Bir kimyasal elementin atomunun oksidasyon durumu nasıl belirlenir. kükürt bileşikleri

Kalkojenlerin alt grubu kükürt içerir - bu, çok sayıda cevher yatağı oluşturabilen elementlerin ikincisidir. Sülfatlar, sülfürler, oksitler ve diğer kükürt bileşikleri çok yaygındır, endüstride ve doğada önemlidir. Bu nedenle, bu makalede ne olduklarını, kükürtün ne olduğunu, basit maddesini ele alacağız.

Kükürt ve özellikleri

Bu element periyodik sistemde aşağıdaki konuma sahiptir.

1. Altıncı grup, ana alt grup.
2. Üçüncü küçük dönem.
3. Atom kütlesi - 32.064.
4. Seri numarası 16'dır, aynı sayıda proton ve elektron vardır ve ayrıca 16 nötron vardır.
5. Metal olmayan elementleri ifade eder.
6. Formüllerde kükürt elementinin adı olan Latince kükürt "es" olarak okunur.

Doğada bulunan dört kararlı izotop vardır. kütle numaraları 32,33,34 ve 36. Bu element doğada en yaygın altıncı elementtir. Önemli organik moleküllerin bir parçası olduğu için biyojenik elementleri ifade eder.

Atomun elektronik yapısı

Kükürt bileşikleri, çeşitliliklerini atomun elektronik yapısının özelliklerine borçludur. Aşağıdaki konfigürasyon formülü ile ifade edilir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .

Verilen sıra, elemanın yalnızca durağan durumunu yansıtır. Bununla birlikte, bir atoma ek enerji verilirse, elektronların 3p ve 3s alt düzeylerinde bozulabileceği ve ardından serbest kalan 3d'ye başka bir geçişin olabileceği bilinmektedir. Sonuç olarak, sadece atomun değerliliği değil, aynı zamanda tüm olası oksidasyon durumları da değişir. Sayıları, kükürtün katılımıyla çeşitli maddelerin yanı sıra önemli ölçüde artar.

Bileşiklerde kükürtün oksidasyon durumları

Bu gösterge için birkaç ana seçenek vardır. Kükürt için:

Bunlardan S +2 en nadir olanıdır, geri kalanı her yere dağılmıştır. Tüm maddenin kimyasal aktivitesi ve oksitleme kabiliyeti, bileşiklerdeki kükürtün oksidasyon derecesine bağlıdır. Örneğin, -2'li bileşikler sülfürlerdir. İçlerinde düşündüğümüz element tipik bir oksitleyici ajandır.

Bileşikteki oksidasyon durumunun değeri ne kadar yüksek olursa, maddenin oksitleme yetenekleri o kadar belirgin olacaktır. Sülfürün oluşturduğu iki ana asidi hatırlarsak, bunu doğrulamak kolaydır:

• H2S03 - kükürtlü;
• H2S04 - sülfürik.

İkincisinin, yüksek konsantrasyonda çok ciddi bir oksitlenme kabiliyetine sahip olan çok daha kararlı, güçlü bir bileşik olduğu bilinmektedir.

basit madde

Basit bir madde olarak kükürt, eşit, düzenli, uzun şekilli sarı güzel kristallerdir. Bu, formlarından sadece biri olmasına rağmen, bu maddenin iki ana maddesi vardır. İlk, monoklinik veya eşkenar dörtgen - bu, suda çözülemeyen, ancak sadece organik çözücüler. Kırılgandır ve güzel şekil bir taç olarak temsil edilen yapı. Erime noktası yaklaşık 110 0 С'dir.

Bununla birlikte, böyle bir değişiklik ısıtıldığında bir ara an kaçırılmazsa, zaman içinde başka bir durum tespit edilebilir - plastik kükürt. Kauçuksu viskoz bir çözeltidir. Kahverengi daha fazla ısıtma veya hızlı soğutma üzerine tekrar eşkenar dörtgen bir şekle dönüşür.

