Tính hoá trị và mức độ oxi hoá của các nguyên tố hoá học. Độ âm điện, trạng thái oxi hóa và hóa trị của các nguyên tố hóa học

Phần 1. Nhiệm vụ A5.

Các mặt hàng đã kiểm tra: Độ âm điện. Trạng thái oxi hóa và

hóa trị của các nguyên tố hóa học.

Độ âm điện-giá trị đặc trưng cho khả năng phân cực liên kết cộng hoá trị của nguyên tử. Nếu trong phân tử nguyên tử A - B, các êlectron liên kết hút về nguyên tử B mạnh hơn nguyên tử A thì nguyên tử B được coi là nhiễm điện âm hơn nguyên tử A.

Độ âm điện của nguyên tử là khả năng của nguyên tử trong phân tử (hợp chất) hút các electron liên kết nó với các nguyên tử khác.

Khái niệm độ âm điện (EO) do L. Pauling (Mỹ, 1932) đưa ra. Đặc tính định lượng của độ âm điện của nguyên tử là rất có điều kiện và không thể được biểu thị bằng đơn vị của bất kỳ đại lượng vật lý nào; do đó, một số thang đo đã được đề xuất để xác định định lượng EO. Quy mô của EC tương đối đã nhận được sự công nhận và phân phối lớn nhất:

Giá trị độ âm điện của các nguyên tố theo Pauling

Độ âm điện χ (tiếng Hy Lạp chi) - khả năng giữ các electron bên ngoài (hóa trị) của nguyên tử. Nó được xác định bởi mức độ hút của các electron này đối với hạt nhân mang điện tích dương.

Tính chất này thể hiện trong các liên kết hóa học là sự dịch chuyển các electron liên kết về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Độ âm điện của các nguyên tử liên quan đến sự hình thành liên kết hóa học là một trong những yếu tố chính quyết định không chỉ LOẠI, mà còn là TÍNH CHẤT của liên kết này, và do đó ảnh hưởng đến bản chất của sự tương tác giữa các nguyên tử trong một phản ứng hóa học.

Trong thang độ âm điện tương đối của các nguyên tố của L. Pauling (được biên soạn trên cơ sở năng lượng liên kết của các phân tử tảo cát), kim loại và nguyên tố cơ quan được sắp xếp theo hàng sau:

Độ âm điện của các nguyên tố tuân theo quy luật tuần hoàn: tăng dần từ trái sang phải theo chu kỳ và từ dưới lên trên trong các phân nhóm chính của D.I. Mendeleev.

Độ âm điện không phải là hằng số tuyệt đối của một nguyên tố. Nó phụ thuộc vào điện tích hiệu dụng của hạt nhân nguyên tử, có thể thay đổi dưới ảnh hưởng của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử lân cận, loại obitan nguyên tử và bản chất của sự lai hóa của chúng.

Trạng thái oxy hóa là điện tích có điều kiện của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học trong một hợp chất, được tính toán từ giả thiết rằng các hợp chất chỉ bao gồm các ion.

Các trạng thái oxi hóa có thể có giá trị dương, âm hoặc bằng không, và dấu được đặt trước số: -1, -2, +3, ngược lại với điện tích của ion, dấu được đặt sau số.

Trong phân tử, tổng đại số của các trạng thái oxi hóa của các nguyên tố, có tính đến số nguyên tử của chúng, là 0.

Các trạng thái oxi hóa của kim loại trong hợp chất luôn là số dương, trạng thái oxi hóa cao nhất ứng với số thứ tự của nhóm trong hệ thống tuần hoàn mà nguyên tố này nằm ở đâu (không kể một số nguyên tố: vàng Au + 3 (nhóm I), Cu + 2 (II), từ nhóm VIII, trạng thái oxy hóa +8 chỉ có thể có trong Osmium Os và ruthenium Ru.

Bậc của phi kim loại có thể vừa dương vừa âm, tùy thuộc vào nguyên tử nào mà nó liên kết với nhau: nếu với nguyên tử kim loại thì nó luôn âm, nếu với phi kim thì nó có thể là cả + và - ( bạn sẽ học về điều này khi nghiên cứu một số độ âm điện). Trạng thái oxi hóa âm cao nhất của các phi kim loại có thể được tìm thấy bằng cách trừ đi 8 số của nhóm mà nguyên tố này nằm, độ dương cao nhất bằng số electron ở lớp ngoài cùng (số electron tương ứng với số nhóm).

Các trạng thái oxi hóa của các chất đơn giản là 0, bất kể đó là kim loại hay phi kim loại.

Bảng hiển thị các độ không đổi cho các phần tử được sử dụng phổ biến nhất:

Bậc oxi hóa (số oxi hóa, điện tích hình thức) là giá trị điều kiện phụ để ghi các quá trình oxi hóa, phản ứng oxi hóa khử và phản ứng oxi hóa khử, trị số của điện tích quy về nguyên tử trong phân tử với giả thiết rằng các cặp electron đó thực hiện liên kết bị chuyển dịch hoàn toàn về phía các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Ý tưởng về mức độ oxy hóa là cơ sở cho sự phân loại và danh pháp của các hợp chất vô cơ.

Mức độ oxy hóa là một giá trị điều kiện thuần túy không có ý nghĩa vật lý, nhưng đặc trưng cho sự hình thành liên kết hóa học của tương tác giữa các nguyên tử trong phân tử.

Giá trị của các nguyên tố hóa học -(từ tiếng Latin valens - có sức mạnh) - khả năng nguyên tử của các nguyên tố hóa học tạo thành một số liên kết hóa học nhất định với nguyên tử của các nguyên tố khác. Trong các hợp chất được hình thành với sự trợ giúp của các liên kết ion, hóa trị của các nguyên tử được xác định bởi số lượng các điện tử gắn hoặc hiến tặng. Trong các hợp chất có liên kết cộng hóa trị, hóa trị của nguyên tử được xác định bằng số cặp electron xã hội được tạo thành.

