Электроотрицательность степень окисления и валентность. Электроотрицательность

Электроотрицательностью называется свойство химического элемента притягивать к своему атому электроны от атомов других элементов, с которыми данный элемент образует химическую связь в соединениях.

При образовании химической связи между атомами разных элементов общее электронное облако смещается к более электроотрицательному атому, из-за чего связь становится ковалентно-полярной, а при большой разности электроотрицательностей – ионной.

Электроотрицательность учитывается при написании химических формул: в бинарных соединениях сзади записывается символ наиболее электроотрицательного элемента.

Электроотрицательность возрастает в направлении слева направо для элементов каждого периода и уменьшается в направлении сверху вниз для элементов одной и той же группы ПС.

Валентностью элемента называется свойство его атомов соединяться с определенным числом других атомов.

Различают стехиометрическую, электронную валентность и координационное число. Мы рассмотрим только стехиометрическую валентность.

Стехиометрическая валентность показывает, сколько атомов другого элемента присоединяет атом данного элемента. За единицу валентности принята валентность водорода, т.к. водород всегда одновалентен. Например, в соединениях HCl, H 2 O, NH 3 (правильное написание аммиака Н 3 N уже используется в современных пособиях), СН 4 хлор одновалентен, кислород двухвалентен, азот трехвалентен и углерод четырехвалентен.

Стехиометрическая валентность кислорода обычно равна 2. Так как почти все элементы образуют соединения с кислородом, то удобно его использовать в качестве эталона для определения валентности другого элемента. Например, в соединениях Na 2 O, CoO, Fe 2 O 3 , SO 3 натрий одновалентен, кобальт двухвалентен, железо трехвалентно, сера шестивалентна.

В окислительно-восстановительных реакциях нам важно будет определять степени окисления элементов.

Степенью окисления элемента в веществе называется его стехиометрическая валентность, взятая со знаком плюс или минус.

Химические элементы подразделяются на элементы постоянной валентности элементы переменной валентности.

1.3.3. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Тип кристаллической решетки. Зависимость свойств веществ от их состава и строения.

В зависимости от того, в каком состоянии соединения находятся в природе, они делятся на молекулярные и немолекулярные. В молекулярных веществах мельчайшими структурными частицами являются молекулы. Эти вещества имеют молекулярную кристаллическую решетку. В немолекулярных веществах мельчайшими структурными частицами являются атомы или ионы. Кристаллическая решетка у них атомная, ионная или металлическая.

Тип кристаллической решетки во многом определяет свойства веществ. Например, металлы, имеющие металлический тип кристаллической решетки , отличаются от всех остальных элементов высокой пластичностью, электро- и теплопроводностью . Эти свойства, а также и многие другие – ковкость, металлический блеск и т.п. обусловлены особым видом связи между атомами металла -- металлической связью. Необходимо отметить, что свойства, присущие металлам, проявляются только в конденсированном состоянии. Например, серебро в газообразном состоянии не обладает физическими свойствами металлов.

Особый тип связи в металлах – металлическая – обусловлен дефицитом валентных электронов, поэтому они общие для всей структуры металла. Наиболее простая модель строения металлов предполагала, что кристаллическая решетка металлов состоит из положительных ионов, окруженных свободными электронами, движение электронов происходит хаотически, подобно молекулам газа. Однако такая модель, качественно объясняя многие свойства металлов, при количественной проверке оказывается недостаточной. Дальнейшая разработка теории металлического состояния привела к созданию зонной теории металлов , которая основывается на представлениях квантовой механики.

В узлах кристаллической решетки находятся катионы и атомы металла, а электроны свободно перемещаются по кристаллической решетке .

Характерным механическим свойством металлов является пластичность , обусловленная особенностями внутреннего строения их кристаллов. Под пластичностью понимают способность тел под действием внешних сил подвергаться деформации, которая остается и после прекращения внешнего воздействия. Это свойство металлов позволяет придавать им различную форму при ковке, прокатывать металл в листы или вытягивать в проволоку.

Пластичность металлов обусловлена тем, что при внешнем воздействии слои ионов, образующих кристаллическую решетку, сдвигаются относительно друг друга без разрыва. Это происходит в результате того, что переместившиеся электроны благодаря свободному перераспределению продолжают осуществлять связь межу ионными слоями. При механическом воздействии на твердое вещество с атомной решеткой смещаются отдельные ее слои и сцепление между ними нарушается из-за разрыва ковалентных связей.