Tekrarlanan filtrasyon ile elde edilen kimyasal olarak saf kükürt hakkında konuşursak, o zaman kırılgan ve suda tamamen çözünmeyen parlak sarı küçük kristallerdir. Havadaki nem ve oksijen ile temasında tutuşabilir. Oldukça yüksek kimyasal aktivitede farklılık gösterir.

doğada olmak

Doğada, kükürt bileşiklerinin çıkarıldığı doğal tortular ve basit bir madde olarak kükürt vardır. Ek olarak şunları içerir:

• minerallerde, cevherlerde ve kayalarda;
• birçok organik molekülün bir parçası olduğu için hayvanların, bitkilerin ve insanların vücudunda;
• içinde doğal gazlar, petrol ve kömür;
• petrol şeyli ve doğal sularda.

Sülfürdeki en zengin minerallerden bazılarını adlandırabilirsiniz:

• zencefil;
• pirit;
• sfalerit;
• antimonit;
• galen ve diğerleri.

Bugün üretilen kükürtün çoğu sülfat üretimine gidiyor. Tıbbi amaçlar için kullanılan diğer bir kısım, Tarım, endüstriyel işlemler maddelerin üretimi.

Fiziksel özellikler

Birkaç noktada tarif edilebilirler.

1. Suda, karbon disülfür veya terebentin içinde çözünmez - iyi çözünür.
2. Uzun süreli sürtünme ile negatif bir yük biriktirir.
3. Erime noktası 110 0 C'dir.
4. Kaynama noktası 190 0 С.
5. 300 0 C'ye ulaştığında kolayca hareket eden bir sıvıya geçer.
6. Saf bir madde kendiliğinden yanabilir, yanıcı özellikleri çok iyidir.
7. Kendi başına pratikte kokusu yoktur, ancak hidrojen sülfür bileşikleri keskin bir çürük yumurta kokusu yayar. Tıpkı bazı gazlı ikili temsilciler gibi.

Söz konusu maddenin fiziksel özellikleri antik çağlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir. Kükürtün adını alması yanıcılığından kaynaklanmaktadır. Savaşlarda bu bileşiğin yanması sırasında oluşan boğucu ve zehirli dumanlar düşmanlara karşı silah olarak kullanılmıştır. Ayrıca kükürt içeren asitler de her zaman büyük endüstriyel öneme sahip olmuştur.

Kimyasal özellikler

Konu: "Kükürt ve bileşikleri" okul kursu Kimya bir ders değil, birkaç ders alır. Sonuçta, birçoğu var. Bu, bu maddenin kimyasal aktivitesinden kaynaklanmaktadır. Hem daha güçlü indirgeyici maddelerle (metaller, boron ve diğerleri) oksitleyici özellikler sergileyebilir, hem de metal olmayanların çoğuyla indirgeyici özellikler gösterebilir.

Bununla birlikte, bu tür aktiviteye rağmen, etkileşim sadece flor ile gerçekleşir. normal koşullar. Diğerleri ısıtma gerektirir. Sülfürün etkileşime girebileceği birkaç madde kategorisi vardır:

• metaller;
• metal olmayanlar;
• alkaliler;
• güçlü oksitleyici asitler - sülfürik ve nitrik.

Kükürt bileşikleri: çeşitler

Çeşitlilikleri, ana elementin - kükürtün oksidasyon durumunun eşit olmayan değeri ile açıklanacaktır. Bu nedenle, bu temelde birkaç ana madde türünü ayırt edebiliriz:

• oksidasyon durumu -2 olan bileşikler;

Değerlik indeksini değil sınıfları dikkate alırsak, bu element aşağıdaki gibi moleküller oluşturur:

• asitler;
• oksitler;
• tuz;
• metal olmayan ikili bileşikler (karbon disülfür, klorürler);
• organik maddeler.

Şimdi ana olanları düşünün ve örnekler verin.

-2 oksidasyon durumuna sahip maddeler

Kükürt bileşikleri 2, metallerle ve ayrıca aşağıdakilerle olan biçimleridir:

• karbon;
• hidrojen;
• fosfor;
• silikon;
• arsenik;
• bor.