Hóa trị vĩnh viễn:

Nhớ lại:

Trạng thái oxy hóa là điện tích có điều kiện của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học trong một hợp chất, được tính từ giả thiết rằng tất cả các liên kết đều có bản chất ion.

1. Một nguyên tố ở dạng đơn chất có số oxi hóa bằng không. (Cu, H2)

2. Tổng các trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong phân tử chất bằng không.

3. Tất cả các kim loại đều có trạng thái oxi hóa dương.

4. Bo và silic trong các hợp chất đều có trạng thái oxi hóa dương.

5. Hiđro có trạng thái oxi hóa (+1) trong các hợp chất, không kể hiđrua

(hợp chất của hydro với kim loại thuộc phân nhóm chính của nhóm thứ nhất và thứ hai, trạng thái oxi hóa -1, ví dụ Na + H -)

6. Oxi có trạng thái oxi hóa (-2), ngoại trừ sự kết hợp của oxi với flo OF2, trạng thái oxi hóa của oxi (+2), trạng thái oxi hóa của flo (-1). Và trong peroxit H 2 O 2 - mức độ oxy hóa của oxy (-1);

7. Flo có trạng thái oxi hóa (-1).

Độ âm điện là đặc tính của nguyên tử HeMe để thu hút các cặp electron dùng chung. Độ âm điện có cùng sự phụ thuộc vào độ âm của phi kim: nó tăng theo chu kỳ (từ trái sang phải), và yếu dần theo nhóm (trên cùng).

Nguyên tố có độ âm điện cao nhất là Flo, sau đó là Oxy, Nitơ… vv….

Thuật toán để hoàn thành nhiệm vụ trong phiên bản demo:

Tập thể dục:

Nguyên tử clo nằm ở nhóm 7 nên có thể có số oxi hóa tối đa là +7.

Nguyên tử clo thể hiện mức độ oxi hóa này trong chất HClO4.

Hãy kiểm tra xem: Hai nguyên tố hóa học hiđro và oxi có số oxi hóa không đổi và lần lượt bằng +1 và -2. Số trạng thái oxi hóa đối với oxi là (-2) 4 = (- 8), đối với hiđro (+1) 1 = (+ 1). Số trạng thái oxi hóa dương bằng số oxi hóa âm. Do đó (-8) + (+ 1) = (- 7). Nghĩa là số độ dương của nguyên tử crom là 7, ta viết các trạng thái oxi hóa của các nguyên tố. Trạng thái oxi hóa của clo là +7 trong hợp chất HClO4.

Đáp án: Phương án 4. Trạng thái oxi hóa của clo là +7 trong hợp chất HClO4.

Các công thức khác nhau của nhiệm vụ A5:

3. Trạng thái oxi hóa của clo trong Ca (ClO 2) 2

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

4. Nguyên tố có độ âm điện nhỏ nhất

5. Mangan có trạng thái oxi hóa thấp nhất trong hợp chất

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

6. Nitơ thể hiện số oxi hóa +3 trong mỗi hợp chất

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

7. Hóa trị của nguyên tố là

1) số lượng liên kết σ được hình thành bởi nó

2) số lượng liên kết được hình thành bởi nó

3) số lượng liên kết cộng hóa trị được hình thành bởi nó

4) các trạng thái oxy hóa có dấu hiệu ngược lại

8. Nitơ thể hiện trạng thái oxi hóa cực đại trong hợp chất

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

tạo thành một số nhất định với nguyên tử của các nguyên tố khác.

Hóa trị của nguyên tử flo luôn bằng I

Li, Na, K, F,H, Rb, Cs- đơn hóa trị;

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn,O, Ra- có hóa trị bằng II;

Al, BLợi- hóa trị ba.

Hóa trị tối đa của các nguyên tử của một nguyên tố nhất định trùng với số thứ tự của nhóm mà nó nằm trong hệ thống tuần hoàn. Ví dụ, đối với Sa thìII, đối với lưu huỳnh -VI, đối với clo -VII. Ngoại lệ rất nhiều quy tắc này quá:

Yếu tốVInhóm O có hóa trị II (trong H 3 O + - III);
- F đơn trị (thay vìVII);
- thường là sắt hóa trị hai và ba, một nguyên tố thuộc nhóm VIII;
- N chỉ có thể chứa 4 nguyên tử gần chính nó chứ không phải 5, như sau từ số nhóm;
- đồng hóa trị một và đồng hai hóa trị, nằm trong nhóm I.

Giá trị hóa trị tối thiểu của các nguyên tố mà nó có thể thay đổi được xác định theo công thức: số nhóm trong PS - 8. Vì vậy, hóa trị thấp nhất của lưu huỳnh 8 - 6 \ u003d 2, flo và các halogen khác - (8 - 7) \ u003d 1, nitơ và phốt pho - (8 - 5) = 3, v.v.

Trong hợp chất, tổng các đơn vị hóa trị của nguyên tử một nguyên tố phải tương ứng với tổng hóa trị của nguyên tố khác (hoặc tổng số hóa trị của một nguyên tố hóa học bằng tổng số hóa trị của các nguyên tử của nguyên tố hóa học khác). Vì vậy, trong phân tử nước H-O-H, hóa trị của H bằng I, có 2 nguyên tử như vậy, nghĩa là trong hiđro có 2 đơn vị hóa trị (1 × 2 = 2). Cùng một giá trị có hóa trị của oxy.

Khi kim loại kết hợp với phi kim loại, chất nào sau đây có hóa trị thấp hơn

Trong hợp chất gồm các nguyên tử thuộc hai loại, nguyên tố nào nằm ở vị trí thứ hai có hóa trị thấp nhất. Vì vậy, khi kết nối các phi kim loại với nhau, nguyên tố nằm trong PSCE của Mendeleev ở bên phải và bên trên, và nguyên tố cao nhất, tương ứng ở bên trái và bên dưới, thể hiện hóa trị thấp nhất.

Hóa trị của dư axit trùng với số nguyên tử H trong công thức axit thì hóa trị của nhóm OH là I.

