Maksimum pozitif oksidasyon durumu nasıl belirlenir. Oksidasyon derecesi nasıl belirlenir

Parçacıkların redoks yeteneğini karakterize etmek için oksidasyon derecesi gibi bir kavram önemlidir. OKSİDASYON DURUMU, bir moleküldeki veya iyondaki bir atomun, diğer atomlarla olan tüm bağları kırıldığında ve ortak elektron çiftlerinde daha elektronegatif elementler kalması durumunda sahip olabileceği yüktür.

İyonların gerçek yaşam yüklerinden farklı olarak, oksidasyon durumu bir moleküldeki bir atomun yalnızca koşullu yükünü gösterir. Negatif, pozitif veya sıfır olabilir. Örneğin, atomların oksidasyon durumu basit maddeler"0"a eşittir (,
,,). Kimyasal bileşiklerde, atomlar sabit bir oksidasyon durumuna veya bir değişkene sahip olabilir. Kimyasal bileşiklerde Periyodik sistemin gruplarının I, II ve III ana alt gruplarının metalleri için oksidasyon durumu genellikle sabittir ve Me +1, Me +2 ve Me +3'e eşittir (Li +, Ca +2, Al +3), sırasıyla. Flor atomu her zaman -1'e sahiptir. Metal içeren bileşiklerde klor her zaman -1'e sahiptir. Bileşiklerin büyük çoğunluğunda, oksijenin oksidasyon durumu -2 (oksidasyon durumunun -1 olduğu peroksitler hariç) ve hidrojen +1 (oksidasyon durumunun -1 olduğu metal hidritler hariç) vardır.

Nötr bir moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı sıfıra eşittir ve bir iyonda iyonun yüküne eşittir. Bu ilişki, karmaşık bileşiklerdeki atomların oksidasyon durumlarını hesaplamayı mümkün kılar.

Sülfürik asit molekülü H2S04'te, hidrojen atomu +1 oksidasyon durumuna sahiptir ve oksijen atomu -2'dir. İki hidrojen atomu ve dört oksijen atomu olduğu için iki "+" ve sekiz "-" var. Altı "+" tarafsızlık için eksik. Sülfürün oksidasyon durumu bu sayıdır -
. Potasyum dikromat K 2 Cr 2 O 7 molekülü iki potasyum atomu, iki krom atomu ve yedi oksijen atomundan oluşur. Potasyum +1 oksidasyon durumuna sahiptir, oksijen -2'ye sahiptir. Yani elimizde iki "+" ve on dört "-" var. Kalan on iki "+", her biri +6 oksidasyon durumuna sahip olan iki krom atomuna düşer (
).

Tipik oksitleyici ve indirgeyici maddeler

İndirgeme ve oksidasyon proseslerinin tanımından, prensipte, en düşük oksidasyon durumunda olmayan ve dolayısıyla oksidasyon durumunu düşürebilen atomlar içeren basit ve karmaşık maddelerin, oksitleyici ajanlar olarak hareket edebileceği sonucu çıkar. Benzer şekilde, en yüksek oksidasyon durumunda olmayan ve dolayısıyla oksidasyon durumunu artırabilen atomlar içeren basit ve karmaşık maddeler, indirgeyici ajanlar olarak hareket edebilir.

En güçlü oksitleyici ajanlar şunlardır:

1) elektronegatifliği büyük olan atomların oluşturduğu basit maddeler, yani. periyodik sistemin altıncı ve yedinci gruplarının ana alt gruplarında bulunan tipik metal olmayanlar: F, O, Cl, S (sırasıyla F 2 , O 2 , Cl 2 , S);

2) daha yüksek ve orta düzeyde elementler içeren maddeler

hem basit, elemental (Fe 3+) hem de oksijen içeren oksoanyonlar (permanganat iyonu - MnO 4 -) iyonları dahil olmak üzere pozitif oksidasyon durumları;

3) peroksit bileşikleri.

Uygulamada oksitleyici olarak kullanılan özel maddeler oksijen ve ozon, klor, brom, permanganatlar, dikromatlar, klorin oksiasitleri ve bunların tuzlarıdır (örneğin,
,
,
), Nitrik asit (
), konsantre sülfürik asit (
), manganez dioksit (
), hidrojen peroksit ve metal peroksitler (
,
).

En güçlü indirgeyici maddeler şunlardır:

1) atomları düşük elektronegatifliğe sahip basit maddeler (“aktif metaller”);

2) düşük oksidasyon durumlarında metal katyonları (Fe 2+);

3) basit temel anyonlar, örneğin sülfid iyonu S2;

4) elementin (nitrit) en düşük pozitif oksidasyon durumlarına karşılık gelen oksijen içeren anyonlar (oksoanyonlar)
, sülfit
).