Bu durumlarda, listelenen tüm elementler daha elektropozitif olduğundan, oksitleyici bir ajan görevi görür. Daha önemli olanlardan bazılarına bir göz atalım.

1. Karbon disülfür - CS 2 . Karakteristik hoş bir eter aroması olan şeffaf sıvı. Zehirli, yanıcı ve patlayıcıdır. Çoğu sıvı, katı yağ, metal olmayan, gümüş nitrat, reçine ve kauçuk türü için çözücü olarak kullanılır. Ayrıca suni ipek - viskon üretiminde de önemli bir yer tutmaktadır. Endüstride büyük miktarlarda sentezlenir.
2. Hidrojen sülfür veya hidrojen sülfür - H 2 S. Tatlı tadı olan renksiz bir gaz. Koku keskin, son derece nahoş, andırıyor çürük yumurta. Zehirlidir, bakır iyonlarını bağladığı için solunum merkezini baskılar. Bu nedenle, onlar tarafından zehirlendiğinde boğulma ve ölüm meydana gelir. Tıpta, organik sentezde, sülfürik asit üretiminde ve ayrıca enerji verimli bir hammadde olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. Metal sülfürler bulunur geniş uygulama tıpta, sülfat imalatında, boya imalatında, fosfor imalatında ve diğer yerlerde. Genel formül Me x S y'dir.

+4 oksidasyon durumuna sahip bileşikler

Kükürt bileşikleri 4, ağırlıklı olarak bir oksit ve bunun karşılık gelen tuzları ve bir asittir. Hepsi oldukça yaygın bileşiklerdir. belirli değer endüstride. Oksitleyici ajanlar olarak da hareket edebilirler, ancak daha sıklıkla indirgeyici özellikler sergilerler.

+4 oksidasyon durumuna sahip bir kükürt bileşiğinin formülleri aşağıdaki gibidir:

• oksit - kükürt dioksit S02 ;
• asit - sülfürlü H2S03;
• tuzlar var Genel formül Mex(SO3)y.

En yaygın olanlardan biri anhidrittir. Yanmış kibrit kokusu olan renksiz bir maddedir. Büyük kümelerde volkanik patlamalar sırasında oluşur; şu anda onu kokuyla tanımlamak kolaydır.

Kolayca ayrışan asit - kükürt oluşumu ile suda çözünür. Sülfit iyonu SO 3 2- şeklinde giren tipik bir tuz formu gibi davranır. Bu anhidrit, çevredeki atmosferin kirliliğini etkileyen ana gazdır. Eğitimi etkileyen odur.Sanayide sülfat üretiminde kullanılır.

Sülfürün +6 oksidasyon durumuna sahip olduğu bileşikler

Bunlar, her şeyden önce, sülfürik anhidrit ve tuzlarıyla birlikte sülfürik asidi içerir:

• sülfatlar;
• hidrosülfatlar.

İçlerindeki kükürt atomu en yüksek oksidasyon derecesinde olduğundan, bu bileşiklerin özellikleri oldukça anlaşılır. Güçlü oksitleyici ajanlardır.

Kükürt oksit (VI) - sülfürik anhidrit - uçucu, renksiz bir sıvıdır. karakteristik- güçlü nem emme kapasitesi. Açık havada sigara içiyor. Suda çözündüğünde en güçlü mineral asitlerden birini verir - sülfürik. Konsantre çözeltisi, ağır yağlı hafif sarımsı bir sıvıdır. Anhidrit sülfürik asit içinde çözülürse oleum adı verilen özel bir bileşik elde edilir. Asit üretiminde endüstriyel olarak kullanılır.

Tuzlar arasında - sülfatlar - büyük önem gibi bağlantıları vardır:

• alçıtaşı CaS04 2H20;
• barit BaS04 ;
• mirabilit;
• kurşun sülfat ve diğerleri.

İnşaat, kimyasal sentez, ilaç, imalatta kullanılırlar. Optik enstrümanlar ve cam ve hatta gıda endüstrisi.

