입구화학 원소의 산화 상태를 찾는 방법. 산화 상태는 무엇이며 결정하고 배열하는 방법
화학에서는 다양한 산화환원 과정에 대한 설명이 완전하지 않습니다. 산화 상태 - 어떤 화학 원소의 원자 전하를 결정할 수 있는 특별한 일반 양.
산화 상태(많은 경우 일치하지 않기 때문에 원자가와 혼동하지 마십시오)를 노트북의 항목으로 상상하면 단순히 0 기호(단순 물질의 경우 0 -)가 있는 숫자와 더하기( 우리가 관심을 갖는 물질보다 +) 또는 마이너스(-)입니다. 그렇더라도 이들은 화학에서 큰 역할을 하며 CO(산화 상태)를 결정하는 능력은 이 주제를 연구하는 데 필요한 기초이며, 이것이 없으면 추가 조치가 의미가 없습니다.
설명하기 위해 CO를 사용합니다. 화학적 특성물질(또는 개별 요소), 올바른 철자법 국제 이름(사용하는 언어에 관계없이 모든 국가 및 국가에서 이해할 수 있음) 및 수식은 물론 특성에 따른 분류도 가능합니다.
학위는 세 가지 유형이 될 수 있습니다: 최고(요소가 어느 그룹에 있는지 알아야 함), 중간 및 최저(숫자 8에서 요소가 속한 그룹의 수를 빼야 함) D. Mendeleev 8 그룹만 있으므로 당연히 숫자 8이 사용됩니다. 산화 상태를 결정하고 올바른 위치를 지정하는 방법은 아래에서 자세히 설명합니다.
산화 상태는 어떻게 결정됩니까? 일정한 CO
첫째, CO는 가변적이거나 일정할 수 있습니다.
일정한 산화 상태를 결정하는 것은 아닙니다. 많은 일, 따라서 수업을 시작하는 것이 좋습니다. 이를 위해서는 PS(주기율표)를 사용할 수 있는 능력만 있으면 됩니다. 따라서 다음과 같은 몇 가지 특정 규칙이 있습니다.
- 영도. S, O2, Al, K 등과 같은 단순한 물질만이 그것을 가지고 있다고 위에서 언급되었습니다.
- 분자가 중성인 경우(즉, 전하가 없음) 산화 상태의 합은 0이 됩니다. 그러나 이온의 경우 그 합은 이온 자체의 전하와 같아야 합니다.
- 주기율표의 I, II, III족에는 주로 금속이 위치합니다. 이 그룹의 요소는 양전하를 가지며 그 수는 그룹 번호(+1, +2 또는 +3)에 해당합니다. 아마도 가장 큰 예외는 철(Fe)일 것입니다. 철의 CO는 +2와 +3이 될 수 있습니다.
- 수소 CO(H)는 대부분 +1(비금속과 상호작용할 때: HCl, H2S)이지만 어떤 경우에는 -1로 설정합니다(금속과 화합물에서 수소화물을 형성할 때: KH, MgH2).
- CO 산소(O) +2. 이 원소를 함유한 화합물은 산화물(MgO, Na2O, H20 - 물)을 형성합니다. 그러나 산소의 산화 상태가 -1(과산화물 형성 시)이거나 심지어 환원제 역할을 하는 경우도 있습니다(산소의 산화 특성이 더 약하기 때문에 불소 F와 결합).
이 정보를 바탕으로 다양한 복합 물질에 산화 상태가 지정되고 산화 환원 반응이 설명되지만 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다.
가변 CO
일부 화학 원소는 둘 이상의 산화 상태를 가지며 어떤 공식에 포함되어 있는지에 따라 산화 상태가 변경된다는 점에서 다릅니다. 규칙에 따르면 모든 거듭제곱의 합도 0이어야 하지만 이를 찾으려면 몇 가지 계산을 수행해야 합니다. 서면 형식으로 보면 다음과 같이 간단해 보입니다. 대수 방정식, 그러나 시간이 지남에 따라 우리는 그것에 대해 더 나아지고 전체 동작 알고리즘을 정신적으로 컴파일하고 빠르게 실행하는 것이 어렵지 않습니다.
말로 이해하기가 쉽지 않을 것이므로 즉시 연습으로 넘어가는 것이 좋습니다.
HNO3 - 이 공식에서 질소(N)의 산화도를 결정합니다. 화학에서는 원소의 이름을 읽고, 산화 상태의 배열에 대해서도 맨 마지막부터 접근합니다. 따라서 산소 CO는 -2인 것으로 알려져 있습니다. 산화수에 오른쪽 계수(있는 경우)를 곱해야 합니다: -2*3=-6. 다음으로 수소(H)로 넘어갑니다. 방정식에서 CO는 +1이 됩니다. 이는 총 CO가 0이 되려면 6을 더해야 함을 의미합니다. 확인: +1+6-7=-0.
마지막에 더 많은 연습이 있지만 먼저 어떤 원소가 다양한 산화 상태를 가지고 있는지 확인해야 합니다. 원칙적으로 제외한 모든 요소는 처음 3개그룹은 정도를 변경합니다. 최대 빛나는 예할로겐 (불소 F를 제외한 VII 족 원소), IV 족 및 희가스입니다. 아래에는 다양한 등급의 일부 금속 및 비금속 목록이 표시됩니다.