Pratikte indirgeyici ajanlar olarak kullanılan spesifik maddeler, örneğin, alkali ve alkali toprak metaller, sülfürler, sülfitler, hidrojen halojenürler (HF hariç), organik maddeler - alkoller, aldehitler, formaldehit, glikoz, oksalik asit ve ayrıca hidrojen, karbon , monoksit karbon (
) ve yüksek sıcaklıklarda alüminyum.

Prensipte, bir madde ara oksidasyon durumunda bir element içeriyorsa, bu maddeler hem oksitleyici hem de indirgeyici özellikler sergileyebilir. her şey buna bağlı

Reaksiyondaki "ortak": yeterince güçlü bir oksitleyici ajanla, bir indirgeyici ajan olarak ve yeterince güçlü bir indirgeyici ajanla, bir oksitleyici ajan olarak reaksiyona girebilir. Yani, örneğin, nitrit iyonu NO 2 - in asidik ortam iyon I - ile ilgili olarak oksitleyici bir ajan görevi görür:

2
+ 2+ 4HCl→ + 2
+ 4KCl + 2H 2 O

ve permanganat iyonu MnO 4 ile ilgili olarak indirgeyici bir ajan olarak -

5
+ 2
+ 3H 2 SO 4 → 2
+ 5
+ K 2 SO 4 + 3H 2 O

Oksidasyon durumu, bir moleküldeki bir atomun koşullu yüküdür, elektronların tamamen kabulü sonucunda bir atom alır, tüm bağların doğada iyonik olduğu varsayımından hesaplanır. Oksidasyon derecesi nasıl belirlenir?

Oksidasyon derecesinin belirlenmesi

Pozitif yükü bir atomdan alınan elektron sayısına eşit olan yüklü parçacıklar, iyonlar vardır. Bir iyonun negatif yükü, bir atom tarafından kabul edilen elektron sayısına eşittir. kimyasal element. Örneğin Ca2+ gibi bir elementin girişi, elementlerin atomlarının bir, iki veya üç elementi kaybettiği anlamına gelir. İyonik bileşiklerin ve molekül bileşiklerinin bileşimini bulmak için elementlerin oksidasyon durumunu nasıl belirleyeceğimizi bilmemiz gerekir. Oksidasyon durumları negatif, pozitif ve sıfırdır. Atom sayısını hesaba katarsak, moleküldeki cebirsel oksidasyon durumu sıfırdır.

Bir elementin oksidasyon durumunu belirlemek için belirli bilgiler tarafından yönlendirilmeniz gerekir. Örneğin metal bileşiklerinde oksidasyon durumu pozitiftir. Ve en yüksek oksidasyon durumu, elementin bulunduğu periyodik sistemin grup numarasına karşılık gelir. Metallerde oksidasyon durumları pozitif veya negatif olabilir. Bu, metalin bağlı olduğu atomun faktörüne bağlı olacaktır. Örneğin, bir metal atomuna bağlıysa derece negatif, metal olmayan bir atoma bağlıysa derece pozitif olacaktır.

Metalin negatif en yüksek oksidasyon durumu, sekiz sayısından gerekli elementin bulunduğu grubun sayısı çıkarılarak belirlenebilir. Kural olarak, üzerinde bulunan elektronların sayısına eşittir. dış katman. Bu elektronların sayısı da grup numarasına karşılık gelir.

Oksidasyon Durumu Nasıl Hesaplanır

Çoğu durumda, belirli bir elementin atomunun oksidasyon durumu, oluşturduğu bağ sayısı ile eşleşmez, yani bu elementin değerlik değerine eşit değildir. Bu, organik bileşikler örneğinde açıkça görülebilir.

Size hatırlatayım ki karbonun değeri organik bileşikler 4'e eşittir (yani 4 bağ oluşturur), ancak karbonun oksidasyon durumu, örneğin metanol CH30H içinde -2, CO2 +4, CH4 -4 içinde, formik asit HCOOH +2 içinde -2'dir. Değerlik, verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulanlar da dahil olmak üzere, kovalent kimyasal bağların sayısı ile ölçülür.

