عنوان مثال، در مولکول سولفید هیدروژن H 2 S.

همانطور که می بینیم، اتم گوگرد در سطح بیرونی دارد دسطح فرعی با اوربیتال های خالی به همین دلیل، اتم گوگرد بر خلاف اکسیژن، به دلیل گذار به حالت های برانگیخته، قادر است قابلیت های ظرفیت خود را گسترش دهد. بنابراین، هنگام جداسازی یک جفت الکترون تنها 3 پ- سطح فرعی، اتم گوگرد پیکربندی الکترونیکی سطح بیرونی شکل زیر را به دست می آورد:

در این حالت، اتم گوگرد دارای 4 الکترون جفت نشده است که به ما در مورد امکان نشان دادن ظرفیت اتم های گوگرد برابر با IV می گوید. در واقع، گوگرد دارای ظرفیت IV در مولکول های SO 2، SF 4، SOCl 2 و غیره است.

هنگام جداسازی دومین جفت الکترون تنها واقع در 3 س- سطح فرعی، سطح انرژی خارجی پیکربندی زیر را به دست می آورد:

در چنین حالتی، تجلی ظرفیت VI از قبل ممکن می شود. نمونه ای از ترکیبات با سولفور VI ظرفیتی عبارتند از SO 3 ، H 2 SO 4 ، SO 2 Cl 2 و غیره.

به همین ترتیب، می‌توانیم احتمالات ظرفیت سایر عناصر شیمیایی را در نظر بگیریم.

هنگام مطالعه پیوندهای شیمیایی قطبی یونی و کووالانسی، با مواد پیچیده متشکل از دو عنصر شیمیایی آشنا شدید. چنین موادی دو جفت (از لاتین bi - "دو") یا دو عنصر نامیده می شوند.

اجازه دهید ترکیبات دوتایی معمولی را که به عنوان مثال برای در نظر گرفتن مکانیسم‌های تشکیل پیوندهای شیمیایی قطبی یونی و کووالانسی ذکر کردیم، یادآوری کنیم: NaHl - کلرید سدیم و HCl - کلرید هیدروژن. در مورد اول، پیوند یونی است: اتم سدیم الکترون بیرونی خود را به اتم کلر منتقل کرد و به یونی با بار 1- تبدیل شد. و اتم کلر یک الکترون را پذیرفت و به یونی با بار 1- تبدیل شد. به طور شماتیک، فرآیند تبدیل اتم ها به یون ها را می توان به صورت زیر نشان داد:

در مولکول HCl، پیوند به دلیل جفت شدن الکترون های خارجی جفت نشده و تشکیل یک جفت الکترونی مشترک از اتم های هیدروژن و کلر ایجاد می شود.

درست تر است که تشکیل یک پیوند کووالانسی در یک مولکول کلرید هیدروژن را به عنوان همپوشانی ابر s یک الکترونی یک اتم هیدروژن با یک ابر p یک الکترونی اتم کلر نشان دهیم:

در طول برهمکنش شیمیایی، جفت الکترون مشترک به سمت اتم کلر الکترونگاتیو تر منتقل می شود:

چنین اتهامات مشروط نامیده می شود حالت اکسیداسیون. هنگام تعریف این مفهوم، به طور مشروط فرض می شود که در ترکیبات قطبی کووالانسی، الکترون های اتصال به طور کامل به یک اتم الکترونگاتیو تر منتقل شده اند و بنابراین ترکیبات فقط از یون های دارای بار مثبت و منفی تشکیل شده اند.

بار مشروط اتم های یک عنصر شیمیایی در یک ترکیب است که بر اساس این فرض محاسبه می شود که همه ترکیبات (اعم از یونی و کووالانسی قطبی) فقط از یون تشکیل شده اند.

حالت اکسیداسیون می تواند یک مقدار منفی، مثبت یا صفر داشته باشد که معمولاً بالای نماد عنصر در بالا قرار می گیرد، به عنوان مثال:

آن دسته از اتم هایی که از اتم های دیگر الکترون دریافت کرده اند یا جفت های الکترون مشترک به آنها جابه جا شده اند، یعنی اتم های عناصر الکترونگاتیو بیشتر، برای درجه اکسیداسیون مقدار منفی دارند. فلوئور همیشه در همه ترکیبات حالت اکسیداسیون 1- دارد. اکسیژن، دومین عنصر الکترونگاتیو بعد از فلوئور، تقریباً همیشه حالت اکسیداسیون 2- دارد، به جز ترکیبات حاوی فلوئور، به عنوان مثال:

آن دسته از اتم هایی که الکترون های خود را به اتم های دیگر اهدا می کنند یا از آنها جفت الکترون های مشترک گرفته می شود، یعنی اتم های عناصر الکترونگاتیو کمتر، حالت اکسیداسیون مثبت دارند. فلزات همیشه حالت اکسیداسیون مثبت دارند. برای فلزات زیر گروه های اصلی:

گروه I در تمام ترکیبات، حالت اکسیداسیون 1+ است،
گروه دوم برابر با 2+ است. گروه III - 3 به عنوان مثال:

در ترکیبات، حالت کل اکسیداسیون همیشه صفر است. با دانستن این موضوع و وضعیت اکسیداسیون یکی از عناصر، همیشه می توانید با استفاده از فرمول یک ترکیب دوتایی، وضعیت اکسیداسیون عنصر دیگر را پیدا کنید. برای مثال، بیایید حالت اکسیداسیون کلر را در ترکیب Cl2O2 پیدا کنیم. بیایید حالت اکسیداسیون را -2 نشان دهیم
اکسیژن: Cl2O2. بنابراین، هفت اتم اکسیژن بار منفی کل خواهند داشت (-2) 7 =14. سپس بار کل دو اتم کلر 14+ و یک اتم کلر خواهد بود:
(+14):2 = +7.

به همین ترتیب، با دانستن حالت‌های اکسیداسیون عناصر، می‌توان فرمول یک ترکیب، به عنوان مثال، کاربید آلومینیوم (ترکیبی از آلومینیوم و کربن) را فرموله کرد. علامت آلومینیوم و کربن را در کنار AlC بنویسیم و ابتدا علامت آلومینیوم را چون فلز است. ما تعداد الکترون های خارجی را از جدول تناوبی عناصر تعیین می کنیم: Al دارای 3 الکترون و C دارای 4 الکترون است. اتم آلومینیوم 3 الکترون خارجی خود را به کربن می دهد و حالت اکسیداسیون 3+ را دریافت می کند که برابر با بار است. یون اتم کربن، برعکس، 4 الکترون از دست رفته را به "هشت گرامی" می برد و حالت اکسیداسیون 4- را دریافت می کند.

بیایید این مقادیر را در فرمول AlС بنویسیم و کمترین مضرب مشترک را برای آنها پیدا کنیم، برابر با 12 است. سپس شاخص ها را محاسبه می کنیم:

دانستن حالت های اکسیداسیون عناصر نیز برای نامگذاری صحیح یک ترکیب شیمیایی ضروری است.

نام ترکیبات دوتاییاز دو کلمه تشکیل شده است - نام عناصر شیمیایی تشکیل دهنده آنها. کلمه اول نشان دهنده بخش الکترونگاتیو ترکیب است - غیر فلز، نام لاتین آن با پسوند -id همیشه در مورد کاندید شده. کلمه دوم نشان دهنده قسمت الکترومثبت است - یک فلز یا یک عنصر کمتر الکترونگاتیو، نام آن همیشه در مورد جنسی. اگر عنصر الکتروپوزیتیو درجات مختلفی از اکسیداسیون را نشان دهد، آنگاه این در نام منعکس می شود، که نشان دهنده درجه اکسیداسیون با یک عدد رومی است که در انتهای آن قرار می گیرد.

به شیمیدان ها کشورهای مختلفیکدیگر را درک کردند، لازم بود یک اصطلاحات و نامگذاری یکپارچه مواد ایجاد شود. اصول نامگذاری شیمیایی اولین بار توسط شیمیدانان فرانسوی A. Lavoisier، A. Fourctua، L. Giton و C. Berthollet در سال 1785 توسعه یافت. در حال حاضر اتحادیه بین المللیشیمی نظری و کاربردی (IUPAC) فعالیت‌های دانشمندان چندین کشور را هماهنگ می‌کند و توصیه‌هایی در مورد نام‌گذاری مواد و اصطلاحات مورد استفاده در شیمی صادر می‌کند.

توانایی یافتن حالت اکسیداسیون عناصر شیمیایی است شرط لازمبرای یک راه حل موفق معادلات شیمیاییتوصیف واکنش های ردوکس بدون آن، شما نمی توانید فرمول دقیقی برای یک ماده حاصل از واکنش بین عناصر شیمیایی مختلف تهیه کنید. در نتیجه حل مسائل شیمیایی بر اساس چنین معادلاتی یا غیرممکن خواهد بود یا اشتباه.