- H(+1, -1);
- (-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).
이것은 단지 소수의 요소일 뿐입니다. CO를 식별하는 방법을 배우려면 연구와 연습이 필요하지만 이것이 모든 상수 및 가변 CO를 암기해야 한다는 의미는 아닙니다. 후자가 훨씬 더 일반적이라는 점만 기억하세요. 종종 중요한 역할은 계수와 표시되는 물질에 의해 수행됩니다. 예를 들어 황화물에서 황(S)은 산화물-산소(O), 염화물-염소(Cl)에서 음의 정도를 취합니다. 결과적으로, 이들 염에서 또 다른 원소는 양의 정도를 취합니다(이 상황에서는 환원제라고 합니다).
산화 정도를 결정하기 위한 문제 해결
이제 우리는 가장 중요한 것, 즉 연습에 이르렀습니다. 다음 작업을 직접 완료한 후 솔루션 분석을 보고 답을 확인하세요.
- K2Cr2O7 - 크롬의 정도를 알아보세요.
산소의 CO는 -2이고, 칼륨의 경우 +1이며, 크롬의 경우 지금은 이를 알 수 없는 변수 x로 지정합니다. 총 값은 0입니다. 따라서 방정식은 +1*2+2*x-2*7=0입니다. 문제를 해결한 후 답을 얻습니다. 6. 확인해 보겠습니다. 모든 것이 일치하면 작업이 해결되었음을 의미합니다. - H2SO4 - 황의 정도를 알아보세요.
동일한 개념을 사용하여 +2*1+x-2*4=0이라는 방정식을 만듭니다. 다음: 2+x-8=0.x=8-2; x=6.
간략한 결론
산화 상태를 직접 결정하는 방법을 배우려면 방정식을 작성할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 그룹의 요소 속성을 철저히 연구하고 대수 수업을 기억하고 알 수 없는 변수로 방정식을 작성하고 해결해야 합니다.
규칙에는 예외가 있으므로 잊어서는 안 됩니다. 우리는 CO 변수가 있는 요소에 대해 이야기하고 있습니다. 또한 많은 문제와 방정식을 풀려면 계수를 설정하는 능력(그리고 이것이 수행되는 목적을 아는 능력)이 필요합니다.
편집 "사이트"
표적: 계속해서 원자가를 연구하세요. 산화상태의 개념을 제시하시오. 산화 상태의 유형(양수, 음수, 0 값)을 고려하십시오. 화합물에서 원자의 산화 상태를 정확하게 결정하는 방법을 배웁니다. 연구 중인 개념을 비교하고 일반화하는 기술을 가르칩니다. 화학식을 사용하여 산화 정도를 결정하는 기술을 개발합니다. 계속해서 기술을 개발하다 독립적 인 일; 발전을 촉진하다 논리적 사고. 관용(타인의 의견에 대한 관용과 존중)과 상호 지원의식을 개발합니다. 미적 교육을 수행합니다(프레젠테이션 사용 시 보드 및 노트 디자인을 통해).
수업 중
나. 정리 시간
학생들의 수업을 확인합니다.
II. 수업 준비.
수업을 위해서는 다음이 필요합니다: 주기율표 D.I. Mendeleev, 교과서, 학습서, 펜, 연필.
III. 숙제 확인.
정면 조사, 일부는 카드를 사용하여 보드에서 작업하고 테스트하며 이 단계의 결론은 지적 게임이 될 것입니다.
1. 카드 작업.
카드 1장
이산화탄소의 탄소와 산소의 질량 분율(%)을 결정합니다. (CO 2 ) .
카드 2장
H 2 S 분자의 결합 유형을 결정하고 구조를 작성하십시오. 전자식분자.
2. 정면 조사
- 화학 결합이란 무엇입니까?
- 어떤 종류의 화학 결합을 알고 있나요?
- 어떤 결합을 공유결합이라고 하나요?
- 어떤 공유결합이 구별되나요?
- 원자가란 무엇입니까?
- 원자가를 어떻게 정의하나요?
- 어떤 원소(금속과 비금속)가 다양한 원자가를 가지고 있나요?
3. 테스트
1. 비극성 공유 결합은 어떤 분자에 존재합니까?
2 . 공유 비극성 결합이 형성될 때 삼중 결합을 형성하는 분자는 무엇입니까?
3 . 양으로 하전된 이온을 무엇이라고 합니까?
가) 양이온
나) 분자
나) 음이온
D) 결정체
4. 이온 화합물의 물질은 어느 줄에 있습니까?
가) CH4, NH3, Mg
B) CI 2, MgO, NaCl
나) MgF2, NaCl, CaCl2
라) H2S, HCl, H2O
5 . 원자가는 다음에 의해 결정됩니다.
A) 그룹 번호별
B) 짝을 이루지 않은 전자의 수
B) 화학 결합 유형별
D) 기간 번호별.
4. 지적 게임"틱택토" »
공유 극성 결합이 있는 물질을 찾아보세요.
