Oksidasyon durumu nasıl belirlenir? Periyodik tablo, herhangi bir kimyasal element için bu niceliksel değeri kaydetmenize olanak tanır.

Tanım

Öncelikle bu terimin neyi temsil ettiğini anlamaya çalışalım. Periyodik tabloya göre oksidasyon durumu, kimyasal etkileşim sürecinde bir element tarafından kabul edilen veya verilen elektronların sayısını temsil eder. Negatif ve pozitif bir değer alabilir.

Bir tabloya bağlanma

Oksidasyon durumu nasıl belirlenir? Periyodik tablo dikey olarak düzenlenmiş sekiz gruptan oluşur. Her birinin iki alt grubu vardır: ana ve ikincil. Öğelere ilişkin metrikleri ayarlamak için belirli kuralları kullanmanız gerekir.

Talimatlar

Elementlerin oksidasyon durumları nasıl hesaplanır? Tablo bu sorunla tam olarak başa çıkmanıza olanak sağlar. Birinci grupta (ana alt grup) yer alan alkali metaller, bileşiklerde bir oksidasyon durumu sergiler, en yüksek değerliklerine eşit olan +'ya karşılık gelir. İkinci grubun metalleri (alt grup A) +2 oksidasyon durumuna sahiptir.

Tablo, bu değeri yalnızca metalik özellikler sergileyen elementler için değil aynı zamanda metal olmayanlar için de belirlemenize olanak sağlar. Maksimum değerleri en yüksek değerliliğe karşılık gelecektir. Örneğin kükürt için +6, nitrojen için +5 olacaktır. Minimum (en düşük) rakamı nasıl hesaplanır? Tablo bu soruya da cevap veriyor. Grup numarasını sekizden çıkarmanız gerekiyor. Örneğin oksijen için -2, nitrojen için -3 olacaktır.

Diğer maddelerle kimyasal etkileşime girmemiş basit maddeler için belirlenen göstergenin sıfıra eşit olduğu kabul edilir.

İkili bileşiklerdeki düzenlemeyle ilgili ana eylemleri belirlemeye çalışalım. İçlerindeki oksidasyon durumu nasıl ayarlanır? Periyodik tablo sorunun çözülmesine yardımcı olur.

Örneğin kalsiyum oksit CaO'yu ele alalım. İkinci grubun ana alt grubunda yer alan kalsiyum için değer +2'ye eşit sabit olacaktır. Metalik olmayan özelliklere sahip oksijen için bu gösterge negatif bir değer olacaktır ve -2'ye karşılık gelir. Tanımın doğruluğunu kontrol etmek için elde edilen rakamları özetliyoruz. Sonuç olarak sıfır alıyoruz, dolayısıyla hesaplamalar doğrudur.

Başka bir ikili bileşik olan CuO'da da benzer göstergeleri belirleyelim. Bakır ikincil bir alt grupta (birinci grup) yer aldığından, incelenen gösterge farklı değerler sergileyebilir. Bu nedenle, bunu belirlemek için önce oksijen göstergesini tanımlamanız gerekir.

İkili formülün sonunda yer alan ametal negatif bir oksidasyon numarasına sahiptir. Bu element altıncı grupta yer aldığından sekizden altı çıkarıldığında oksijenin oksidasyon durumunun -2'ye karşılık geldiğini elde ederiz. Bileşikte herhangi bir indeks olmadığından bakırın oksidasyon durumu indeksi +2'ye eşit pozitif olacaktır.

Kimya masası başka nasıl kullanılır? Üç elementten oluşan formüllerdeki elementlerin oksidasyon durumları da belirli bir algoritma kullanılarak hesaplanır. Öncelikle bu göstergeler ilk ve son öğeye yerleştirilir. İlk olarak, bu gösterge değerliliğe karşılık gelen pozitif bir değere sahip olacaktır. Metal olmayan en dıştaki element için bu gösterge negatif bir değere sahiptir; fark olarak belirlenir (grup numarası sekizden çıkarılır). Merkezi bir elemanın oksidasyon durumunu hesaplarken matematiksel bir denklem kullanılır. Hesaplarken, her öğe için mevcut endeksler dikkate alınır. Tüm oksidasyon durumlarının toplamı sıfır olmalıdır.

Sülfürik asitte belirleme örneği

Bu bileşiğin formülü H 2 SO 4'tür. Hidrojenin oksidasyon durumu +1, oksijenin oksidasyon durumu ise -2'dir. Sülfürün oksidasyon durumunu belirlemek için bir matematiksel denklem oluşturuyoruz: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Sülfürün oksidasyon durumunun +6'ya karşılık geldiğini buluyoruz.

Çözüm

Kuralları kullanırken redoks reaksiyonlarına katsayılar atayabilirsiniz. Bu konu okul müfredatının dokuzuncu sınıf kimya dersinde tartışılmaktadır. Ayrıca oksidasyon durumları hakkındaki bilgiler OGE ve USE görevlerini tamamlamanıza olanak tanır.