Trong một hợp chất được tạo thành bởi các nguyên tử của ba nguyên tố, nguyên tử nào ở giữa công thức được gọi là nguyên tử trung tâm. Các nguyên tử O liên kết trực tiếp với nó, và phần còn lại của các nguyên tử tạo liên kết với oxy.

Quy tắc xác định mức độ oxi hóa của các nguyên tố hóa học.

Trạng thái oxi hóa là điện tích có điều kiện của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học trong một hợp chất, được tính từ giả thiết rằng các hợp chất chỉ gồm các ion. Các trạng thái oxi hóa có thể có giá trị dương, âm hoặc bằng không, và dấu được đặt trước số: -1, -2, +3, ngược lại với điện tích của ion, dấu được đặt sau số.
Các trạng thái oxi hóa của kim loại trong hợp chất luôn là số dương, trạng thái oxi hóa cao nhất ứng với số thứ tự của nhóm trong hệ thống tuần hoàn mà nguyên tố này nằm ở đâu (không kể một số nguyên tố: vàng Au +3 (Tôi nhóm), Cu +2 (II), từ nhóm VIII, chỉ có Osmium Os và Ru ruthenium mới có thể có trạng thái oxy hóa +8.
Bậc của phi kim loại có thể vừa dương vừa âm, tùy thuộc vào nguyên tử mà nó liên kết với nhau: nếu với nguyên tử kim loại thì nó luôn âm, nếu với phi kim thì nó có thể là cả + và -. Khi xác định trạng thái oxy hóa, phải sử dụng các quy tắc sau:

Trạng thái oxi hóa của bất kỳ nguyên tố nào trong một chất đơn giản là 0.

Tổng các trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử tạo nên hạt (phân tử, ion, v.v.) bằng điện tích của hạt này.

Tổng các trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong một phân tử trung hòa là 0.

Nếu một hợp chất được tạo thành bởi hai nguyên tố thì nguyên tố có độ âm điện lớn hơn có số oxi hóa nhỏ hơn 0 và nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn có số oxi hóa lớn hơn không.

Trạng thái oxi hóa dương cực đại của bất kỳ nguyên tố nào bằng số nhóm trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố và trạng thái oxi hóa âm cực tiểu là N-8, trong đó N là số thứ tự của nhóm.

Trạng thái oxi hóa của flo trong các hợp chất là -1.

Trạng thái oxi hóa của các kim loại kiềm (liti, natri, kali, rubidi, xêzi) là +1.

Trạng thái oxi hóa của các kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II của hệ thống tuần hoàn (magie, canxi, stronti, bari) là +2.

Trạng thái oxi hóa của nhôm là +3.

Trạng thái oxi hóa của hiđro trong các hợp chất là +1 (trừ các hợp chất với kim loại NaH, CaH 2 , trong các hợp chất này, trạng thái oxi hóa của hiđro là -1).

Trạng thái oxy hóa của oxy là –2 (ngoại lệ là peroxit H 2 O 2 , Na 2 O 2 , BaO 2 trong chúng, trạng thái oxi hóa của oxi là -1, và kết hợp với flo - +2).

Trong phân tử, tổng đại số của các trạng thái oxi hóa của các nguyên tố, có tính đến số nguyên tử của chúng, là 0.

Thí dụ. Xác định các trạng thái oxi hóa trong hợp chất K 2 Cr 2 O 7 .
Hai nguyên tố hóa học kali và oxi có số oxi hóa không đổi và lần lượt bằng +1 và -2. Số trạng thái oxi hóa đối với oxi là (-2) 7 = (- 14), đối với kali (+1) 2 = (+ 2). Số trạng thái oxi hóa dương bằng số oxi hóa âm. Do đó (-14) + (+ 2) = (- 12). Điều này có nghĩa là số độ dương của nguyên tử crom là 12, nhưng có 2 nguyên tử, có nghĩa là mỗi nguyên tử có (+12): 2 = (+ 6), chúng ta viết các trạng thái oxi hóa của các nguyên tố.Đến + 2 Cr +6 2 O -2 7

Trong số các phản ứng hóa học, bao gồm cả những phản ứng trong tự nhiên, phản ứng oxy hóa khử là phổ biến nhất. Chúng bao gồm, ví dụ, quang hợp, trao đổi chất, các quá trình sinh học, cũng như đốt cháy nhiên liệu, sản xuất kim loại và nhiều phản ứng khác. Phản ứng oxy hóa khử từ lâu đã được nhân loại sử dụng thành công cho nhiều mục đích khác nhau, nhưng lý thuyết điện tử về các quá trình oxy hóa khử mới xuất hiện khá gần đây - vào đầu thế kỷ 20.

Để chuyển sang lý thuyết hiện đại về oxy hóa khử, cần phải đưa ra một số khái niệm - đây là hóa trị, trạng thái oxi hóa và cấu tạo lớp vỏ electron của nguyên tử. Nghiên cứu các phần như, các yếu tố và, chúng ta đã bắt gặp những khái niệm này. Tiếp theo, chúng ta hãy xem xét chúng chi tiết hơn.

Hiệu lực và trạng thái oxy hóa

Valence- một khái niệm phức tạp nảy sinh cùng với khái niệm liên kết hóa học và được định nghĩa là thuộc tính của nguyên tử để gắn hoặc thay thế một số nguyên tử nhất định của nguyên tố khác, tức là là khả năng hình thành liên kết hóa học của các nguyên tử trong hợp chất. Ban đầu, hóa trị được xác định bởi hydro (hóa trị của nó được lấy bằng 1) hoặc oxy (hóa trị bằng 2). Sau đó, họ bắt đầu phân biệt giữa hóa trị dương và âm. Về mặt định lượng, hóa trị dương được đặc trưng bởi số electron mà nguyên tử hiến tặng, và hóa trị âm là số electron phải gắn vào nguyên tử để thực hiện quy tắc octet (tức là hoàn thành mức năng lượng bên ngoài). Sau đó, khái niệm hóa trị bắt đầu kết hợp bản chất của các liên kết hóa học nảy sinh giữa các nguyên tử trong tổ hợp của chúng.