IV. 새로운 자료를 학습
산화 상태는 분자 내 원자 상태의 중요한 특성입니다. 원자가는 원자의 여기 과정에서만 원자의 짝을 이루지 않은 전자의 수, 고독한 전자쌍이 있는 궤도에 의해 결정됩니다. 원소의 가장 높은 원자가는 일반적으로 그룹 번호와 같습니다. 서로 다른 화학 결합을 가진 화합물의 산화 정도는 다르게 형성됩니다.
서로 다른 화학 결합을 가진 분자의 산화 상태는 어떻게 형성됩니까?
1) 이온 결합을 가진 화합물에서 원소의 산화 상태는 이온의 전하와 같습니다.
2) 공유 비극성 결합이 있는 화합물(단순 물질 분자)에서 원소의 산화 상태는 0입니다.
N 2 0, 기나 2 0 , 에프 2 0 , 에스 0 , 일체 포함. 0
3) 공유 극성 결합을 가진 분자의 경우 산화 상태는 이온 화학 결합을 가진 분자와 유사하게 결정됩니다.
원소 산화 상태 분자가 이온으로 구성되어 있다고 가정하면 분자 내 원자의 조건부 전하입니다.
원자가와 달리 원자의 산화 상태에는 부호가 있습니다. 양수, 음수 및 0일 수 있습니다.
원자가는 요소 기호 위에 로마 숫자로 표시됩니다.
II |
나 |
IV |
철 |
구리 |
에스, |
산화 상태는 원소 기호 위에 전하를 갖는 아라비아 숫자로 표시됩니다( 중g +2 , Ca +2 ,N+1,C.I.ˉ¹).
양의 산화 상태는 이들 원자에 주어진 전자의 수와 같습니다. 원자는 가장 높은 산화 상태(ОF 2 제외)를 나타내면서 원소가 위치한 그룹의 수에 해당하는 모든 원자가 전자(주 그룹의 경우 외부 수준의 전자임)를 포기할 수 있습니다. 예를 들어, 그룹 II의 주요 하위 그룹의 가장 높은 산화 상태는 +2( 아연 +2) F, He, Ne를 제외한 금속과 비금속 모두에서 양의 정도가 나타납니다. 예를 들면 다음과 같습니다. C+4,나+1 , 알+3
음의 산화 상태는 주어진 원자가 받아들이는 전자의 수와 동일하며 비금속에서만 나타납니다. 비금속 원자는 외부 준위를 완성하기 위해 부족한 만큼의 전자를 추가하므로 음의 정도를 나타냅니다.
IV-VII 그룹의 주요 하위 그룹 요소의 경우 최소 산화 상태는 수치 적으로 다음과 같습니다.
예를 들어:
가장 높은 산화 상태와 가장 낮은 산화 상태 사이의 산화 상태 값을 중간이라고 합니다.
더 높은 |
중급 |
최저 |
C+3, C+2, C0, C-2 |
||
공유 비극성 결합이 있는 화합물(단순 물질 분자)에서 원소의 산화 상태는 0입니다. N 2 0 , 와 함께나 2 0 , 에프 2 0 , 에스 0 , 일체 포함. 0
화합물에서 원자의 산화 상태를 결정하려면 다음과 같은 여러 조항을 고려해야 합니다.
1. 산화상태에프모든 연결에서 "-1"과 같습니다.나 +1 에프 -1 , 시간 +1 에프 -1
2. 대부분의 화합물에서 산소의 산화 상태는 (-2) 예외: O입니다.에프 2 , 여기서 산화 상태는 O +2에프 -1
3. 대부분의 화합물의 수소는 산화 상태가 (-1)인 활성 금속이 있는 화합물을 제외하고 +1의 산화 상태를 갖습니다. 나 +1 시간 -1
4. 주요 하위 그룹의 금속 산화 정도나, II, III모든 화합물의 그룹은 +1,+2,+3입니다.
일정한 산화 상태를 갖는 요소는 다음과 같습니다.
A) 알칼리 금속(Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - 산화 상태 +1
B) (Hg)를 제외한 그룹의 II 주요 하위 그룹의 요소: Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - 산화 상태 +2
나) 요소 그룹 III: Al - 산화 상태 +3
화합물의 공식을 구성하는 알고리즘:
편도
1 . 전기음성도가 낮은 원소를 먼저 쓰고, 전기음성도가 높은 원소를 두 번째로 쓴다.
2 . 처음에 쓴 원소는 양전하 "+"를 갖고, 두 번째에 쓴 원소는 음전하 "-"를 갖는다.
3 . 각 원소의 산화 상태를 나타냅니다.
4 . 산화 상태의 공배수를 구합니다.
5. 최소 공배수를 산화 상태의 값으로 나누고 결과 지수를 해당 원소 기호 뒤 오른쪽 하단에 할당합니다.
6. 산화 상태가 짝수-홀수이면 오른쪽 하단의 기호 옆에 "+" 및 "-" 기호가 없는 십자 모양으로 나타납니다.