Kimyada "yükseltgenme" ve "indirgenme" terimleri, bir atomun veya atom grubunun sırasıyla elektron kaybettiği veya kazandığı reaksiyonları ifade eder. Oksidasyon durumu, yeniden dağıtılan elektronların sayısını karakterize eden ve bir reaksiyon sırasında bu elektronların atomlar arasında nasıl dağıldığını gösteren, bir veya daha fazla atoma atanan sayısal bir değerdir. Bu değerin belirlenmesi, atomlara ve onları oluşturan moleküllere bağlı olarak basit ya da oldukça karmaşık bir işlem olabilir. Ayrıca bazı elementlerin atomları birden fazla oksidasyon durumuna sahip olabilir. Neyse ki oksidasyon durumunu belirlemek için basit ve net kurallar vardır; bunları güvenle kullanmak için kimya ve cebirin temelleri hakkında bilgi sahibi olmak yeterlidir.

Adımlar

Bölüm 1

Söz konusu maddenin elementel olup olmadığını belirleyin. Kimyasal bir bileşiğin dışındaki atomların oksidasyon durumu sıfırdır. Bu kural hem bireysel serbest atomlardan oluşan maddeler hem de bir elementin iki veya çok atomlu moleküllerinden oluşan maddeler için geçerlidir.

• Örneğin Al(s) ve Cl2'nin oksidasyon durumu 0'dır çünkü her ikisi de kimyasal olarak bağlanmamış element halindedir.
• Atipik yapısına rağmen kükürt S8'in veya oktasülfürün allotropik formunun da sıfır oksidasyon durumuyla karakterize edildiğini lütfen unutmayın.

1. Söz konusu maddenin iyonlardan oluşup oluşmadığını belirleyin.İyonların oksidasyon durumu yüklerine eşittir. Bu hem serbest iyonlar hem de kimyasal bileşiklerin parçası olanlar için geçerlidir.

   • Örneğin Cl iyonunun oksidasyon durumu -1'dir.
   • NaCl kimyasal bileşiğindeki Cl iyonunun oksidasyon durumu da -1'dir. Na iyonunun yükü tanım gereği +1 olduğundan, Cl iyonunun -1 yüküne sahip olduğu ve dolayısıyla oksidasyon durumunun -1 olduğu sonucuna varırız.

2. Lütfen metal iyonlarının çeşitli oksidasyon durumlarına sahip olabileceğini unutmayın. Birçok metalik elementin atomları değişen derecelerde iyonize edilebilir. Örneğin demir (Fe) gibi bir metalin iyonlarının yükü +2 veya +3'tür. Metal iyonlarının yükü (ve oksidasyon durumları), metalin kimyasal bir bileşiğin parçası olduğu diğer elementlerin iyonlarının yükleri ile belirlenebilir; metinde bu yük Roma rakamlarıyla belirtilmiştir: örneğin demir (III)'ün oksidasyon durumu +3'tür.

   • Örnek olarak alüminyum iyonu içeren bir bileşiği düşünün. AlCl3 bileşiğinin toplam yükü sıfırdır. Cl - iyonlarının -1 yükünün olduğunu bildiğimize ve bileşikte bu tür 3 iyon bulunduğunu bildiğimize göre, söz konusu maddenin genel olarak nötr olması için Al iyonunun +3 yükünün olması gerekir. Dolayısıyla bu durumda alüminyumun oksidasyon durumu +3'tür.

3. Oksijenin oksidasyon sayısı -2'dir (bazı istisnalar hariç). Hemen hemen tüm durumlarda, oksijen atomlarının oksidasyon durumu -2'dir. Bu kuralın birkaç istisnası vardır:

   • Oksijen element halindeyse (O2), diğer elementel maddelerde olduğu gibi oksidasyon durumu 0'dır.
   • Oksijen dahil edilirse peroksit oksidasyon durumu -1'dir. Peroksitler, basit bir oksijen-oksijen bağı (yani peroksit anyonu O2-2) içeren bir bileşik grubudur. Örneğin H 2 O 2 (hidrojen peroksit) molekülünün bileşiminde oksijenin yükü ve oksidasyon durumu -1'dir.
   • Flor ile birleştirildiğinde oksijenin oksidasyon durumu +2'dir, aşağıdaki flor kuralını okuyun.

4. Hidrojenin oksidasyon durumu bazı istisnalar dışında +1'dir. Oksijende olduğu gibi burada da istisnalar vardır. Tipik olarak hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir (H2 element halinde olmadığı sürece). Ancak hidrür adı verilen bileşiklerde hidrojenin oksidasyon durumu -1'dir.