Theo quy luật, hóa trị cao nhất của các nguyên tố tương ứng với số thứ tự của nhóm trong hệ thống tuần hoàn. Tuy nhiên, như với tất cả các quy tắc, vẫn có ngoại lệ: ví dụ, đồng và vàng nằm trong nhóm đầu tiên của hệ thống tuần hoàn và hóa trị của chúng phải bằng số nhóm, tức là 1, nhưng trên thực tế, đồng có giá trị cao nhất là 2 và vàng - 3.

Trạng thái oxy hóađôi khi được gọi là số oxi hóa, hóa trị điện hóa hoặc trạng thái oxi hóa và là một khái niệm điều kiện. Do đó, khi tính mức độ oxi hóa, người ta cho rằng chỉ có các ion tạo nên phân tử, mặc dù hầu hết các hợp chất đều không phải là ion. Về mặt định lượng, trạng thái oxy hóa của các nguyên tử của một nguyên tố trong một hợp chất được xác định bởi số lượng electron gắn vào nguyên tử hoặc dịch chuyển khỏi nguyên tử. Do đó, trong trường hợp không có sự dịch chuyển của các electron, trạng thái oxi hóa sẽ bằng không, với sự dịch chuyển của các electron về phía một nguyên tử nhất định, nó sẽ là âm và với sự chuyển dời từ một nguyên tử nhất định, nó sẽ là dương.

Xác định trạng thái oxy hóa của nguyên tử bạn phải tuân theo các quy tắc sau:

Trong phân tử các chất và kim loại đơn giản, trạng thái oxi hoá của nguyên tử bằng 0.
Hiđro trong hầu hết các hợp chất có số oxi hóa bằng +1 (và chỉ trong hiđrua của các kim loại hoạt động bằng -1).
Đối với nguyên tử oxi trong các hợp chất của nó, trạng thái oxi hóa là -2 (ngoại lệ: OF 2 và peroxit kim loại, trạng thái oxi hóa của oxi tương ứng là +2 và -1).
Nguyên tử của kim loại kiềm (+1) và kim loại kiềm thổ (+2), cũng như flo (-1) cũng có trạng thái oxi hóa không đổi
Trong các hợp chất ion đơn giản, trạng thái oxi hóa có độ lớn và dấu bằng điện tích của nó.
Đối với hợp chất cộng hóa trị, nguyên tử có độ âm điện lớn hơn có trạng thái oxi hóa là dấu "-" và nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn có dấu "+".
Đối với hợp chất phức tạp cho biết mức độ oxi hóa của nguyên tử trung tâm.
Tổng các trạng thái oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng không.

Ví dụ, hãy xác định trạng thái oxi hóa của Se trong hợp chất H 2 SeO 3

Vì vậy, trạng thái oxi hóa của hiđro là +1, oxi -2, và tổng của tất cả các trạng thái oxi hóa bằng 0, chúng ta sẽ lập biểu thức, có tính đến số nguyên tử trong hợp chất H 2 + Se x O 3 -2 :

(+1) 2 + x + (- 2) 3 = 0, đồng thời

những thứ kia. H 2 + Se +4 O 3 -2

Biết được trạng thái oxi hoá của một nguyên tố trong hợp chất có giá trị nào, ta có thể dự đoán được tính chất hoá học và khả năng phản ứng của nó đối với các hợp chất khác, cũng như xem hợp chất này có chât khử hoặc chất oxy hóa. Những khái niệm này được phát triển đầy đủ trong lý thuyết oxy hóa khử:

Quá trình oxy hóa- là quá trình mất electron của nguyên tử, ion hoặc phân tử làm tăng mức độ oxi hóa.

Al 0 -3e - = Al +3;

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

2Cl - -2e - \ u003d Cl 2

Sự hồi phục - là quá trình nguyên tử, ion hoặc phân tử thu nhận electron, dẫn đến sự giảm trạng thái oxy hóa.

Ca +2 + 2e - = Ca 0;

2H + + 2e - \ u003d H 2

Chất oxy hóa- các hợp chất nhận electron trong một phản ứng hóa học, và chất khử là những hợp chất nhường electron. Chất khử bị oxi hóa trong quá trình phản ứng, và chất oxi hóa bị khử.
Thực chất của phản ứng oxi hóa khử- sự chuyển động của các electron (hay sự dịch chuyển của các cặp electron) từ chất này sang chất khác, kèm theo sự thay đổi các trạng thái oxi hóa của nguyên tử hoặc ion. Trong các phản ứng như vậy, một nguyên tố không thể bị oxi hóa mà không khử nguyên tố kia, bởi vì. sự chuyển electron luôn gây ra cả sự oxi hóa và sự khử. Như vậy, tổng số electron nhận của một nguyên tố trong quá trình oxi hóa trùng với số electron mà nguyên tố khác nhận trong quá trình khử.

Vì vậy, nếu các nguyên tố trong hợp chất ở trạng thái số oxi hóa cao nhất thì chúng sẽ chỉ thể hiện tính oxi hóa, do không thể hiến electron nữa. Ngược lại, nếu các nguyên tố trong hợp chất ở trạng thái oxi hóa thấp nhất thì chúng chỉ thể hiện tính khử, vì chúng không còn có thể thêm electron. Nguyên tử của các nguyên tố ở trạng thái oxi hoá trung gian tuỳ theo điều kiện phản ứng có thể vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử. Hãy nêu một ví dụ: lưu huỳnh ở trạng thái oxi hóa cao nhất +6 trong hợp chất H 2 SO 4 chỉ thể hiện tính oxi hóa, trong hợp chất H 2 S - lưu huỳnh ở trạng thái oxi hóa thấp nhất -2 và chỉ thể hiện tính khử, và trong H 2 SO 3 ở trạng thái oxi hóa trung gian +4, lưu huỳnh có thể vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử.