7. 산화수가 짝수 값을 가지면 먼저 다음과 같이 감소해야 합니다. 가장 작은 값산화 상태를 표시하고 "+" 및 "-" 기호 없이 십자 표시를 합니다. C +4 O -2
방법 2
1 . N의 산화 상태를 X로 표시하고 O의 산화 상태를 표시해 보겠습니다. N 2 엑스영형 3 -2
2 . 음전하의 합을 결정하려면 산소의 산화 상태에 산소 지수를 곱하십시오. 3· (-2) = -6
3 분자가 전기적으로 중성이 되려면 양전하의 합을 결정해야 합니다. X2 = 2X
4 .대수 방정식을 만들어 보세요:
N 2 + 3 영형 3 –2
V. 강화
1) "Snake"라는 게임으로 주제를 강화합니다.
게임의 규칙: 교사가 카드를 배포합니다. 각 카드에는 하나의 질문과 다른 질문에 대한 하나의 답변이 포함되어 있습니다.
선생님이 게임을 시작합니다. 문제가 읽혀지면 카드에 내 질문에 대한 답이 있는 학생이 손을 들고 답을 말합니다. 답이 맞으면 질문을 읽고 이 질문에 대한 답을 가진 학생이 손을 들고 대답합니다. 정답의 뱀이 형성됩니다.
- 화학 원소 원자의 산화 상태는 어떻게 그리고 어디에 표시됩니까?
답변: "+" 및 "-" 전하를 갖는 요소 기호 위에 아라비아 숫자. - 원자에서는 어떤 유형의 산화 상태가 구별됩니까? 화학 원소?
답변: 중급 - 금속은 어느 정도를 나타냅니까?
답변: 양수, 음수, 0. - 비극성 공유 결합을 갖는 단순 물질이나 분자는 어느 정도를 나타냅니까?
답변: 긍정적인 - 양이온과 음이온은 어떤 전하를 가지고 있나요?
답변: 없는. - 양성 산화 상태와 음성 산화 상태 사이에 있는 산화 상태의 이름은 무엇입니까?
답변: 양수, 음수
2) 다음 요소로 구성된 물질의 공식을 작성하십시오.
- N과 H
- R과 O
- 아연과 Cl
3) 다양한 산화 상태를 갖지 않는 물질을 찾아서 줄을 그으세요.
Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C
VI. 강의 요약.
댓글로 평가
Ⅶ. 숙제
§23, pp.67-72, §23-p.72 1-4번 이후의 작업을 완료하세요.
화학 원소 원자의 다른 특성과 마찬가지로 전기 음성도는 증가함에 따라 변합니다. 일련번호요소를 주기적으로:
위 그래프는 원소의 원자 번호에 따라 주요 하위 그룹 원소의 전기 음성도 변화의 주기성을 보여줍니다.
주기율표의 하위 그룹에서 아래로 이동하면 화학 원소의 전기 음성도가 감소하고 기간을 따라 오른쪽으로 이동하면 증가합니다.
전기음성도는 원소의 비금속성을 반영합니다. 전기음성도 값이 높을수록 원소의 비금속 특성이 더 많아집니다.
산화 상태
화합물의 원소의 산화 상태를 계산하는 방법은 무엇입니까?
1) 단순 물질의 화학 원소의 산화 상태는 항상 0입니다.
2) 복합물질에 나타나는 원소가 있다 일정한 정도산화:
3) 대다수의 화합물에는 일정한 산화 상태를 나타내는 화학 원소가 있습니다. 이러한 요소에는 다음이 포함됩니다.
요소 |
거의 모든 화합물의 산화 상태 |
예외 |
| 수소 H | +1 | 알칼리 및 알칼리 토금속의 수소화물, 예: |
| 산소 O | -2 | 수소 및 금속 과산화물: 불화산소 - |
4) 분자 내 모든 원자의 산화 상태의 대수적 합은 항상 0입니다. 이온의 모든 원자의 산화 상태의 대수적 합은 이온의 전하와 같습니다.
5) 가장 높은(최대) 산화 상태는 그룹 번호와 같습니다. 이 규칙에 속하지 않는 예외는 I족의 2차 하위 그룹 요소, VIII족의 2차 하위 그룹 요소, 산소 및 불소입니다.
그룹 번호가 가장 높은 산화 상태와 일치하지 않는 화학 원소(필수 기억)
6) 금속의 가장 낮은 산화 상태는 항상 0이며, 비금속의 가장 낮은 산화 상태는 다음 공식으로 계산됩니다.
비금속의 가장 낮은 산화 상태 = 그룹 번호 - 8
위에 제시된 규칙에 따라 모든 물질에서 화학 원소의 산화 상태를 설정할 수 있습니다.
다양한 화합물의 원소의 산화 상태 찾기
실시예 1
황산의 모든 원소의 산화 상태를 결정합니다.
해결책:
황산의 공식을 작성해 봅시다:
모든 복합 물질에서 수소의 산화 상태는 +1입니다(금속 수소화물 제외).
모든 복합 물질의 산소 산화 상태는 -2입니다(과산화물 및 불화산소 OF 2 제외). 알려진 산화 상태를 정리해보자:
황의 산화 상태를 다음과 같이 표시합시다. 엑스:
황산 분자는 다른 물질의 분자와 마찬가지로 일반적으로 전기적으로 중성입니다. 분자를 구성하는 모든 원자의 산화 상태의 합은 0입니다. 도식적으로 이는 다음과 같이 묘사될 수 있습니다.