   • Örneğin, H2O'da hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir çünkü oksijen atomu -2 yüke sahiptir ve genel nötrlük için iki +1 yüke ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, sodyum hidrürün bileşiminde, hidrojenin oksidasyon durumu zaten -1'dir, çünkü Na iyonu +1'lik bir yük taşır ve genel elektriksel nötrlük için, hidrojen atomunun yükü (ve dolayısıyla oksidasyon durumu) olmalıdır. -1'e eşit olsun.

5. flor Her zaman-1 oksidasyon durumuna sahiptir. Daha önce belirtildiği gibi, bazı elementlerin (metal iyonları, peroksitlerdeki oksijen atomları vb.) oksidasyon durumu, bir dizi faktöre bağlı olarak değişebilir. Ancak florun oksidasyon durumu her zaman -1'dir. Bu, bu elementin en yüksek elektronegatifliğe sahip olmasıyla açıklanmaktadır - başka bir deyişle, flor atomları kendi elektronlarından ayrılmaya en az istekli olan ve yabancı elektronları en aktif şekilde çeken atomlardır. Böylece yükleri değişmeden kalır.

6. Bir bileşikteki oksidasyon durumlarının toplamı onun yüküne eşittir. Bir kimyasal bileşikteki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamı o bileşiğin yüküne eşit olmalıdır. Örneğin bir bileşik nötr ise, tüm atomlarının oksidasyon durumlarının toplamı sıfır olmalıdır; bileşik -1 yüküne sahip çok atomlu bir iyon ise oksidasyon durumlarının toplamı -1 olur ve bu şekilde devam eder.

   • Bu, kontrol etmenin iyi bir yoludur - eğer oksidasyon durumlarının toplamı bileşiğin toplam yüküne eşit değilse, o zaman bir yerde hata yaptınız.

   Bölüm 2

   Kimya yasalarını kullanmadan oksidasyon durumunun belirlenmesi

   1. Yükseltgenme sayılarıyla ilgili katı kurallara sahip olmayan atomları bulun. Bazı elementler için oksidasyon durumunu bulmak için kesin olarak belirlenmiş kurallar yoktur. Eğer bir atom yukarıda sıralanan kurallardan herhangi birine uymuyorsa ve yükünü bilmiyorsanız (örneğin, atom bir kompleksin parçasıysa ve yükü belirtilmemişse), böyle bir atomun oksidasyon sayısını şu şekilde belirleyebilirsiniz: eliminasyon. Öncelikle bileşiğin diğer tüm atomlarının yükünü belirleyin ve ardından bileşiğin bilinen toplam yükünden belirli bir atomun oksidasyon durumunu hesaplayın.

      • Örneğin, Na2S04 bileşiğinde kükürt atomunun (S) yükü bilinmiyor - kükürt elementel durumda olmadığından yalnızca sıfır olmadığını biliyoruz. Bu bileşik, oksidasyon durumunu belirlemenin cebirsel yöntemini açıklamak için iyi bir örnek görevi görür.

   2. Bileşikteki geri kalan elementlerin oksidasyon durumlarını bulun. Yukarıda açıklanan kuralları kullanarak bileşiğin geri kalan atomlarının oksidasyon durumlarını belirleyin. O, H atomları vb. durumunda kuralların istisnalarını unutmayın.

      • Na 2 SO 4 için, kurallarımızı kullanarak, Na iyonunun yükünün (ve dolayısıyla oksidasyon durumunun) +1 olduğunu ve oksijen atomlarının her biri için -2 olduğunu bulduk.

   3. Bileşiğin yükünden bilinmeyen oksidasyon numarasını bulun. Artık istenen oksidasyon durumunu kolayca hesaplamak için tüm verilere sahipsiniz. Sol tarafında hesaplamaların önceki adımında elde edilen sayının ve bilinmeyen oksidasyon durumunun toplamının ve sağ tarafta bileşiğin toplam yükünün olacağı bir denklem yazın. Başka bir deyişle, (Bilinen oksidasyon durumlarının toplamı) + ​​(arzu edilen oksidasyon durumu) = (bileşiğin yükü).

      • Bizim durumumuzda Na 2 SO 4 çözümü şuna benzer:
        • (Bilinen oksidasyon durumlarının toplamı) + ​​(arzu edilen oksidasyon durumu) = (bileşiğin yükü)
        • -6 + S = 0
        • S = 0 + 6
        • S = 6. Na 2 SO 4'te kükürt bir oksidasyon durumuna sahiptir 6 .
   • Bileşiklerde tüm oksidasyon durumlarının toplamı yüke eşit olmalıdır. Örneğin bileşik iki atomlu bir iyon ise, atomların oksidasyon durumlarının toplamı toplam iyon yüküne eşit olmalıdır.
   • Periyodik tabloyu kullanabilmek, metalik ve metalik olmayan elementlerin nerede bulunduğunu bilmek çok faydalıdır.
   • Elementel formdaki atomların oksidasyon durumu her zaman sıfırdır. Tek bir iyonun oksidasyon durumu yüküne eşittir. Periyodik tablonun 1A grubu elementleri, örneğin hidrojen, lityum, sodyum, elementel formlarında +1 oksidasyon durumuna sahiptir; Magnezyum ve kalsiyum gibi Grup 2A metalleri, elementel formlarında +2 oksidasyon durumuna sahiptir. Oksijen ve hidrojen, kimyasal bağın türüne bağlı olarak 2 farklı oksidasyon durumuna sahip olabilir.