Dựa vào giá trị các trạng thái oxi hoá của các nguyên tố có thể dự đoán xác suất xảy ra phản ứng giữa các chất. Rõ ràng là nếu cả hai nguyên tố trong hợp chất của chúng đều ở trạng thái oxi hóa cao hơn hoặc thấp hơn thì phản ứng giữa chúng là không thể xảy ra. Phản ứng có thể xảy ra nếu một trong các hợp chất có thể thể hiện tính oxi hóa, còn hợp chất kia có thể thể hiện tính khử. Ví dụ, trong HI và H 2 S, cả iot và lưu huỳnh đều ở trạng thái oxi hóa thấp nhất (-1 và -2) và chỉ có thể là chất khử, do đó, chúng sẽ không phản ứng với nhau. Nhưng chúng sẽ tương tác hoàn hảo với H 2 SO 4, được đặc trưng bởi tính khử, tk. lưu huỳnh ở đây ở trạng thái oxi hóa cao nhất.

Các chất khử và chất oxi hóa quan trọng nhất được trình bày trong bảng sau.

Người khôi phục
Nguyên tử trung tính	Sơ đồ chung M-n →Mn + Tất cả các kim loại, cũng như hydro và cacbon. Các chất khử mạnh nhất là kim loại kiềm và kiềm thổ, cũng như lantan và actini. Chất khử yếu - kim loại quý - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh.Trong các phân nhóm chính của hệ thống tuần hoàn, khả năng khử của các nguyên tử trung hòa tăng theo số thứ tự tăng dần.
các ion phi kim loại mang điện tích âm	Sơ đồ chung E +ne - → EN- Các ion mang điện tích âm là chất khử mạnh do chúng có thể cho cả các điện tử thừa và các điện tử ngoài cùng của chúng. Khả năng phục hồi, với cùng một điện tích, tăng khi bán kính nguyên tử tăng lên. Ví dụ, I là chất khử mạnh hơn Br - và Cl -. S 2-, Se 2-, Te 2- và những chất khác cũng có thể là chất khử.
ion kim loại tích điện dương ở trạng thái oxi hóa thấp nhất	Các ion kim loại ở trạng thái oxi hóa thấp nhất có thể thể hiện tính khử nếu chúng được đặc trưng bởi các ion ở trạng thái có số oxi hóa cao hơn. Ví dụ, Sn 2+ -2e - → Sn 4+ Cr 2+ -e - → Cr 3+ Cu + -e - → Cu 2+
Các ion phức và phân tử chứa nguyên tử ở trạng thái oxi hóa trung gian	Các ion phức chất cũng như các phân tử có thể thể hiện tính khử nếu các nguyên tử tạo nên chúng ở trạng thái oxi hóa trung gian. Ví dụ, SO 3 2-, NO 2 -, AsO 3 3-, 4-, SO 2, CO, NO và những chất khác.
	Carbon, Carbon monoxide (II), Sắt, Kẽm, Nhôm, Thiếc, Axit lưu huỳnh, Natri sulfit và bisulfit, Natri sulfua, Natri thiosunfat, Hydro, Dòng điện
Chất oxy hóa
Nguyên tử trung tính	Sơ đồ chung E + ne- → E n- Chất oxi hóa là nguyên tử nguyên tố p. Các phi kim loại tiêu biểu là flo, oxi, clo. Chất oxi hóa mạnh nhất là halogen và oxi. Trong các phân nhóm chính nhóm 7, 6, 5 và 4, từ trên xuống dưới, hoạt độ oxi hóa của các nguyên tử giảm dần.
các ion kim loại tích điện dương	Tất cả các ion kim loại mang điện tích dương đều thể hiện tính oxi hóa ở các mức độ khác nhau. Trong số này, chất oxi hóa mạnh nhất là các ion ở mức độ oxi hóa cao, ví dụ Sn 4+, Fe 3+, Cu 2+. Các ion kim loại quý, ngay cả ở trạng thái oxy hóa thấp, cũng là chất oxy hóa mạnh.
Các ion phức và phân tử chứa nguyên tử kim loại ở trạng thái oxi hóa cao nhất	Chất oxi hóa đặc trưng là chất chứa nguyên tử kim loại ở trạng thái có số oxi hóa cao nhất. Ví dụ: KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4.
Các ion phức và phân tử chứa nguyên tử phi kim loại ở trạng thái có số oxi hóa dương	Đây chủ yếu là các axit chứa oxy, cũng như các oxit và muối tương ứng của chúng. Ví dụ, SO 3, H 2 SO 4, HClO, HClO 3, NaOBr và những chất khác. Trong một hàng H2SO4 →H2SeO4 & rarr;H6Tèo 6 hoạt tính oxi hóa tăng từ sunfuric thành axit kểuric. Trong một hàng HClO-HClO 2 -HClO 3 -HClO 4 HBrO - HBrO 3 - HIO - HIO 3 - HIO 4, H5IO 6 hoạt động oxy hóa tăng từ phải sang trái, trong khi tính axit tăng từ trái sang phải.
Các chất khử quan trọng nhất trong thực hành kỹ thuật và phòng thí nghiệm	Oxy, Ozone, Kali pemanganat, Axit cromic và axit dicromic, Axit nitric, Axit nitơ, Axit sulfuric (đồng thời), Hydro peroxit, Dòng điện, Axit pecloric, Mangan đioxit, Chì đioxit, Clo, Dung dịch kali và natri hypoclorit, Kali hypobromit, Kali hexacyanoferrat (III).

Thể loại ,

Nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau có thể gắn một số nguyên tử khác nhau, tức là thể hiện các giá trị khác nhau.

Tính hiệu đặc trưng cho khả năng kết hợp của nguyên tử với các nguyên tử khác. Bây giờ, sau khi nghiên cứu cấu trúc của nguyên tử và các loại liên kết hóa học, chúng ta có thể xem xét khái niệm này chi tiết hơn.