Hidrosülfatlar, akı olarak kullanıldıkları metalurjide yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca birçok karmaşık oksidi ilgili endüstrilerde kullanılan çözünür sülfat formlarına dönüştürmeye yardımcı olurlar.

Okul kimyası dersinde kükürt çalışması

Öğrencilerin kükürtün ne olduğunu, özelliklerini, kükürt bileşiğinin ne olduğunu öğrenmeleri için en iyi zaman nedir? 9. sınıf - en iyi dönem. Bu, her şeyin yeni ve çocuklar için anlaşılmaz olduğu en başlangıç ​​değil. Bu, daha önce atılan temellerin konuyu tam olarak anlamaya yardımcı olacağı kimya bilimi çalışmasında orta yoldur. Bu nedenle, bu konuların değerlendirilmesi için ayrılan mezun sınıfının ikinci yarısıdır. Aynı zamanda, tüm konu, ayrı bir "Kükürt bileşikleri. Sınıf 9" dersinin olduğu birkaç bloğa bölünmüştür.

Bu onların bolluğundan kaynaklanmaktadır. Sülfürik asidin endüstriyel üretimi konusu da ayrıca ele alınmaktadır. Genel olarak, üzerinde bu konu ortalama 3 saat sürer.

Ancak kükürt, organik sorunlar göz önüne alındığında sadece 10. sınıfta çalışma için çıkarılır. Lisede biyolojiden de etkilenirler. Sonuçta, kükürt, aşağıdaki gibi organik moleküllerin bir parçasıdır:

• tioalkoller (tiyoller);
• proteinler (üzerinde disülfür köprülerinin oluşumunun meydana geldiği üçüncül yapı);
• tioaldehitler;
• tiyofenoller;
• tiyoeterler;
• sülfonik asitler;
• sülfoksitler ve diğerleri.

Onlar ayırt edilir özel grup organosülfür bileşikleri. Sadece canlıların biyolojik süreçlerinde değil, aynı zamanda endüstride de önemlidirler. Örneğin, sülfonik asitler birçok maddenin temelidir. ilaçlar(aspirin, sülfanilamid veya streptosit).

Ek olarak, kükürt, aşağıdakiler gibi bileşiklerin sabit bir bileşenidir:

• amino asitler;
• enzimler;
• vitaminler;
• hormonlar.

Oksidasyon durumu, bir bileşikteki atomun yalnızca iyonlardan oluştuğu varsayımıyla hesaplanan koşullu yüküdür. Bu kavramı tanımlarken, bağlayıcı (değerlik) elektronların daha elektronegatif atomlara geçtiği (bkz. Elektronegatiflik) koşullu olarak varsayılır ve bu nedenle bileşikler, deyim yerindeyse pozitif ve negatif yüklü iyonlardan oluşur. Oksidasyon durumu, genellikle en üstteki eleman sembolünün üzerine yerleştirilen sıfır, negatif ve pozitif değerlere sahip olabilir: .

Oksidasyon durumunun sıfır değeri, serbest durumdaki elementlerin atomlarına atanır, örneğin: . olumsuz anlam oksidasyon durumları, bağlayıcı elektron bulutunun (elektron çifti) yer değiştirdiği atomlardır. Tüm bileşiklerinde flor için -1'dir. Değerlik elektronlarını diğer atomlara bağışlayan atomlar, pozitif bir oksidasyon durumuna sahiptir. Örneğin, alkali ve toprak alkali metallerde sırasıyla eşittir ve K gibi basit iyonlarda iyonun yüküne eşittir. Çoğu bileşikte, hidrojen atomlarının oksidasyon durumu eşittir, ancak metal hidritlerde (hidrojenli bileşikleri) - ve diğerlerinde - -1'dir. Oksijen, -2'lik bir oksidasyon durumu ile karakterize edilir, ancak örneğin, flor ile kombinasyon halinde olacak ve peroksit bileşiklerinde vb.) -1. Bazı durumlarda bu değer ifade edilebilir ve kesirli sayı: demir oksit içindeki demir için (II, III) eşittir .