Oksidasyon durumlarını incelemeden önce kimya ve fizik dersindeki temel kuralları hatırlayalım:

• tüm maddeler moleküllerden, moleküller de atomlardan oluşur;
• herhangi bir atom elektriksel olarak nötrdür, yani. sıfıra eşit toplam yüke sahiptir;
• bir atomun sıfır yükü, içindeki aynı sayıda pozitif ve negatif yüklü parçacık tarafından belirlenir;
• atomun içindeki negatif yüklü parçacıklar - “elektronlar” - atomun çekirdeği etrafında hareket eder (bir elektronun yükü “–1”dir);
• bir atomdaki tüm elektronların toplam negatif yükü sayılarına eşittir;
• bir atomun pozitif parçacıklarına "proton" denir ve çekirdeğinin içinde bulunur ve bir protonun yükü "+1"dir;
• çekirdeğin toplam pozitif yükü, içerdiği toplam miktara eşittir;
• Herhangi bir kimyasal elementin atomundaki proton ve elektronların tam sayısı, periyodik tablodaki sayısına bakılarak bulunabilir:

Element No. = bir atomdaki proton sayısı = bir atomdaki elektron sayısı.

Oksijen (O), hidrojen (H), kalsiyum (Ca) ve alüminyum (Al) örneklerini kullanarak yukarıdakilerin tümünü ele alalım.

Periyodik tabloda “8” seri numarası vardır, bu da çekirdeğinde sekiz proton olduğu ve çekirdeğin etrafında sekiz elektronun hareket ettiği anlamına gelir.

Böylece atomunun çekirdeğinin yükü “+8”, çekirdeğinin etrafında hareket eden elektronların toplam yükü ise “-8” olur. Bir kimyasal elementin toplam atom yükü, atomun içindeki tüm pozitif ve negatif yüklerin toplanmasıyla belirlenir:

Periyodik tabloda ilk sırada yer alır ve bu nedenle çekirdeğinde bir proton vardır ve çekirdeğin etrafında bir elektron hareket eder:

Periyodik tabloda yirminci sırada yer alır. Bu, atomunun toplam yükleri sırasıyla “+20” ve “-20” olan yirmi proton ve elektron içerdiği anlamına gelir:

Periyodik tablodaki konumu (seri numarası - 13) ise on üç proton ve on üç elektronu gösterir:

Oksidasyon durumu hakkında biraz

Bilindiği gibi yer kabuğunda kimyasal elementler sadece serbest halde değildir. Atomları ayrıca karmaşık maddeler oluşturmak için kimyasal etkileşimlere girer. Bunu oksit oluşumu örneğiyle açıklamak kolaydır.

Böylece oksijen (O), hidrojen (H) ile etkileşime girebilir. Bu durumda hidrojen tek elektronunu oksijene verir. Bundan sonra, hidrojen atomunda artık serbest elektron kalmaz ve bu nedenle atom çekirdeğinin pozitif yükünü (“+1” e eşit) nötralize edecek hiçbir şey kalmaz ve tüm hidrojen atomu “+1” alır. " şarj. Böylece elektriksel olarak nötr hidrojen atomu pozitif yüklü bir parçacığa, yani bir protona dönüşür:

(+1) + (-1) - (-1)= (+1).

Serbest durumda da sıfır yüke sahip olan oksijen atomu, aynı anda iki elektronu kendisine bağlayabilir. Bu, her biri ona tek elektronunu veren iki hidrojen atomuyla aynı anda reaksiyona girdiği anlamına gelir.

Böylece hidrojenle reaksiyona girmeden önce sekiz proton ve elektronu bulunan oksijen, bu kimyasal etkileşim sırasında iki elektron daha kazanır. Bu, toplam ücretinin şuna eşit olacağı anlamına gelir:

(+8)+(-8)+(-2)=(-2).

Bu örnek, bir kimyasal elementin atomunun elektronlarını başka bir kimyasal elementin atomuna bıraktığı reaksiyonu göstermektedir. Kimyada bu tür reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir.

Elektron veren atomun olduğuna inanılıyor oksitlenmiş ve onları birleştiren atom kurtarıldı. Bu durumda hidrojen oksitlenmiş ve oksijen indirgenmiştir. Reaksiyon sonucunda her iki atomun aldığı yük, kimyasal elementlerin sembollerinin sağ üst köşesinde yazılıdır.