ионы , то эти вещества образуют ионный тип кристаллической решетки .

Это соли, а также оксиды и гидроксиды типичных металлов. Это твердые, хрупкие вещества, но основное их качество: растворы и расплавы этих соединений проводят электрический ток .

Если в узлах кристаллической решетки находятся атомы , то эти вещества образуют атомный тип кристаллической решетки (алмаз, бор, кремний оксиды алюминия и кремния). По свойствам очень твердые и тугоплавкие, нерастворимы в воде.

Если в узлах кристаллической решетки находятся молекулы , то эти вещества образуют (при обычных условиях газы и жидкости: О 2 , HCl; I 2 органические вещества).

Интересно отметить металл галлий, который плавится при температуре 30 о С. Эта его аномалия объясняется тем, что в узлах кристаллической решетки находятся молекулы Ga 2 и его свойства в чем становятся схожи с веществами, имеющие молекулярную кристаллическую решетку.

Пример. Немолекулярное строение имеют все неметаллы группы:

1) углерод, бор, кремний; 2) фтор, бром, иод;

3) кислород, сера, азот; 4) хлор, фосфор, селен.

В немолекулярных веществах мельчайшими структурными частицами являются атомы или ионы. Кристаллическая решетка у них атомная, ионная или металлическая

При решении этого вопроса проще идти от противного. Если в узлах кристаллической решетки находятся молекулы , то эти вещества образуют молекулярный тип кристаллической решетки (при обычных условиях газы и жидкости: О 2 , HCl; также I 2, ромбическая сера S 8 , белый фосфор Р 4 , органические вещества). По свойствам это непрочные легкоплавкие соединения.

Во втором ответе есть газ фтор, в третьем – газы кислород, азот, в четвертом – газ хлор. Значит, эти вещества имеют молекулярную кристаллическую решетку и молекулярное строение.

В первом ответе все вещества – твердые соединения при обычных условиях и образуют атомную решетку, значит, имеют немолекулярное строение.

Правильный ответ: 1) углерод, бор, кремний

08. Электроотрицательность, степень окисления, окисление и восстановление

Давайте обсудим смысл крайне интересных понятий, существующих в химии, и как часто бывает в науке, достаточно запутанных, и используемых в перевернутом виде. Речь пойдет об «электроотрицательности», «степени окисления» и «окислительно-восстановительные реакции».

Что это означает – понятие используется в перевернутом виде?

Постараемся постепенно рассказать об этом.

Электроотрицательность демонстрирует нам окислительно-восстановительные свойства химического элемента. Т. е. его способность забирать или отдавать свободные фотоны. А также является ли данный элемент источником или поглотителем энергии (эфира). Ян или Инь.

Степень окисления – это понятие, аналогичное понятию «электроотрицательность». Оно тоже характеризует окислительно-восстановительные свойства элемента. Но между ними есть следующая разница.

Электроотрицательность дает характеристику отдельно взятому элементу. Самому по себе, вне нахождения его в составе какого-либо химического соединения. В то время как степень окисления характеризует его окислительно-восстановительные способности именно тогда, когда элемент входит в состав какой-либо молекулы.

Давайте немного поговорим о том, что такое способность окислять, и что такое способность восстанавливать.

Окисление – это процесс передачи другому элементу свободных фотонов (электронов). Окисление – это вовсе не отнятие электронов, как это ныне считается в науке . Когда элемент окисляет другой элемент, он действует подобно кислоте или кислороду (отсюда и название «окисление»). Окислять – значит способствовать разрушению, распаду, горению элементов . Способность окислять – это способность вызывать разрушение молекул передаваемой им энергией (свободными фотонами). Помните о том, что энергия всегда разрушает вещество.

Удивительно, как долго в науке существуют противоречия в логике, никем не замечаемые.

Вот, например: «Теперь мы знаем, что окислитель – вещество, которое приобретает электроны, а восстановитель – вещество, которое их отдает» (Энциклопедия юного химика, статья «Окислительно-восстановительные реакции)».