저것들. 우리는 다음 방정식을 얻었습니다.
해결해 봅시다:
따라서 황산에서 황의 산화 상태는 +6입니다.
실시예 2
중크롬산암모늄의 모든 원소의 산화 상태를 결정합니다.
해결책:
중크롬산암모늄의 공식을 작성해 보겠습니다.
이전 사례와 마찬가지로 수소와 산소의 산화 상태를 배열할 수 있습니다.
그러나 우리는 두 가지 화학 원소, 즉 질소와 크롬의 산화 상태가 동시에 알려지지 않았음을 알 수 있습니다. 따라서 이전 예와 유사하게 산화 상태를 찾을 수 없습니다(두 개의 변수가 있는 하나의 방정식에는 단일 솔루션이 없음).
이 물질은 염류에 속하며 따라서 이온 구조를 가지고 있다는 사실에 주목합시다. 그렇다면 중크롬산암모늄의 구성에는 NH 4 + 양이온이 포함되어 있다고 올바르게 말할 수 있습니다(이 양이온의 전하는 용해도 표에서 볼 수 있습니다). 결과적으로, 중크롬산 암모늄의 공식 단위에는 두 개의 양전하 단일 전하 NH 4 + 양이온이 포함되어 있기 때문에 물질 전체가 전기적으로 중성이기 때문에 중크롬산염 이온의 전하는 -2와 같습니다. 저것들. 물질은 NH 4 + 양이온과 Cr 2 O 7 2- 음이온으로 형성됩니다.
우리는 수소와 산소의 산화 상태를 알고 있습니다. 이온을 구성하는 모든 원소 원자의 산화 상태의 합이 전하와 같다는 것을 알고, 질소와 크롬의 산화 상태를 다음과 같이 표시합니다. 엑스그리고 와이따라서 우리는 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
저것들. 우리는 두 개의 독립적인 방정식을 얻습니다:
우리가 찾은 것을 해결 엑스그리고 와이:
따라서 중크롬산암모늄에서 질소의 산화 상태는 -3, 수소 +1, 크롬 +6 및 산소 -2입니다.
원소의 산화 상태를 결정하는 방법 유기물당신은 그것을 읽을 수 있습니다.
원자가
원자의 원자가는 로마 숫자(I, II, III 등)로 표시됩니다.
원자의 원자가 능력은 수량에 따라 달라집니다.
1) 짝을 이루지 않은 전자
2) 원자가 준위 오비탈의 고독한 전자쌍
3) 원자가 준위의 빈 전자 궤도
수소 원자의 원자가 가능성
수소 원자의 전자 그래픽 공식을 묘사해 보겠습니다.
세 가지 요소가 원자가 가능성에 영향을 미칠 수 있다고 합니다. 짝을 이루지 않은 전자의 존재, 외부 준위의 고립 전자쌍의 존재, 외부 준위의 빈(빈) 오비탈의 존재입니다. 우리는 외부(유일한) 에너지 준위에서 짝을 이루지 않은 전자 하나를 봅니다. 이를 바탕으로 수소는 확실히 I의 원자가를 가질 수 있습니다. 그러나 첫 번째 에너지 수준에는 단 하나의 하위 수준만 있습니다. 에스,저것들. 외부 수준의 수소 원자에는 고독한 전자쌍도 없고 빈 궤도도 없습니다.
따라서 수소 원자가 나타낼 수 있는 유일한 원자가는 I입니다.
탄소 원자의 원자가 가능성
고려해 봅시다 전자 구조탄소 원자. 바닥 상태에서 외부 레벨의 전자 구성은 다음과 같습니다.
저것들. 여기되지 않은 탄소 원자의 외부 에너지 준위의 바닥 상태에는 2개의 짝을 이루지 않은 전자가 있습니다. 이 상태에서는 II의 원자가를 나타낼 수 있습니다. 그러나 탄소 원자는 에너지가 전달될 때 매우 쉽게 여기 상태로 들어가며, 이 경우 외부 층의 전자 구성은 다음과 같은 형태를 취합니다.
탄소 원자의 여기 과정에 일정량의 에너지가 소비된다는 사실에도 불구하고 그 지출은 4개의 공유 결합 형성으로 보상되는 것 이상입니다. 이러한 이유로 원자가 IV는 탄소 원자의 훨씬 더 특징적입니다. 예를 들어, 탄소는 이산화탄소, 탄산 및 모든 유기 물질의 분자에서 원자가 IV를 갖습니다.
짝을 이루지 않은 전자와 고독한 전자쌍 외에도 빈 () 원자가 준위 오비탈의 존재도 원자가 가능성에 영향을 미칩니다. 채워진 수준에서 그러한 궤도가 존재하면 원자가 전자쌍 수용체 역할을 할 수 있다는 사실로 이어집니다. 기증자-수용자 메커니즘을 통해 추가 공유 결합을 형성합니다. 예를 들어, 예상과는 달리 일산화탄소 분자 CO에서 결합은 이중이 아니라 삼중입니다. 다음 그림에서 명확하게 볼 수 있습니다.