Oksijen ve hidrojenin gaz olduğu, yani moleküllerinin iki özdeş atom içerdiği de dikkate alınmalıdır. Bu nedenle oksijen ve hidrojen arasındaki reaksiyonun tamamı şöyle görünür:

2Н₂⁰ + О₂⁰ → 2Н₂⁺¹О⁻²

Bu durumda, karmaşık bir maddenin bir molekülünü elde etmek için başka bir elementin iki özdeş atomunun bir oksijen atomuna eklendiği X₂O tipi bileşiklerin oluşumundan bahsediyoruz. “+1” oksidasyon durumu, ana alt gruba ait olan periyodik tablonun ilk grubunun elemanlarının karakteristiğidir.

XO'daki oksidasyon durumu

Periyodik tablonun ikinci grubunda (yani ana alt grubunda), her atomu oksijene iki elektron verebilen kimyasal elementler vardır. Redoks reaksiyonu sırasında, böyle bir atom "+2" yükünü alacak ve oksijen her zaman olduğu gibi "-2" yükünü alacaktır. Örneğin, kalsiyum oksidasyon reaksiyonu:

2Ca⁰ + O₂⁰→2Ca⁺²O⁻².

İkinci grubun ikincil alt grubunda yer alan çinko (Zn), kalsiyum ile aynı oksidasyon durumunu, yani XO'yu sergiler:

2Zn⁰ + О₂⁰→2Zn⁺²О⁻²

X₂O₃'daki oksidasyon sayısı

Periyodik tablonun üçüncü grubunun ana alt grubunun elemanlarının bir özelliği, atomlarının her birinin oksijen atomuna kolayca üç elektron verebilmesidir. Ancak bir oksijen atomu yalnızca iki elektronu kabul edebilir.

Sonuç olarak, örnek olarak alüminyum oksit kullanıldığında, üçüncü grubun elemanları için bir oksit molekülündeki atomların oranı şu şekilde görünecektir:

• eğer bir alüminyum atomu üç elektron verebilirse, o zaman iki alüminyum atomu altı elektrondan vazgeçecektir (her biri üç);
• bir oksijen atomu yalnızca iki elektron kabul edebilir, ancak iki alüminyum atomu altı elektron verdiğinden, üç oksijen atomu bunları tamamen kabul edebilir;
• Oksijen molekülünün diyatomik olduğu unutulmamalıdır; bu, oksijen atomlarının her birinin alüminyum atomlarından iki elektron alacağı anlamına gelir:

4Al⁰ + 3O₂⁰ → 2Al₂⁺³O₃⁻²

Böylece, altı atoma (veya üç moleküle) oksijene on iki elektron verecek olan bu kimyasal reaksiyona dört alüminyum atomu katılacaktır. Reaksiyon sonucunda her bir alüminyum atomu sıfır yüke ulaşmak için üç elektrondan yoksun kalacak, bu da çekirdeğin pozitif yükünün elektronların negatif yüküne üstün gelmeye başlayacağı anlamına geliyor:

13 (Al atomunun çekirdeğinin yükü değişmedi) -10 (reaksiyondan sonra kalan elektronlar) = (+3).

XO₂'da oksidasyon durumu

Bu oksidasyon durumu, periyodik sistemin dördüncü grubunun ana alt grubunda yer alan kimyasal elementler tarafından sergilenir. Atomlarının her biri aynı anda dört elektron verebilir ve oksijen molekülü diatomik olduğundan oksijen atomlarının her biri yalnızca iki elektron kabul edecektir.

Oksijenin karbonla etkileşimi örneğini kullanarak benzer bir redoks reaksiyonunu ele alalım:

С⁰ + О₂⁰ → С⁺⁴О₂⁻²

Bu reaksiyon, bir katının (kömür) bir gazın (oksijen) varlığında yanmasını göstermektedir. Bu nedenle oksijen molekülü diatomiktir ve karbon molekülü tek atomludur. Çeşitli metallerin oksidasyonunun nasıl gerçekleştiğini öğrenmek için tıklayın.

X₂O₅ ve XO₃'deki oksidasyon durumları

Beşinci grubun ana alt grubunun bazı elemanları, oksidasyon durumunun (+5) tezahürü ile karakterize edilir, yani oksijen atomuna aynı anda beş elektron verebilirler. Örneğin fosforun oksijen varlığındaki yanma reaksiyonu:

4Р⁰ + 5О₂⁰ → 2Р₂⁺⁵О₅⁻².

Altıncı grubun bazı elemanları aynı anda altı elektrondan vazgeçebilir, bundan sonra oksidasyon durumları eşitlenir (+6). Örneğin kükürt ile oksijen arasındaki reaksiyon:

2S⁰ + 3O₂⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²

Elektronegatiflik, kimyasal elementlerin atomlarının diğer özellikleri gibi, elementin atom numarasının artmasıyla periyodik olarak değişir:

Yukarıdaki grafik, elementin atom numarasına bağlı olarak ana alt grupların elementlerinin elektronegatifliklerindeki değişimlerin periyodikliğini göstermektedir.