И тут же, двумя абзацами ниже: «Самый сильный окислитель – электрический ток (поток отрицательно заряженных электронов)» (там же).

Т.е. в первой цитате говорится, что окислитель – это то, что принимает электроны, а во второй окислителем называют то, что отдает.

И подобные ошибочные, противоречащие друг другу выводы заставляют заучивать в школах и институтах!

Известно, что лучшие окислители – это неметаллы. Причем, чем меньше номер периода и больше номер группы, тем сильнее выражены свойства окислителя. Это и неудивительно. Мы разбирали причины этого в статье, посвященной анализу периодической системы, во второй части, где говорили о цвете нуклонов. От 1 группы к 8 цвет нуклонов в элементах постепенно меняется от фиолетового к красному (если учесть еще синий цвет d– и f-элементов). Сочетание желтых и красных частиц облегчает отдачу накапливаемых свободных фотонов. Желтые накапливают, но удерживают слабо. А красные способствуют отдаче. Отдавать фотоны – это и есть процесс окисления. Но когда одни красные, то нет частиц, способных накапливать фотоны. Именно поэтому элементы 8 группы, благородные газы, не окислители, в отличие от их соседей, галогенов.

Восстановление – это процесс, противоположный окислению. Ныне, в науке, считается, что когда химический элемент получает электроны, он восстанавливается. Такую точку зрения вполне можно понять (но не принять). При изучении строения химических элементов, было обнаружено, что они испускают электроны. Сделали вывод, что электроны входят в состав элементов. Значит, передача элементу электронов – это, своего рода, восстановление его утраченной структуры.

Однако на самом деле все не так.

Электроны – это свободные фотоны. Они – не нуклоны. Они не входят в состав тела элемента. Они притягиваются, поступая извне, и накапливаются на поверхности нуклонов и между ними. Но их накопление ведет вовсе не к восстановлению структуры элемента или молекулы. Напротив, эти фотоны испускаемым ими эфиром (энергией), ослабляют и разрушают связи между элементами. А это процесс окисления, но не восстановления.

Восстанавливать молекулу, в действительности, – забирать у нее энергию (в данном случае, свободные фотоны), а не сообщать. Отбирая фотоны, элемент-восстановитель уплотняет вещество – восстанавливает его.

Лучшие восстановители – металлы. Это свойство закономерно следует из их качественно-количественного состава – их Поля Притяжения наибольшие и на поверхности обязательно присутствует много или достаточно частиц синего цвета.

Можно даже вывести следующее определение металлов.

Металл – это химический элемент, в составе поверхностных слоев которого обязательно есть синие частицы.

А неметалл – это элемент, в составе поверхностных слоев которого нет или почти нет фотонов синего цвета, и обязательно есть красные.

Металлы своим сильным притяжением прекрасно отнимают электроны. И поэтому они восстановители.

Дадим определение понятий «электроотрицательность», «степень окисления», «окислительно-восстановительные реакции», которые можно встретить в учебниках по химии.

«Степень окисления – условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов. При определении этого понятия условно полагают, что связующие (валентные) электроны переходят к более электроотрицательным атомам, а потому соединения состоят как бы из положительно и отрицательно заряженных ионов. Степень окисления может иметь нулевое, отрицательное и положительное значения, которые обычно ставятся над символом элемента сверху.

Нулевое значение степени окисления приписывается атомам элементов, находящихся в свободном состоянии…Отрицательное значение степени окисления имеют те атомы, в сторону которых смещается связующее электронное облако (электронная пара). У фтора во всех его соединениях она равна -1. Положительную степень окисления имеют атомы, отдающие валентные электроны другим атомам. Например, у щелочных и щелочноземельных металлов она соответственно равна +1 и +2. В простых ионах она равна заряду иона. В большинстве соединений степень окисления атомов водорода равна+1, но в гидридах металлов (соединениях их с водородом) и других – она равна –1. Для кислорода характерна степень окисления -2, но, к примеру, в соединении с фтором она будет +2, а в перекисных соединениях -1. …

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединении равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона. …

Высшая степень окисления – это наибольшее положительное ее значение. Для большинства элементов она равна номеру группы в периодической системе и является важной количественной характеристикой элемента в его соединениях. Наименьшее значение степени окисления элемента, которое встречается в его соединениях, принято называть низшей степенью окисления; все остальные – промежуточными» (Энциклопедический словарь юного химика, статья «Степень окисления»).