질소 원자의 원자가 가능성
질소 원자의 외부 에너지 준위에 대한 전자 그래픽 공식을 작성해 보겠습니다.
위 그림에서 볼 수 있듯이 정상 상태의 질소 원자는 짝을 이루지 않은 전자 3개를 갖고 있으므로 III 원자가를 나타낼 수 있다고 가정하는 것이 논리적입니다. 실제로 암모니아(NH 3), 아질산(HNO 2), 삼염화질소(NCl 3) 등의 분자에서는 3가가 관찰됩니다.
위에서 화학 원소 원자의 원자가는 짝을 이루지 않은 전자의 수뿐만 아니라 고독한 전자쌍의 존재에도 달려 있다고 말했습니다. 이는 두 원자가 서로에게 하나의 전자를 제공할 때뿐만 아니라 고독한 전자쌍을 가진 하나의 원자인 공여체()가 빈 공간이 있는 다른 원자에 이를 제공할 때 공유 화학 결합이 형성될 수 있다는 사실에 기인합니다. ) 궤도 원자가 수준(수용체). 저것들. 질소 원자의 경우 공여체-수용체 메커니즘에 의해 형성된 추가 공유 결합으로 인해 원자가 IV도 가능합니다. 예를 들어, 4개의 공유 결합(그 중 하나는 공여자-수용체 메커니즘에 의해 형성됨)이 암모늄 양이온이 형성되는 동안 관찰됩니다.
공유 결합 중 하나가 기증자-수용자 메커니즘에 따라 형성된다는 사실에도 불구하고 모든 NH 연결암모늄 양이온에서는 완전히 동일하며 어떤 식으로든 서로 다르지 않습니다.
질소 원자는 V와 동일한 원자가를 나타낼 수 없습니다. 이는 질소 원자가 여기 상태로 전이하는 것이 불가능하다는 사실에 기인합니다. 여기서 두 전자는 그 중 하나가 에너지 수준에서 가장 가까운 자유 궤도로 전이되는 것과 쌍을 이룹니다. 질소 원자는 없다 디-하위 준위, 3s 궤도로의 전환은 에너지 비용이 너무 비싸서 에너지 비용이 새로운 결합 형성으로 충당되지 않습니다. 많은 사람들이 예를 들어 분자에서 질소의 원자가가 무엇인지 궁금해할 수 있습니다. 질산 HNO 3 또는 질소 산화물 N 2 O 5? 이상하게도 다음 구조식에서 볼 수 있듯이 IV도 원자가입니다.
그림의 점선은 소위를 나타냅니다. 비국소화된 π -연결. 이러한 이유로 말단 NO 결합을 "1.5개 결합"이라고 부를 수 있습니다. 오존 O 3, 벤젠 C 6 H 6 등의 분자에도 유사한 1.5 결합이 존재합니다.
인의 원자가 가능성
인 원자의 외부 에너지 준위의 전자 그래픽 공식을 묘사해 보겠습니다.
보시다시피, 바닥 상태의 인 원자와 질소 원자의 외부 층 구조는 동일하므로 인 원자와 질소 원자에 대해 가능한 원자가가 다음과 같다고 기대하는 것이 논리적입니다. 실제로 관찰되는 I, II, III 및 IV.
그러나 질소와는 달리 인 원자는 또한 디-5개의 빈 궤도가 있는 하위 레벨.
이와 관련하여 여기 상태로 전환하여 전자를 찌를 수 있습니다 3 에스-궤도:
따라서 질소에 접근할 수 없는 인 원자의 원자가 V가 가능합니다. 예를 들어, 인산, 인(V) 할로겐화물, 인(V) 산화물 등과 같은 화합물 분자에서 인 원자는 5의 원자가를 갖습니다.
산소 원자의 원자가 가능성
산소 원자의 외부 에너지 준위에 대한 전자 그래픽 공식은 다음과 같은 형식을 갖습니다.
우리는 두 번째 수준에서 두 개의 짝을 이루지 않은 전자를 볼 수 있으므로 산소에 대한 원자가 II가 가능합니다. 산소 원자의 이러한 원자가는 거의 모든 화합물에서 관찰된다는 점에 유의해야 합니다. 위에서 탄소 원자의 원자가 능력을 고려할 때 일산화탄소 분자의 형성에 대해 논의했습니다. CO 분자의 결합은 삼중이므로 산소는 3가입니다(산소는 전자쌍 공여체입니다).
산소 원자에는 외부 원자가 없기 때문에 디-하위 수준, 전자쌍 에스그리고 피-궤도는 불가능하므로 산소 원자의 원자가 능력은 황과 같은 하위 그룹의 다른 요소에 비해 제한됩니다.
황 원자의 원자가 가능성
여기되지 않은 상태의 황 원자의 외부 에너지 준위:
황 원자는 산소 원자와 마찬가지로 일반적으로 두 개의 짝을 이루지 않은 전자를 갖고 있으므로 황에 대해 2의 원자가가 가능하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 실제로 황은 예를 들어 황화수소 분자 H 2 S에서 원자가 II를 갖습니다.