Moleküllerdeki atomların oksidasyon durumunu belirlerken, elektronegatif bir atom, bir elektron çifti yönünde yer değiştirdiğinde -1 yükü alır, ancak iki elektron çifti varsa -2 yük olur. Oksidasyon derecesi aynı atomlar arasındaki bağdan etkilenmez. Örneğin:

• C-C atomlarının bağı, sıfır oksidasyon durumuna eşittir.
• C-H bağı - burada, en elektronegatif atom olarak karbon, -1 yüküne karşılık gelir.
• Bağ C-O şarjı karbon, daha az elektronegatif olduğundan +1'e eşit olacaktır.

Oksidasyon derecesini belirleme örnekleri

1. CH 3Cl gibi bir molekülde üç C-H bağları C). Böylece, bu bileşikteki karbon atomunun oksidasyon durumu şuna eşit olacaktır: -3 + 1 = -2.
2. Asetaldehit molekülü Cˉ³H3-C¹O-H'deki karbon atomlarının oksidasyon durumunu bulalım. Bu bileşikte, üç C-H bağı, C atomu üzerinde (Cº+3e→Cˉ³)-3 olan toplam bir yük verecektir. C = O çift bağı (burada oksijen karbon atomundan elektron alacaktır, çünkü oksijen daha elektronegatiftir) C atomu üzerinde bir yük verir, +2'ye (Cº-2e → C²) eşittir, bağ ise C-H şarjı-1, yani C atomunun toplam yükü: (2-1=1)+1.
3. Şimdi etanol molekülündeki oksidasyon durumunu bulalım: Cˉ³H-Cˉ¹H2-OH. Burada, üç C-H bağı, C atomu üzerinde (Cº+3e→Cˉ³)-3 olan toplam bir yük verecektir. İki C-H bağı, C atomu üzerinde -2 olacak bir yük verirken, C→O bağı +1, yani C atomu üzerindeki toplam yük anlamına gelir: (-2+1=-1) )-1.

Artık bir elementin oksidasyon durumunu nasıl belirleyeceğinizi biliyorsunuz. en azından varsa temel bilgi kimyada, o zaman senin için verilen görev sorun olmayacak.

Oksidasyon derecesi. Bir element atomunun oksidasyon durumunun belirlenmesi kimyasal formül bağlantılar. Elementlerin atomlarının bilinen oksidasyon durumlarına göre bileşiğin formülünün derlenmesi

Bir elementin oksidasyon durumu, bir maddedeki atomun iyonlardan oluştuğu varsayımıyla hesaplanan koşullu yüküdür. Elementlerin oksidasyon derecesini belirlemek için belirli kuralları hatırlamak gerekir:

1. Oksidasyon durumu pozitif, negatif veya sıfır. Öğe sembolünün üzerinde artı veya eksi işareti olan bir Arap rakamı ile gösterilir.

2. Oksidasyon durumlarını belirlerken, maddenin elektronegatifliğinden hareket ederler: bileşikteki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamı sıfırdır.

3. Bileşik, bir elementin atomlarından (basit bir maddede) oluşuyorsa, bu atomların oksidasyon durumu sıfırdır.

4. Bazı kimyasal elementlerin atomlarına genellikle çeliğe oksidasyon durumları atanır. Örneğin, bileşiklerdeki florin oksidasyon durumu her zaman -1'dir; lityum, sodyum, potasyum, rubidyum ve sezyum +1; magnezyum, kalsiyum, stronsiyum, baryum ve çinko +2, alüminyum +3.

5. Hidrojenin oksidasyon durumu çoğu bileşikte +1'dir ve sadece bazı metalleri olan bileşiklerde -1'e (KH, BaH2) eşittir.

6. Oksijenin oksidasyon durumu çoğu bileşikte -2'dir ve sadece bazı bileşiklerde -1 (H2O2, Na2O2 veya +2 ​​(OF2)) oksidasyon durumu atanır.

7. Birçok kimyasal elementin atomları derece değişkenleri oksidasyon.

8. Bileşiklerdeki bir metal atomunun oksidasyon durumu pozitiftir ve değerlik değerine sayısal olarak eşittir.

9. Bir elementin maksimum pozitif oksidasyon durumu, genellikle elementin bulunduğu periyodik tablodaki grup numarasına eşittir.

10. Metaller için minimum oksidasyon durumu sıfırdır. Aşağıdaki çoğu durumda metal olmayanlar için negatif derece oksidasyon, grup numarası ile sekiz sayısı arasındaki farka eşittir.