Periyodik tablonun bir alt grubunda aşağı doğru hareket edildiğinde kimyasal elementlerin elektronegatifliği azalır ve periyot boyunca sağa doğru hareket edildiğinde artar.

Elektronegatiflik, elementlerin metalik olmama durumunu yansıtır: Elektronegatiflik değeri ne kadar yüksek olursa, elementin metalik olmayan özellikleri de o kadar fazla olur.

Oksidasyon durumu

Bir bileşikteki bir elementin oksidasyon durumu nasıl hesaplanır?

1) Basit maddelerdeki kimyasal elementlerin oksidasyon durumu her zaman sıfırdır.

2) Karmaşık maddelerde sabit bir oksidasyon durumu sergileyen elementler vardır:

3) Bileşiklerin büyük çoğunluğunda sabit bir oksidasyon durumu sergileyen kimyasal elementler vardır. Bu unsurlar şunları içerir:

4) Bir moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı her zaman sıfırdır. Bir iyondaki tüm atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı iyonun yüküne eşittir.

5) En yüksek (maksimum) oksidasyon durumu grup numarasına eşittir. Bu kuralın kapsamına girmeyen istisnalar, grup I'in ikincil alt grubunun elemanları, grup VIII'in ikincil alt grubunun elemanları ile oksijen ve florindir.

Grup numarası en yüksek oksidasyon durumuna uymayan kimyasal elementler (hatırlanması zorunludur)

6) Metallerin en düşük oksidasyon durumu her zaman sıfırdır ve metal olmayanların en düşük oksidasyon durumu aşağıdaki formülle hesaplanır:

metal olmayanların en düşük oksidasyon durumu = grup numarası - 8

Yukarıda sunulan kurallara dayanarak, herhangi bir maddedeki kimyasal elementin oksidasyon durumunu belirleyebilirsiniz.

Çeşitli bileşiklerdeki elementlerin oksidasyon durumlarını bulma

Örnek 1

Sülfürik asitteki tüm elementlerin oksidasyon durumlarını belirleyin.

Çözüm:

Sülfürik asidin formülünü yazalım:

Tüm karmaşık maddelerde hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir (metal hidrürler hariç).

Tüm karmaşık maddelerde oksijenin oksidasyon durumu -2'dir (peroksitler ve oksijen florür OF 2 hariç). Bilinen oksidasyon durumlarını sıralayalım:

Sülfürün oksidasyon durumunu şu şekilde gösterelim: X:

Sülfürik asit molekülü, herhangi bir maddenin molekülü gibi, genellikle elektriksel olarak nötrdür, çünkü Bir moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamı sıfırdır. Şematik olarak bu şu şekilde gösterilebilir:

Onlar. aşağıdaki denklemi elde ettik:

Hadi çözelim:

Dolayısıyla sülfürik asitteki sülfürün oksidasyon durumu +6'dır.

Örnek 2

Amonyum dikromattaki tüm elementlerin oksidasyon durumunu belirleyin.

Çözüm:

Amonyum dikromatın formülünü yazalım:

Önceki durumda olduğu gibi, hidrojen ve oksijenin oksidasyon durumlarını düzenleyebiliriz:

Bununla birlikte, iki kimyasal elementin (azot ve krom) oksidasyon durumlarının aynı anda bilinmediğini görüyoruz. Bu nedenle, önceki örneğe benzer şekilde oksidasyon durumlarını bulamıyoruz (iki değişkenli bir denklemin tek bir çözümü yoktur).

Bu maddenin tuzlar sınıfına ait olduğuna ve dolayısıyla iyonik bir yapıya sahip olduğuna dikkat çekelim. O zaman haklı olarak amonyum dikromatın bileşiminin NH4 + katyonlarını içerdiğini söyleyebiliriz (bu katyonun yükü çözünürlük tablosunda görülebilir). Sonuç olarak, amonyum dikromatın formül birimi iki pozitif tek yüklü NH4+ katyonu içerdiğinden, madde bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğundan dikromat iyonunun yükü -2'ye eşittir. Onlar. madde NH4+ katyonları ve Cr2072-anyonlarından oluşur.

Hidrojen ve oksijenin oksidasyon durumlarını biliyoruz. Bir iyondaki tüm elementlerin atomlarının oksidasyon durumlarının toplamının yüke eşit olduğunu bilmek ve nitrojen ve kromun oksidasyon durumlarını şu şekilde göstermek: X Ve sen buna göre şunu yazabiliriz:

Onlar. iki bağımsız denklem elde ederiz:

Hangisini çözerek buluyoruz X Ve sen:

Dolayısıyla amonyum dikromatta nitrojenin oksidasyon durumları -3, hidrojen +1, krom +6 ve oksijen -2'dir.

