원자가는 산화 상태와 어떻게 다른가요? 무기 화학 원소의 산화 상태와 원자가는 무엇입니까

자연을 포함한 화학반응 중에서, 산화 환원 반응가장 일반적입니다. 여기에는 예를 들어 광합성, 신진 대사, 생물학적 과정은 물론 연료 연소, 금속 생산 및 기타 여러 반응이 포함됩니다. 산화 환원 반응은 오랫동안 인류에 의해 다양한 목적으로 성공적으로 사용되어 왔지만 산화 환원 과정 자체의 전자 이론은 아주 최근인 20세기 초에 나타났습니다.

현대의 산화-환원 이론으로 나아가기 위해서는 몇 가지 개념을 도입할 필요가 있습니다. 원자가, 산화 상태 및 원자 전자 껍질의 구조. , 요소, 와 같은 섹션을 공부하면서 우리는 이미 이러한 개념을 접했습니다. 다음으로, 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

원자가 및 산화 상태

원자가-화학 결합의 개념과 함께 발생하고 다른 원소의 특정 수의 원자를 부착하거나 대체하는 원자의 특성으로 정의되는 복잡한 개념, 즉 화합물에서 화학 결합을 형성하는 원자의 능력입니다. 처음에 원자가는 수소(가수는 1로 간주됨) 또는 산소(가수는 2로 간주됨)에 의해 결정되었습니다. 나중에 그들은 긍정적인 원자가와 부정적인 원자가를 구별하기 시작했습니다. 정량적으로 양의 원자가는 원자가 기증한 전자의 수를 특징으로 하며, 음의 원자가는 옥텟 규칙(즉, 외부 에너지 준위의 완성)을 구현하기 위해 원자에 추가되어야 하는 전자의 수를 특징으로 합니다. 나중에 원자가의 개념은 원자 사이에서 발생하는 화학 결합의 특성을 결합하기 시작했습니다.

일반적으로 원소의 가장 높은 원자가는 주기율표의 족 번호에 해당합니다. 그러나 모든 규칙과 마찬가지로 예외도 있습니다. 예를 들어 구리와 금은 주기율표의 첫 번째 그룹에 속하며 원자가는 그룹 번호와 동일해야 합니다. 1이지만 실제로 구리의 가장 높은 원자가는 2이고 금은 3입니다.

산화 상태때로는 산화수, 전기화학적 원자가 또는 산화 상태라고도 하며 상대적인 개념입니다. 따라서 산화 상태를 계산할 때 대부분의 화합물은 전혀 이온성이 아니지만 분자는 이온으로만 구성되어 있다고 가정합니다. 정량적으로, 화합물의 원소 원자의 산화 정도는 원자에 부착되거나 원자에서 옮겨진 전자의 수에 의해 결정됩니다. 따라서 전자 치환이 없으면 산화 상태는 0이 되고, 전자가 주어진 원자쪽으로 옮겨지면 음수가 되고, 전자가 주어진 원자에서 옮겨지면 산화 상태는 양수가 됩니다.

정의 원자의 산화 상태다음 규칙을 따라야 합니다.

단순 물질과 금속 분자에서 원자의 산화 상태는 0입니다.
거의 모든 화합물의 수소는 +1의 산화 상태를 갖습니다(활성 금속의 수소화물에서만 -1임).
화합물에 포함된 산소 원자의 경우 일반적인 산화 상태는 -2입니다(예외: OF 2 및 금속 과산화물, 산소의 산화 상태는 각각 +2 및 -1입니다).
알칼리(+1) 및 알칼리 토류(+2) 금속의 원자와 불소(-1)도 일정한 산화 상태를 가지고 있습니다.
단순한 이온 화합물에서 산화 상태는 크기와 전하량의 부호가 동일합니다.
공유결합 화합물의 경우, 전기음성도가 더 높은 원자는 "-" 기호가 있는 산화 상태를 가지며, 전기음성도가 낮은 원자는 "+" 기호를 갖습니다.
복합 화합물의 경우 중심 원자의 산화 상태가 표시됩니다.
분자 내 원자의 산화 상태의 합은 0입니다.

예를 들어 H 2 SeO 3 화합물에서 Se의 산화 상태를 결정해 보겠습니다.

따라서 수소의 산화 상태는 +1, 산소 -2이고 모든 산화 상태의 합은 0입니다. 화합물 H 2 + Sex O 3 -2의 원자 수를 고려하여 표현식을 만들어 보겠습니다.

(+1)2+x+(-2)3=0, 여기서

저것들. H 2 + Se +4 O 3 -2

화합물에 포함된 원소의 산화 상태를 알면 그 화학적 성질과 다른 화합물에 대한 반응성을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 이 화합물이 산화 상태인지 여부도 예측할 수 있습니다. 환원제또는 산화제. 이러한 개념은 다음에서 완전히 드러납니다. 산화 환원 이론:

산화원자, 이온 또는 분자가 전자를 잃어 산화 상태가 증가하는 과정입니다.

Al 0 -3e - = Al +3 ;

2O -2 -4e - = O 2 ;

2Cl - -2e - = Cl 2

회복 -이는 원자, 이온 또는 분자가 전자를 얻어 산화 상태가 감소하는 과정입니다.

Ca +2 +2e - = Ca 0 ;

2H + +2e - =H 2

산화제– 화학 반응 중에 전자를 받아들이는 화합물, 그리고 환원제– 전자 공여 화합물. 환원제는 반응 중에 산화되고, 산화제는 환원됩니다.
산화 환원 반응의 본질– 원자나 이온의 산화 상태 변화를 동반하여 한 물질에서 다른 물질로의 전자 이동(또는 전자쌍의 변위). 이러한 반응에서는 한 원소가 다른 원소를 환원시키지 않고서는 산화될 수 없습니다. 전자의 이동은 항상 산화와 환원을 모두 유발합니다. 따라서 산화 중에 한 원소에서 빼앗긴 전자의 총 수는 환원 중에 다른 원소에서 얻은 전자의 수와 같습니다.

따라서 화합물의 원소가 가장 높은 산화 상태에 있으면 더 이상 전자를 포기할 수 없기 때문에 산화 특성만 나타납니다. 반대로, 화합물의 원소가 가장 낮은 산화 상태에 있으면 환원 특성만 나타납니다. 그들은 더 이상 전자를 추가할 수 없습니다. 반응 조건에 따라 중간 산화 상태의 원소 원자는 산화제일 수도 있고 환원제가 될 수도 있습니다. 예를 들어 보겠습니다. 화합물 H 2 SO 4에서 가장 높은 산화 상태 +6의 황은 산화 특성만 나타낼 수 있고, 화합물 H 2 S에서 황은 가장 낮은 산화 상태 -2에 있으며 환원 특성만 나타냅니다. 중간 산화 상태 +4에 있는 화합물 H 2 SO 3 에서 황은 산화제이자 환원제일 수 있습니다.

원소의 산화 상태에 따라 물질 간의 반응 가능성을 예측할 수 있습니다. 화합물의 두 원소가 모두 더 높거나 낮은 산화 상태에 있으면 이들 사이의 반응이 불가능하다는 것이 분명합니다. 화합물 중 하나가 산화 특성을 나타내고 다른 하나는 환원 특성을 나타낼 수 있으면 반응이 가능합니다. 예를 들어, HI와 H 2 S에서 요오드와 황은 모두 가장 낮은 산화 상태(-1과 -2)에 있고 환원제일 수만 있으므로 서로 반응하지 않습니다. 그러나 그들은 H 2 SO 4와 잘 상호 작용할 것입니다. H 2 SO 4는 특성을 감소시키는 것이 특징입니다. 여기서 황은 가장 높은 산화 상태에 있습니다.

가장 중요한 환원제 및 산화제는 다음 표에 나와 있습니다.

복원자
중성 원자	일반 계획 중-네 →Mn+ 모든 금속, 수소 및 탄소 가장 강력한 환원제는 알칼리 및 알칼리 토금속, 란탄족 원소 및 악티늄족 원소입니다. 약한 환원제는 귀금속(Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh)입니다. 주기율표의 주요 하위 그룹에서 중성 원자의 환원 능력은 원자 번호가 증가함에 따라 증가합니다.
음전하를 띤 비금속 이온	일반 계획 전자 +네 - → EN- 음으로 하전된 이온은 과잉 전자와 외부 전자를 모두 기증할 수 있다는 사실 때문에 강력한 환원제입니다. 동일한 전하를 갖는 환원력은 원자 반경이 증가함에 따라 증가합니다. 예를 들어, I는 Br - 및 Cl -보다 더 강한 환원제이며 환원제는 S 2-, Se 2-, Te 2- 등일 수도 있습니다.
가장 낮은 산화 상태의 양전하를 띤 금속 이온	낮은 산화 상태의 금속 이온은 더 높은 산화 상태를 갖는 상태를 특징으로 하는 경우 환원 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, Sn 2+ -2e — → Sn 4+ Cr 2+ -e — → Cr 3+ Cu + -e — → Cu 2+
중간 산화 상태의 원자를 포함하는 복합 이온 및 분자	착물 또는 착이온과 분자는 구성 원자가 중간 산화 상태에 있는 경우 환원 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, SO 3 2-, NO 2 -, AsO 3 3-, 4-, SO 2, CO, NO 및 기타.
	탄소, 일산화탄소(II), 철, 아연, 알루미늄, 주석, 황산, 아황산나트륨 및 중아황산나트륨, 황화나트륨, 티오황산나트륨, 수소, 전류
산화제
중성 원자	일반 계획 E + ne- → E n- 산화제는 p-원소의 원자입니다. 일반적인 비금속은 불소, 산소, 염소입니다. 가장 강한 산화제는 할로겐과 산소입니다. 그룹 7, 6, 5 및 4의 주요 하위 그룹에서 원자의 산화 활성은 위에서 아래로 감소합니다.
양으로 하전된 금속 이온	모든 양전하를 띤 금속 이온은 다양한 정도의 산화 특성을 나타냅니다. 이들 중에서 가장 강력한 산화제는 Sn 4+, Fe 3+, Cu 2+와 같이 산화 상태가 높은 이온입니다. 귀금속 이온은 낮은 산화 상태에서도 강력한 산화제입니다.
가장 높은 산화 상태의 금속 원자를 포함하는 착이온 및 분자	일반적인 산화제는 가장 높은 산화 상태의 금속 원자를 포함하는 물질입니다. 예를 들어 KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4입니다.
양성 산화 상태의 비금속 원자를 포함하는 착이온 및 분자	이들은 주로 산소 함유 산과 그에 상응하는 산화물 및 염입니다. 예를 들어 SO 3, H 2 SO 4, HClO, HClO 3, NaOBr 등이 있습니다. 연속해서 H 2SO4 →H 2SeO4 →H6TeO6산화 활성은 황산에서 텔루르산으로 증가합니다. 연속해서 HClO -HClO 2 -HClO3 -HClO4 HBrO - HBrO 3 - HIO - HIO 3 - HIO 4, H5IO 6 산화 활성은 오른쪽에서 왼쪽으로 증가하고 산성 특성은 왼쪽에서 오른쪽으로 증가합니다.
기술 및 실험실 실습에서 가장 중요한 환원제	산소, 오존, 과망간산칼륨, 크롬산 및 이크롬산, 질산, 아질산, 황산(농축), 과산화수소, 전류, 차아염소산, 이산화망간, 이산화납, 표백제, 차아염소산칼륨 및 나트륨 용액, 칼륨 하이포브롬화물, 헥사시아노철산칼륨(III).

카테고리 ,

전기음성도(EO) 원자가 다른 원자와 결합할 때 전자를 끌어당기는 능력입니다. .

전기 음성도는 핵과 원자가 전자 사이의 거리와 원자가 껍질이 얼마나 가까이 완성되는지에 따라 달라집니다. 원자의 반경이 작을수록, 원자가 전자가 많을수록 EO는 높아집니다.

불소는 전기 음성도가 가장 높은 원소입니다. 첫째, 원자가 껍질에 7개의 전자가 있고(옥텟에서 단 1개의 전자만 누락됨), 둘째, 이 원자가 껍질(...2s 2 2p 5)은 핵 가까이에 위치합니다.

알칼리 및 알칼리 토금속의 원자는 전기 음성도가 가장 낮습니다. 그들은 큰 반경을 가지고 있으며 외부 전자 껍질은 완전하지 않습니다. 전자를 "얻는" 것보다 원자가 전자를 다른 원자에 포기하는 것이 훨씬 쉽습니다(그러면 외부 껍질이 완성됩니다).

전기음성도는 정량적으로 표현될 수 있으며 원소의 순위는 오름차순으로 매겨질 수 있습니다. 미국 화학자 L. Pauling이 제안한 전기 음성도 척도가 가장 자주 사용됩니다.

화합물의 원소의 전기 음성도 차이 ( ΔX)를 사용하면 화학 결합 유형을 판단할 수 있습니다. 값이 ΔX= 0 – 연결 공유 비극성.

전기음성도 차이가 2.0 이하일 때 결합을 결합이라 한다. 공유 극성, 예: 불화수소 분자의 H-F 결합 HF: Δ X = (3.98 - 2.20) = 1.78

전기음성도 차이가 2.0보다 큰 결합이 고려됩니다. 이온성의. 예: NaCl 화합물의 Na-Cl 결합: Δ X = (3.16 - 0.93) = 2.23.

산화 상태

산화 상태(CO) 분자가 이온으로 구성되어 있고 일반적으로 전기적으로 중성이라는 가정하에 계산된 분자 내 원자의 조건부 전하입니다.

이온 결합이 형성되면 전자는 전기 음성도가 낮은 원자에서 전기 음성도가 높은 원자로 이동하고 원자는 전기적 중성을 잃고 이온으로 변합니다. 정수 전하가 발생합니다. 공유 극성 결합이 형성되면 전자가 완전히 전달되지 않고 부분적으로 전달되므로 부분 전하가 발생합니다(아래 그림의 HCl). 전자가 수소 원자에서 염소로 완전히 이동했고, 수소에는 +1, 염소에는 -1의 전체 양전하가 나타났다고 상상해 봅시다. 이러한 일반적인 전하를 산화 상태라고 합니다.

이 그림은 처음 20개 원소의 산화 상태 특징을 보여줍니다.
메모. 가장 높은 CO는 일반적으로 주기율표의 그룹 번호와 같습니다. 주요 하위 그룹의 금속에는 하나의 특징적인 CO가 있는 반면, 비금속에는 일반적으로 CO가 분산되어 있습니다. 따라서 비금속은 많은 수의 화합물을 형성하고 금속에 비해 더 "다양한" 특성을 갖습니다.

산화 상태 결정의 예

화합물에서 염소의 산화 상태를 결정해 보겠습니다.

우리가 고려한 규칙은 주어진 아미노프로판 분자와 같은 모든 원소의 CO를 항상 계산하는 것을 허용하지 않습니다.

여기에서는 다음 기술을 사용하는 것이 편리합니다.

1) 우리는 분자의 구조식을 묘사합니다. 대시는 결합, 전자 쌍입니다.

2) 대시를 더 많은 EO 원자를 향한 화살표로 바꿉니다. 이 화살표는 전자가 원자로 전이되는 것을 상징합니다. 두 개의 동일한 원자가 연결되어 있으면 선을 그대로 둡니다. 전자의 이동은 없습니다.

3) 얼마나 많은 전자가 "들어왔고" "떠났는지" 계산합니다.

예를 들어, 첫 번째 탄소 원자의 전하를 계산해 봅시다. 세 개의 화살표가 원자를 향하고 있는데, 이는 3개의 전자가 도착했음을 의미하며 전하는 -3입니다.

두 번째 탄소 원자: 수소는 전자를 주었고, 질소는 전자 한 개를 받았습니다. 요금은 변경되지 않았으며 0입니다. 등.

원자가

원자가(라틴어 valēns "강도가 있음"에서 유래) - 다른 원소의 원자와 특정 수의 화학 결합을 형성하는 원자의 능력.

기본적으로 Valence는 다음을 의미합니다. 특정 수의 공유 결합을 형성하는 원자의 능력. 원자가 있는 경우 N짝을 이루지 않은 전자와 중고독한 전자쌍이 있으면 이 원자가 형성될 수 있습니다 n+m다른 원자와의 공유 결합, 즉 그 원자가는 동일할 것이다 n+m. 최대 원자가를 추정할 때 "흥분" 상태의 전자 구성에서 진행해야 합니다. 예를 들어 베릴륨, 붕소 및 질소 원자의 최대 원자가는 4(예: Be(OH) 4 2-, BF 4 - 및 NH 4 +), 인 - 5(PCl 5), 황 - 6( H 2 SO 4) , 염소 - 7 (Cl 2 O 7).

어떤 경우에는 원자가가 산화 상태와 수치적으로 일치할 수 있지만 서로 동일하지는 않습니다. 예를 들어 N2와 CO 분자에서는 삼중 결합이 실현되지만(즉, 각 원자의 원자가는 3임) 질소의 산화 상태는 0, 탄소 +2, 산소 -2입니다.

질산에서 질소의 산화 상태는 +5인 반면, 질소는 외부 수준에 4개의 오비탈만 있기 때문에 4보다 높은 원자가를 가질 수 없습니다(결합은 중첩 오비탈로 간주될 수 있음). 그리고 일반적으로 같은 이유로 두 번째 기간의 모든 요소는 4보다 큰 원자가를 가질 수 없습니다.

실수가 자주 발생하는 몇 가지 "까다로운" 질문이 더 있습니다.

서로 다른 화학 원소의 원자는 서로 다른 수의 다른 원자를 부착할 수 있습니다. 즉, 서로 다른 원자가를 나타냅니다.

원자가는 원자가 다른 원자와 결합하는 능력을 나타냅니다. 이제 원자의 구조와 화학 결합의 유형을 연구한 결과 이 개념을 더 자세히 고려할 수 있습니다.

원자가는 원자가 분자 내 다른 원자와 형성하는 단일 화학 결합의 수입니다. 화학 결합의 수는 공유 전자쌍의 수를 나타냅니다. 공유 전자쌍은 공유 결합의 경우에만 형성되므로 원자의 원자가는 공유 화합물에서만 결정될 수 있습니다.

분자의 구조식에서 화학 결합은 대시로 표시됩니다. 주어진 원소의 기호에서 연장되는 선의 수는 그 원소의 원자가입니다. Valence는 항상 I부터 VIII까지의 양의 정수 값을 갖습니다.

기억하시겠지만, 산화물에서 화학 원소의 가장 높은 원자가는 일반적으로 그것이 발견되는 그룹의 수와 같습니다. 수소 화합물에서 비금속의 원자가를 결정하려면 8에서 그룹 번호를 빼야 합니다.

가장 간단한 경우, 원자가는 원자의 짝을 이루지 않은 전자의 수와 동일합니다. 따라서 예를 들어 산소(짝을 이루지 않은 전자 2개 포함)는 원자가 II를 갖고, 짝을 이루지 않은 전자 1개 포함)는 원자가 I를 갖습니다.

이온 결정과 금속 결정은 공통된 전자쌍을 갖고 있지 않으므로 이러한 물질의 경우 화학 결합 수로서의 원자가 개념은 의미가 없습니다. 모든 종류의 화합물에 대해 화학 결합의 유형에 관계없이 산화 상태라고 하는 보다 보편적인 개념이 적용됩니다.

산화 상태

이것은 분자나 결정의 원자에 대한 일반적인 전하입니다. 이는 모든 공유 극성 결합이 본질적으로 이온성이라고 가정하여 계산됩니다.

원자가와 달리 산화수는 양수, 음수 또는 0일 수 있습니다. 가장 단순한 이온 화합물에서 산화 상태는 이온의 전하와 일치합니다.

예를 들어, 염화칼륨 KCl(K + Cl - )에서 칼륨은 +1의 산화 상태를 갖고 염소는 -1을 가지며, 산화칼슘 CaO(Ca +2 O -2)에서 칼슘은 +2의 산화 상태를 나타내며, 산소 -2. 이 규칙은 모든 기본 산화물에 적용됩니다. 금속의 산화 상태는 금속 이온(나트륨 +1, 바륨 +2, 알루미늄 +3)의 전하와 동일하고 산소의 산화 상태는 -2입니다. 산화 상태는 원자가와 유사하게 원소 기호 위에 아라비아 숫자로 표시됩니다.

Cu +2 Cl 2 -1 ; 철 +2 S -2

단순 물질의 원소의 산화 상태는 0으로 간주됩니다.

Na0, O20, S80, Cu0

공유결합 화합물의 산화 상태가 어떻게 결정되는지 생각해 봅시다.

염화수소 HCl은 극성 공유 결합을 갖는 물질입니다. HCl 분자의 공통 전자쌍은 전기음성도가 더 높은 염소 원자로 이동합니다. 우리는 정신적으로 H-Cl 결합을 이온 결합으로 변환하여(실제로 수용액에서 발생함) 전자쌍을 염소 원자로 완전히 이동시킵니다. -1의 전하를 획득하고 수소는 +1을 얻습니다. 따라서 이 물질의 염소는 산화 상태가 -1이고 수소는 +1입니다.

염화수소 분자 내 원자의 실제 전하와 산화 상태

산화수와 원자가는 관련된 개념입니다. 많은 공유 결합 화합물에서 원소의 산화 상태의 절대값은 원자가와 같습니다. 그러나 원자가가 산화 상태와 다른 경우가 여러 가지 있습니다. 예를 들어, 이는 원자의 산화 상태가 0이고 원자가가 공통 전자쌍의 수와 동일한 단순 물질의 경우 일반적입니다.

O=O.

산소의 원자가는 II이고 산화 상태는 0입니다.

과산화수소 분자에서

호오오오오

산소는 2가이고 수소는 1가이다. 동시에 두 원소의 산화 상태는 절대값으로 1과 같습니다.

H 2 +1 O 2 -1

서로 다른 화합물의 동일한 원소는 관련된 원자의 전기 음성도에 따라 양의 산화 상태와 음의 산화 상태를 모두 가질 수 있습니다. 예를 들어, 메탄 CH4와 불화탄소(IV) CF4라는 두 가지 탄소 화합물을 생각해 보세요.

탄소는 수소보다 전기음성도가 더 크기 때문에 메탄에서는 C-H 결합의 전자 밀도가 수소에서 탄소로 이동하고, 4개의 수소 원자 각각의 산화 상태는 +1이고 탄소 원자는 -4입니다. 대조적으로, CF4 분자에서는 모든 결합의 전자가 탄소 원자에서 불소 원자로 이동하며 산화 상태는 -1이므로 탄소는 +4 산화 상태에 있습니다. 화합물에서 전기 음성도가 가장 높은 원자의 산화수는 항상 음수임을 기억하십시오.

메탄 CH 4 및 탄소(IV) 불화물 CF 4 분자 모델. 결합의 극성은 화살표로 표시됩니다.

모든 분자는 전기적으로 중성이므로 모든 원자의 산화 상태의 합은 0입니다. 이 규칙을 사용하면 화합물에 있는 한 원소의 알려진 산화 상태로부터 전자의 치환에 대해 추론하지 않고도 다른 원소의 산화 상태를 결정할 수 있습니다.

예를 들어, 염소(I) 산화물 Cl 2 O를 생각해 보겠습니다. 우리는 입자의 전기적 중성부터 진행합니다. 산화물의 산소 원자는 -2의 산화 상태를 가지며, 이는 두 염소 원자가 모두 +2의 총 전하를 가지고 있음을 의미합니다. 각각 +1의 전하를 가집니다. 즉, 염소의 산화 상태는 +1입니다.