11. Bir atomun oksidasyon durumu, bu iyonun yüküne eşit (bir atomdan oluşur) basit bir iyon oluşturur.

Yukarıdaki kuralları kullanarak, H2SO4 bileşimindeki kimyasal elementlerin oksidasyon durumlarını belirleriz. Bu, üç kimyasal elementten oluşan karmaşık bir maddedir - hidrojen H, kükürt S ve oksijen O. Sabit oldukları elementlerin oksidasyon durumlarını not ediyoruz. Bizim durumumuzda bunlar hidrojen H ve oksijen O'dur.

Kükürtün bilinmeyen oksidasyon durumunu belirleyelim. Bu bileşikteki kükürtün oksidasyon durumu x olsun.

Her element için indeksini oksidasyon durumu ile çarparak denklemler yapalım ve çıkarılan miktarı sıfıra eşitleyelim: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0

2 + X - 8 = 0

x = +8 - 2 = +6

Bu nedenle, kükürtün oksidasyon durumu artı altıdır.

Aşağıdaki örnekte, elementlerin atomlarının oksidasyon durumları bilinen bir bileşik için nasıl formül yazabileceğinizi öğrenelim. Ferrum (III) oksit formülünü yapalım. "Oksit" kelimesi, demir sembolünün sağına oksijen sembolünün yazılması gerektiği anlamına gelir: FeO.

Sembollerinin üzerindeki kimyasal elementlerin oksidasyon durumlarına dikkat edin. Demirin oksidasyon durumu parantez (III) içinde belirtilmiştir, bu nedenle +3'e eşittir, oksitlerdeki oksijenin oksidasyon durumu -2'dir.

3 ve 2 sayılarının en küçük ortak katını bulalım, bu 6'dır. 6 sayısını 3'e bölün, 2 sayısını elde ederiz - bu demirin indeksidir. 6 sayısını 2'ye böleriz, 3 sayısını alırız - bu oksijen endeksidir.

Aşağıdaki örnekte, element atomlarının ve iyon yüklerinin bilinen oksidasyon durumları ile bir bileşik formülünün nasıl formüle edileceğini öğrenelim. Kalsiyum ortofosfattan bir formül yapalım. "Ortofosfat" kelimesi, Kalsiyum sembolünün sağına ortofosfat asidinin asit kalıntısının yazılması gerektiği anlamına gelir: CaPO4.

Kalsiyumun oksidasyon durumunu (dört numaralı kural) ve asit kalıntısının yükünü (çözünürlük tablosuna göre) not edin.

2 ve 3 sayılarının en küçük ortak katını bulalım, bu 6'dır. 6 sayısını 2'ye bölün, 3 sayısını elde ederiz - bu kalsiyum indeksidir. 6 sayısını 3'e böleriz, 2 sayısını alırız - bu asit kalıntısının indeksidir.

Elektronegatiflik, kimyasal elementlerin atomlarının diğer özellikleri gibi, elementin sıra sayısındaki artışla periyodik olarak değişir:

Yukarıdaki grafik, elementin sıra sayısına bağlı olarak, ana alt grupların elementlerinin elektronegatifliklerindeki değişim sıklığını göstermektedir.

Periyodik tablonun alt grubunda aşağı doğru hareket ederken, kimyasal elementlerin elektronegatifliği azalır, periyot boyunca sağa doğru hareket ederken artar.

Elektronegatiflik, elementlerin metalik olmama durumunu yansıtır: elektronegatiflik değeri ne kadar yüksek olursa, elementin metalik olmayan özellikleri o kadar fazla ifade edilir.

Paslanma durumu

Bir bileşikteki bir elementin oksidasyon durumu nasıl hesaplanır?

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

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

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

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

5) En yüksek (maksimum) oksidasyon durumu grup numarasına eşittir. Bu kuralın kapsamına girmeyen istisnalar, grup I'in ikincil alt grubunun öğeleri, grup VIII'in ikincil alt grubunun öğelerinin yanı sıra oksijen ve flordur.

Grup numaraları ile uyuşmayan kimyasal elementler en yüksek derece oksidasyon (hatırlanması gerekli)

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

metal olmayanın en düşük oksidasyon durumu = grup numarası - 8

Yukarıda sunulan kurallara dayanarak, herhangi bir maddedeki kimyasal elementin oksidasyon derecesini belirlemek mümkündür.

Çeşitli bileşiklerdeki elementlerin oksidasyon durumlarını bulma

örnek 1

Sülfürik asitteki tüm elementlerin oksidasyon durumlarını belirleyin.

Karar:

Sülfürik asit formülünü yazalım:

Tüm kompleks maddelerde hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir (metal hidritler hariç).

