สารใดมีสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจน 1. จะทราบสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีได้อย่างไร

ความสามารถในการค้นหาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการแก้สมการทางเคมีที่อธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์ได้สำเร็จ หากไม่มีมันคุณจะไม่สามารถสร้างสูตรที่แน่นอนของสารที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบทางเคมีต่างๆได้ เป็นผลให้การแก้ปัญหาทางเคมีตามสมการดังกล่าวจะเป็นไปไม่ได้หรือผิดพลาด

แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี
สถานะออกซิเดชันเป็นค่าทั่วไปซึ่งเป็นธรรมเนียมในการอธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์ ในเชิงตัวเลข จะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมที่ได้รับประจุบวกจะละทิ้งไป หรือจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมซึ่งมีประจุลบเกาะติดกับตัวมันเอง

ในปฏิกิริยารีดอกซ์ แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันจะใช้ในการกำหนดสูตรทางเคมีของสารประกอบของธาตุที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างสารหลายชนิด

เมื่อมองแวบแรก อาจดูเหมือนว่าเลขออกซิเดชันเทียบเท่ากับแนวคิดเรื่องเวเลนซ์ขององค์ประกอบทางเคมี แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น แนวคิด ความจุใช้เพื่อหาปริมาณปฏิกิริยาทางอิเล็กทรอนิกส์ในสารประกอบโควาเลนต์ กล่าวคือ สารประกอบที่เกิดจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน เลขออกซิเดชันใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาที่สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอน

ต่างจากวาเลนซีซึ่งเป็นคุณลักษณะที่เป็นกลาง สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นบวก ลบ หรือเป็นศูนย์ได้ ค่าบวกจะสัมพันธ์กับจำนวนอิเล็กตรอนที่มอบให้ และค่าลบจะสัมพันธ์กับจำนวนอิเล็กตรอนที่บวกเข้าไป ค่าศูนย์หมายความว่าธาตุนั้นอยู่ในรูปธาตุ ลดลงเหลือ 0 หลังจากออกซิเดชัน หรือถูกออกซิไดซ์จนเหลือศูนย์หลังจากการลดลงครั้งก่อน

วิธีการตรวจสอบสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีเฉพาะ
การกำหนดสถานะออกซิเดชันสำหรับองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะนั้นอยู่ภายใต้กฎต่อไปนี้:

1. สถานะออกซิเดชันของสารเชิงเดี่ยวจะเป็นศูนย์เสมอ
   
2. โลหะอัลคาไลซึ่งอยู่ในกลุ่มแรกของตารางธาตุ มีสถานะออกซิเดชันที่ +1
   
3. โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ซึ่งอยู่ในกลุ่มที่สองในตารางธาตุ มีสถานะออกซิเดชันที่ +2
   
4. ไฮโดรเจนในสารประกอบที่มีอโลหะหลายชนิดจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 เสมอ และในสารประกอบที่มีโลหะ +1
   
5. สถานะออกซิเดชันของโมเลกุลออกซิเจนในสารประกอบทั้งหมดที่พิจารณาในหลักสูตรเคมีอนินทรีย์ของโรงเรียนคือ -2 ฟลูออรีน -1
   
6. เมื่อกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชันในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีเราจะดำเนินการตามกฎของความเป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบต่าง ๆ ที่ประกอบเป็นสารจะต้องเท่ากับศูนย์
   
7. อะลูมิเนียมในสารประกอบทั้งหมดมีสถานะออกซิเดชันที่ +3
   

ตามกฎแล้วความยากลำบากเริ่มต้นขึ้นเนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีที่เหลือแสดงให้เห็นและแสดงระดับการเกิดออกซิเดชันที่แปรผันขึ้นอยู่กับประเภทของอะตอมของสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบ

มีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า ต่ำกว่า และระดับกลาง สถานะออกซิเดชันสูงสุด เช่น วาเลนซ์ สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มขององค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุ แต่มีค่าเป็นบวก สถานะออกซิเดชันต่ำสุดคือตัวเลขเท่ากับความแตกต่างระหว่างกลุ่มหมายเลข 8 ขององค์ประกอบ สถานะออกซิเดชันระดับกลางจะเป็นตัวเลขใดๆ ก็ได้ตั้งแต่สถานะออกซิเดชันต่ำสุดไปจนถึงสูงสุด

เพื่อช่วยคุณสำรวจสถานะออกซิเดชันต่างๆ ขององค์ประกอบทางเคมี เราขอนำเสนอตารางเสริมต่อไปนี้ เลือกองค์ประกอบที่คุณสนใจแล้วคุณจะได้รับค่าของสถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้ ค่าที่เกิดขึ้นไม่บ่อยจะถูกระบุในวงเล็บ

องค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบ คำนวณจากการสันนิษฐานว่าพันธะทั้งหมดเป็นไอออนิก

สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าบวกลบหรือศูนย์ดังนั้นผลรวมพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของพวกมันจะเท่ากับ 0 และในไอออน - ประจุของไอออน .

1. สถานะออกซิเดชันของโลหะในสารประกอบจะเป็นค่าบวกเสมอ

2. สถานะออกซิเดชันสูงสุดสอดคล้องกับจำนวนกลุ่มของตารางธาตุที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ (ข้อยกเว้นคือ: ออ +3(ฉันจัดกลุ่ม) คิว+2(II) จากกลุ่ม VIII สถานะออกซิเดชัน +8 สามารถพบได้ในออสเมียมเท่านั้น ระบบปฏิบัติการและรูทีเนียม รุ.