Bir bileşikteki atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı sıfırdır ve bir kompleks iyonda bu, iyonun yüküdür. Bu kuralı kullanarak, örneğin, fosforun ortofosforik asit içindeki oksidasyon durumunu hesaplıyoruz. Bunu ifade ederek ve hidrojen ve oksijen için oksidasyon durumunu bileşikteki atomlarının sayısı ile çarparak, denklemi elde ederiz: nereden. Benzer şekilde, iyondaki kromun oksidasyon durumunu hesaplıyoruz -.

Bileşiklerde, manganezin oksidasyon durumu sırasıyla olacaktır.

En yüksek oksidasyon durumu, en yüksek pozitif değeridir. Çoğu element için periyodik sistemdeki grup numarasına eşittir ve önemlidir. nicel özellik bileşiklerinde elementtir. En düşük değer bir elementin bileşiklerinde meydana gelen oksidasyon durumu genellikle en düşük oksidasyon durumu olarak adlandırılır; diğerleri orta düzeydedir. Bu nedenle, kükürt için en yüksek oksidasyon durumu, en düşük -2, ara duruma eşittir.

Elementlerin oksidasyon durumlarında gruplara göre değişiklik periyodik sistem değişim sıklığını yansıtır kimyasal özellikler artan seri numarası ile

Elementlerin oksidasyon durumu kavramı, maddelerin sınıflandırılmasında, özelliklerini tanımlamada, bileşikleri formüle etmede ve uluslararası adlarında kullanılır. Ancak özellikle redoks reaksiyonlarının incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İnorganik kimyada genellikle "değerlik" kavramı yerine "yükseltgenme durumu" kavramı kullanılır (bkz. Değerlik).

değerlik karmaşık bir kavramdır. Bu terim, kimyasal bağ teorisinin gelişmesiyle eş zamanlı olarak önemli bir dönüşüm geçirdi. Başlangıçta, değerlik, bir atomun kimyasal bir bağ oluşturmak için belirli sayıda başka atomu veya atom grubunu bağlama veya değiştirme yeteneğiydi.

Bir element atomunun değerliliğinin nicel ölçüsü, elementin EHx formülüne sahip bir hidrit veya formüle sahip bir oksit oluşturmak için eklediği hidrojen veya oksijen atomlarının sayısıydı (bu elementler sırasıyla tek ve iki değerli olarak kabul edildi). E n O m.

Dolayısıyla, NH3 amonyak molekülündeki nitrojen atomunun değeri üçtür ve H2S molekülündeki kükürt atomu ikidir, çünkü hidrojen atomunun değeri birdir.

Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2 bileşiklerinde sodyum, baryum ve silikonun değerleri sırasıyla 1, 2, 3 ve 4'tür.

Değerlik kavramı, atomun yapısı bilinmeden önce, yani 1853'te İngiliz kimyager Frankland tarafından kimyaya girmiştir. Artık bir elementin değerliliğinin, atomların iç kabuklarının elektronları kimyasal bağların oluşumuna katılmadığından, atomların dış elektronlarının sayısı ile yakından ilişkili olduğu tespit edilmiştir.

Kovalent bağın elektronik teorisinde, şuna inanılmaktadır: atom değeri diğer atomların elektronlarıyla ortak elektron çiftlerinin oluşumuna katılan, toprak veya uyarılmış durumdaki eşleşmemiş elektronlarının sayısı ile belirlenir.

Bazı elementler için değerlik sabit bir değerdir. Bu nedenle, tüm bileşiklerdeki sodyum veya potasyum tek değerlidir, kalsiyum, magnezyum ve çinko iki değerlidir, alüminyum üç değerlidir, vb. Ancak çoğu kimyasal element, ortak elementin doğasına ve işlemin koşullarına bağlı olarak değişken değerlik sergiler. Böylece, demir, demirin değerinin sırasıyla 2 ve 3 olduğu, klor - FeCl2 ve FeCl3 ile iki bileşik oluşturabilir.