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

Kükürtün oksidasyon durumunu şu şekilde gösterelim: x:

Herhangi bir maddenin molekülü gibi sülfürik asit molekülü de genellikle elektriksel olarak nötrdür, çünkü. bir moleküldeki tüm atomların oksidasyon durumlarının toplamı sıfırdır. Şematik olarak, bu aşağıdaki gibi gösterilebilir:

Onlar. aşağıdaki denklemi elde ettik:

Çözelim:

Böylece, sülfürik asit içindeki kükürtün oksidasyon durumu +6'dır.

Örnek 2

Amonyum dikromattaki tüm elementlerin oksidasyon durumunu belirleyin.

Karar:

Amonyum dikromat formülünü yazalım:

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

Ancak, aynı anda iki kimyasal elementin, azot ve kromun oksidasyon durumlarının bilinmediğini görüyoruz. Bu nedenle, önceki örnekte olduğu gibi oksidasyon durumlarını bulamıyoruz (iki değişkenli bir denklemin benzersiz bir çözümü yoktur).

Belirtilen maddenin tuz sınıfına ait olduğuna ve buna göre iyonik bir yapıya sahip olduğuna dikkat edelim. O zaman haklı olarak amonyum dikromat bileşiminin NH4 + katyonları içerdiğini söyleyebiliriz (bu katyonun yükü çözünürlük tablosunda görülebilir). Bu nedenle, amonyum dikromat formül biriminde iki pozitif tek yüklü NH4 + katyonu bulunduğundan, madde bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğundan dikromat iyonunun yükü -2'dir. Onlar. madde NH 4 + katyonları ve Cr 2 O 7 2- anyonlarından oluşur.

Hidrojen ve oksijenin oksidasyon durumlarını biliyoruz. İyondaki tüm elementlerin atomlarının oksidasyon durumlarının toplamının yüke eşit olduğunu bilmek ve azot ve kromun oksidasyon durumlarını şu şekilde ifade etmek x ve y buna göre şunları yazabiliriz:

Onlar. iki bağımsız denklem elde ederiz:

Hangisini çözersek buluruz x ve y:

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

Organik maddelerdeki elementlerin oksidasyon durumunun nasıl belirleneceği okunabilir.

değerlik

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

Bir atomun değerlik olasılıkları miktara bağlıdır:

1) eşleşmemiş elektronlar

2) değerlik seviyelerinin yörüngelerinde paylaşılmamış elektron çiftleri

3) değerlik seviyesinin boş elektron yörüngeleri

Hidrojen atomunun değerlik olasılıkları

Hidrojen atomunun elektronik grafik formülünü gösterelim:

Değerlik olasılıklarını üç faktörün etkileyebileceği söylendi - eşleşmemiş elektronların varlığı, dış seviyede paylaşılmamış elektron çiftlerinin varlığı ve dış seviyede boş (boş) orbitallerin varlığı. Dış (ve yalnızca) enerji düzeyinde eşleşmemiş bir elektron görüyoruz. Buna dayanarak, hidrojen tam olarak I'e eşit bir değere sahip olabilir. Ancak, ilk enerji seviyesinde sadece bir alt seviye vardır - s, onlar. dış seviyedeki hidrojen atomunun paylaşılmamış elektron çiftleri veya boş yörüngeleri yoktur.

Bu nedenle, bir hidrojen atomunun sergileyebileceği tek değerlik I'dir.

Bir karbon atomunun değerlik olasılıkları

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

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

Karbon atomunun uyarılma süreci için belirli bir miktarda enerji harcanmasına rağmen, harcama dört kovalent bağın oluşumuyla fazlasıyla telafi edilir. Bu nedenle değerlik IV, karbon atomunun çok daha karakteristik özelliğidir. Yani, örneğin, karbon, karbon dioksit, karbonik asit ve kesinlikle tüm organik maddelerin moleküllerinde IV değerine sahiptir.

Eşlenmemiş elektronlara ve paylaşılmamış elektron çiftlerine ek olarak, değerlik seviyesindeki boş () orbitallerin varlığı da değerlik olasılıklarını etkiler. Dolu seviyede bu tür orbitallerin varlığı, atomun bir elektron çifti alıcısı olarak hareket edebilmesine, yani. verici-alıcı mekanizma ile ek kovalent bağlar oluşturur. Yani, örneğin, beklentilerin aksine, molekülde karbonmonoksit CO bağı ikili değil üçlüdür, bu aşağıdaki resimde açıkça gösterilmiştir:

Azot atomunun değerlik olasılıkları

Azot atomunun dış enerji seviyesinin elektron grafiği formülünü yazalım:

Yukarıdaki çizimden görülebileceği gibi, normal durumundaki nitrojen atomunun 3 eşleşmemiş elektronu vardır ve bu nedenle III'e eşit bir değerlik sergileyebileceğini varsaymak mantıklıdır. Gerçekten de, amonyak moleküllerinde (NH 3) üçe eşit bir değer gözlenir, azotlu asit(HNO 2), nitrojen triklorür (NCl 3), vb.