3. สถานะออกซิเดชันของอโลหะขึ้นอยู่กับอะตอมที่เชื่อมต่อกับ:

• หากมีอะตอมของโลหะสถานะออกซิเดชันจะเป็นลบ
• หากมีอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ สถานะออกซิเดชันอาจเป็นได้ทั้งบวกหรือลบ ขึ้นอยู่กับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมของธาตุ

4. สถานะออกซิเดชันเชิงลบสูงสุดของอโลหะสามารถกำหนดได้โดยการลบออกจาก 8 จำนวนของกลุ่มที่มีองค์ประกอบอยู่เช่น สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นนอกซึ่งสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่ม

5. สถานะออกซิเดชันของสารอย่างง่ายคือ 0 ไม่ว่าจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ตาม

ธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันคงที่

องค์ประกอบ	สถานะออกซิเดชันที่มีลักษณะเฉพาะ	ข้อยกเว้น
		โลหะไฮไดรด์: LIH -1
		สถานะออกซิเดชันเรียกว่าประจุแบบมีเงื่อนไขของอนุภาคภายใต้สมมติฐานว่าพันธะขาดหมด (มีอักขระไอออนิก) ชม- Cl = ชม + + Cl - , พันธะในกรดไฮโดรคลอริกคือโพลาร์โควาเลนต์ คู่อิเล็กตรอนจะเลื่อนไปทางอะตอมมากขึ้น Cl - , เพราะ มันเป็นองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า จะทราบสถานะออกซิเดชันได้อย่างไร? อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากธาตุอื่น หมายเลขออกซิเดชันแสดงไว้เหนือองค์ประกอบ: บ 2 0 , นา 0 , O +2 F 2 -1 ,เค + Cl - ฯลฯ อาจเป็นลบและบวกก็ได้ สถานะออกซิเดชันของสารอย่างง่าย (สถานะไม่ผูกมัด, สถานะอิสระ) จะเป็นศูนย์ สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนสำหรับสารประกอบส่วนใหญ่คือ -2 (ยกเว้นเปอร์ออกไซด์) เอช 2 โอ 2โดยที่เท่ากับ -1 และสารประกอบที่มีฟลูออรีน - โอ +2 เอฟ 2 -1 , โอ 2 +1 เอฟ 2 -1 ). - สถานะออกซิเดชันของไอออน monatomic อย่างง่ายเท่ากับประจุของมัน: นา + , แคลิฟอร์เนีย +2 . ไฮโดรเจนในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 (ยกเว้นไฮไดรด์ - นา + ชม - และประเภทการเชื่อมต่อ ค +4 ชม 4 -1 ). ในพันธะโลหะ-อโลหะ สถานะออกซิเดชันเชิงลบคืออะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่า (ข้อมูลเกี่ยวกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้แสดงไว้ในระดับพอลลิง): ชม + เอฟ - , ลูกบาศ์ก + บ - , แคลิฟอร์เนีย +2 (เลขที่ 3 ) - ฯลฯ กฎการกำหนดระดับการเกิดออกซิเดชันในสารประกอบเคมี เรามาเชื่อมต่อกัน KMnO 4 , มีความจำเป็นต้องกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมแมงกานีส การใช้เหตุผล: โพแทสเซียมเป็นโลหะอัลคาไลในกลุ่ม I ของตารางธาตุ จึงมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกเพียง +1 อย่างที่ทราบกันว่าออกซิเจนในสารประกอบส่วนใหญ่มีสถานะออกซิเดชันที่ -2 สารนี้ไม่ใช่เปอร์ออกไซด์ ซึ่งหมายความว่าไม่มีข้อยกเว้น สร้างสมการ: เค+มิ้น เอ็กซ์ โอ 4 -2 อนุญาต เอ็กซ์- สถานะออกซิเดชันของแมงกานีสไม่ทราบสำหรับเรา จำนวนอะตอมโพแทสเซียมคือ 1 แมงกานีส - 1 ออกซิเจน - 4 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าโมเลกุลโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นประจุทั้งหมดจะต้องเป็นศูนย์ 1*(+1) + 1*(เอ็กซ์) + 4(-2) = 0, เอ็กซ์ = +7, ซึ่งหมายความว่าสถานะออกซิเดชันของแมงกานีสในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต = +7 ลองมาดูตัวอย่างอื่นของออกไซด์ เฟ2O3. มีความจำเป็นต้องกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมเหล็ก การใช้เหตุผล: เหล็กเป็นโลหะ ออกซิเจนเป็นอโลหะ ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนจะเป็นตัวออกซิไดซ์และมีประจุลบ เรารู้ว่าออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันที่ -2 เรานับจำนวนอะตอม: เหล็ก - 2 อะตอม, ออกซิเจน - 3 เราสร้างสมการโดยที่ เอ็กซ์- สถานะออกซิเดชันของอะตอมเหล็ก: 2*(X) + 3*(-2) = 0, สรุป: สถานะออกซิเดชันของเหล็กในออกไซด์นี้คือ +3 ตัวอย่าง.กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุล 1. K2Cr2O7. สถานะออกซิเดชัน เค +1,ออกซิเจน โอ -2. ดัชนีที่กำหนด: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2) เพราะ ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของพวกมันมีค่าเท่ากับ 0 จากนั้นจำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะเท่ากับจำนวนลบ สถานะออกซิเดชัน K+O=(-14)+(+2)=(-12) จากนี้ไปอะตอมโครเมียมจะมีกำลังบวก 12 อะตอม แต่ในโมเลกุลมี 2 อะตอม ซึ่งหมายความว่ามี (+12) ต่ออะตอม: 2 = (+6) คำตอบ: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2 2.(ASO 4) 3- . ในกรณีนี้ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันจะไม่เท่ากับศูนย์อีกต่อไป แต่เป็นประจุของไอออน นั่นคือ - 3. มาสร้างสมการกัน: x+4×(- 2)= - 3 . คำตอบ: (เป็น +5 O 4 -2) 3- .

อิเลคโตรเนกาติวีตี้เช่นเดียวกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ๆ เมื่อเลขอะตอมขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น:

กราฟด้านบนแสดงคาบของการเปลี่ยนแปลงอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ขึ้นอยู่กับเลขอะตอมขององค์ประกอบ

เมื่อเลื่อนลงไปตามกลุ่มย่อยของตารางธาตุ อิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบทางเคมีจะลดลง และเมื่อเคลื่อนที่ไปทางขวาตามคาบจะเพิ่มขึ้น

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้สะท้อนถึงความเป็นอโลหะขององค์ประกอบ ยิ่งค่าอิเล็กโทรเนกาติวีตี้สูงเท่าไร องค์ประกอบก็จะยิ่งมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะมากขึ้นเท่านั้น

สถานะออกซิเดชัน

จะคำนวณสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบได้อย่างไร?

1) สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารอย่างง่ายจะเป็นศูนย์เสมอ

2) มีองค์ประกอบที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารที่ซับซ้อน:

3) มีองค์ประกอบทางเคมีที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารประกอบส่วนใหญ่ องค์ประกอบเหล่านี้ได้แก่:

องค์ประกอบ	สถานะออกซิเดชันในสารประกอบเกือบทั้งหมด	ข้อยกเว้น
ไฮโดรเจนเอช	+1	ไฮไดรด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ เช่น
ออกซิเจนโอ	-2	ไฮโดรเจนและเปอร์ออกไซด์ของโลหะ: ออกซิเจนฟลูออไรด์ -

4) ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลจะเป็นศูนย์เสมอ ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในไอออนจะเท่ากับประจุของไอออน

5) สถานะออกซิเดชันสูงสุด (สูงสุด) เท่ากับหมายเลขกลุ่ม ข้อยกเว้นที่ไม่อยู่ภายใต้กฎนี้คือ องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม I องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม VIII ตลอดจนออกซิเจนและฟลูออรีน

องค์ประกอบทางเคมีที่มีหมายเลขกลุ่มไม่ตรงกับสถานะออกซิเดชันสูงสุด (จำเป็นต้องจำ)

6) สถานะออกซิเดชันต่ำสุดของโลหะจะเป็นศูนย์เสมอ และสถานะออกซิเดชันต่ำสุดของอโลหะคำนวณโดยสูตร:

สถานะออกซิเดชันต่ำสุดของอโลหะ = หมายเลขหมู่ − 8

ตามกฎที่นำเสนอข้างต้น คุณสามารถสร้างสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารใดๆ ได้

การหาสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบต่างๆ

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดในกรดซัลฟิวริก

สารละลาย:

ลองเขียนสูตรของกรดซัลฟิวริก:

สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารเชิงซ้อนทั้งหมดคือ +1 (ยกเว้นโลหะไฮไดรด์)

สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในสารเชิงซ้อนทั้งหมดคือ -2 (ยกเว้นเปอร์ออกไซด์และออกซิเจนฟลูออไรด์เท่ากับ 2) ให้เราจัดเรียงสถานะออกซิเดชันที่ทราบ:

ให้เราแสดงสถานะออกซิเดชันของกำมะถันเป็น x:

โมเลกุลของกรดซัลฟูริกก็เหมือนกับโมเลกุลของสารใดๆ โดยทั่วไปมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะว่า ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลเป็นศูนย์ แผนผังนี้สามารถอธิบายได้ดังนี้:

เหล่านั้น. เราได้สมการต่อไปนี้:

มาแก้กัน:

ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในกรดซัลฟิวริกคือ +6

ตัวอย่างที่ 2

กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดในแอมโมเนียมไดโครเมต

สารละลาย:

ลองเขียนสูตรของแอมโมเนียมไดโครเมต:

เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้ เราสามารถจัดเรียงสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจนได้:

อย่างไรก็ตาม เราจะเห็นว่าสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบในคราวเดียวนั้นไม่เป็นที่รู้จัก - ไนโตรเจนและโครเมียม ดังนั้นเราจึงไม่สามารถค้นหาสถานะออกซิเดชันเหมือนกับตัวอย่างก่อนหน้านี้ได้ (สมการหนึ่งที่มีตัวแปรสองตัวไม่มีคำตอบเดียว)

ให้เราให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าสารนี้อยู่ในประเภทเกลือและมีโครงสร้างไอออนิกตามลำดับ จากนั้นเราสามารถพูดได้อย่างถูกต้องว่าองค์ประกอบของแอมโมเนียมไดโครเมตนั้นรวมถึง NH 4 + แคตไอออน (สามารถดูประจุของแคตไอออนนี้ได้ในตารางความสามารถในการละลาย) ด้วยเหตุนี้ เนื่องจากหน่วยสูตรของแอมโมเนียม ไดโครเมตประกอบด้วยแคตไอออนที่มีประจุบวก NH 4 + บวกสองตัว ประจุของไดโครเมตไอออนจึงเท่ากับ -2 เนื่องจากสารโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า เหล่านั้น. สารนี้เกิดขึ้นจากไอออนบวกของ NH 4 + และ Cr 2 O 7 2- แอนไอออน

เรารู้สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจน รู้ว่าผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดในไอออนเท่ากับประจุ และแสดงถึงสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนและโครเมียมเป็น xและ ยดังนั้นเราสามารถเขียนได้:

เหล่านั้น. เราได้สมการอิสระสองสมการ:

การแก้ปัญหาที่เราพบ xและ ย:

ดังนั้นในแอมโมเนียมไดโครเมต สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนคือ -3, ไฮโดรเจน +1, โครเมียม +6 และออกซิเจน -2

คุณสามารถอ่านวิธีตรวจสอบสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารอินทรีย์ได้

วาเลนซ์

ความจุของอะตอมระบุด้วยเลขโรมัน: I, II, III เป็นต้น

ความสามารถของเวเลนซ์ของอะตอมขึ้นอยู่กับปริมาณ:

1) อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่

2) คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวในวงโคจรของระดับเวเลนซ์

3) ออร์บิทัลอิเล็กตรอนว่างของระดับวาเลนซ์

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมไฮโดรเจน

ให้เราพรรณนาสูตรกราฟิกอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจน:

มีการกล่าวกันว่าปัจจัยสามประการสามารถมีอิทธิพลต่อความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ ได้แก่ การมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ การมีอยู่ของคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวในระดับภายนอก และการมีอยู่ของวงโคจรว่าง (ว่างเปล่า) ในระดับด้านนอก เราเห็นอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่หนึ่งตัวที่ระดับพลังงานด้านนอก (และเท่านั้น) จากนี้ ไฮโดรเจนสามารถมีวาเลนซ์เป็น I ได้อย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม ในระดับพลังงานแรกจะมีระดับย่อยเพียงระดับเดียวเท่านั้น - ส,เหล่านั้น. อะตอมไฮโดรเจนที่ระดับด้านนอกไม่มีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวหรือออร์บิทัลว่าง

ดังนั้นวาเลนซีเดียวที่อะตอมไฮโดรเจนสามารถแสดงได้คือ I

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมคาร์บอน

พิจารณาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอน ในสถานะกราวด์ การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับภายนอกจะเป็นดังนี้:

เหล่านั้น. ในสถานะพื้นดินที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมคาร์บอนที่ไม่ถูกกระตุ้นจะมีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ไม่ได้รับการจับคู่ ในสถานะนี้สามารถแสดงความจุของ II ได้ อย่างไรก็ตาม อะตอมของคาร์บอนจะเข้าสู่สถานะตื่นเต้นได้ง่ายมากเมื่อมีการจ่ายพลังงานเข้าไป และในกรณีนี้ โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นนอกจะอยู่ในรูปแบบ:

แม้ว่าจะมีการใช้พลังงานจำนวนหนึ่งในกระบวนการกระตุ้นอะตอมของคาร์บอน แต่ค่าใช้จ่ายนั้นมากกว่าการชดเชยด้วยการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์สี่พันธะ ด้วยเหตุนี้ วาเลนซี IV จึงเป็นลักษณะของอะตอมคาร์บอนมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีวาเลนซี IV ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ กรดคาร์บอนิก และสารอินทรีย์ทั้งหมด

นอกจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวแล้ว การมีอยู่ของวงโคจรระดับเวเลนซ์ที่ว่างยังส่งผลต่อความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ด้วย การมีอยู่ของออร์บิทัลดังกล่าวในระดับที่เต็มไปนั้นนำไปสู่ความจริงที่ว่าอะตอมสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับคู่อิเล็กตรอนได้นั่นคือ สร้างพันธะโควาเลนต์เพิ่มเติมผ่านกลไกผู้บริจาคและผู้รับ ตัวอย่างเช่น ตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ ในโมเลกุลของคาร์บอนมอนอกไซด์ CO พันธะไม่เป็นสองเท่า แต่เป็นสามเท่า ดังที่แสดงไว้อย่างชัดเจนในภาพประกอบต่อไปนี้:

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมไนโตรเจน

ให้เราเขียนสูตรกราฟิกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับระดับพลังงานภายนอกของอะตอมไนโตรเจน:

ดังที่เห็นได้จากภาพประกอบด้านบน อะตอมไนโตรเจนในสถานะปกติมีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ 3 ตัว ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะสรุปได้ว่าสามารถแสดงความจุของ III ได้ อันที่จริงมีการสังเกตความจุของสามในโมเลกุลของแอมโมเนีย (NH 3), กรดไนตรัส (HNO 2), ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ (NCl 3) เป็นต้น

กล่าวไว้ข้างต้นว่าความจุของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวด้วย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพันธะเคมีโควาเลนต์สามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงเมื่ออะตอมสองอะตอมให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวซึ่งกันและกัน แต่ยังรวมถึงเมื่ออะตอมหนึ่งที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียว - ผู้บริจาค () มอบให้กับอะตอมอื่นที่มีช่องว่าง ( ) ระดับเวเลนซ์วงโคจร (ตัวรับ) เหล่านั้น. สำหรับอะตอมไนโตรเจน วาเลนซ์ IV ก็เป็นไปได้เช่นกันเนื่องจากมีพันธะโควาเลนต์เพิ่มเติมที่เกิดขึ้นตามกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ ตัวอย่างเช่น พันธะโควาเลนต์สี่พันธะ ซึ่งหนึ่งในนั้นถูกสร้างขึ้นโดยกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ จะถูกสังเกตในระหว่างการก่อตัวของแอมโมเนียมไอออนบวก:

แม้ว่าพันธะโควาเลนต์พันธะหนึ่งจะเกิดขึ้นตามกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ แต่พันธะ N-H ทั้งหมดในแอมโมเนียมไอออนบวกจะเหมือนกันทุกประการและไม่แตกต่างกัน

อะตอมไนโตรเจนไม่สามารถแสดงวาเลนซีเท่ากับ V ได้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเป็นไปไม่ได้ที่อะตอมไนโตรเจนจะเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้นซึ่งอิเล็กตรอนสองตัวจะถูกจับคู่กับการเปลี่ยนของหนึ่งในนั้นไปเป็นวงโคจรอิสระที่มีระดับพลังงานใกล้เคียงที่สุด อะตอมไนโตรเจนไม่มี ง-ระดับย่อยและการเปลี่ยนไปสู่ออร์บิทัล 3s นั้นมีราคาแพงมากจนต้นทุนพลังงานไม่ครอบคลุมโดยการสร้างพันธะใหม่ หลายคนอาจสงสัยว่าความจุของไนโตรเจนคืออะไร เช่น ในโมเลกุลของกรดไนตริก HNO 3 หรือไนตริกออกไซด์ N 2 O 5 น่าแปลกที่วาเลนซีก็มี IV เช่นกัน ดังที่เห็นได้จากสูตรโครงสร้างต่อไปนี้:

เส้นประในภาพประกอบแสดงถึงสิ่งที่เรียกว่า แยกส่วน π -การเชื่อมต่อ. ด้วยเหตุนี้ พันธบัตร Terminal NO จึงเรียกว่า "พันธบัตรหนึ่งครึ่ง" พันธะครึ่งหนึ่งที่คล้ายกันมีอยู่ในโมเลกุลของโอโซน O 3, เบนซิน C 6 H 6 เป็นต้น

ความเป็นไปได้ของวาเลนซ์ของฟอสฟอรัส

ให้เราพรรณนาสูตรกราฟิกอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกของอะตอมฟอสฟอรัส:

ดังที่เราเห็นโครงสร้างของชั้นนอกของอะตอมฟอสฟอรัสในสถานะพื้นดินและอะตอมไนโตรเจนเหมือนกัน ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะคาดหวังสำหรับอะตอมฟอสฟอรัส เช่นเดียวกับอะตอมไนโตรเจน วาเลนซ์ที่เป็นไปได้เท่ากับ I, II, III และ IV ตามที่สังเกตในทางปฏิบัติ

อย่างไรก็ตาม อะตอมฟอสฟอรัสก็มีไม่เหมือนกับไนโตรเจน ง-ระดับย่อยที่มีวงโคจรว่าง 5 วง

ในเรื่องนี้สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้นโดยไออิเล็กตรอน 3 ได้ ส-ออร์บิทัล:

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่วาเลนซ์ V สำหรับอะตอมฟอสฟอรัสซึ่งไม่สามารถเข้าถึงไนโตรเจนได้ ตัวอย่างเช่น อะตอมฟอสฟอรัสมีความจุ 5 ในโมเลกุลของสารประกอบ เช่น กรดฟอสฟอริก ฟอสฟอรัส (V) เฮไลด์ ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์ เป็นต้น

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจน

สูตรกราฟิกอิเล็กตรอนสำหรับระดับพลังงานภายนอกของอะตอมออกซิเจนมีรูปแบบดังนี้

เราเห็นอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่กันที่ระดับที่ 2 ดังนั้นวาเลนซ์ II จึงเป็นไปได้สำหรับออกซิเจน ควรสังเกตว่าความจุของอะตอมออกซิเจนนี้พบได้ในสารประกอบเกือบทั้งหมด ข้างต้น เมื่อพิจารณาความสามารถความจุของอะตอมคาร์บอน เราได้กล่าวถึงการก่อตัวของโมเลกุลคาร์บอนมอนอกไซด์ พันธะในโมเลกุล CO นั้นเป็นสามเท่า ดังนั้นออกซิเจนจึงมีไตรวาเลนท์ (ออกซิเจนคือผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน)

เนื่องจากอะตอมออกซิเจนไม่มีภายนอก ง-ระดับย่อยการจับคู่อิเล็กตรอน สและ พี-วงโคจรเป็นไปไม่ได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความสามารถความจุของอะตอมออกซิเจนจึงถูกจำกัดเมื่อเทียบกับองค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่มย่อย เช่น ซัลเฟอร์

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมซัลเฟอร์

ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมซัลเฟอร์ในสภาวะไม่ตื่นเต้น:

อะตอมของกำมะถันก็เหมือนกับอะตอมของออกซิเจน โดยปกติจะมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่กัน ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าความจุของกำมะถันที่เท่ากับ 2 นั้นเป็นไปได้ อันที่จริงซัลเฟอร์มีวาเลนซี II เช่นในโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S

ดังที่เราเห็นอะตอมของกำมะถันจะปรากฏที่ระดับภายนอก ง-ระดับย่อยที่มีวงโคจรว่าง ด้วยเหตุนี้ อะตอมของกำมะถันจึงสามารถขยายขีดความสามารถของความจุได้ ซึ่งแตกต่างจากออกซิเจน เนื่องจากการเปลี่ยนไปสู่สภาวะตื่นเต้น ดังนั้นเมื่อจับคู่อิเล็กตรอนคู่เดียว 3 พี-ระดับย่อย อะตอมของกำมะถันจะได้รับการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับภายนอกในรูปแบบต่อไปนี้:

ในสถานะนี้ อะตอมของกำมะถันมีอิเล็กตรอน 4 ตัวที่ไม่จับคู่กัน ซึ่งบอกเราว่าอะตอมของกำมะถันสามารถแสดงความจุของ IV ได้ อันที่จริงซัลเฟอร์มีความจุ IV ในโมเลกุล SO 2, SF 4, SOCl 2 เป็นต้น

เมื่อจับคู่อิเล็กตรอนคู่ที่สองซึ่งอยู่ที่ 3 ส-ระดับย่อย ระดับพลังงานภายนอกได้รับการกำหนดค่า:

ในสถานะนี้ การสำแดงของวาเลนซี VI จะเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างของสารประกอบที่มีซัลเฟอร์ VI-valent ได้แก่ SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 เป็นต้น

ในทำนองเดียวกัน เราสามารถพิจารณาความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ได้

ในกระบวนการทางเคมีอะตอมและโมเลกุลมีบทบาทหลักซึ่งคุณสมบัติจะเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์ของปฏิกิริยาเคมี ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของอะตอมคือเลขออกซิเดชัน ซึ่งทำให้วิธีการบัญชีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในอนุภาคง่ายขึ้น จะตรวจสอบสถานะออกซิเดชันหรือประจุอย่างเป็นทางการของอนุภาคได้อย่างไร และกฎเกณฑ์ใดบ้างที่คุณจำเป็นต้องรู้ในเรื่องนี้

คำนิยาม

ปฏิกิริยาเคมีใดๆ เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างอะตอมของสารต่างๆ กระบวนการทำปฏิกิริยาและผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับลักษณะของอนุภาคที่เล็กที่สุด

คำว่าออกซิเดชัน (ออกซิเดชัน) ในเคมีหมายถึงปฏิกิริยาที่กลุ่มอะตอมหรือกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนหรือได้รับ ในกรณีของการได้มา ปฏิกิริยานี้เรียกว่า "การลดลง"

สถานะออกซิเดชันคือปริมาณที่วัดในเชิงปริมาณและแสดงลักษณะของอิเล็กตรอนที่กระจายตัวใหม่ในระหว่างปฏิกิริยา เหล่านั้น. ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชัน อิเล็กตรอนในอะตอมจะลดลงหรือเพิ่มขึ้น โดยมีการกระจายตัวระหว่างอนุภาคที่มีปฏิกิริยาอื่นๆ และระดับของการเกิดออกซิเดชันจะแสดงอย่างชัดเจนถึงวิธีการจัดเรียงอนุภาคเหล่านั้น แนวคิดนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอนุภาค - ความสามารถในการดึงดูดและขับไล่ไอออนอิสระ

การกำหนดระดับออกซิเดชันขึ้นอยู่กับคุณลักษณะและคุณสมบัติของสารเฉพาะ ดังนั้นขั้นตอนการคำนวณจึงไม่สามารถเรียกได้ง่ายหรือซับซ้อนอย่างไม่น่าสงสัย แต่ผลลัพธ์จะช่วยบันทึกกระบวนการรีดอกซ์ตามเงื่อนไข ควรเข้าใจว่าผลการคำนวณเป็นผลจากการพิจารณาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและไม่มีความหมายทางกายภาพ และไม่ใช่ประจุที่แท้จริงของนิวเคลียส

สิ่งสำคัญที่ต้องรู้- เคมีอนินทรีย์มักใช้คำว่าวาเลนซ์แทนสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ นี่ไม่ใช่ข้อผิดพลาด แต่ควรระลึกไว้เสมอว่าแนวคิดที่สองนั้นเป็นสากลมากกว่า

แนวคิดและกฎเกณฑ์ในการคำนวณการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐานในการจำแนกสารเคมี (ระบบการตั้งชื่อ) อธิบายคุณสมบัติและจัดทำสูตรการสื่อสาร แต่บ่อยครั้งที่แนวคิดนี้ใช้เพื่ออธิบายและทำงานกับปฏิกิริยารีดอกซ์

กฎการกำหนดระดับการเกิดออกซิเดชัน

จะหาสถานะออกซิเดชันได้อย่างไร? เมื่อทำงานกับปฏิกิริยารีดอกซ์ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าประจุที่เป็นทางการของอนุภาคจะเท่ากับค่าของอิเล็กตรอนเสมอ ซึ่งแสดงเป็นค่าตัวเลข คุณลักษณะนี้เกิดจากการสันนิษฐานว่าคู่อิเล็กตรอนที่สร้างพันธะมักจะเคลื่อนตัวไปทางอนุภาคเชิงลบมากขึ้นเสมอ ควรเข้าใจว่าเรากำลังพูดถึงพันธะไอออนิก และในกรณีของปฏิกิริยา อิเล็กตรอนจะถูกแบ่งเท่าๆ กันระหว่างอนุภาคที่เหมือนกัน

เลขออกซิเดชันสามารถมีได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ ประเด็นก็คือในระหว่างการทำปฏิกิริยาอะตอมจะต้องเป็นกลางและด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องเพิ่มอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งลงในไอออนถ้ามันเป็นบวกหรือเอาพวกมันออกไปถ้ามันเป็นลบ เพื่อแสดงถึงแนวคิดนี้ เมื่อเขียนสูตร มักจะเขียนเลขอารบิคที่มีเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องไว้เหนือการกำหนดองค์ประกอบ เช่น หรือ ฯลฯ

คุณควรรู้ว่าประจุอย่างเป็นทางการของโลหะจะเป็นบวกเสมอ และในกรณีส่วนใหญ่ คุณสามารถใช้ตารางธาตุเพื่อหาค่าดังกล่าวได้ มีคุณสมบัติหลายประการที่ต้องนำมาพิจารณาเพื่อกำหนดตัวบ่งชี้อย่างถูกต้อง

ระดับออกซิเดชัน:

เมื่อจำคุณสมบัติเหล่านี้ได้แล้ว จะค่อนข้างง่ายในการกำหนดเลขออกซิเดชันขององค์ประกอบ โดยไม่คำนึงถึงความซับซ้อนและจำนวนระดับอะตอม

วิดีโอที่เป็นประโยชน์: การกำหนดสถานะออกซิเดชัน

ตารางธาตุของ Mendeleev มีข้อมูลที่จำเป็นเกือบทั้งหมดในการทำงานกับองค์ประกอบทางเคมี ตัวอย่างเช่น เด็กนักเรียนใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาเคมีเท่านั้น ดังนั้นเพื่อกำหนดค่าบวกและลบสูงสุดของเลขออกซิเดชันคุณต้องตรวจสอบการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีในตาราง:

1. ค่าบวกสูงสุดคือจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่
2. สถานะออกซิเดชันเชิงลบสูงสุดคือความแตกต่างระหว่างขอบเขตบวกสูงสุดกับหมายเลข 8

ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะค้นหาขอบเขตที่รุนแรงของการประจุอย่างเป็นทางการขององค์ประกอบเฉพาะ การดำเนินการนี้สามารถดำเนินการได้โดยใช้การคำนวณตามตารางธาตุ

สิ่งสำคัญที่ต้องรู้- องค์ประกอบหนึ่งสามารถมีอัตราการออกซิเดชันที่แตกต่างกันได้หลายค่าพร้อมกัน

มีสองวิธีหลักในการกำหนดระดับออกซิเดชัน ซึ่งมีตัวอย่างแสดงไว้ด้านล่าง วิธีแรกคือวิธีการที่ต้องใช้ความรู้และความสามารถในการประยุกต์กฎเคมี จะจัดเรียงสถานะออกซิเดชันโดยใช้วิธีนี้ได้อย่างไร

กฎสำหรับการกำหนดสถานะออกซิเดชัน

ในการทำเช่นนี้คุณต้องมี:

1. พิจารณาว่าสารที่กำหนดนั้นเป็นธาตุหรือไม่และอยู่นอกพันธะหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น 0 โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบของสาร (อะตอมเดี่ยวหรือสารประกอบอะตอมหลายระดับ)
2. ตรวจสอบว่าสารที่เป็นปัญหาประกอบด้วยไอออนหรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นระดับของการเกิดออกซิเดชันจะเท่ากับประจุ
3. หากสารที่เป็นปัญหาคือโลหะ ให้ลองดูตัวบ่งชี้ของสารอื่นๆ ในสูตรแล้วคำนวณการอ่านค่าโลหะโดยใช้การคำนวณทางคณิตศาสตร์
4. หากสารประกอบทั้งหมดมีประจุเดียว (โดยพื้นฐานแล้วคือผลรวมของอนุภาคทั้งหมดขององค์ประกอบที่แสดง) ก็เพียงพอที่จะกำหนดตัวบ่งชี้ของสารอย่างง่าย ๆ จากนั้นลบพวกมันออกจากผลรวมและรับข้อมูลโลหะ
5. หากความสัมพันธ์เป็นกลาง ผลรวมทั้งหมดจะต้องเป็นศูนย์

ตามตัวอย่าง ลองพิจารณารวมกับไอออนอะลูมิเนียมที่มีประจุสุทธิเป็นศูนย์ กฎทางเคมียืนยันความจริงที่ว่า Cl ไอออนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 และในกรณีนี้มีสามตัวในสารประกอบ ซึ่งหมายความว่าอัลไอออนจะต้องเป็น +3 สารประกอบทั้งหมดจึงจะเป็นกลาง

วิธีนี้เป็นวิธีที่ดีมาก เนื่องจากสามารถตรวจสอบความถูกต้องของสารละลายได้เสมอโดยการเพิ่มระดับออกซิเดชันทั้งหมดเข้าด้วยกัน

วิธีที่สองสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องมีความรู้เกี่ยวกับกฎเคมี:

1. ค้นหาข้อมูลอนุภาคที่ไม่มีกฎเกณฑ์ที่เข้มงวดและไม่ทราบจำนวนอิเล็กตรอนที่แน่นอน (สามารถทำได้โดยการแยก)
2. ค้นหาตัวบ่งชี้ของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด จากนั้นค้นหาอนุภาคที่ต้องการจากผลรวมด้วยการลบ

ลองพิจารณาวิธีที่สองโดยใช้ตัวอย่างของสาร Na2SO4 ซึ่งไม่ได้กำหนดอะตอมกำมะถัน S เป็นที่รู้เพียงว่ามันแตกต่างจากศูนย์

วิธีค้นหาว่าสถานะออกซิเดชันทั้งหมดมีค่าเท่ากับเท่าใด:

1. ค้นหาองค์ประกอบที่รู้จัก โดยคำนึงถึงกฎและข้อยกเว้นแบบดั้งเดิม
2. นาไอออน = +1 และออกซิเจนแต่ละตัว = -2
3. คูณจำนวนอนุภาคของสารแต่ละชนิดด้วยอิเล็กตรอนเพื่อให้ได้สถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดยกเว้นอะตอมเดียว
4. Na2SO4 ประกอบด้วยโซเดียม 2 ตัวและออกซิเจน 4 ตัว เมื่อคูณกันจะได้ว่า 2 X +1 = 2 คือเลขออกซิเดชันของอนุภาคโซเดียมทั้งหมด และ 4 X -2 = -8 - ออกซิเจน
5. เพิ่มผลลัพธ์ที่ได้ 2+(-8) =-6 - นี่คือประจุทั้งหมดของสารประกอบที่ไม่มีอนุภาคกำมะถัน
6. แสดงสัญกรณ์เคมีเป็นสมการ: ผลรวมของข้อมูลที่ทราบ + จำนวนที่ไม่ทราบ = ประจุทั้งหมด
7. Na2SO4 แสดงได้ดังนี้: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6

ดังนั้น หากต้องการใช้วิธีที่สอง ก็เพียงพอที่จะรู้กฎทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายแล้ว

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ ควรปฏิบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

1. สถานะออกซิเดชันของอะตอมของโลหะธาตุเป็นศูนย์ (Na, Ca, Al ฯลฯ)

2. ระดับการเกิดออกซิเดชันของอะตอมที่ไม่ใช่โลหะในโมเลกุลของสารอย่างง่ายคือศูนย์ (N 2, Cl 2, O 2, H 2 เป็นต้น)

3. ในสารประกอบทั้งหมด โลหะอัลคาไลมีสถานะออกซิเดชัน (+1) โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (+2)

4. ไฮโดรเจนในสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะมีสถานะออกซิเดชัน (+1) และในไฮไดรด์คล้ายเกลือ (NaH, CaH2 ฯลฯ) (–1)

5. ฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากที่สุด โดยในสารประกอบที่มีองค์ประกอบอื่นๆ จะมีสถานะออกซิเดชัน (–1)

6. ออกซิเจนในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชัน (–2) ข้อยกเว้นคือ 2 ซึ่งสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (+2) และเปอร์ออกไซด์เช่น H 2 O 2, Na 2 O 2 ซึ่งสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (–1)

7. เลขออกซิเดชันสามารถเป็นได้ไม่เพียงแต่เป็นจำนวนเต็ม แต่ยังเป็นเลขเศษส่วนด้วย ดังนั้นใน KO 2 และ KO 3 สำหรับออกซิเจนจะเท่ากับ (–1/2) และ (–1/3) ตามลำดับ

8. ในโมเลกุลที่เป็นกลาง ผลรวมพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดจะเป็นศูนย์

9. ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดที่รวมอยู่ในไอออนจะเท่ากับประจุของไอออน

ตัวอย่างที่ 1.

ค้นหาสถานะออกซิเดชันของโครเมียมในโมเลกุล K 2 Cr 2 O 7

มาสร้างสมการสำหรับโมเลกุลนี้กัน:

(+1)×2 + x×2 + (–2)×7 = 0,

โดยที่ (+1) คือสถานะออกซิเดชันของโพแทสเซียม 2 - จำนวนอะตอมโพแทสเซียม x- ระดับการเกิดออกซิเดชันของโครเมียม 2 - จำนวนอะตอมโครเมียม (–2) - ระดับของการเกิดออกซิเดชันของออกซิเจน 7 คือจำนวนอะตอมออกซิเจน

เราแก้สมการได้ x = +6.

ตัวอย่างที่ 2.

กำหนดระดับการเกิดออกซิเดชันของคลอรีนใน ClO 4 – ไอออน

มาสร้างสมการสำหรับไอออนนี้กันดีกว่า:

x×1 + (–2)×4 = –1,

ที่ไหน x- สถานะออกซิเดชันของคลอรีน (–2) - ระดับของการเกิดออกซิเดชันของออกซิเจน 4 - จำนวนอะตอมออกซิเจน (–1) คือประจุของไอออนทั้งหมด

เราแก้สมการได้ x = +7.

1.4. สารรีดิวซ์และสารออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุด

ค่าสถานะออกซิเดชันของอะตอมของธาตุ เป็นส่วนหนึ่งของการเชื่อมต่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการที่อะตอมนี้สามารถเข้าร่วมได้

อะตอมที่มีสารประกอบ ระดับต่ำสุดออกซิเดชันสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เท่านั้น พวกมันสามารถบริจาคอิเล็กตรอนและออกซิไดซ์ได้เท่านั้น โดยแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ เช่น

N–3, P–3, Cl–1, O–2, S–2, I–1, F–1 เป็นต้น

อะตอมในสารประกอบที่มี ระดับสูงสุดออกซิเดชันเป็นเพียงสารออกซิไดซ์เท่านั้น พวกมันสามารถรับได้เฉพาะอิเล็กตรอนและถูกรีดิวซ์ ในขณะที่แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ เช่น:

N +5, Cr +6, Zn +2, Cl +7, P +5 เป็นต้น

อะตอมที่ปรากฏในสารประกอบ ระดับกลางออกซิเดชันสามารถแสดงคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์ ขึ้นอยู่กับว่าพวกมันทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่าหรือตัวรีดิวซ์ที่แรงกว่าหรือไม่ ตัวอย่างเช่น:

Mn +6, Fe +2, Sn +2, S +4, N +3 เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น เตตระวาเลนต์ซัลเฟอร์สามารถใช้เป็นสารรีดิวซ์ได้:

ส+4 – 2 ē → S +6 (ออกซิเดชัน)

และเป็นตัวออกซิไดซ์:

ส+4+4 ē → S 0 (ฟื้นตัว)

คุณสมบัตินี้มีชื่อว่า ความเป็นคู่รีดอกซ์.

หากเราพูดถึงคุณสมบัติรีดอกซ์ขององค์ประกอบในรูปแบบ สารง่ายๆจากนั้นพวกมันจะสอดคล้องกับค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบที่กำหนด สารรีดิวซ์มักจะเป็นสารพื้นฐานที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำที่สุด ซึ่งรวมถึงโลหะและไฮโดรเจน โดยทั่วไปแล้วจะมีสารออกซิไดซ์สารพื้นฐานที่มีลักษณะสัมพันธ์กันของอิเล็กตรอนสูงสุด: F 2, O 2 อะตอมของสารพื้นฐานที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้เฉลี่ยมีคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์เช่น:

Br 2, Se, C, P, N 2, S ฯลฯ

1.5. การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติรีดอกซ์
สารอย่างง่ายตามคาบและกลุ่ม

อัตราส่วนของคุณสมบัติออกซิไดซ์และรีดิวซ์ของสารธรรมดา (พื้นฐาน) ถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานสุดท้ายของอะตอม ในตารางธาตุภายในช่วงเวลาที่เลขอะตอมของธาตุเพิ่มขึ้น เช่น เมื่อเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาคุณสมบัติรีดิวซ์ของสารธรรมดาจะลดลงและคุณสมบัติออกซิไดซ์จะเพิ่มขึ้นและมีค่าสูงสุดสำหรับฮาโลเจน ตัวอย่างเช่น ในช่วงที่สาม Na เป็นตัวรีดิวซ์ที่ออกฤทธิ์มากที่สุดในช่วงนั้น และคลอรีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์มากที่สุดในช่วงนั้น นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของจำนวนอิเล็กตรอนในระดับสุดท้ายพร้อมกับการลดรัศมีของอะตอมและการเข้าใกล้โครงสร้างของระดับสุดท้ายไปสู่สถานะแปดอิเล็กตรอนที่เสถียร โลหะมีจำนวนอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อยในระดับสุดท้าย ดังนั้นจึงไม่เคยยอมรับอิเล็กตรอน "จากภายนอก" และสามารถให้อิเล็กตรอนออกไปได้เท่านั้น ในทางตรงกันข้าม อโลหะ (ยกเว้นฟลูออรีน) ไม่เพียงแต่สามารถรับได้ แต่ยังบริจาคอิเล็กตรอนด้วย ซึ่งแสดงคุณสมบัติทั้งรีดิวซ์และออกซิไดซ์ ฟลูออรีนแสดงเฉพาะคุณสมบัติการออกซิไดซ์ เนื่องจากมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์สูงที่สุดในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมด ดังนั้นสารรีดิวซ์ที่ดีที่สุดคือโลหะอัลคาไล และสารออกซิไดซ์ที่ดีที่สุดคือองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่เจ็ด (ฮาโลเจน) และกลุ่มที่หก

ภายในกลุ่ม การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของรีดอกซ์เกิดจากการเพิ่มรัศมีอะตอม ซึ่งนำไปสู่การกักเก็บอิเล็กตรอนในระดับพลังงานสุดท้ายน้อยลง สำหรับองค์ประกอบของทั้งกลุ่มย่อยหลักและกลุ่มรอง เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น (เช่น ย้ายจากบนลงล่าง) คุณสมบัติรีดิวซ์จะเพิ่มขึ้น และคุณสมบัติออกซิไดซ์อ่อนลง ดังนั้นในบรรดาโลหะอัลคาไลสารรีดิวซ์ที่ออกฤทธิ์มากที่สุดคือ Cs และ Fr และสารออกซิไดซ์ที่ออกฤทธิ์มากที่สุดในหมู่ฮาโลเจนคือฟลูออรีน

องค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง (อยู่ในแถวคู่ในช่วงเวลาขนาดใหญ่) คือ ง-ธาตุและมีอิเล็กตรอน 1-2 ตัวที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอม ดังนั้นองค์ประกอบเหล่านี้จึงเป็นโลหะและอยู่ในสถานะของสารธรรมดาเท่านั้นที่สามารถเป็นตัวรีดิวซ์ได้