Hiệu lực là số lượng liên kết hóa học đơn lẻ mà một nguyên tử tạo ra với các nguyên tử khác trong phân tử. Số liên kết hóa học được hiểu là số cặp electron chung. Vì các cặp electron chung chỉ được hình thành trong trường hợp có liên kết cộng hóa trị, nên hóa trị của nguyên tử chỉ có thể được xác định trong các hợp chất cộng hóa trị.

Trong công thức cấu tạo của phân tử, liên kết hóa học được biểu diễn bằng dấu gạch ngang. Số lượng dấu gạch ngang kéo dài từ ký hiệu của một nguyên tố nhất định là hóa trị của nó. Giá trị luôn là một giá trị nguyên dương từ I đến VIII.

Như bạn đã nhớ, hóa trị cao nhất của một nguyên tố hóa học trong oxit thường bằng số của nhóm mà nó nằm trong đó. Để xác định hóa trị của một phi kim loại trong hợp chất với hiđro, bạn cần lấy số thứ tự của nhóm trừ đi 8.

Trong trường hợp đơn giản nhất, hóa trị bằng số electron chưa ghép đôi trong nguyên tử, do đó, ví dụ, oxy (chứa hai electron chưa ghép đôi) có hóa trị II và hydro (chứa một electron chưa ghép đôi) - I.

Trong tinh thể ion và tinh thể kim loại không có các cặp electron chung, vì vậy đối với các chất này, khái niệm hóa trị là số liên kết hóa học không có ý nghĩa. Đối với tất cả các nhóm hợp chất, bất kể loại liên kết hóa học nào, một khái niệm phổ quát hơn có thể áp dụng được, được gọi là mức độ oxi hóa.

Trạng thái oxy hóa

là điện tích có điều kiện đối với nguyên tử trong phân tử hoặc tinh thể. Nó được tính toán với giả định rằng tất cả các liên kết cộng hóa trị có cực đều là ion.

Không giống như hóa trị, trạng thái oxy hóa có thể là dương, âm hoặc bằng không. Trong các hợp chất ion đơn giản nhất, các trạng thái oxi hóa trùng với điện tích của các ion.

Ví dụ, trong kali clorua KCl (K + Cl -) kali có trạng thái ôxy hóa +1, và clo -1, trong canxi oxit CaO (Ca +2 O -2) canxi thể hiện trạng thái ôxy hóa +2, và ôxy -2. Quy tắc này áp dụng cho tất cả các oxit bazơ: trong chúng, trạng thái oxi hóa của kim loại bằng điện tích của ion kim loại (natri +1, bari +2, nhôm +3) và trạng thái oxi hóa của oxi là -2. Trạng thái oxy hóa được biểu thị bằng một chữ số Ả Rập, được đặt phía trên ký hiệu của nguyên tố, như hóa trị:

Cu +2 Cl 2 -1; Fe +2 S -2

Trạng thái oxi hóa của một nguyên tố trong một chất đơn giản được lấy bằng không:

Na 0, O 2 0, S 8 0, Cu 0

Xem xét cách xác định trạng thái oxi hóa trong các hợp chất cộng hóa trị.

A-xít clohidric HCl là chất có liên kết cộng hóa trị có cực. Cặp electron dùng chung trong phân tử HCl bị chuyển dịch sang nguyên tử clo có độ âm điện lớn. Chúng tôi tinh thần chuyển đổi liên kết H-Cl thành một liên kết ion (điều này thực sự xảy ra trong dung dịch nước), chuyển hoàn toàn cặp electron sang nguyên tử clo. Nó sẽ nhận điện tích -1 và hydro +1. Do đó, clo trong chất này có trạng thái oxi hóa -1 và hiđro +1:

Điện tích thực và trạng thái oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử hiđro clorua

Trạng thái oxi hóa và hóa trị là những khái niệm có liên quan. Trong nhiều hợp chất cộng hoá trị, giá trị tuyệt đối của trạng thái oxi hoá của các nguyên tố bằng hoá trị của chúng. Tuy nhiên, có một số trường hợp hóa trị khác với trạng thái oxi hóa. Đây là điển hình, ví dụ, đối với các chất đơn giản, trong đó trạng thái oxi hóa của nguyên tử bằng 0 và hóa trị là số cặp electron chung:

O = O.

Hóa trị của oxy là II và trạng thái oxy hóa là 0.

Trong một phân tử hydrogen peroxide

H-O-O-H

oxy là hóa trị hai và hydro là hóa trị một. Đồng thời, các trạng thái oxi hóa của cả hai nguyên tố đều có giá trị tuyệt đối bằng 1:

H 2 +1 O 2 -1

Cùng một nguyên tố trong các hợp chất khác nhau có thể có cả trạng thái oxi hóa dương và âm, tùy thuộc vào độ âm điện của các nguyên tử liên kết với nó. Ví dụ, hãy xem xét hai hợp chất cacbon, metan CH 4 và cacbon (IV) florua CF 4.

Carbon có độ âm điện lớn hơn hydro, vì vậy trong mêtan, mật độ electron của liên kết C – H được chuyển từ hydro sang carbon, và mỗi nguyên tử trong số bốn nguyên tử hydro có trạng thái oxy hóa là +1, và nguyên tử carbon là -4. Ngược lại, trong phân tử CF4, các electron của tất cả các liên kết được chuyển từ nguyên tử cacbon sang nguyên tử flo, trạng thái oxi hóa của nó là -1, do đó cacbon ở trạng thái oxi hóa +4. Hãy nhớ rằng trạng thái oxi hóa của nguyên tử có độ âm điện lớn nhất trong hợp chất luôn là trạng thái âm.

Mô hình phân tử florua metan CH 4 và cacbon (IV) CF 4. Cực của các liên kết được biểu thị bằng các mũi tên.

Bất kỳ phân tử nào cũng trung hòa về điện nên tổng các trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử bằng không. Sử dụng quy tắc này, từ trạng thái oxi hóa đã biết của một nguyên tố trong hợp chất, người ta có thể xác định trạng thái oxi hóa của nguyên tố khác mà không cần dùng đến suy luận về sự dịch chuyển của các electron.