Paslanma durumu- kimyasal bir bileşikteki bir elementin durumunu ve redoks reaksiyonlarındaki davranışını karakterize eden bir kavram; sayısal olarak, oksidasyon durumu, bağlarının her birinin tüm elektronlarının daha elektronegatif atoma geçtiği varsayımına dayanarak, elemente atfedilebilecek resmi yüke eşittir.

elektronegatiflik- bir kimyasal bağın oluşumu sırasında bir atomun negatif bir yük elde etme yeteneğinin veya bir moleküldeki bir atomun kimyasal bir bağ oluşumunda yer alan değerlik elektronlarını çekme yeteneğinin bir ölçüsü. Elektronegatiflik mutlak bir değer değildir ve hesaplanır çeşitli metodlar. Bu nedenle farklı ders kitaplarında ve referans kitaplarında verilen elektronegatiflik değerleri farklılık gösterebilir.

Tablo 2, Sanderson ölçeğinde bazı kimyasal elementlerin elektronegatifliğini gösterir ve Tablo 3, Pauling ölçeğinde elementlerin elektronegatifliğini gösterir.

Elektronegatiflik değeri, karşılık gelen elementin sembolü altında verilir. Bir atomun elektronegatifliğinin sayısal değeri ne kadar büyükse, element o kadar elektronegatiftir. En elektronegatif olan flor atomudur, en az elektronegatif olan ise rubidyum atomudur. İki farklı kimyasal elementin atomlarından oluşan bir molekülde, elektronegatiflik sayısal değeri daha yüksek olan atom üzerinde formal negatif yük olacaktır. Yani, bir kükürt dioksit molekülünde SO2, kükürt atomunun elektronegatifliği 2.5'tir ve oksijen atomunun elektronegatifliğinin değeri daha büyüktür - 3.5. Bu nedenle, negatif yük oksijen atomunda ve pozitif yük kükürt atomunda olacaktır.

Amonyak molekülü NH3'te nitrojen atomunun elektronegatiflik değeri 3.0'dır ve hidrojeninki 2.1'dir. Bu nedenle, nitrojen atomu negatif bir yüke sahip olacak ve hidrojen atomu pozitif bir yüke sahip olacaktır.

Elektronegatiflikteki genel eğilimleri açıkça bilmelisiniz. Herhangi bir atomdan beri kimyasal element dış elektron tabakasının kararlı bir konfigürasyonunu elde etme eğilimindedir - bir soy gazın sekizli kabuğu, daha sonra periyottaki elementlerin elektronegatifliği artar ve grupta elektronegatiflik genellikle elementin atom numarasındaki bir artışla azalır . Bu nedenle, örneğin, kükürt, fosfor ve silikondan daha elektronegatiftir ve karbon, silikondan daha elektronegatiftir.

İki metal olmayan bileşiklerden oluşan bileşikler için formüller derlerken, elektronegatiflikleri daha fazla olan her zaman sağa yerleştirilir: PCl 3, NO 2. NH 3 , PH 3 , vb. gibi bu kuralın bazı tarihsel istisnaları vardır.

Oksidasyon durumu genellikle element sembolünün üzerinde bulunan bir Arap rakamıyla (rakamın önünde bir işaretle) gösterilir, örneğin:

Kimyasal bileşiklerde atomların oksidasyon durumunu belirlemek için aşağıdaki kurallar izlenir:

1. içindeki elementlerin oksidasyon durumu basit maddeler sıfıra eşittir.
2. Bir moleküldeki atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı sıfırdır.
3. Bileşiklerdeki oksijen esas olarak -2 oksidasyon durumu sergiler (oksijen florür OF 2 + 2'de, M 2 O 2 – 1 gibi metal peroksitlerde).
4. Bileşiklerdeki hidrojen, hidritler hariç +1 oksidasyon durumu sergiler. aktif metaller, örneğin, hidrojenin oksidasyon durumunun -1 olduğu alkali veya alkali toprak.
5. Monatomik iyonlar için oksidasyon durumu iyonun yüküne eşittir, örneğin: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br - - -1, S 2- - -2, vb.
6. Kovalent bir polar bağa sahip bileşiklerde, daha elektronegatif bir atomun oksidasyon durumu bir eksi işaretine ve daha az elektronegatif bir atomun bir artı işaretine sahiptir.
7. AT organik bileşikler hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir.