Вот основные сведения, касающиеся данного понятия. Оно тесно связано с другим термином – «электроотрицательность».

«Электроотрицательность – это способность атома в молекуле притягивать к себе электроны, участвующие в образовании химической связи» (Энциклопедический словарь юного химика, статья «Электроотрицательность»).

«Окислительно-восстановительные реакции сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, в результате перемещения электронов от атома одного из реагентов (восстановителя) к атому другого. При окислительно-восстановительных реакциях одновременно происходят окисление (отдача электронов) и восстановление (присоединение электронов)» (Химический Энциклопедический Словарь под ред. И.Л. Кнунянц, статья «Окислительно-восстановительные реакции»).

На наш взгляд, в этих трех понятиях сокрыто немало ошибок.

Во-первых , мы считаем, что образование химической связи между двумя элементами – это вовсе не процесс обобществления их электронов. Химическая связь – это гравитационная связь. Электроны, якобы летающие вокруг ядра, это свободные фотоны, накапливающиеся на поверхности нуклонов в составе тела элемента и между ними. Для того, чтобы между двумя элементами возникла связь, их свободным фотонам нет нужды курсировать между элементами. Этого не происходит. В действительности, более тяжелый элемент снимает (притягивает) свободные фотоны с более легкого, и оставляет их у себя (точнее, на себе). А зона более легкого элемента, с которой были сняты эти фотоны, в той или иной мере оголяется. Из-за чего притяжение в этой зоне проявляется в большей мере. И более легкий элемент притягивается к более тяжелому. Так возникает химическая связь.

Во-вторых , современная химия видит способность элементов притягивать к себе электроны искаженно – перевернуто. Считается, что чем больше электроотрицательность элемента, тем в большей мере он способен притягивать к себе электроны. И фтор с кислородом якобы делают это лучше всего – притягивают к себе чужие электроны. А также другие элементы 6 и 7 групп.

На самом деле, данное мнение – это не более, чем заблуждение. Оно основано на ошибочном представлении, будто чем больше номер группы, тем тяжелее элементы. А также, тем больше положительный заряд ядра. Это ерунда. Ученые даже не удосуживаются до сих пор объяснить, что с их точки зрения представляет собой «заряд». Просто, как в нумерологии, пересчитали все элементы по порядку, и проставили в соответствии с номером величину заряда. Великолепный поход!

Это ясно и ребенку, что газ легче плотного металла. Как так получилось, что в химии считается, что газы лучше притягивают к себе электроны?

Плотные металлы, конечно, они, лучше притягивают электроны.

Ученые-химики, конечно, могут оставить в ходу понятие «электроотрицательность», раз уж оно столь употребительно. Однако им придется поменять его смысл на прямо противоположный.

Электроотрицательность – это способность химического элемента в молекуле притягивать к себе электроны. И, естественно, у металлов эта способность выражена лучше, чем у неметаллов.

Что же касается электрических полюсов в молекуле, то, действительно, отрицательный полюс – это элементы неметаллы, отдающие электроны, с меньшими Полями Притяжения. А положительный – это всегда элементы с более выраженными металлическими свойствами, с большими Полями Притяжения.

Улыбнемся вместе.

Электроотрицательность – это еще одна, очередная попытка описать качество химического элемента, наряду с уже существующими массой и зарядом. Как это часто бывает, ученые из другой области науки, в данном случае, химии, словно не доверяя своим коллегам физикам, а, скорее, просто потому, что любой человек, совершая открытия, идет своим собственным путем, а не просто исследуя опыт других.

Так вышло и в этот раз.

Масса и заряд никак не помогали химикам понять, что происходит в атомах при их взаимодействии друг с другом – и была введена электроотрицательность – способность элемента притягивать электроны, участвующие в образовании химической связи. Следует признать, что идея этого понятия заложена весьма верно. С той лишь поправкой, что она отражает реальность в перевернутом виде. Как мы уже говорили, лучше всего притягивают к себе электроны металлы, а не неметаллы – в силу особенностей цвета поверхностных нуклонов. Металлы – лучшие восстановители. Неметаллы – окислители. Металлы забирают, неметаллы отдают. Металлы – Инь, неметаллы – Ян.

Эзотерика приходит на помощь науке в вопросах постижения тайн Природы.

Что касается степени окисления , то это хорошая попытка понять, как происходит распределение свободных электронов в пределах химического соединения – молекулы.

Если химическое соединение однородно – т. е. оно простое, его структура состоит из элементов одного типа – тогда все верно, действительно степень окисления любого элемента в соединении равна нулю. Так как в данном соединении нет окислителей и нет восстановителей. И все элементы равны по качеству. Никто не отнимает электроны, никто не отдает. Будь это плотное вещество, или жидкость, или газ – неважно.

Степень окисления, так же, как электроотрицательность, демонстрирует качество химического элемента – только в рамках химического элемента. Степень окисления призвана сравнить качество химических элементов в соединении. На наш взгляд, идея хорошая, но ее осуществление не вполне удовлетворяет.

Мы категорически против всей теории и концепции строения химических элементов и связей между ними. Ну, хотя бы потому, что число групп, по нашим представлениям, должно быть больше 8. А значит, вся данная система рушится. Да и не только это. Вообще, пересчитывать число электронов в атомах «по пальцам» – это как-то не серьезно.

В соответствии с нынешней концепцией получается, что самым сильным окислителям присвоены самые маленькие условные заряды – фтор имеет во всех соединениях заряд -1, кислород почти везде -2. А у очень активных металлов – щелочных и щелочноземельных – эти заряды соответственно, +1 и +2. Ведь это совершенно не логично. Хотя, повторим, мы очень хорошо понимаем общую схему, в соответствии с которой это было сделано – все ради 8 групп в таблице и 8 электронов на внешнем энергетическом уровне.

Уж, как минимум, величина этих зарядов у галогенов и кислорода должна была быть наибольшей со знаком минус. А у щелочных и щелочноземельных металлов тоже большой, только со знаком плюс.

В любом химическом соединении есть элементы, отдающие электроны – окислители, неметаллы, отрицательный заряд, и элементы, отнимающие электроны – восстановители, металлы, положительный заряд. Именно таким путем сравнить элементы, соотнести их друг с другом и пытаются, определяя их степень окисления.

Однако выяснять таким способом степень окисления, на наш взгляд, не совсем точно отражает реальность. Правильнее было бы сравнивать электроотрицательность элементов в молекуле. Ведь электроотрицательность – это почти то же, что и степень окисления (характеризует качество, только отдельно взятого элемента).

Можно взять шкалу электроотрицательности и проставить ее величины в формуле для каждого элемента. И тогда сразу будет видно, какие элементы отдают электроны, а какие забирают. Тот элемент, чья электроотрицательность в соединении наибольшая – отрицательный полюс, отдает электроны. А тот, чья электроотрицательность наименьшая – положительный полюс, забирает электроны.

Если элементов, допустим, 3 или 4 в молекуле, ничего не меняется. Все также ставим величины электроотрицательности и сравниваем.

Хотя при этом следует не забыть нарисовать модель строения молекулы. Ведь в любом соединении, если оно не простое, т. е. не состоит из одного типа элементов, связаны друг с другом, в первую очередь, металлы и неметаллы. Металлы отбирают электроны у неметаллов, и связываются с ними. И у одного элемента неметалла одновременно могут отбирать электроны 2 или большее число элементов с более выраженными металлическими свойствами. Так возникает сложная, комплексная молекула. Но это не означает, что в такой молекуле элементы-металлы вступят в прочную связь и друг с другом. Возможно, они будут располагаться на противоположных сторонах друг от друга. Если же рядом – они будут притягиваться. Но прочную связь образуют только в том случае, если один элемент более металличен, чем другой. Обязательно нужно, чтобы один элемент отбирал электроны – снимал. Иначе не произойдет оголения элемента – освобождения от свободных фотонов на поверхности. Поле Притяжения не проявится вполне, и прочной связи не будет. Это сложная тема – образование химических связей, и мы не будем подробно рассказывать об этом в этой статье.

Полагаем, мы достаточно подробно осветили тему, посвященную разбору понятий «электроотрицательность», «степень окисления», «окисление» и «восстановление», и предоставили вашему вниманию немало любопытной информации.