Ví dụ, chúng ta hãy lấy clo (I) oxit Cl 2 O. Chúng ta tiến hành từ độ âm điện của hạt. Nguyên tử oxi trong oxit có trạng thái oxi hóa là -2, nghĩa là cả hai nguyên tử clo đều mang tổng điện tích là +2. Theo đó, trên mỗi chúng điện tích là +1, tức là clo có trạng thái oxi hóa +1:

Cl 2 +1 O -2

Để đặt đúng các dấu hiệu của trạng thái oxi hóa của các nguyên tử khác nhau, chỉ cần so sánh độ âm điện của chúng là đủ. Nguyên tử có độ âm điện lớn hơn sẽ có trạng thái oxi hóa âm, trong khi nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn sẽ có trạng thái dương. Theo quy tắc đã thiết lập, ký hiệu của nguyên tố có độ âm điện lớn nhất được viết ở vị trí cuối cùng trong công thức hợp chất:

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

Điện tích thực và trạng thái oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử nước

Khi xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất, người ta tuân theo các quy tắc sau.

Trạng thái oxi hóa của một nguyên tố trong chất đơn giản bằng không.

Flo là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất nên số oxi hóa của flo trong các chất trừ F2 là -1.

Ôxy là nguyên tố có độ âm điện cao nhất sau flo, do đó trạng thái ôxy hóa của ôxy trong tất cả các hợp chất ngoại trừ flo là âm: trong hầu hết các trường hợp, nó là -2, và trong hiđro peoxit là H 2 O 2 -1.

Trạng thái oxi hóa của hiđro là +1 trong hợp chất với phi kim loại, -1 trong hợp chất với kim loại (hiđrua); không trong vật chất đơn giản H 2.

Các trạng thái oxi hóa của kim loại trong hợp chất luôn luôn dương. Trạng thái oxi hóa của kim loại thuộc các phân nhóm chính, theo quy luật, bằng số thứ tự của nhóm. Các kim loại của phân nhóm phụ thường có một số trạng thái oxi hóa.

Trạng thái oxi hóa dương cực đại có thể có của nguyên tố hóa học bằng số thứ tự của nhóm (trừ Cu +2).

Trạng thái oxi hóa tối thiểu của kim loại là 0 và đối với phi kim loại, số nhóm trừ đi 8.

Tổng các trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong phân tử bằng không.

dẫn đường

Giải các bài toán tổng hợp dựa trên các đặc trưng định lượng của một chất
Giải quyết vấn đề. Quy luật đồng biến cấu tạo của các chất. Các phép tính sử dụng các khái niệm "khối lượng mol" và "lượng hóa học" của một chất
Giải các bài toán tính toán dựa trên các đặc trưng định lượng của vật chất và các quy luật phân vị
Giải các bài toán tính toán dựa trên các quy luật về trạng thái khí của vật chất
Cấu hình điện tử của nguyên tử. Cấu trúc của các lớp vỏ electron của nguyên tử ở 3 thời kỳ đầu

Thuật ngữ này được sử dụng rộng rãi trong hóa học. độ âm điện (EO) - Tính chất của nguyên tử của một nguyên tố nhất định để kéo electron từ nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất được gọi là độ âm điện. Độ âm điện của liti được quy ước là thống nhất, EC của các nguyên tố khác được tính toán tương ứng. Có một thang giá trị của các phần tử EO.

Giá trị số của các phần tử EO có giá trị gần đúng: nó là một đại lượng không thứ nguyên. EC của một nguyên tố càng cao thì tính chất phi kim loại của nó càng rõ rệt. Theo EO, các phần tử có thể được viết như sau:

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

Flo có giá trị EO cao nhất. So sánh giá trị EO của các nguyên tố từ franxi (0,86) đến flo (4,1), dễ dàng thấy rằng EO tuân theo quy luật tuần hoàn. Trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố, EO trong một chu kỳ tăng lên khi số nguyên tố tăng (từ trái sang phải), và trong các phân nhóm chính thì giảm (từ trên xuống dưới). Theo chu kì, khi điện tích của các hạt nhân nguyên tử tăng lên, số electron lớp ngoài cùng tăng, bán kính nguyên tử giảm, do đó tính dễ nhường electron giảm, EO tăng, do đó phi kim tính chất tăng lên.

Sự khác biệt về độ âm điện của các nguyên tố trong hợp chất (ΔX) sẽ giúp ta có thể phán đoán được loại liên kết hóa học.

Nếu giá trị Δ X \ u003d 0 - liên kết cộng hóa trị không cực.

Với sự khác biệt về độ âm điện lên đến 2.0 liên kết được gọi là cộng hóa trị có cực, ví dụ: liên kết H-F trong phân tử hiđro florua HF: Δ X \ u003d (3,98 - 2,20) \ u003d 1,78

Mối liên hệ với sự khác biệt về độ âm điện lớn hơn 2,0 được coi là ion. Ví dụ: liên kết Na-Cl trong hợp chất NaCl: Δ X \ u003d (3,16 - 0,93) \ u003d 2,23.

Độ âm điện phụ thuộc vào khoảng cách giữa hạt nhân và các electron hóa trị, và về mức độ gần của lớp vỏ hóa trị sẽ được hoàn thành. Bán kính nguyên tử càng nhỏ và càng nhiều electron hóa trị thì EC của nó càng cao.

Flo là nguyên tố âm điện nhất. Thứ nhất, nó có 7 electron trên lớp vỏ hóa trị (chỉ thiếu 1 electron trước một octet) và thứ hai, lớp vỏ hóa trị này nằm gần hạt nhân.

Nguyên tử có độ âm điện nhỏ nhất là kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ. Chúng có bán kính lớn và lớp vỏ electron bên ngoài của chúng còn lâu mới hoàn thiện. Việc cho các điện tử hóa trị của mình cho một nguyên tử khác (khi đó lớp vỏ trước bên ngoài sẽ trở nên hoàn chỉnh) sẽ dễ dàng hơn nhiều so với việc “giành lấy” các điện tử.