Organik maddelerdeki elementlerin oksidasyon durumlarının nasıl belirleneceğini okuyabilirsiniz.

Değerlik

Atomların değerliği Romen rakamlarıyla gösterilir: I, II, III, vb.

Bir atomun değerlik yetenekleri miktarına bağlıdır:

1) eşleşmemiş elektronlar

2) değerlik seviyelerinin yörüngelerindeki yalnız elektron çiftleri

3) değerlik seviyesinin boş elektron yörüngeleri

Hidrojen atomunun değerlik olasılıkları

Hidrojen atomunun elektron grafik formülünü gösterelim:

Değerlik olasılıklarını üç faktörün etkileyebileceği söylenmiştir: eşleşmemiş elektronların varlığı, dış seviyede yalnız elektron çiftlerinin varlığı ve dış seviyede boş (boş) yörüngelerin varlığı. Dış (ve tek) enerji seviyesinde eşlenmemiş bir elektron görüyoruz. Buna dayanarak, hidrojen kesinlikle I değerine sahip olabilir. Bununla birlikte, ilk enerji seviyesinde yalnızca bir alt seviye vardır - S, onlar. Dış seviyedeki hidrojen atomunun ne yalnız elektron çiftleri ne de boş yörüngeleri vardır.

Dolayısıyla bir hidrojen atomunun sergileyebileceği tek değerlik I'dir.

Karbon atomunun değerlik olasılıkları

Karbon atomunun elektronik yapısını ele alalım. Temel durumda, dış seviyesinin elektronik konfigürasyonu aşağıdaki gibidir:

Onlar. uyarılmamış karbon atomunun dış enerji seviyesinde temel durumda 2 eşleşmemiş elektron vardır. Bu durumda II değerlik sergileyebilir. Bununla birlikte, karbon atomu kendisine enerji verildiğinde çok kolay bir şekilde uyarılmış duruma geçer ve bu durumda dış katmanın elektronik konfigürasyonu şu şekli alır:

Karbon atomunun uyarılması sürecinde belirli miktarda enerji harcanmasına rağmen, bu harcama dört kovalent bağın oluşumuyla fazlasıyla telafi edilir. Bu nedenle değerlik IV, karbon atomunun çok daha karakteristik özelliğidir. Örneğin karbon, karbondioksit, karbonik asit ve kesinlikle tüm organik maddelerin moleküllerinde IV değerlik değerine sahiptir.

Eşlenmemiş elektronlara ve yalnız elektron çiftlerine ek olarak boş ()değerlik düzeyindeki yörüngelerin varlığı da değerlik olasılıklarını etkiler. Dolu seviyede bu tür yörüngelerin varlığı, atomun bir elektron çifti alıcısı olarak hareket edebilmesine yol açar; verici-alıcı mekanizması yoluyla ek kovalent bağlar oluşturur. Örneğin, beklenenin aksine, karbon monoksit molekülü CO'daki bağ, aşağıdaki çizimde açıkça gösterildiği gibi ikili değil üçlüdür:

Azot atomunun değerlik olasılıkları

Azot atomunun dış enerji seviyesinin elektronik grafik formülünü yazalım:

Yukarıdaki çizimde görülebileceği gibi, nitrojen atomunun normal durumunda 3 eşleşmemiş elektronu vardır ve bu nedenle III değerinde bir değer sergileyebildiğini varsaymak mantıklıdır. Aslında, amonyak (NH3), nitröz asit (HNO2), nitrojen triklorür (NCl3) vb. moleküllerinde üç değerlik gözlenir.

Yukarıda, bir kimyasal elementin atomunun değerinin yalnızca eşleştirilmemiş elektronların sayısına değil, aynı zamanda yalnız elektron çiftlerinin varlığına da bağlı olduğu söylenmişti. Bunun nedeni, kovalent bir kimyasal bağın yalnızca iki atom birbirine bir elektron sağladığında değil, aynı zamanda yalnız bir elektron çiftine sahip bir atom - donör () onu boş bir atomla başka bir atoma sağladığında da oluşabilmesidir ( ) yörünge değerlik seviyesi (alıcı). Onlar. Nitrojen atomu için, verici-alıcı mekanizmasına göre oluşturulan ek bir kovalent bağ nedeniyle değerlik IV de mümkündür. Örneğin, bir amonyum katyonunun oluşumu sırasında biri donör-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan dört kovalent bağ gözlenir:

Kovalent bağlardan birinin verici-alıcı mekanizmasına göre oluşmasına rağmen amonyum katyonundaki tüm N-H bağları tamamen aynıdır ve birbirinden farklı değildir.