Yukarıda, bir kimyasal elementin atomunun değerliliğinin sadece eşleşmemiş elektron sayısına değil, aynı zamanda paylaşılmamış elektron çiftlerinin varlığına da bağlı olduğu söylenmiştir. Bunun nedeni, kovalent Kimyasal bağ sadece iki atom birbirine her biri bir elektron sağladığında değil, aynı zamanda paylaşılmamış bir elektron çiftine sahip bir atom - bir verici () onu değerlik düzeyinde (alıcı) boş bir () yörüngeye sahip başka bir atoma sağladığında da oluşabilir. ). Onlar. nitrojen atomu için, verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan ek bir kovalent bağ nedeniyle değerlik IV de mümkündür. Örneğin, amonyum katyonunun oluşumu sırasında biri donör-alıcı mekanizma tarafından oluşturulan dört kovalent bağ gözlenir:

Kovalent bağlardan birinin donör-alıcı mekanizma ile oluşmasına rağmen, hepsi N-H bağları amonyum katyonunda kesinlikle aynıdır ve birbirinden farklı değildir.

V'ye eşit bir değerlik, nitrojen atomu gösteremez. Bunun nedeni, iki elektronun eşleşmesinin, birinin enerji düzeyine en yakın olan serbest yörüngeye geçişiyle gerçekleştiği nitrojen atomu için uyarılmış bir duruma geçişin imkansız olmasıdır. nitrojen atomu yoktur d-alt seviye ve 3s-yörüngesine geçiş enerjisel olarak o kadar pahalıdır ki, enerji maliyetleri yeni bağların oluşumuyla karşılanmaz. Birçoğu, örneğin moleküllerde nitrojenin değerliliğinin ne olduğunu merak edebilir. Nitrik asit HNO 3 veya nitrik oksit N 2 O 5? İşin tuhafı, aşağıdaki yapısal formüllerden de görülebileceği gibi, oradaki değer de IV'tür:

Çizimdeki noktalı çizgi, sözde delokalize π -bağ. Bu nedenle NO terminal bağları "bir buçuk" olarak adlandırılamaz. Benzer bir buçuk bağ, ozon molekülü O3, benzen C6H6, vb.'de de bulunur.

Fosforun değerlik olasılıkları

Fosfor atomunun dış enerji seviyesinin elektron grafiği formülünü gösterelim:

Gördüğümüz gibi, temel durumdaki fosfor atomunun dış tabakasının yapısı ve azot atomu aynıdır ve bu nedenle fosfor atomunun yanı sıra azot atomu için olası değerliklerin eşit olmasını beklemek mantıklıdır. pratikte gözlemlenen I, II, III ve IV'e.

Ancak azottan farklı olarak fosfor atomunun da d- 5 boş yörüngeli alt seviye.

Bu bağlamda, elektronları buharlaştırarak uyarılmış bir duruma geçebilir 3 s-orbitaller:

Böylece, nitrojene erişilemeyen fosfor atomu için V değeri mümkündür. Bu nedenle, örneğin, bir fosfor atomu, fosforik asit, fosfor (V) halojenürler, fosfor (V) oksit, vb. Gibi bileşiklerin moleküllerinde beş değerine sahiptir.

Oksijen atomunun değerlik olasılıkları

Oksijen atomunun dış enerji seviyesinin elektron grafik formülü şu şekildedir:

2. seviyede eşleşmemiş iki elektron görüyoruz ve bu nedenle oksijen için değerlik II mümkündür. Oksijen atomunun bu değerliğinin hemen hemen tüm bileşiklerde gözlendiğine dikkat edilmelidir. Yukarıda karbon atomunun değerlik olasılıklarını ele alırken karbon monoksit molekülünün oluşumunu ele aldık. CO molekülündeki bağ üçlüdür, bu nedenle oksijen orada üç değerlidir (oksijen bir elektron çifti donörüdür).

Oksijen atomunun harici bir seviyeye sahip olmaması nedeniyle d-alt seviyeler, elektronların bozulması s ve p- orbitaller imkansızdır, bu nedenle oksijen atomunun değerlik yetenekleri, alt grubunun diğer elementleri, örneğin kükürt ile karşılaştırıldığında sınırlıdır.

Kükürt atomunun değerlik olasılıkları

Uyarılmamış durumda kükürt atomunun dış enerji seviyesi:

Oksijen atomu gibi kükürt atomunun normal durumunda iki eşleşmemiş elektronu vardır, bu nedenle kükürt için iki değerlikliğin mümkün olduğu sonucuna varabiliriz. Gerçekten de, kükürt, örneğin hidrojen sülfür molekülü H2S'de II değerine sahiptir.

Gördüğümüz gibi, dış seviyedeki kükürt atomu d boş yörüngeler ile alt seviye. Bu nedenle, kükürt atomu, uyarılmış durumlara geçiş nedeniyle oksijenin aksine değerlik yeteneklerini genişletebilir. Bu nedenle, yalnız bir elektron çifti 3'ün eşleşmesini kaldırırken p-sülfür atomunun elde ettiği alt seviye elektronik konfigürasyon dış seviye şöyle:

Bu durumda, kükürt atomunun 4 eşleşmemiş elektronu vardır, bu da bize kükürt atomlarının IV'e eşit bir değerlik gösterme olasılığını anlatır. Gerçekten de, kükürt, SO 2, SF 4, SOCl 2, vb. Moleküllerinde IV değerine sahiptir.

3'te bulunan ikinci yalnız elektron çiftini eşleştirirken s- alt seviye, harici enerji seviyesi aşağıdaki konfigürasyonu elde eder:

Böyle bir durumda, değerlik VI'nın tezahürü zaten mümkün hale gelir. VI değerlikli kükürtlü bileşiklere örnek olarak SO3 , H2S04 , S02Cl2 vb. verilebilir.

Benzer şekilde, diğer kimyasal elementlerin değerlik olasılıklarını da düşünebiliriz.

Oksidasyon derecesini belirleme görevi hem sadece bir formalite hem de zorlu bulmaca. Her şeyden önce, kimyasal bileşiğin formülüne ve ayrıca kimya ve matematikte temel bilgilerin mevcudiyetine bağlı olacaktır.

Bu makalede tartışılacak olan sıralı mantıksal eylemlerin temel kurallarını ve algoritmasını bilmek, bu tür sorunları çözerken herkes bu görevle kolayca başa çıkabilir. Ve çeşitli kimyasal bileşiklerin oksidasyon derecesini belirlemek için eğitim almış ve öğrenmiş olarak, elektronik bir terazi derleme yöntemiyle karmaşık redoks reaksiyonlarının eşitlenmesini güvenle üstlenebilirsiniz.

Oksidasyon durumu kavramı

Oksidasyon derecesini nasıl belirleyeceğinizi öğrenmek için önce bu kavramın ne anlama geldiğini bulmanız gerekiyor?

• Oksidasyon durumu, elektronlar atomdan atoma aktarıldığında, redoks reaksiyonlarında kayıt yaparken kullanılır.
• Oksidasyon durumu, atomun koşullu yükünü belirten aktarılan elektron sayısını sabitler.
• Oksidasyon durumu ve değerlik genellikle aynıdır.

Bu gösterim, kimyasal elementin sağ köşesinde bulunur ve “+” veya “-” işaretli bir tamsayıdır. Oksidasyon derecesinin sıfır değeri bir işaret taşımaz.

Oksidasyon derecesini belirleme kuralları

Oksidasyon derecesini belirlemek için ana kanunları düşünün:

• Basit temel maddeler, yani bir tür atomdan oluşanlar her zaman sıfır oksidasyon durumuna sahip olacaktır. Örneğin, Na0, H02, P04
• Her zaman bir, sabit oksidasyon durumuna sahip birkaç atom vardır. Tabloda verilen değerleri hatırlamakta fayda var.

• Gördüğünüz gibi, tek istisna, metallerle kombinasyon halinde hidrojendir, burada karakteristik olmayan bir oksidasyon durumu “-1” alır.
• Oksijen ayrıca oksijen atomlarının birbirine bağlı olduğu peroksit, süperoksit veya ozonitlerin bileşimlerinde flor ile kimyasal kombinasyonda "+2" ve "-1" oksidasyon durumunu alır.