مفهوم حالت اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی
حالت اکسیداسیون- این یک مقدار شرطی است که با کمک آن مرسوم است واکنش های ردوکس را توصیف کنید. از نظر عددی برابر است با تعداد الکترون هایی که یک اتم بار مثبت می گیرد یا تعداد الکترون هایی که یک اتم بار منفی می گیرد به خود می چسبد.

در واکنش های ردوکس از مفهوم حالت اکسیداسیون برای تعیین استفاده می شود فرمول های شیمیاییترکیبات عناصر حاصل از برهمکنش چند ماده.

در نگاه اول، ممکن است به نظر برسد که حالت اکسیداسیون معادل مفهوم ظرفیت یک عنصر شیمیایی است، اما اینطور نیست. مفهوم ظرفیتبرای تعیین کمیت برهمکنش الکترونیکی در ترکیبات کووالانسی، یعنی در ترکیباتی که از تشکیل جفت الکترون های مشترک تشکیل می شوند، استفاده می شود. حالت اکسیداسیون برای توصیف واکنش هایی که با اهدا یا افزایش الکترون همراه است استفاده می شود.

بر خلاف ظرفیت، که یک مشخصه خنثی است، حالت اکسیداسیون می تواند یک مقدار مثبت، منفی یا صفر داشته باشد. مقدار مثبت مربوط به تعداد الکترون های اهدایی است و عدد منفیپیوست شده است. مقدار صفر به این معنی است که عنصر یا به شکل یک ماده ساده است یا پس از اکسیداسیون به صفر کاهش یافته است یا پس از کاهش قبلی به صفر اکسید شده است.

نحوه تعیین وضعیت اکسیداسیون یک عنصر شیمیایی خاص
تعیین حالت اکسیداسیون برای یک عنصر شیمیایی خاص تابع قوانین زیر است:

1. حالت اکسیداسیون مواد ساده همیشه صفر است.
   
2. فلزات قلیایی که در گروه اول جدول تناوبی قرار دارند دارای حالت اکسیداسیون +1 هستند.
   
3. فلزات قلیایی خاکی که گروه دوم جدول تناوبی را به خود اختصاص داده اند دارای حالت اکسیداسیون +2 هستند.
   
4. هیدروژن در ترکیبات با غیر فلزات مختلف همیشه حالت اکسیداسیون 1+ و در ترکیبات با فلزات 1+ را نشان می دهد.
   
5. حالت اکسیداسیون اکسیژن مولکولی در تمام ترکیبات در نظر گرفته شده در درس مدرسه شیمی معدنی -2 است. فلوئور -1.
   
6. هنگام تعیین درجه اکسیداسیون در محصولات واکنش های شیمیاییاز قاعده خنثی الکتریکی که بر اساس آن مجموع حالت های اکسیداسیون عناصر مختلف تشکیل دهنده ماده باید برابر با صفر باشد.
   
7. آلومینیوم در تمام ترکیبات حالت اکسیداسیون 3+ را نشان می دهد.
   

علاوه بر این، به عنوان یک قاعده، مشکلات شروع می شود، زیرا عناصر شیمیایی باقیمانده بسته به نوع اتم های سایر مواد درگیر در ترکیب، حالت اکسیداسیون متغیری را نشان می دهند و نشان می دهند.

حالت های اکسیداسیون بالاتر، پایین تر و متوسط ​​وجود دارد. بالاترین درجهاکسیداسیون، مانند ظرفیت، با شماره گروه عنصر شیمیایی در جدول تناوبی مطابقت دارد، اما در عین حال دارای ارزش مثبت. کمترین حالت اکسیداسیون عددی برابر با اختلاف عدد 8 گروه عنصر است. حالت اکسیداسیون میانی هر عددی در محدوده از کمترین حالت اکسیداسیون تا بالاترین خواهد بود.

برای کمک به شما در پیمایش انواع حالت‌های اکسیداسیون عناصر شیمیایی، جدول کمکی زیر را مورد توجه شما قرار می‌دهیم. عنصر مورد نظر خود را انتخاب کنید و مقادیر حالت های اکسیداسیون احتمالی آن را دریافت خواهید کرد. مقادیری که به ندرت اتفاق می افتند در پرانتز نشان داده می شوند.