Yukarıdaki kuralları birkaç örnekle açıklayalım.

örnek 1 Potasyum K 2 O, selenyum SeO 3 ve demir Fe 3 O 4 oksitlerindeki elementlerin oksidasyon derecesini belirleyin.

Potasyum oksit K 2 O. Bir moleküldeki atomların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı sıfırdır. Oksitlerdeki oksijenin oksidasyon durumu –2'dir. Potasyumun oksitindeki oksidasyon durumunu n olarak gösterelim, sonra 2n + (–2) = 0 veya 2n = 2, dolayısıyla n = +1, yani potasyumun oksidasyon durumu +1'dir.

Selenyum oksit SeO 3 . SeO 3 molekülü elektriksel olarak nötrdür. Üç oksijen atomunun toplam negatif yükü –2 × 3 = –6'dır. Bu nedenle, bu negatif yükü sıfıra eşitlemek için selenyumun oksidasyon durumu +6 olmalıdır.

Fe3 O 4 molekülü elektriksel olarak nötr. Dört oksijen atomunun toplam negatif yükü –2 × 4 = –8'dir. Bu negatif yükü eşitlemek için üç demir atomu üzerindeki toplam pozitif yük +8 olmalıdır. Bu nedenle, bir demir atomunun yükü 8/3 = +8/3 olmalıdır.

Bir bileşikteki bir elementin oksidasyon durumunun kesirli bir sayı olabileceği vurgulanmalıdır. Bu tür fraksiyonel oksidasyon durumları, kimyasal bir bileşikteki bağı açıklamada anlamlı değildir, ancak redoks reaksiyonları için denklemleri formüle etmek için kullanılabilir.

Örnek 2 NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7 bileşiklerindeki elementlerin oksidasyon derecesini belirleyin.

NaClO3 molekülü elektriksel olarak nötrdür. Sodyumun oksidasyon durumu +1, oksijenin oksidasyon durumu -2'dir. Klorun oksidasyon durumunu n, sonra +1 + n + 3 × (–2) = 0 veya +1 + n – 6 = 0 veya n – 5 = 0, dolayısıyla n = +5 olarak gösterelim. Böylece, klorun oksidasyon durumu +5'tir.

K 2 Cr 2 O 7 molekülü elektriksel olarak nötrdür. Potasyumun oksidasyon durumu +1, oksijenin oksidasyon durumu -2'dir. Kromun oksidasyon durumunu n olarak gösterelim, sonra 2 × 1 + 2n + 7 × (–2) = 0 veya +2 ​​+ 2n – 14 = 0 veya 2n – 12 = 0, 2n = 12, dolayısıyla n = +6. Böylece kromun oksidasyon durumu +6'dır.

Örnek 3 Sülfat iyonu SO 4 2– içindeki kükürtün oksidasyon durumlarını belirleyelim. SO 4 2– iyonunun yükü –2'dir. Oksijenin oksidasyon durumu –2'dir. Sülfürün oksidasyon durumunu n olarak gösterelim, sonra n + 4 × (–2) = –2 veya n – 8 = –2 veya n = –2 – (–8), dolayısıyla n = +6. Böylece, kükürtün oksidasyon durumu +6'dır.

Oksidasyon durumunun bazen belirli bir elementin değerliliğine eşit olmadığı unutulmamalıdır.

Örneğin, amonyak molekülü NH3'teki veya hidrazin molekülü N2H4'teki nitrojen atomunun oksidasyon durumları sırasıyla -3 ve -2'dir, bu bileşiklerdeki nitrojen değerliliği ise üçtür.

Ana alt grupların elementleri için maksimum pozitif oksidasyon durumu, kural olarak, grup numarasına eşittir (istisnalar: oksijen, flor ve diğer bazı elementler).