• Metal iyonları, oksidasyon derecesinin (ve sadece pozitif olanların) çeşitli değerlerine sahiptir, bu nedenle bileşikteki komşu elementler tarafından belirlenir. Örneğin, FeCl3'te klor, "-1" oksidasyon durumuna sahiptir, 3 atomu vardır, bu yüzden -1'i 3 ile çarparız, "-3" elde ederiz. Bileşiğin oksidasyon durumlarının toplamının "0" olması için demirin oksidasyon durumunun "+3" olması gerekir. FeCl2 formülünde, demir sırasıyla derecesini "+2" olarak değiştirecektir.
• Formüldeki tüm atomların oksidasyon durumlarını matematiksel olarak toplayarak (işaretleri dikkate alarak), her zaman bir sıfır değeri elde edilmelidir. örneğin, hidroklorik asit H + 1Cl-1 (+1 ve -1 = 0) ve sülfürlü asit içinde H2 + 1S + 4O3-2 (hidrojen için +1 * 2 = +2, kükürt için +4 ve -2 * 3 = -6 için oksijen; +6 ve -6, 0'a eklenir).
• Monatomik bir iyonun oksidasyon durumu, yüküne eşit olacaktır. Örneğin: Na+, Ca+2.
• Kural olarak en yüksek oksidasyon derecesi, D.I. Mendeleev'in periyodik sistemindeki grup numarasına karşılık gelir.

Oksidasyon derecesini belirlemek için eylemlerin algoritması

Oksidasyon derecesini bulma sırası karmaşık değildir, ancak dikkat ve belirli eylemler gerektirir.

Görev: KMnO4 bileşiğindeki oksidasyon durumlarını düzenleyin

• İlk element olan potasyum, "+1" sabit oksidasyon durumuna sahiptir.
  Kontrol etmek için potasyumun elementlerin 1. grubunda olduğu periyodik sisteme bakabilirsiniz.
• Kalan iki elementten oksijen, "-2" oksidasyon durumunu alma eğilimindedir.
• Aşağıdaki formülü elde ederiz: K + 1MnxO4-2. Manganezin oksidasyon durumunu belirlemek için kalır.
  Yani x, bizim için bilinmeyen manganezin oksidasyon durumudur. Şimdi bileşikteki atom sayısına dikkat etmek önemlidir.
  Potasyum atomlarının sayısı 1, manganez - 1, oksijen - 4'tür.
  Toplam (toplam) yük sıfır olduğunda, molekülün elektriksel nötrlüğü dikkate alındığında,

1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1x+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(aktarırken, işareti değiştirin)
1x = +7, x = +7

Bu nedenle, bileşikteki manganezin oksidasyon durumu "+7"dir.

Görev: Fe2O3 bileşiğindeki oksidasyon durumlarını düzenleyin.

• Oksijen, bildiğiniz gibi, "-2" oksidasyon durumuna sahiptir ve oksitleyici bir ajan görevi görür. Atom sayısı (3) dikkate alındığında toplam oksijen değeri “-6”dır (-2*3= -6), yani. oksidasyon durumunu atom sayısıyla çarpın.
• Formülü dengelemek ve sıfıra getirmek için 2 demir atomu "+3" (2*+3=+6) oksidasyon durumuna sahip olacaktır.
• Özetle, sıfır alırız (-6 ve +6 = 0).

Görev: Al(NO3)3 bileşiğindeki oksidasyon durumlarını düzenleyin.

• Alüminyum atomu birdir ve "+3" sabit oksidasyon durumuna sahiptir.
• Molekülde 9 (3*3) oksijen atomu vardır, oksijenin oksidasyon durumu bildiğiniz gibi “-2” yani bu değerleri çarparak “-18” elde ederiz.
• Negatifi eşitlemek için kalır ve pozitif değerler, böylece nitrojenin oksidasyon derecesi belirlenir. -18 ve +3, + 15 eksik Ve 3 nitrojen atomu olduğu göz önüne alındığında oksidasyon durumunu belirlemek kolaydır: 15'i 3'e bölün ve 5 elde edin.
• Azotun oksidasyon durumu “+5”tir ve formül şöyle görünecektir: Al + 3 (N + 5O-23) 3
• İstenen değeri bu şekilde belirlemek zorsa, denklemleri oluşturup çözebilirsiniz:

1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
x=5

Bu nedenle, oksidasyon durumu kimyada oldukça önemli bir kavramdır ve bir moleküldeki atomların durumunu sembolize eder.
Oksidasyon derecesini doğru bir şekilde belirlemenize izin veren belirli hükümler veya bazlar hakkında bilgi sahibi olmadan, bu görevle başa çıkmak imkansızdır. Bu nedenle, sadece bir sonuç var: kendinizi iyice tanımak ve makalede açık ve net bir şekilde sunulan oksidasyon derecesini bulmak için kuralları incelemek ve kimyasal bilgeliğin zor yolunda cesurca ilerlemek.