보시다시피 황 원자는 외부 수준에 나타납니다. 디-빈 궤도가 있는 하위 수준. 이러한 이유로 황 원자는 여기 상태로의 전이로 인해 산소와 달리 원자가 능력을 확장할 수 있습니다. 따라서 고립 전자쌍 3을 짝지을 때 피-하위 수준에서 황 원자는 다음과 같은 형태의 외부 수준의 전자 구성을 얻습니다.
이 상태에서 황 원자는 4개의 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있는데, 이는 황 원자가 IV의 원자가를 나타낼 수 있음을 말해줍니다. 실제로 황은 SO 2, SF 4, SOCl 2 등의 분자에서 IV 원자가를 갖습니다.
3에 위치한 두 번째 고립전자쌍을 짝지을 때 에스-하위 레벨, 외부 에너지 레벨은 다음 구성을 획득합니다.
이 상태에서 원자가 VI의 발현이 가능해집니다. VI가 황을 함유한 화합물의 예로는 SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 등이 있습니다.
마찬가지로, 다른 화학 원소의 원자가 가능성도 고려할 수 있습니다.
이온 및 공유 극성 화학 결합을 연구하면서 두 가지 화학 원소로 구성된 복합 물질을 소개했습니다. 이러한 물질을 이중 쌍(라틴어 bi - "two"에서 유래) 또는 2요소라고 합니다.
이온 및 공유 극성 화학 결합의 형성 메커니즘을 고려하기 위해 예로 인용한 전형적인 bpnar 화합물인 NaHl - 염화나트륨 및 HCl - 염화수소를 떠올려 보겠습니다. 첫 번째 경우 결합은 이온성입니다. 나트륨 원자는 외부 전자를 염소 원자로 전달하고 -1 전하를 갖는 이온으로 변합니다. 그리고 염소 원자는 전자를 받아들여 -1의 전하를 갖는 이온이 되었습니다. 원자를 이온으로 변환하는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같습니다.
HCl 분자에서 결합은 짝을 이루지 않은 외부 전자의 쌍과 수소와 염소 원자의 공통 전자쌍의 형성으로 인해 형성됩니다.
염화수소 분자에서 공유 결합이 형성되는 것을 수소 원자의 1전자 s-구름과 염소 원자의 1전자 p-구름이 겹쳐지는 것으로 상상하는 것이 더 정확합니다.
화학적 상호작용 동안 공유 전자쌍은 전기음성도가 더 높은 염소 원자 쪽으로 이동합니다.
이러한 조건부 요금을 산화 상태. 이 개념을 정의할 때 일반적으로 공유 극성 화합물에서 결합 전자는 전기 음성도가 더 높은 원자로 완전히 전달되므로 화합물은 양전하와 음전하를 띤 이온으로만 구성된다고 가정합니다.
모든 화합물(이온성 및 공유 극성 모두)이 이온으로만 구성된다는 가정을 기반으로 계산된 화합물의 화학 원소 원자의 조건부 전하입니다.
산화수는 음수, 양수 또는 0 값을 가질 수 있으며 일반적으로 상단의 원소 기호 위에 배치됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다. 
다른 원자로부터 전자를 받았거나 공통 전자쌍이 옮겨진 원자, 즉 전기 음성도가 더 높은 원소의 원자는 음의 산화 상태를 갖습니다. 모든 화합물에서 불소의 산화 상태는 항상 -1입니다. 불소 다음으로 전기 음성도가 높은 원소인 산소는 불소가 포함된 화합물을 제외하고 거의 항상 -2의 산화 상태를 갖습니다.
양의 산화 상태는 전자를 다른 원자에 기증하거나 공유 전자쌍을 끌어내는 원자, 즉 전기 음성도가 낮은 원소의 원자에 할당됩니다. 금속은 항상 양의 산화 상태를 갖습니다. 주요 하위 그룹의 금속:
모든 화합물의 그룹 I은 산화 상태가 +1이고,
그룹 II는 +2와 같습니다. 그룹 III - +3, 예:
화합물에서 총 산화 상태는 항상 0입니다. 이것과 원소 중 하나의 산화 상태를 알면 이원 화합물의 공식을 사용하여 항상 다른 원소의 산화 상태를 찾을 수 있습니다. 예를 들어, Cl2O2 화합물에서 염소의 산화 상태를 찾아보겠습니다. 산화 상태를 나타내자 -2
산소: Cl2O2. 따라서 7개의 산소 원자는 총 음전하(-2) 7 =14를 갖게 됩니다. 그러면 두 개의 염소 원자의 총 전하는 +14이고 하나의 염소 원자의 총 전하는 다음과 같습니다.
(+14):2 = +7.
마찬가지로 원소의 산화 상태를 알면 탄화알루미늄(알루미늄과 탄소의 화합물)과 같은 화합물에 대한 공식을 만들 수 있습니다. AlC 옆에는 알루미늄과 탄소의 기호를 먼저 적어두자. 알루미늄은 금속이기 때문이다. 원소 주기율표를 사용하여 외부 전자의 수를 결정합니다. Al에는 전자 3개, C에는 4개가 있습니다. 알루미늄 원자는 외부 전자 3개를 탄소에 포기하고 전하와 동일한 +3의 산화 상태를 받습니다. 이온. 반대로, 탄소 원자는 "소중한 8개"에 없는 전자 4개를 취하고 -4의 산화 상태를 받습니다.