Độ âm điện có thể được biểu thị một cách định lượng và sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần. Được sử dụng phổ biến nhất thang độ âm điện do nhà hóa học người Mỹ L. Pauling đề xuất.

Trạng thái oxy hóa

Hợp chất tạo nên từ hai nguyên tố hóa học được gọi là nhị phân(từ lat. bi - hai), hoặc hai nguyên tố (NaCl, HCl). Trong trường hợp có liên kết ion trong phân tử NaCl, nguyên tử natri chuyển electron ngoài cùng của nó cho nguyên tử clo và biến thành ion có điện tích +1, còn nguyên tử clo nhận electron và biến thành ion có điện tích của -1. Về mặt sơ đồ, quá trình biến đổi nguyên tử thành ion có thể được mô tả như sau:

Trong quá trình tương tác hoá học trong phân tử HCl, cặp electron chung bị dịch chuyển về phía nguyên tử âm hơn. Ví dụ, , tức là, electron sẽ không chuyển hoàn toàn từ nguyên tử hydro sang nguyên tử clo, mà là một phần, do đó gây ra điện tích một phần của nguyên tử δ: H +0,18 Сl -0,18. Nếu chúng ta tưởng tượng rằng trong phân tử HCl, cũng như trong muối clorua NaCl, electron chuyển hoàn toàn từ nguyên tử hydro sang nguyên tử clo, thì chúng sẽ nhận các điện tích +1 và -1:

Các khoản phí có điều kiện như vậy được gọi là trạng thái oxy hóa. Khi định nghĩa khái niệm này, có điều kiện giả định rằng trong các hợp chất cộng hóa trị có cực, các điện tử liên kết đã hoàn toàn chuyển sang một nguyên tử âm điện hơn, và do đó các hợp chất chỉ bao gồm các nguyên tử mang điện tích dương và âm.

Trạng thái oxi hóa là điện tích có điều kiện của các nguyên tử của nguyên tố hóa học trong hợp chất, được tính toán trên cơ sở giả thiết rằng tất cả các hợp chất (cả ion và cộng hóa trị phân cực) chỉ gồm các ion. Trạng thái oxy hóa có thể có giá trị âm, dương hoặc không, thường được đặt phía trên ký hiệu nguyên tố ở trên cùng, ví dụ:

Những nguyên tử đã nhận electron từ các nguyên tử khác hoặc các cặp electron chung bị dịch chuyển có giá trị âm đối với trạng thái oxi hóa, tức là nguyên tử của các nguyên tố âm điện hơn. Những nguyên tử tặng electron của chúng cho các nguyên tử khác hoặc từ đó các cặp electron chung được tạo ra có trạng thái oxi hóa dương, tức là nguyên tử của các nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn. Nguyên tử trong phân tử chất đơn giản và nguyên tử ở trạng thái tự do có giá trị bằng không của trạng thái oxi hóa, ví dụ:

Trong các hợp chất, tổng số oxi hóa luôn bằng không.

Valence

Hóa trị của nguyên tử một nguyên tố hóa học được xác định chủ yếu bởi số electron chưa ghép đôi tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học.

Khả năng hóa trị của nguyên tử được xác định bởi:

Số electron chưa ghép đôi (obitan một electron);

Sự hiện diện của các obitan tự do;

Sự hiện diện của các cặp electron đơn lẻ.

Trong hóa học hữu cơ, khái niệm "hóa trị" thay thế khái niệm "trạng thái oxy hóa", thường được sử dụng trong hóa học vô cơ. Tuy nhiên, chúng không giống nhau. Hóa trị không có dấu và không thể bằng không, trong khi trạng thái oxi hóa nhất thiết phải được đặc trưng bởi một dấu và có thể có giá trị bằng không.

Về cơ bản, hóa trị đề cập đến khả năng của các nguyên tử để tạo thành một số liên kết cộng hóa trị nhất định. Nếu một nguyên tử có n cặp electron chưa chia sẻ và m cặp electron chưa chia sẻ, thì nguyên tử này có thể hình thành n + m liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác, tức là hóa trị của nó sẽ bằng n + m. Khi đánh giá giá trị cực đại, người ta nên tiến hành từ cấu hình điện tử của trạng thái "kích thích". Ví dụ, hóa trị tối đa của một nguyên tử beri, bo và nitơ là 4.

Giá trị vĩnh viễn:

H, Na, Li, K, Rb, Cs - Trạng thái oxy hóa I
O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd - Trạng thái oxy hóa II
B, Al, Ga, In - Trạng thái oxy hóa III

Các biến giá trị:

Cu - I và II
Fe, Co, Ni - II và III
C, Sn, Pb - II và IV
P- III và V
Cr- II, III và VI
S- II, IV và VI
Mn- II, III, IV, VI và VII
N- II, III, IV và V
Cl- I, IV, VIvàVII

Sử dụng các giá trị, bạn có thể lập công thức của hợp chất.

Công thức hóa học là một bản ghi có điều kiện về thành phần của một chất bằng các ký hiệu và chỉ số hóa học.

Ví dụ: H 2 O là công thức của nước, trong đó H và O là ký hiệu hóa học của các nguyên tố, 2 là chỉ số cho biết số nguyên tử của nguyên tố này tạo nên phân tử nước.

Khi gọi tên các chất có hoá trị thay đổi phải ghi rõ hoá trị của nó, chất này được đặt trong ngoặc. Ví dụ, P 2 0 5 - oxit photpho (V)

I. Trạng thái oxi hóa nguyên tử tự do và các nguyên tử trong phân tử chất đơn giản bằng số không- Na 0 , R 4 0 , O 2 0

II. TẠI chất phức tạp tổng đại số của CO của tất cả các nguyên tử, có tính đến chỉ số của chúng, bằng không = 0. và bằng ion phức phí của nó.

Ví dụ:

Ví dụ, hãy phân tích một số hợp chất và tìm ra hóa trị clo:

Tài liệu tham khảo để vượt qua bài kiểm tra:

bảng tuần hoàn

Bảng độ hòa tan