Электроотрицательность и степень окисления
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Атомы химических элементов способны связываться между собой, образуя соединения. Образование соединений протекает за счет перераспределения электронной плотности. Для более удобного описания изменений, происходящих при этом в атоме, следует ввести ряд понятий.
Атомы с большей электроотрицательностью при образовании соединений приобретают некоторый отрицательный заряд за счет стягивания к себе электронной плотности. Атомы с меньшей электроотрицательностью приобретают заряд положительный. Если говорить о том, какие атомы имеют меньшую, а какие большую электроотрицательность, то атомы неметаллов, как правило, более электроотрицательны, чем атомы металлов.
Реальный заряд атомов, приобретаемый ими в соединениях под влиянием друг друга, называют эффективным зарядом, и он может быть определен либо экспериментально, либо путем сложных квантово-химических расчетов.
Гораздо чаще в химии используется формальный заряд атома – степень окисления.
С помощью степеней окисления описывается состояние атомов в соединении. На основании степеней окисления можно составить формулу химического соединения и, наоборот, зная формулу соединения, можно определить степени окисления элементов, входящих в него. Такая формула будет отражать лишь соотношение атомов в соединении, в общем случае будет являться простейшей. Для многих соединений она, тем не менее, будет совпадать с молекулярной формулой, т.е. формулой, отражающей количество атомов в одной структурной единице вещества. Для записи формулы используют значки химических элементов и численные индексы, указывающие на количество (отношение) атомов, входящих в состав соединения.
Например, формула оксида фосфора (V) – является простейшей и говорит о том, что на каждый два атома фосфора в соединении приходится пять атомов кислорода. Его молекулярная формула показывает, что в одной молекуле оксида фосфора (V) содержатся четыре атома фосфора и десять атомов кислорода.
Для этого имеется ряд простых правил и закономерностей.
Некоторые элементы проявляют
Постоянная степень окисления
Элементы | Степень окисления |
|---|---|
Щелочные металлы | +1 |
Щелочноземельные металлы | +2 |
Al | +3 |
Zn | +2 |
F | -1 |
Некоторые элементы имеют одну, наиболее часто встречающуюся степень окисления, например, водород и кислород.
Наиболее часто встречающаяся степень окисления
Элемент | Степень окисления | Исключения |
|---|---|---|
H | +1 | Гидриды металлов |
O | -2 | Пероксиды Надпероксиды Озониды Соединения с фтором |
Стягивая электронную плотность, элементы стремятся завершить свою внешнюю электронную оболочку, так, более электроотрицательный элемент в соединениях обычно имеет низшую степень окисления.
Для неметаллов низшая степень окисления будет равна разнице восьми и номера группы, в которой расположен неметалл.
Низшая степень окисления = № группы – 8.
Например, сера находится в VI группе, значит низшая степень окисления серы= 6-8 = -2
Другая возможность получить полностью заполненный электронный уровень – отдать все электроны с внешнего электронного уровня. Такое поведение более характерно для металлов, именно поэтому, например, ЩМ, ЩЗМ и алюминий в соединениях всегда проявляют соответствующую степень окисления.
Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп равна номеру группы.
Например, сера находится в VI группе, значит высшая степень окисления серы = +6.
Исключения здесь составляют фтор, высшая степень окисления которого равна 0, и кислород, имеющий высшую степень окисления +2 (в соединении со фтором).
Для многих элементов побочных подгрупп приведенный выше способ определения высшей степени окисления также оказывается рабочим, так, например, можно определить высшую степень окисления хрома, марганца, цинка и др. Однако для некоторых элементов использовать такой подход нельзя, так высшая степень окисления железа равна +6.
Большинство устойчивых соединений электронейтральны, т.е. сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав соединения, равна нулю.
В случае сложных (составных) ионов сумма степеней окисления всех атомов, входящих в его состав, равна заряду иона.
Рассмотрим несколько примеров.
NaCl
Натрий – ЩМ, в соединениях всегда проявляет степень окисления +1.
Сумма степеней окисления в соединении всегда равна 0, так что степень окисления хлора должна быть -1.
Более сложный пример.
Кислород и водород имеют наиболее распространенные степени окисления -2 и +1 соответственно.
Сумма степеней окисления в соединении всегда равна 0, тогда, взяв степень окисления серы за x, можно составить уравнение:
(+1)×2 + x + (-2)×4 = 0;
x = 6.
Пример соединения, в котором априори нам не известна ни одна степень окисления.
Хлор – более электроотрицательный атом, при этом ему не хватает одного электрона для завершения внешнего электронного уровня, значит, степень окисления хлора в данном соединении будет равна -1.
Сумма степеней окисления в соединении всегда равна 0, так что степень окисления железа равна +3.