Nitrojen atomu V'ye eşit bir değerlik gösterme yeteneğine sahip değildir. Bunun nedeni, bir nitrojen atomunun, iki elektronun eşleştiği uyarılmış bir duruma geçmesinin, bunlardan birinin enerji düzeyine en yakın serbest yörüngeye geçmesinin imkansız olmasıdır. Azot atomu yoktur D-alt seviye ve 3'lü yörüngeye geçiş enerji açısından o kadar pahalıdır ki, enerji maliyetleri yeni bağların oluşumuyla karşılanmaz. Birçoğu, örneğin nitrik asit HNO 3 veya nitrik oksit N 2 O 5 moleküllerinde nitrojenin değerinin ne olduğunu merak edebilir. Garip bir şekilde, aşağıdaki yapısal formüllerden görülebileceği gibi, buradaki değerlik de IV'tür:

Resimdeki noktalı çizgi, sözde delokalize π -bağlantı. Bu nedenle terminal NO bağlarına “bir buçuk bağ” denilebilir. Ozon O3, benzen C6H6 vb. moleküllerinde de benzer bir buçuk bağ mevcuttur.

Fosforun değerlik olasılıkları

Fosfor atomunun dış enerji seviyesinin elektronik grafik formülünü gösterelim:

Gördüğümüz gibi, temel durumdaki fosfor atomunun dış katmanının ve nitrojen atomunun yapısı aynıdır ve bu nedenle, nitrojen atomunun yanı sıra fosfor atomu için de aşağıdakilere eşit olası değerleri beklemek mantıklıdır: I, II, III ve IV, uygulamada görüldüğü gibi.

Ancak nitrojenden farklı olarak fosfor atomu aynı zamanda D-5 boş yörüngeye sahip alt düzey.

Bu bağlamda, elektronları buharlaştırarak uyarılmış bir duruma geçme yeteneğine sahiptir. S-orbitaller:

Böylece nitrojen tarafından erişilemeyen fosfor atomu için V değeri mümkündür. Örneğin, fosforik asit, fosfor (V) halojenürler, fosfor (V) oksit vb. gibi bileşiklerin moleküllerinde fosfor atomunun değerliği beştir.

Oksijen atomunun değerlik olasılıkları

Bir oksijen atomunun dış enerji seviyesi için elektron grafiği formülü şu şekildedir:

2. seviyede eşleşmemiş iki elektron görüyoruz ve bu nedenle oksijen için değerlik II mümkündür. Oksijen atomunun bu değerinin hemen hemen tüm bileşiklerde gözlemlendiğine dikkat edilmelidir. Yukarıda karbon atomunun valans yeteneklerini dikkate alırken karbon monoksit molekülünün oluşumunu tartıştık. CO molekülündeki bağ üçlüdür, dolayısıyla oradaki oksijen üç değerlidir (oksijen bir elektron çifti donörüdür).

Oksijen atomunun harici bir özelliği olmadığı için D-alt düzey, elektron eşleşmesi S Ve P- yörüngeler imkansızdır, bu nedenle oksijen atomunun değerlik yetenekleri, alt grubunun diğer elementleriyle (örneğin kükürt) karşılaştırıldığında sınırlıdır.

Kükürt atomunun değerlik olasılıkları

Uyarılmamış bir durumda bir kükürt atomunun dış enerji seviyesi:

Kükürt atomu, tıpkı oksijen atomu gibi, normalde iki eşleşmemiş elektrona sahiptir, dolayısıyla kükürtün iki değerliğe sahip olabileceği sonucuna varabiliriz. Gerçekten de kükürt, örneğin hidrojen sülfür molekülü H2S'de II değerliliğine sahiptir.

Gördüğümüz gibi kükürt atomu dış seviyede görünüyor D-boş yörüngelere sahip alt düzey. Bu nedenle kükürt atomu, uyarılmış durumlara geçiş nedeniyle oksijenden farklı olarak değerlik yeteneklerini genişletebilmektedir. Böylece, yalnız bir elektron çifti 3'ü eşleştirirken P-alt seviye, kükürt atomu, aşağıdaki formun dış seviyesinin elektronik konfigürasyonunu elde eder:

Bu durumda kükürt atomunun 4 eşleşmemiş elektronu vardır, bu da bize kükürt atomlarının IV değerlik sergileyebileceğini söyler. Gerçekten de kükürt, SO2, SF4, SOCl2, vb. moleküllerinde değerlik IV'e sahiptir.

3'te bulunan ikinci yalnız elektron çiftini eşleştirirken S-alt seviye, harici enerji seviyesi konfigürasyonu alır:

Bu durumda, değerlik VI'nın tezahürü mümkün hale gelir. VI değerlikli kükürt içeren bileşiklerin örnekleri S03, H2S04, S02Cl2, vb.'dir.

Benzer şekilde diğer kimyasal elementlerin değerlik olasılıklarını da göz önünde bulundurabiliriz.

Masa. Kimyasal elementlerin oksidasyon durumları.

Masa. Kimyasal elementlerin oksidasyon durumları.

Makale derecelendirmesi: