ความจุและระดับของการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี ความเป็นไฟฟ้า สถานะออกซิเดชัน และความจุขององค์ประกอบทางเคมี

ส่วนที่ 1 งาน A5

รายการตรวจสอบ: Electronegativity.สถานะออกซิเดชันและ

ความจุขององค์ประกอบทางเคมี

อิเล็ก- ค่าที่แสดงลักษณะความสามารถของอะตอมในการโพลาไรซ์พันธะโควาเลนต์ ถ้าในไดอะตอมโมเลกุล A - B อิเล็กตรอนร่วมพันธะถูกดึงดูดไปยังอะตอม B แรงกว่าอะตอม A ดังนั้นถือว่าอะตอม B มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากกว่า A

อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมคือความสามารถของอะตอมในโมเลกุล (สารประกอบ) ในการดึงดูดอิเล็กตรอนที่จับกับอะตอมอื่น

แนวคิดของอิเล็กโตรเนกาติวิตี (EO) ได้รับการแนะนำโดย L. Pauling (USA, 1932) ลักษณะเชิงปริมาณของอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมมีเงื่อนไขมากและไม่สามารถแสดงเป็นหน่วยของปริมาณทางกายภาพใดๆ ได้ ดังนั้นจึงมีการเสนอมาตราส่วนหลายมาตราสำหรับการกำหนดเชิงปริมาณของ EO ขนาดของ EC สัมพัทธ์ได้รับการยอมรับและการกระจายมากที่สุด:

ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบตาม Pauling

Electronegativity χ (กรีกไค) - ความสามารถของอะตอมในการจับอิเล็กตรอนภายนอก (วาเลนซ์) มันถูกกำหนดโดยระดับของการดึงดูดของอิเล็กตรอนเหล่านี้ไปยังนิวเคลียสที่มีประจุบวก

คุณสมบัตินี้แสดงออกในพันธะเคมีเมื่ออิเล็กตรอนของพันธะเปลี่ยนไปสู่อะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากขึ้น

อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเคมีเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ไม่เพียงกำหนดประเภท แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติของพันธะนี้ด้วย และส่งผลต่อธรรมชาติของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมระหว่างปฏิกิริยาเคมี

ในระดับของอิเล็กโทรเนกาติวิตีสัมพัทธ์ขององค์ประกอบโดย L. Pauling (รวบรวมบนพื้นฐานของพลังงานพันธะของโมเลกุลไดอะตอม) โลหะและองค์ประกอบของออร์กาโนเจนจะถูกจัดเรียงในแถวต่อไปนี้:

อิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบเป็นไปตามกฎของธาตุ: มันเติบโตจากซ้ายไปขวาเป็นคาบและจากล่างขึ้นบนในกลุ่มย่อยหลักของ D.I. เมนเดเลเยฟ.

อิเลคโตรเนกาติวิตีไม่ใช่ค่าคงที่สัมบูรณ์ขององค์ประกอบ ขึ้นอยู่กับประจุที่มีประสิทธิผลของนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใต้อิทธิพลของอะตอมข้างเคียงหรือกลุ่มของอะตอม ประเภทของออร์บิทัลของอะตอม และธรรมชาติของการผสมพันธุ์

สถานะออกซิเดชันคือ ประจุตามเงื่อนไขของอะตอมของธาตุเคมีในสารประกอบ โดยคำนวณจากสมมติฐานว่าสารประกอบประกอบด้วยไอออนเท่านั้น

สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นบวก ลบ หรือเป็นศูนย์ และเครื่องหมายจะถูกวางไว้ข้างหน้าตัวเลข: -1, -2, +3 ซึ่งตรงกันข้ามกับประจุของไอออน ซึ่งเครื่องหมายจะถูกวางไว้หลังตัวเลข

ในโมเลกุล ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของธาตุโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของธาตุคือ 0

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสารประกอบเป็นบวกเสมอ สถานะออกซิเดชันสูงสุดจะสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มของระบบธาตุที่ธาตุนี้ตั้งอยู่ (ไม่รวมบางธาตุ: ทอง Au + 3 (กลุ่ม I), Cu + 2 (II) จากกลุ่ม VIII สถานะออกซิเดชัน +8 สามารถอยู่ในออสเมียม Os และรูทีเนียม Ru เท่านั้น

องศาของอโลหะสามารถเป็นได้ทั้งบวกและลบขึ้นอยู่กับอะตอมที่เชื่อมต่อกับ: ถ้าใช้กับอะตอมของโลหะก็จะเป็นลบเสมอถ้าเป็นอโลหะก็สามารถเป็นได้ทั้ง + และ - ( คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งนี้เมื่อศึกษาจำนวนอิเล็กโทรเนกาติวิตี) . สถานะออกซิเดชันที่เป็นลบสูงสุดของอโลหะสามารถหาได้โดยการลบจำนวนหมู่ที่ธาตุนี้อยู่ลบออกจาก 8 จำนวนบวกสูงสุดจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นนอก (จำนวนอิเล็กตรอนตรงกับ หมายเลขกลุ่ม)

สถานะออกซิเดชันของสารอย่างง่ายคือ 0 ไม่ว่าจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ตาม

ตารางแสดงองศาคงที่สำหรับองค์ประกอบที่ใช้บ่อยที่สุด:

ระดับของการเกิดออกซิเดชัน (เลขออกซิเดชัน ประจุที่เป็นทางการ) เป็นค่าเงื่อนไขเสริมสำหรับบันทึกกระบวนการของปฏิกิริยาออกซิเดชัน การรีดักชัน และปฏิกิริยารีดอกซ์ ค่าตัวเลขของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากอะตอมในโมเลกุลบนสมมติฐานที่ว่าคู่อิเล็กตรอนนั้น พันธะจะเปลี่ยนไปสู่อะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากขึ้น

แนวคิดเกี่ยวกับระดับของการเกิดออกซิเดชันเป็นพื้นฐานสำหรับการจำแนกประเภทและระบบการตั้งชื่อของสารประกอบอนินทรีย์

ระดับของการเกิดออกซิเดชันเป็นค่าเงื่อนไขล้วน ๆ ที่ไม่มีความหมายทางกายภาพ แต่เป็นลักษณะการก่อตัวของพันธะเคมีของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมในโมเลกุล

ความจุขององค์ประกอบทางเคมี -(จากภาษาละติน valens - มีพลัง) - ความสามารถของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในการสร้างพันธะเคมีจำนวนหนึ่งกับอะตอมขององค์ประกอบอื่น ในสารประกอบที่เกิดขึ้นจากพันธะไอออนิก เวเลนต์ของอะตอมจะพิจารณาจากจำนวนอิเล็กตรอนที่ติดหรือบริจาค ในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ ความจุของอะตอมถูกกำหนดโดยจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่ก่อตัวขึ้น

วาเลนซ์ถาวร:

จดจำ:

สถานะออกซิเดชันคือประจุตามเงื่อนไขของอะตอมของธาตุเคมีในสารประกอบ ซึ่งคำนวณจากสมมติฐานที่ว่าพันธะทั้งหมดมีลักษณะเป็นไอออนิก

1. องค์ประกอบในสารธรรมดามีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์ (ลูกบาศ์ก, H2)

2. ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลของสารเป็นศูนย์

3. โลหะทุกชนิดมีสถานะออกซิเดชันเป็นบวก

4. โบรอนและซิลิกอนในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันเป็นบวก

5. ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชัน (+1) ในสารประกอบ ไม่รวมไฮไดรด์

(สารประกอบไฮโดรเจนกับโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่หนึ่งและสอง, สถานะออกซิเดชัน -1, เช่น Na + H -)

6. ออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชัน (-2) ยกเว้นการรวมกันของออกซิเจนกับฟลูออรีน OF2 สถานะออกซิเดชันของออกซิเจน (+2) สถานะออกซิเดชันของฟลูออรีน (-1) . และในเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 - ระดับของการเกิดออกซิเดชันของออกซิเจน (-1);

7. ฟลูออรีนมีสถานะออกซิเดชัน (-1)

ความเป็นไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของอะตอม HeMe เพื่อดึงดูดคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน อิเล็กโทรเนกาติวิตีขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอโลหะ: มันเพิ่มขึ้นในช่วงเวลา (จากซ้ายไปขวา) และอ่อนตัวลงในกลุ่ม (บนสุด)

องค์ประกอบที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุดคือฟลูออรีน รองลงมาคือออกซิเจน ไนโตรเจน…ฯลฯ….

อัลกอริทึมสำหรับการทำงานให้เสร็จในเวอร์ชันสาธิต:

ออกกำลังกาย:

อะตอมของคลอรีนอยู่ในกลุ่มที่ 7 ดังนั้นจึงสามารถมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่ +7

อะตอมของคลอรีนแสดงระดับของการเกิดออกซิเดชันในสาร HClO4

มาตรวจสอบกัน: ไฮโดรเจนและออกซิเจนมีองค์ประกอบทางเคมีสองชนิดที่มีสถานะออกซิเดชันคงที่และมีค่าเท่ากับ +1 และ -2 ตามลำดับ จำนวนสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (-2) 4=(-8) สำหรับไฮโดรเจน (+1) 1=(+1) จำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะเท่ากับจำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบ ดังนั้น (-8)+(+1)=(-7). ซึ่งหมายความว่าจำนวนองศาที่เป็นบวกของอะตอมโครเมียมคือ 7 เราเขียนสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบต่างๆ สถานะออกซิเดชันของคลอรีนคือ +7 ในสารประกอบ HClO4

คำตอบ: ตัวเลือก 4 สถานะออกซิเดชันของคลอรีนคือ +7 ในสารประกอบ HClO4

การกำหนดรูปแบบต่างๆ ของงาน A5:

3. สถานะออกซิเดชันของคลอรีนใน Ca (ClO 2) 2

1) 0 2) -3 3) +3 4) +5

4. ธาตุมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด

5. สถานะออกซิเดชันต่ำสุดของแมงกานีสอยู่ในสารประกอบ

1) MnSO 4 2) MnO 2 3) K 2 MnO 4 4) Mn 2 O 3

6. ไนโตรเจนแสดงสถานะออกซิเดชันที่ +3 ในแต่ละสารประกอบทั้งสอง

1) N 2 O 3 NH 3 2) NH 4 Cl N 2 O 3) HNO 2 N 2 H 4 4) นาโน 2 N 2 O 3

7. ความจุขององค์ประกอบคือ

1) จำนวนของพันธะ σ ที่เกิดขึ้นจากมัน

2) จำนวนพันธะที่เกิดขึ้น

3) จำนวนพันธะโควาเลนต์ที่เกิดขึ้น

4) สถานะออกซิเดชันที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม

8. ไนโตรเจนแสดงสถานะออกซิเดชันสูงสุดในสารประกอบ

1) NH 4 Cl 2) NO 2 3) NH 4 ไม่ใช่ 3 4) NOF

สร้างตัวเลขที่แน่นอน กับอะตอมของธาตุอื่นๆ

ความจุของอะตอมฟลูออรีนจะเท่ากับ I เสมอ

ลี่, นา, เค, เอฟ,ชม, บาท, ค- โมโนวาเลนต์

เป็น, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn,อ, รา- มีความจุเท่ากับ II

อัล บีได้รับ- ไตรวาเลนท์

วาเลนซ์สูงสุดสำหรับอะตอมของธาตุที่กำหนดขึ้นตรงกับจำนวนหมู่ที่อยู่ในระบบธาตุ ตัวอย่างเช่นสำหรับ Sa มันคือครั้งที่สองสำหรับกำมะถัน -วี.ไอสำหรับคลอรีน -ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว. ข้อยกเว้น กฎนี้มากมายเช่นกัน:

องค์ประกอบวี.ไอกลุ่ม O มีวาเลนซ์ II (ใน H 3 O+ - III);
- โมโนวาเลนต์ F (แทนปกเกล้าเจ้าอยู่หัว);
- มักจะเป็นเหล็กสองและไตรวาเลนต์ซึ่งเป็นองค์ประกอบของกลุ่ม VIII
- N สามารถเก็บอะตอมไว้ใกล้ตัวได้เพียง 4 อะตอม ไม่ใช่ 5 ตามเลขหมู่ดังนี้
- ทองแดงหนึ่งและสองวาเลนต์อยู่ในกลุ่ม I

ค่าวาเลนซ์ขั้นต่ำสำหรับองค์ประกอบที่เป็นตัวแปรถูกกำหนดโดยสูตร: หมายเลขกลุ่มใน PS - 8 ดังนั้นวาเลนซ์ต่ำสุดของกำมะถัน 8 - 6 \u003d 2 ฟลูออรีนและฮาโลเจนอื่น ๆ - (8 - 7) \u003d 1 ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส - (8 - 5)= 3 เป็นต้น

ในสารประกอบ ผลรวมของหน่วยวาเลนซ์ของอะตอมของธาตุหนึ่งต้องสอดคล้องกับวาเลนซ์ทั้งหมดของอีกธาตุหนึ่ง (หรือจำนวนเวเลนซ์ทั้งหมดขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งจะเท่ากับจำนวนเวเลนซ์ทั้งหมดของอะตอมของธาตุเคมีอื่น) ดังนั้นในโมเลกุลของน้ำ H-O-H ความจุของ H เท่ากับ I มีอะตอมดังกล่าว 2 อะตอม ซึ่งหมายความว่ามีไฮโดรเจน 2 หน่วย (1 × 2 = 2) ค่าเดียวกันมีความจุของออกซิเจน

เมื่อโลหะรวมกับอโลหะ โลหะชนิดหลังจะแสดงวาเลนซ์ที่ต่ำกว่า

ในสารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอม 2 ชนิด ธาตุที่อยู่ในตำแหน่งที่สองจะมีวาเลนซ์ต่ำที่สุด ดังนั้น เมื่อเชื่อมต่ออโลหะเข้าด้วยกัน องค์ประกอบที่อยู่ใน PSCE ของ Mendeleev ทางด้านขวาและด้านบน และที่สูงที่สุดตามลำดับ ทางด้านซ้ายและด้านล่าง จะแสดงวาเลนซ์ที่ต่ำที่สุด

วาเลนซ์ของกรดที่เหลือเกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนอะตอมของ H ในสูตรกรด วาเลนซ์ของหมู่ OH คือ I

ในสารประกอบที่เกิดจากอะตอมของธาตุสามชนิด อะตอมที่อยู่ตรงกลางของสูตรเรียกว่า ธาตุกลาง อะตอม O เชื่อมต่อโดยตรงกับมัน และอะตอมที่เหลือสร้างพันธะกับออกซิเจน

กฎสำหรับการกำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี

สถานะออกซิเดชันคือประจุตามเงื่อนไขของอะตอมของธาตุเคมีในสารประกอบ โดยคำนวณจากสมมติฐานที่ว่าสารประกอบประกอบด้วยไอออนเท่านั้น สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นบวก ลบ หรือเป็นศูนย์ และเครื่องหมายจะถูกวางไว้ข้างหน้าตัวเลข: -1, -2, +3 ซึ่งตรงกันข้ามกับประจุของไอออน ซึ่งเครื่องหมายจะถูกวางไว้หลังตัวเลข
สถานะออกซิเดชันของโลหะในสารประกอบเป็นบวกเสมอ สถานะออกซิเดชันสูงสุดจะสอดคล้องกับหมายเลขหมู่ของระบบธาตุที่ธาตุนี้ตั้งอยู่ (ไม่รวมธาตุบางชนิด: ทอง Au +3 (ไอหมู่), ป้อง +2 (II) จากหมู่ VIII มีเพียงออสเมียม Os และรูทีเนียม Ru เท่านั้นที่สามารถมีสถานะออกซิเดชันที่ +8
องศาของอโลหะสามารถเป็นได้ทั้งบวกและลบขึ้นอยู่กับอะตอมที่เชื่อมต่อกับ: ถ้าใช้กับอะตอมของโลหะก็จะเป็นลบเสมอถ้าเป็นอโลหะก็สามารถเป็นได้ทั้ง + และ - เมื่อกำหนดสถานะออกซิเดชัน ต้องใช้กฎต่อไปนี้:

สถานะออกซิเดชันของธาตุใดๆ ในสารอย่างง่ายคือ 0

ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นอนุภาค (โมเลกุล ไอออน ฯลฯ) จะเท่ากับประจุของอนุภาคนี้

ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลที่เป็นกลางคือ 0

ถ้าสารประกอบเกิดจากสองธาตุ องค์ประกอบที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันน้อยกว่าศูนย์ และธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันมากกว่าศูนย์

สถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกสูงสุดของธาตุใดๆ จะเท่ากับเลขหมู่ในตารางธาตุ และสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบขั้นต่ำคือ N-8 โดยที่ N คือเลขหมู่

สถานะออกซิเดชันของฟลูออรีนในสารประกอบคือ -1

สถานะออกซิเดชันของโลหะอัลคาไล (ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม ซีเซียม) คือ +1

สถานะออกซิเดชันของโลหะในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ของระบบธาตุ (แมกนีเซียม, แคลเซียม, สตรอนเทียม, แบเรียม) คือ +2

สถานะออกซิเดชันของอะลูมิเนียมคือ +3

สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบคือ +1 (ยกเว้นสารประกอบที่มีโลหะ NaH, CaH 2 ในสารประกอบเหล่านี้สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ -1)

สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ –2 (ข้อยกเว้นคือเปอร์ออกไซด์ H 2 อ 2 , นา 2 อ 2 ,บาโอ 2 ในนั้นสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ -1 และเมื่อรวมกับฟลูออรีน - +2)

ในโมเลกุล ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของธาตุโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมของธาตุคือ 0

ตัวอย่าง. กำหนดสถานะออกซิเดชันในสารประกอบ K 2 Cr 2 อ 7 .
ธาตุโพแทสเซียมและออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันคงที่และมีค่าเท่ากับ +1 และ -2 ตามลำดับ จำนวนสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (-2) 7=(-14) สำหรับโพแทสเซียม (+1) 2=(+2) จำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะเท่ากับจำนวนสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบ ดังนั้น (-14)+(+2)=(-12) ซึ่งหมายความว่าจำนวนองศาที่เป็นบวกของอะตอมโครเมียมคือ 12 แต่มี 2 อะตอม ซึ่งหมายความว่ามี (+12):2=(+6) ต่ออะตอม เราเขียนสถานะออกซิเดชันเหนือองค์ประกอบต่างๆถึง + 2 Cr +6 2 อ -2 7

ในบรรดาปฏิกิริยาเคมี รวมทั้งปฏิกิริยาในธรรมชาติ ปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด สิ่งเหล่านี้รวมถึง ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์แสง เมแทบอลิซึม กระบวนการทางชีวภาพ เช่นเดียวกับการเผาไหม้เชื้อเพลิง การผลิตโลหะ และปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมาย มนุษยชาติใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ มานานแล้ว แต่ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของกระบวนการรีดอกซ์นั้นปรากฏขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ - ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20

ในการก้าวไปสู่ทฤษฎีรีดอกซ์สมัยใหม่จำเป็นต้องแนะนำแนวคิดหลายประการ - เหล่านี้คือ วาเลนซี สถานะออกซิเดชัน และโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม. การศึกษาส่วนต่างๆ เช่น องค์ประกอบ และ เราได้พบกับแนวคิดเหล่านี้แล้ว ต่อไปเรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติม

ความจุและสถานะออกซิเดชัน

วาเลนซ์- แนวคิดที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับแนวคิดเรื่องพันธะเคมีและถูกกำหนดให้เป็นคุณสมบัติของอะตอมในการยึดหรือแทนที่อะตอมจำนวนหนึ่งของธาตุอื่น เช่น คือความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะเคมีในสารประกอบ ในขั้นต้นความจุถูกกำหนดโดยไฮโดรเจน (ความจุเท่ากับ 1) หรือออกซิเจน (ความจุเท่ากับ 2) ต่อมาพวกเขาเริ่มแยกความแตกต่างระหว่างค่าบวกและค่าลบ เชิงปริมาณ วาเลนซีบวกแสดงลักษณะโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมมอบให้ และวาเลนซีติดลบแสดงลักษณะโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ต้องต่อเข้ากับอะตอมเพื่อใช้กฎออกเตต (กล่าวคือ ทำให้ระดับพลังงานภายนอกสมบูรณ์) ต่อมาแนวคิดของวาเลนซ์ได้รวมธรรมชาติของพันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมเข้าด้วยกัน

ตามกฎแล้วความจุสูงสุดขององค์ประกอบจะสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มในระบบธาตุ แต่เช่นเดียวกับกฎทั้งหมด มีข้อยกเว้น ตัวอย่างเช่น ทองแดงและทองคำอยู่ในกลุ่มแรกของระบบธาตุและวาเลนซ์ต้องเท่ากับหมายเลขกลุ่ม เช่น 1 แต่ในความเป็นจริงความจุสูงสุดของทองแดงคือ 2 และทองคำ - 3

สถานะออกซิเดชันบางครั้งเรียกว่าเลขออกซิเดชัน เวเลนต์เคมีไฟฟ้าหรือสถานะออกซิเดชัน และเป็นแนวคิดแบบมีเงื่อนไข ดังนั้นเมื่อคำนวณระดับของการเกิดออกซิเดชัน จึงสันนิษฐานว่ามีเพียงไอออนเท่านั้นที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล แม้ว่าสารประกอบส่วนใหญ่จะไม่เป็นไอออนิกเลยก็ตาม ในเชิงปริมาณ สถานะออกซิเดชันของอะตอมของธาตุในสารประกอบถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ติดอยู่กับอะตอมหรือถูกแทนที่จากอะตอม ดังนั้น ในกรณีที่ไม่มีการกระจัดของอิเล็กตรอน สถานะออกซิเดชันจะเป็นศูนย์ การกระจัดของอิเล็กตรอนไปยังอะตอมหนึ่งๆ จะเป็นลบ และการกระจัดห่างจากอะตอมหนึ่งๆ จะเป็นบวก

การกำหนด สถานะออกซิเดชันของอะตอมคุณต้องปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:

1. ในโมเลกุลของสารและโลหะอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันของอะตอมคือ 0
2. ไฮโดรเจนในสารประกอบเกือบทั้งหมดมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +1 (และเฉพาะในไฮไดรด์ของโลหะแอกทีฟเท่านั้นที่มีค่าเท่ากับ -1)
3. สำหรับอะตอมออกซิเจนในสารประกอบ สถานะออกซิเดชันคือ -2 (ข้อยกเว้น: ของ 2 และเปอร์ออกไซด์ของโลหะ สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ +2 และ -1 ตามลำดับ)
4. อะตอมของโลหะอัลคาไล (+1) และอัลคาไลน์เอิร์ธ (+2) รวมทั้งฟลูออรีน (-1) ก็มีสถานะออกซิเดชันคงที่เช่นกัน
5. ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันจะมีขนาดเท่ากันและมีสัญลักษณ์เป็นประจุไฟฟ้า
6. สำหรับสารประกอบโควาเลนต์ อะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาตีฟสูงกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันโดยมีเครื่องหมาย "-" และอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาตีฟน้อยกว่าจะมีเครื่องหมาย "+"
7. สำหรับสารประกอบเชิงซ้อนจะระบุระดับของการเกิดออกซิเดชันของอะตอมกลาง
8. ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลเป็นศูนย์

ตัวอย่างเช่น พิจารณาสถานะออกซิเดชันของ Se ในสารประกอบ H 2 SeO 3

ดังนั้น สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 ออกซิเจน -2 และผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดคือ 0 เราจะทำนิพจน์โดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมในสารประกอบ H 2 + Se x O 3 -2 :

(+1)2+x+(-2)3=0 โดยที่

เหล่านั้น. H 2 + Se +4 O 3 -2

การรู้ว่าสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบมีค่าเท่าใด จึงเป็นไปได้ที่จะทำนายคุณสมบัติทางเคมีและความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบอื่นๆ และดูว่าสารประกอบนี้เป็นอย่างไร ตัวรีดิวซ์หรือ ออกซิไดซ์. แนวคิดเหล่านี้ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ใน ทฤษฎีรีดอกซ์:

• ออกซิเดชัน- เป็นกระบวนการของการสูญเสียอิเล็กตรอนจากอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มระดับของการเกิดออกซิเดชัน

อัล 0 -3e - = อัล +3;

2O -2 -4e - \u003d O 2;

2Cl - -2e - \u003d Cl 2

• การกู้คืน -เป็นกระบวนการที่อะตอม ไอออน หรือโมเลกุลได้รับอิเล็กตรอน ทำให้สถานะออกซิเดชันลดลง

Ca +2 +2e - = Ca 0;

2H + +2e - \u003d H 2

• สารออกซิไดเซอร์- สารประกอบที่รับอิเล็กตรอนระหว่างปฏิกิริยาเคมี และ สารรีดิวซ์เป็นสารประกอบที่ให้อิเล็กตรอน ตัวรีดิวซ์จะถูกออกซิไดซ์ระหว่างปฏิกิริยา และตัวรีดิวซ์จะถูกรีดิวซ์
• สาระสำคัญของปฏิกิริยารีดอกซ์- การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (หรือการกระจัดของคู่อิเล็กตรอน) จากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมหรือไอออน ในปฏิกิริยาดังกล่าว ธาตุหนึ่งไม่สามารถถูกออกซิไดซ์ได้โดยไม่รีดิวซ์อีกธาตุหนึ่ง เพราะ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนทำให้เกิดการออกซิเดชันและการลดลงเสมอ ดังนั้น จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่นำมาจากธาตุหนึ่งระหว่างการเกิดออกซิเดชันจึงตรงกับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากธาตุอื่นระหว่างการรีดักชัน

ดังนั้น หากองค์ประกอบในสารประกอบอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด พวกมันจะแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้น เนื่องจากความจริงที่ว่าพวกมันไม่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้อีกต่อไป ในทางตรงกันข้าม หากองค์ประกอบในสารประกอบอยู่ในสถานะออกซิเดชันที่ต่ำที่สุด พวกมันจะแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์เท่านั้น เนื่องจาก พวกเขาไม่สามารถเพิ่มอิเล็กตรอนได้อีกต่อไป อะตอมของธาตุในสถานะออกซิเดชันระดับกลาง ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา สามารถเป็นได้ทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ ลองยกตัวอย่าง: กำมะถันในสถานะออกซิเดชันสูงสุด +6 ในสารประกอบ H 2 SO 4 สามารถแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์เท่านั้น ในสารประกอบ H 2 S - ซัลเฟอร์อยู่ในสถานะออกซิเดชันต่ำสุด -2 และจะแสดงเฉพาะคุณสมบัติรีดิวซ์ และ ใน H 2 SO 3 ซึ่งอยู่ในสถานะออกซิเดชันขั้นกลางที่ +4 ซัลเฟอร์สามารถเป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

ขึ้นอยู่กับค่าของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ มันเป็นไปได้ที่จะทำนายความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาระหว่างสาร เป็นที่ชัดเจนว่าหากองค์ประกอบทั้งสองในสารประกอบอยู่ในสถานะออกซิเดชันที่สูงขึ้นหรือต่ำลง ปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบทั้งสองจะเป็นไปไม่ได้ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้หากสารประกอบตัวใดตัวหนึ่งสามารถแสดงคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ได้ ในขณะที่อีกตัวสามารถแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ได้ ตัวอย่างเช่น ใน HI และ H 2 S ทั้งไอโอดีนและกำมะถันอยู่ในสถานะออกซิเดชันต่ำสุด (-1 และ -2) และสามารถเป็นได้เฉพาะตัวรีดิวซ์เท่านั้น ดังนั้น พวกมันจะไม่ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน แต่พวกมันจะโต้ตอบกับ H 2 SO 4 ได้อย่างสมบูรณ์แบบซึ่งมีคุณสมบัติการลด tk กำมะถันที่นี่อยู่ในสถานะออกซิเดชั่นสูงสุด

ตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุดแสดงไว้ในตารางต่อไปนี้

ผู้ฟื้นฟู
อะตอมที่เป็นกลาง	โครงการทั่วไป M-n →Mn+ โลหะทุกชนิด รวมทั้งไฮโดรเจนและคาร์บอน สารรีดิวซ์ที่ทรงพลังที่สุดคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท รวมถึงแลนทาไนด์และแอกทิไนด์ ตัวรีดิวซ์ที่อ่อนแอ - โลหะมีตระกูล - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh ในกลุ่มย่อยหลักของระบบธาตุความสามารถในการลดของอะตอมที่เป็นกลางจะเพิ่มขึ้นตามหมายเลขซีเรียลที่เพิ่มขึ้น
ไอออนที่ไม่ใช่โลหะที่มีประจุลบ	โครงการทั่วไป อี +เน่ - → อีn- ไอออนที่มีประจุลบเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงเนื่องจากสามารถให้ทั้งอิเล็กตรอนส่วนเกินและอิเล็กตรอนชั้นนอกได้ ความสามารถในการบูรณะที่มีประจุเท่ากันจะเพิ่มขึ้นตามรัศมีที่เพิ่มขึ้นของอะตอม ตัวอย่างเช่น I เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงกว่า Br - และ Cl - S 2-, Se 2-, Te 2- และอื่นๆ ก็สามารถเป็นตัวรีดิวซ์ได้เช่นกัน
ไอออนโลหะที่มีประจุบวกของสถานะออกซิเดชันต่ำสุด	ไอออนของโลหะที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำที่สุดสามารถแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ได้ หากไอออนของโลหะมีสถานะออกซิเดชันสูงกว่า ตัวอย่างเช่น, Sn 2+ -2e - → Sn 4+ Cr 2+ -e - → Cr 3+ Cu + -e - → Cu 2+
ไอออนและโมเลกุลเชิงซ้อนที่มีอะตอมอยู่ในสถานะออกซิเดชันขั้นกลาง	ไอออนเชิงซ้อนหรือเชิงซ้อนรวมถึงโมเลกุลสามารถแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ได้หากอะตอมที่ประกอบกันอยู่ในสถานะออกซิเดชันขั้นกลาง ตัวอย่างเช่น, SO 3 2-, NO 2 -, AsO 3 3-, 4-, SO 2, CO, NO และอื่นๆ
	คาร์บอน, คาร์บอนมอนอกไซด์ (II), เหล็ก, สังกะสี, อะลูมิเนียม, ดีบุก, กรดกำมะถัน, โซเดียมซัลไฟต์และไบซัลไฟต์, โซเดียมซัลไฟด์, โซเดียมไธโอซัลเฟต, ไฮโดรเจน, กระแสไฟฟ้า
สารออกซิไดเซอร์
อะตอมที่เป็นกลาง	โครงการทั่วไป E + เน- → E n- ตัวออกซิไดซ์คืออะตอมของธาตุ p อโลหะทั่วไปได้แก่ ฟลูออรีน ออกซิเจน คลอรีน สารออกซิไดซ์ที่แรงที่สุดคือฮาโลเจนและออกซิเจน ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่ 7, 6, 5 และ 4 จากบนลงล่าง กิจกรรมออกซิเดชันของอะตอมจะลดลง
ไอออนโลหะที่มีประจุบวก	ไอออนโลหะที่มีประจุบวกทั้งหมดแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ในระดับที่แตกต่างกัน ในจำนวนนี้ ตัวออกซิไดซ์ที่แรงที่สุดคือไอออนที่มีปฏิกิริยาออกซิเดชันสูง เช่น Sn 4+, Fe 3+, Cu 2+ ไอออนของโลหะมีตระกูล แม้จะอยู่ในสถานะออกซิเดชันต่ำ ก็เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง
ไอออนและโมเลกุลเชิงซ้อนที่มีอะตอมของโลหะอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด	สารออกซิไดซ์ทั่วไปคือสารที่มีอะตอมของโลหะอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด ตัวอย่างเช่น KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4
ไอออนและโมเลกุลเชิงซ้อนที่มีอะตอมที่ไม่ใช่โลหะอยู่ในสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก	เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นกรดที่มีออกซิเจนรวมถึงออกไซด์และเกลือที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น SO 3 , H 2 SO 4 , HClO, HClO 3 , NaOBr และอื่นๆ เป็นแถวเป็นแนว H2SO4 →H2SeO4 →H6ทีโอ 6กิจกรรมออกซิไดซ์เพิ่มขึ้นจากซัลฟิวริกเป็นกรดเทลลูริก เป็นแถวเป็นแนว HClO-HClO 2 -HClO 3 -HClO4 HBrO - HBrO 3 - HIO - HIO 3 - HIO 4 , H5IO 6 ฤทธิ์ออกซิเดชันเพิ่มขึ้นจากขวาไปซ้าย ในขณะที่ความเป็นกรดเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา
สารรีดิวซ์ที่สำคัญที่สุดในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมและห้องปฏิบัติการ	ออกซิเจน, โอโซน, โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต, กรดโครมิกและไดโครมิก, กรดไนตริก, กรดไนตรัส, กรดกำมะถัน (conc), ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, กระแสไฟฟ้า, กรดเปอร์คลอริก, แมงกานีสไดออกไซด์, ไดออกไซด์ตะกั่ว, สารละลายคลอรีน, โพแทสเซียมและโซเดียมไฮโปคลอไรต์, โพแทสเซียมไฮโปโบรไมด์ , โพแทสเซียม เฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III)

หมวดหมู่ ,

อะตอมของธาตุเคมีต่างๆ สามารถเกาะกับอะตอมอื่นได้ในจำนวนที่แตกต่างกัน กล่าวคือ แสดงวาเลนซีที่แตกต่างกัน

วาเลนซ์แสดงถึงความสามารถของอะตอมในการรวมเข้ากับอะตอมอื่น ตอนนี้เมื่อศึกษาโครงสร้างของอะตอมและประเภทของพันธะเคมีแล้ว เราสามารถพิจารณาแนวคิดนี้โดยละเอียดยิ่งขึ้น

วาเลนซีคือจำนวนพันธะเคมีเดี่ยวที่อะตอมก่อตัวขึ้นกับอะตอมอื่นในโมเลกุล จำนวนพันธะเคมีเข้าใจว่าเป็นจำนวนคู่อิเล็กตรอนทั่วไป เนื่องจากอิเล็กตรอนคู่ทั่วไปจะเกิดขึ้นในกรณีของพันธะโควาเลนต์เท่านั้น เวเลนซีของอะตอมจึงสามารถกำหนดได้เฉพาะในสารประกอบโควาเลนต์เท่านั้น

ในสูตรโครงสร้างของโมเลกุล พันธะเคมีจะแสดงด้วยเครื่องหมายขีดกลาง จำนวนของขีดกลางที่ขยายจากสัญลักษณ์ขององค์ประกอบที่กำหนดคือความจุของมัน ค่าวาเลนซ์จะเป็นค่าจำนวนเต็มบวกตั้งแต่ I ถึง VIII เสมอ

อย่างที่คุณจำได้ วาเลนซ์สูงสุดขององค์ประกอบทางเคมีในออกไซด์มักจะเท่ากับจำนวนของกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ ในการหาค่าความจุของอโลหะในสารประกอบไฮโดรเจน คุณต้องลบเลขหมู่ออกจาก 8

ในกรณีที่ง่ายที่สุด วาเลนซีจะเท่ากับจำนวนของอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ในอะตอม ตัวอย่างเช่น ออกซิเจน (ซึ่งมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่สองตัว) มีวาเลนซี II และไฮโดรเจน (มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่หนึ่งตัว) มี I

ในผลึกไอออนิกและผลึกโลหะนั้นไม่มีคู่ของอิเล็กตรอนร่วมกัน ดังนั้นสำหรับสารเหล่านี้ แนวคิดเรื่องวาเลนซีเนื่องจากจำนวนพันธะเคมีจึงไม่สมเหตุสมผล สำหรับสารประกอบทุกประเภท โดยไม่คำนึงถึงประเภทของพันธะเคมี แนวคิดที่เป็นสากลมากขึ้นจะนำไปใช้ได้ ซึ่งเรียกว่าระดับของการเกิดออกซิเดชัน

สถานะออกซิเดชัน

คือประจุตามเงื่อนไขของอะตอมในโมเลกุลหรือคริสตัล มีการคำนวณโดยสมมติว่าพันธะขั้วโควาเลนต์ทั้งหมดเป็นไอออนิก

สถานะออกซิเดชันสามารถเป็นบวก ลบ หรือศูนย์ ซึ่งแตกต่างจากวาเลนซ์ ในสารประกอบไอออนิกที่ง่ายที่สุด สถานะออกซิเดชันจะเกิดขึ้นพร้อมกับประจุของไอออน

ตัวอย่างเช่น ในโพแทสเซียมคลอไรด์ KCl (K + Cl - ) โพแทสเซียมมีสถานะออกซิเดชันที่ +1 และคลอรีน -1 ในแคลเซียมออกไซด์ CaO (Ca +2 O -2 ) แคลเซียมแสดงสถานะออกซิเดชันที่ +2 และออกซิเจน -2. กฎนี้ใช้กับออกไซด์พื้นฐานทั้งหมด: ในนั้นสถานะออกซิเดชันของโลหะจะเท่ากับประจุของไอออนโลหะ (โซเดียม +1, แบเรียม +2, อลูมิเนียม +3) และสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ -2 สถานะออกซิเดชันจะแสดงด้วยตัวเลขอารบิกซึ่งอยู่เหนือสัญลักษณ์ของธาตุ เช่น ความจุ:

Cu +2 Cl 2 -1; เฟ +2 ส -2

สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารอย่างง่ายมีค่าเท่ากับศูนย์:

นา 0 , O 2 0 , S 8 0 , Cu 0

พิจารณาว่าสถานะออกซิเดชันถูกกำหนดอย่างไรในสารประกอบโควาเลนต์

ไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl เป็นสารที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันในโมเลกุล HCl จะถูกเลื่อนไปยังอะตอมของคลอรีนซึ่งมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง เราเปลี่ยนพันธะ H-Cl ให้เป็นพันธะไอออนิก (สิ่งนี้เกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ) โดยเปลี่ยนคู่อิเล็กตรอนไปยังอะตอมของคลอรีนอย่างสมบูรณ์ มันจะได้รับประจุ -1 และไฮโดรเจน +1 ดังนั้น คลอรีนในสารนี้จึงมีสถานะออกซิเดชันที่ -1 และไฮโดรเจน +1:

ประจุจริงและสถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์

สถานะออกซิเดชันและความจุเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกัน ในสารประกอบโควาเลนต์หลายชนิด ค่าสัมบูรณ์ของสถานะออกซิเดชันของธาตุจะเท่ากับความจุของธาตุ อย่างไรก็ตาม มีหลายกรณีที่วาเลนซ์แตกต่างจากสถานะออกซิเดชัน นี่เป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น สำหรับสารธรรมดาที่สถานะออกซิเดชันของอะตอมเป็นศูนย์ และวาเลนซีคือจำนวนคู่อิเล็กตรอนทั่วไป:

O=โอ

ความจุของออกซิเจนคือ II และสถานะออกซิเดชันคือ 0

ในโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

H-O-O-H

ออกซิเจนเป็นธาตุคู่และไฮโดรเจนเป็นธาตุเดียว ในขณะเดียวกัน สถานะออกซิเดชันของธาตุทั้งสองมีค่าเท่ากันโดยมีค่าสัมบูรณ์เท่ากับ 1:

H 2 +1 O 2 -1

ธาตุเดียวกันในสารประกอบต่างๆ สามารถมีสถานะออกซิเดชันทั้งบวกและลบได้ ขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น พิจารณาสารประกอบคาร์บอน 2 ชนิด ได้แก่ มีเทน CH 4 และคาร์บอน (IV) ฟลูออไรด์ CF 4

คาร์บอนมีประจุไฟฟ้าลบมากกว่าไฮโดรเจน ดังนั้นในมีเทน ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของพันธะ C-H จึงเปลี่ยนจากไฮโดรเจนเป็นคาร์บอน และแต่ละอะตอมของไฮโดรเจนทั้งสี่มีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 และอะตอมของคาร์บอนคือ -4 ในทางตรงกันข้าม ในโมเลกุล CF4 อิเล็กตรอนของพันธะทั้งหมดจะเปลี่ยนจากอะตอมของคาร์บอนไปยังอะตอมของฟลูออรีน ซึ่งสถานะออกซิเดชันคือ -1 ดังนั้น คาร์บอนจึงอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +4 โปรดจำไว้ว่าสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุดในสารประกอบจะเป็นลบเสมอ

แบบจำลองของมีเทน CH 4 และคาร์บอน(IV) CF 4 โมเลกุลของฟลูออไรด์ ขั้วของพันธะจะแสดงด้วยลูกศร

โมเลกุลใดๆ เป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดจึงเป็นศูนย์ การใช้กฎนี้ จากสถานะออกซิเดชันที่ทราบของธาตุหนึ่งในสารประกอบ เราสามารถระบุสถานะออกซิเดชันของอีกสถานะหนึ่งได้โดยไม่ต้องใช้เหตุผลเกี่ยวกับการกระจัดของอิเล็กตรอน