이 값을 공식 AlC에 쓰고 최소 공배수를 찾으면 12와 같습니다. 그런 다음 지수를 계산합니다.
화합물의 이름을 정확하게 지정하려면 원소의 산화 상태를 아는 것도 필요합니다.
이진 화합물의 이름두 단어, 즉 이를 구성하는 화학 원소의 이름으로 구성됩니다. 첫 번째 단어는 화합물의 전기 음성 부분 - 비금속을 나타냅니다. 접미사 -id가 붙은 라틴어 이름은 항상 나타납니다. 주격. 두 번째 단어는 전기 양성 부분을 나타냅니다. 금속 이하의 전기 음성 요소는 항상 그 이름이 나타납니다. 속격. 양극 요소가 서로 다른 산화 정도를 나타내는 경우 이는 이름에 반영되어 끝에 있는 로마 숫자로 산화 정도를 나타냅니다.
화학자에게 다른 나라서로 이해하기 위해서는 통일된 용어와 물질 명명법을 만드는 것이 필요했습니다. 화학 명명법의 원리는 1785년 프랑스 화학자 A. Lavoisier, A. Fourqutois, L. Guiton 및 C. Berthollet에 의해 처음 개발되었습니다. 현재 국제연합 IUPAC(순수응용화학연구소)는 여러 국가의 과학자들의 활동을 조정하고 화학에 사용되는 물질의 명칭과 용어에 대한 권장 사항을 발행합니다.
화학원소의 산화상태를 알아내는 능력은 필요한 조건성공적인 솔루션을 위해 화학 방정식, 산화 환원 반응을 설명합니다. 그것 없이는 다양한 화학 원소 간의 반응으로 인해 생성되는 물질에 대한 정확한 공식을 만들 수 없습니다. 결과적으로 그러한 방정식을 기반으로 화학적 문제를 해결하는 것은 불가능하거나 오류가 있을 수 있습니다.
화학 원소의 산화 상태 개념산화 상태산화 환원 반응을 설명하는 것이 관례적인 기존 값입니다. 수치적으로는 양전하를 띠는 원자가 포기하는 전자의 수, 또는 음전하를 띠는 원자가 자신에게 붙는 전자의 수와 같습니다.
산화 환원 반응에서는 산화 상태의 개념을 사용하여 결정합니다. 화학식여러 물질의 상호 작용으로 인해 발생하는 원소의 화합물.
언뜻 보면 산화수는 화학원소의 원자가 개념과 동일해 보이지만 사실은 그렇지 않습니다. 개념 원자가공유결합 화합물, 즉 공유 전자쌍의 형성에 의해 형성된 화합물의 전자 상호작용을 정량화하는 데 사용됩니다. 산화수는 전자를 잃거나 얻는 반응을 설명하는 데 사용됩니다.
중성 특성인 원자가와 달리 산화 상태는 양수, 음수 또는 0 값을 가질 수 있습니다. 양의 값은 기증된 전자의 수에 해당하며, 음수첨부된. 0 값은 해당 원소가 원소 형태이거나, 산화 후 0으로 환원되었거나, 이전 환원 후 0으로 산화되었음을 의미합니다.
특정 화학 원소의 산화 상태를 결정하는 방법
특정 화학 원소의 산화 상태를 결정하는 데는 다음 규칙이 적용됩니다.
- 단순 물질의 산화 상태는 항상 0입니다.
- 주기율표의 첫 번째 족에 속하는 알칼리 금속은 산화 상태가 +1입니다.
- 주기율표에서 두 번째 족을 차지하는 알칼리 토금속은 산화 상태가 +2입니다.
- 다양한 비금속 화합물의 수소는 항상 +1의 산화 상태를 나타내고, 금속과 화합물의 수소는 +1을 나타냅니다.
- 학교 무기화학 과정에서 고려되는 모든 화합물의 산소 분자의 산화 상태는 -2입니다. 불소 -1.
- 제품의 산화 정도를 판단할 때 화학 반응이는 물질을 구성하는 다양한 원소의 산화 상태의 합이 0과 같아야 한다는 전기적 중성 법칙에서 출발합니다.
- 모든 화합물의 알루미늄은 +3의 산화 상태를 나타냅니다.
더 높은 산화 상태, 더 낮은 산화 상태, 중간 산화 상태가 있습니다. 최고도원자가와 마찬가지로 산화도 주기율표에서 화학 원소의 그룹 번호에 해당하지만 동시에 양수 값. 가장 낮은 산화 상태는 수치적으로 8족 원소의 차이와 동일합니다. 중간 산화 상태는 가장 낮은 산화 상태부터 가장 높은 산화 상태까지의 숫자입니다.
화학 원소의 다양한 산화 상태를 탐색하는 데 도움이 되도록 다음 보조 표를 참고하세요. 관심 있는 요소를 선택하면 가능한 산화 상태 값을 받게 됩니다. 드물게 발생하는 값은 괄호 안에 표시됩니다.