Maksimum negatif oksidasyon durumu 8'dir - grup numarası.

Eğitim görevleri

1. Fosfor +5'in oksidasyon durumu hangi bileşiktedir?

1) HPO3
2) H3PO3
3) Li3P
4) AlP

2. Hangi bileşik fosfor -3'ün oksidasyon durumuna sahiptir?

1) HPO3
2) H3PO3
3) Li3PO4
4) AlP

3. Hangi bileşikte azotun oksidasyon durumu +4'e eşittir?

1) HNO2
2) N2O4
3) N2O
4) HNO3

4. Hangi bileşikte azotun oksidasyon sayısı -2'ye eşittir?

1) NH3
2) N2H4
3) N2O5
4) HNO2

5. Hangi bileşikte sülfürün oksidasyon durumu +2'ye eşittir?

1) Na2SO3
2) SO2
3) SC12
4) H2SO4

6. Hangi bileşikte sülfürün oksidasyon durumu +6'ya eşittir?

1) Na2SO3
2) SO3
3) SC12
4) H2SO3

7. Formülleri sırasıyla CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4 olan maddelerde kromun oksidasyon durumu sırasıyla şöyledir:

1) +2, +3, +6
2) +3, +6, +6
3) +2, +6, +5
4) +2, +6, +6

8. Bir kimyasal elementin minimum negatif oksidasyon durumu genellikle eşittir

1) dönem numarası
3) dış elektron katmanının tamamlanmasından önce eksik elektron sayısı

9. Ana alt gruplarda bulunan kimyasal elementlerin maksimum pozitif oksidasyon durumu genellikle eşittir

1) dönem numarası
2) kimyasal elementin seri numarası
3) grup numarası
4) toplam sayısı elementteki elektronlar

10. Fosfor, bileşikte maksimum pozitif oksidasyon durumunu sergiler.

1) HPO3
2) H3PO3
3) Na3P
4) Ca3P2

11. Fosfor, bileşikteki en düşük oksidasyon durumunu sergiler.

1) HPO3
2) H3PO3
3) Na3P04
4) Ca3P2

12. Katyon ve anyonun bir parçası olan amonyum nitrit içindeki azot atomları, sırasıyla oksidasyon durumları sergiler.

1) –3, +3
2) –3, +5
3) +3, –3
4) +3, +5

13. Sırasıyla hidrojen peroksit içindeki oksijenin değerliliği ve oksidasyon durumu,

1) II, -2
2) II, -1
3) ben, +4
4) III, -2

14. Pirit FeS2'deki kükürtün değerlik ve oksidasyon durumu sırasıyla,

1) IV, +5
2) II, -1
3) II, +6
4) III, +4

15. Amonyum bromürdeki nitrojen atomunun değerlik ve oksidasyon durumu sırasıyla şöyledir:

1) IV, -3
2) III, +3
3) IV, -2
4) III, +4

16. karbon atomu gösterir negatif derece ile birlikte oksidasyon

1) oksijen
2) sodyum
3) flor
4) klor

17. Bileşiklerinde sabit bir oksidasyon derecesi sergiler.

1) stronsiyum
2) demir
3) kükürt
4) klor

18. Bileşiklerinde +3 oksidasyon durumu sergileyebilir

1) klor ve flor
2) fosfor ve klor
3) karbon ve kükürt
4) oksijen ve hidrojen

19. Bileşiklerinde +4 oksidasyon durumu sergileyebilir

1) karbon ve hidrojen
2) karbon ve fosfor
3) karbon ve kalsiyum
4) azot ve kükürt

20. Bileşiklerinde grup numarasına eşit oksidasyon durumu,

1) klor
2) demir
3) oksijen
4) flor

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 değişimin periyodikliğini 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 karşılanır. 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 yalnız 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 resimden 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. Böylece, 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 da 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- alt seviye, kükürt atomu, aşağıdaki formun dış seviyesinin elektronik konfigürasyonunu elde eder:

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.