ตัวอย่างเช่น ลองใช้คลอรีน(I) ออกไซด์ Cl 2 O เราเริ่มจากความเป็นกลางทางไฟฟ้าของอนุภาค อะตอมของออกซิเจนในออกไซด์มีสถานะออกซิเดชันเป็น -2 ซึ่งหมายความว่าอะตอมของคลอรีนทั้งสองมีประจุรวมกันเท่ากับ +2 เป็นไปตามที่แต่ละประจุมีค่า +1 เช่น คลอรีนมีสถานะออกซิเดชันที่ +1:

Cl 2 +1 O -2

เพื่อที่จะวางสัญญาณของสถานะออกซิเดชันของอะตอมต่างๆ ได้อย่างถูกต้อง ก็เพียงพอแล้วที่จะเปรียบเทียบอิเล็กโทรเนกาติวิตีของพวกมัน อะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ และอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำกว่าจะมีสถานะเป็นบวก ตามกฎที่กำหนดไว้สัญลักษณ์ขององค์ประกอบที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุดจะถูกเขียนในตำแหน่งสุดท้ายในสูตรผสม:

ฉัน +1 Cl -1, O +2 F 2 -1, P +5 Cl 5 -1

ประจุจริงและสถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลของน้ำ

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ ให้ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้

สถานะออกซิเดชันของธาตุในสารอย่างง่ายมีค่าเป็นศูนย์

ฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุด ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของฟลูออรีนในสารทั้งหมดยกเว้น F2 คือ -1

ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุดรองจากฟลูออรีน ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในสารประกอบทั้งหมดยกเว้นฟลูออไรด์จึงเป็นลบ: ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็น -2 และในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 -1

สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 ในสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะ, -1 ในสารประกอบที่มีโลหะ (ไฮไดรด์); ศูนย์ในเรื่องง่ายๆ H 2 .

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสารประกอบเป็นบวกเสมอ สถานะออกซิเดชันของโลหะของกลุ่มย่อยหลักนั้นเท่ากับจำนวนกลุ่ม โลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิมักมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ

สถานะออกซิเดชันเชิงบวกสูงสุดที่เป็นไปได้ขององค์ประกอบทางเคมีจะเท่ากับหมายเลขหมู่ (ข้อยกเว้นคือ Cu +2)

สถานะออกซิเดชันขั้นต่ำของโลหะคือศูนย์ และสำหรับอโลหะ หมายเลขหมู่ลบแปด

ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลเป็นศูนย์

การนำทาง

• การแก้ปัญหาแบบรวมตามลักษณะเชิงปริมาณของสาร
• การแก้ปัญหา. กฎแห่งความคงตัวขององค์ประกอบของสาร การคำนวณโดยใช้แนวคิดของ "มวลโมลาร์" และ "ปริมาณเคมี" ของสาร
• การแก้ปัญหาการคำนวณตามลักษณะเชิงปริมาณของสสารและกฎของปริมาณสัมพันธ์
• การแก้ปัญหาการคำนวณตามกฎของสถานะก๊าซของสสาร
• การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมในสามคาบแรก

คำนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี อิเล็กโทรเนกาติวิตี (EO) -คุณสมบัติของอะตอมของธาตุที่กำหนดเพื่อดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมของธาตุอื่นในสารประกอบเรียกว่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี อิเล็กโทรเนกาติวิตีของลิเธียมถือเป็นเอกภาพตามอัตภาพ EC ขององค์ประกอบอื่น ๆ จะถูกคำนวณตามนั้น มีสเกลค่าขององค์ประกอบ EO

ค่าตัวเลขขององค์ประกอบ EO มีค่าโดยประมาณ: มันเป็นปริมาณที่ไร้มิติ. ยิ่งค่า EC ของธาตุสูงเท่าใด คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะของธาตุก็จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น ตาม EO สามารถเขียนองค์ประกอบได้ดังนี้:

F > O > Cl > Br > S > P > C > H > Si > Al > Mg > Ca > Na > K > Cs

ฟลูออรีนมีค่า EO สูงสุด การเปรียบเทียบค่า EO ของธาตุจากแฟรนเซียม (0.86) กับฟลูออรีน (4.1) เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่า EO เป็นไปตามกฎธาตุ ในระบบธาตุธาตุ EO ในช่วงเวลาหนึ่งจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนธาตุที่เพิ่มขึ้น (จากซ้ายไปขวา) และในกลุ่มย่อยหลักจะลดลง (จากบนลงล่าง) ในคาบต่างๆ เมื่อประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนที่ชั้นนอกเพิ่มขึ้น รัศมีของอะตอมลดลง ดังนั้น ความสะดวกในการปล่อยอิเล็กตรอนจึงลดลง ค่า EO เพิ่มขึ้น ดังนั้น อโลหะ คุณสมบัติเพิ่มขึ้น

ความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุในสารประกอบ (ΔX) จะทำให้สามารถตัดสินประเภทของพันธะเคมีได้

ถ้าค่า Δ X \u003d 0 - พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

ด้วยความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตี พันธะที่มากถึง 2.0 เรียกว่า โควาเลนต์โพลาร์ตัวอย่างเช่น: พันธะ HF ในโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF: Δ X \u003d (3.98 - 2.20) \u003d 1.78

การเชื่อมต่อกับความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติวิตี มากกว่า 2.0 ถือว่าเป็นอิออนตัวอย่างเช่น: พันธะ Na-Cl ในสารประกอบ NaCl: Δ X \u003d (3.16 - 0.93) \u003d 2.23

อิเล็กโตรเนกาติวิตีขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างนิวเคลียสและเวเลนซ์อิเล็กตรอน และระยะเวลาที่เชลล์วาเลนซ์ใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ยิ่งรัศมีของอะตอมเล็กลงและมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมากเท่าใด ER ของอะตอมก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ฟลูออรีนเป็น องค์ประกอบทางไฟฟ้าลบมากที่สุด. ประการแรก มันมีอิเล็กตรอน 7 ตัวบนเวเลนซ์เชลล์ (มีเพียง 1 อิเล็กตรอนเท่านั้นที่หายไปก่อนออกเตต) และประการที่สอง เวเลนต์เชลล์นี้ตั้งอยู่ใกล้กับนิวเคลียส

อะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยที่สุดคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทพวกมันมีรัศมีขนาดใหญ่และเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกนั้นยังไม่สมบูรณ์ มันง่ายกว่าสำหรับพวกเขาที่จะให้เวเลนต์อิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น (จากนั้นเปลือกชั้นนอกสุดจะสมบูรณ์) มากกว่าที่จะ "ได้รับ" อิเล็กตรอน

อิเล็กโทรเนกาติวิตีสามารถแสดงในเชิงปริมาณและจัดเรียงองค์ประกอบตามลำดับจากน้อยไปหามาก ใช้กันมากที่สุด มาตราส่วนอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่เสนอโดยนักเคมีชาวอเมริกัน แอล. พอลลิง

สถานะออกซิเดชัน

สารประกอบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสองชนิดเรียกว่า ไบนารี่(จาก lat. bi - two) หรือสององค์ประกอบ (NaCl, HCl) ในกรณีของพันธะไอออนิกในโมเลกุล NaCl อะตอมของโซเดียมจะถ่ายโอนอิเล็กตรอนรอบนอกไปยังอะตอมของคลอรีนและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุ +1 และอะตอมของคลอรีนจะรับอิเล็กตรอนและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุ จาก -1 แผนผัง กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงของอะตอมเป็นไอออนสามารถอธิบายได้ดังนี้:

ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีในโมเลกุล HCl คู่อิเล็กตรอนทั่วไปจะเลื่อนไปทางอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากกว่า ตัวอย่างเช่น, กล่าวคือ อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนจากอะตอมของไฮโดรเจนไปยังอะตอมของคลอรีนได้ไม่สมบูรณ์ แต่เพียงบางส่วนเท่านั้น จึงทำให้เกิดประจุไฟฟ้าของอะตอมบางส่วน δ: H +0.18 Сl -0.18 หากเราจินตนาการว่าในโมเลกุล HCl และ NaCl คลอไรด์ อิเล็กตรอนจะผ่านจากอะตอมไฮโดรเจนไปยังอะตอมคลอรีนอย่างสมบูรณ์ จากนั้นพวกมันจะได้รับประจุ +1 และ -1:

ค่าเงื่อนไขดังกล่าวเรียกว่า สถานะออกซิเดชัน. เมื่อกำหนดแนวคิดนี้ สันนิษฐานแบบมีเงื่อนไขว่าในสารประกอบที่มีขั้วโควาเลนต์ อิเล็กตรอนที่ยึดจับได้ถ่ายโอนไปยังอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากกว่าอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น สารประกอบจึงประกอบด้วยอะตอมที่มีประจุบวกและประจุลบเท่านั้น

สถานะออกซิเดชันคือประจุตามเงื่อนไขของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบ ซึ่งคำนวณจากสมมติฐานที่ว่าสารประกอบทั้งหมด (ทั้งไอออนิกและขั้วโควาเลนต์) ประกอบด้วยไอออนเท่านั้น สถานะออกซิเดชันสามารถมีค่าเป็นลบ ค่าบวก หรือค่าศูนย์ ซึ่งโดยปกติจะอยู่เหนือสัญลักษณ์ธาตุที่ด้านบน ตัวอย่างเช่น:

อะตอมเหล่านั้นที่ได้รับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นหรือคู่อิเล็กตรอนทั่วไปถูกแทนที่มีค่าเป็นลบสำหรับสถานะออกซิเดชัน เช่น อะตอมของธาตุที่มีประจุไฟฟ้าลบมากกว่า. อะตอมเหล่านั้นที่บริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่นหรือจากการดึงคู่อิเล็กตรอนร่วมกันจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นบวก เช่น อะตอมของธาตุที่มีประจุไฟฟ้าลบน้อยกว่า. ค่าศูนย์ของสถานะออกซิเดชันมีอะตอมในโมเลกุลของสารอย่างง่ายและอะตอมในสถานะอิสระ เช่น

ในสารประกอบ สถานะออกซิเดชันทั้งหมดจะเป็นศูนย์เสมอ

วาเลนซ์

วาเลนซ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีนั้นถูกกำหนดโดยจำนวนของอิเล็กตรอนที่ไม่เข้าคู่ซึ่งมีส่วนในการก่อตัวของพันธะเคมีเป็นหลัก

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมถูกกำหนดโดย:

จำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ (ออร์บิทัลหนึ่งอิเล็กตรอน);

การปรากฏตัวของวงโคจรอิสระ

การปรากฏตัวของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

ในเคมีอินทรีย์ แนวคิดของ "วาเลนซ์" แทนที่แนวคิดของ "สถานะออกซิเดชัน" ซึ่งเป็นธรรมเนียมที่ต้องทำงานร่วมกันในเคมีอนินทรีย์ อย่างไรก็ตามมันไม่เหมือนกัน วาเลนซ์ไม่มีเครื่องหมายและไม่สามารถเป็นศูนย์ได้ ในขณะที่สถานะออกซิเดชันจำเป็นต้องมีเครื่องหมายระบุและสามารถมีค่าเท่ากับศูนย์ได้

โดยพื้นฐานแล้ว วาเลนซีหมายถึงความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะโควาเลนต์ตามจำนวนที่กำหนด ถ้าอะตอมมีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ n ตัวและมีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งใช้ m อะตอมนี้สามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์ n + m กับอะตอมอื่นได้ เช่น ความจุของมันจะเท่ากับ n + m เมื่อประเมินความจุสูงสุด ควรดำเนินการต่อจากการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของสถานะ "ตื่นเต้น" ตัวอย่างเช่น วาเลนซ์สูงสุดของอะตอมของเบริลเลียม โบรอน และไนโตรเจนคือ 4

ความจุถาวร:

• H, Na, Li, K, Rb, Cs - สถานะออกซิเดชัน I
• O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd - สถานะออกซิเดชัน II
• บี, อัล, กา, อิน — สถานะออกซิเดชัน III

ตัวแปรวาเลนซ์:

• ลูกบาศ์ก - ฉันและครั้งที่สอง
• เฟ, โค, นิ - II และ III
• C, Sn, Pb - II และ IV
• P- III และ V
• Cr- II, III และ VI
• S- II, IV และ VI
• Mn- II, III, IV, VI และ VII
• N- II, III, IV และ V
• Cl- ฉัน, IV, VIและปกเกล้าเจ้าอยู่หัว

คุณสามารถเขียนสูตรของสารประกอบโดยใช้วาเลนซีได้

สูตรเคมีเป็นบันทึกเงื่อนไขขององค์ประกอบของสารโดยใช้เครื่องหมายและดัชนีทางเคมี

ตัวอย่างเช่น: H 2 O เป็นสูตรของน้ำ โดยที่ H และ O เป็นสัญญาณทางเคมีของธาตุ 2 คือดัชนีที่แสดงจำนวนอะตอมของธาตุนี้ที่ประกอบกันเป็นโมเลกุลของน้ำ

เมื่อตั้งชื่อสารที่มีวาเลนซ์ผันแปร จะต้องระบุวาเลนซ์ซึ่งอยู่ในวงเล็บ ตัวอย่างเช่น P 2 0 5 - ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V)

I. สถานะออกซิเดชัน อะตอมฟรีและอะตอมในโมเลกุล สารที่เรียบง่ายเท่ากับ ศูนย์— นา 0 , ร 4 0 , อ 2 0

ครั้งที่สอง ที่ สารที่ซับซ้อนผลรวมเชิงพีชคณิตของ CO ของอะตอมทั้งหมดโดยคำนึงถึงดัชนีเท่ากับศูนย์ = 0 และใน ผิวค่าใช้จ่ายของมัน

ตัวอย่างเช่น:

ตัวอย่างเช่น ลองวิเคราะห์สารประกอบหลายตัวและค้นหาความจุ คลอรีน:

ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการผ่านการทดสอบ:

ตารางธาตุ

ตารางการละลาย