Cl2+1O-2

다른 원자의 산화 상태 표시를 올바르게 배치하려면 전기 음성도를 비교하는 것으로 충분합니다. 전기 음성도가 높은 원자는 음의 산화 상태를 가지며, 전기 음성도가 낮은 원자는 양의 산화 상태를 갖습니다. 확립된 규칙에 따르면 가장 전기음성도가 높은 원소의 기호는 화합물 공식의 마지막 위치에 기록됩니다.

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

물 분자에 있는 원자의 실제 전하와 산화 상태

화합물의 원소의 산화 상태를 결정할 때 다음 규칙이 준수됩니다.

단순 물질의 원소의 산화 상태는 0입니다.

불소는 가장 전기 음성도가 높은 화학 원소이므로 F2를 제외한 모든 물질에서 불소의 산화 상태는 -1입니다.

산소는 불소 다음으로 전기 음성도가 가장 높은 원소이므로 불화물을 제외한 모든 화합물에서 산소의 산화 상태는 음수입니다. 대부분의 경우 -2이고 과산화수소에서는 H 2 O 2 -1입니다.

수소의 산화 상태는 비금속 화합물에서 +1이고, 금속(수소화물)과 화합물에서 -1입니다. 단순 물질 H 2에서는 0입니다.

화합물의 금속 산화 상태는 항상 긍정적입니다. 주요 하위 그룹의 금속 산화 상태는 일반적으로 그룹 번호와 같습니다. 2차 하위 그룹의 금속은 종종 여러 가지 산화 상태를 갖습니다.

화학 원소의 가능한 최대 양성 산화 상태는 그룹 번호와 같습니다(예외 – Cu +2).

금속의 최소 산화 상태는 0이고, 비금속의 최소 산화 상태는 그룹 번호에서 8을 뺀 값입니다.

분자를 구성하는 모든 원자의 산화 상태의 합은 0입니다.

항해

물질의 정량적 특성을 기반으로 복합 문제 해결
문제 해결. 물질 구성의 불변성의 법칙. 물질의 "몰질량"과 "화학적 양"의 개념을 이용한 계산
물질의 정량적 특성과 화학양론적 법칙을 바탕으로 계산 문제를 해결합니다.
기체 물질 상태의 법칙에 기초한 계산 문제 해결
원자의 전자 구성. 처음 세 기간의 원자 전자 껍질의 구조

비디오 튜토리얼 2: 화학 원소의 산화 상태

비디오 튜토리얼 3: 원자가. 원자가의 결정

강의: 전기 음성도. 화학 원소의 산화 상태와 원자가

전기음성도

전기음성도원자가 다른 원자로부터 전자를 끌어당겨 결합하는 능력입니다.

표를 사용하여 특정 화학 원소의 전기 음성도를 판단하는 것은 쉽습니다. 우리 수업 중 하나에서 주기율표의 기간을 통해 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 때와 그룹을 통해 아래에서 위로 이동할 때 증가한다고 말했습니다.

예를 들어, 제안된 계열에서 C(탄소), N(질소), O(산소), S(황) 중 어느 원소가 전기 음성도가 가장 높은지 결정하는 작업이 주어졌습니다. 우리는 테이블을 보고 이것이 O라는 것을 알게 됩니다. 왜냐하면 그는 오른쪽에 있고 다른 것보다 높기 때문입니다.

전기 음성도에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까? 이것:

원자의 반지름이 작을수록 전기음성도가 높습니다.
원자가 껍질은 전자로 채워져 있으며 전자가 많을수록 전기 음성도가 높아집니다.

모든 화학 원소 중에서 불소는 원자 반경이 작고 원자가 껍질에 7개의 전자가 있기 때문에 전기 음성도가 가장 높습니다.

전기 음성도가 낮은 원소에는 알칼리 및 알칼리 토금속이 포함됩니다. 그들은 반경이 크고 외부 껍질에 전자가 거의 없습니다.

원자의 전기 음성도 값은 일정할 수 없습니다. 이는 위에 나열된 요소를 포함한 여러 요소와 동일한 요소에 대해 다를 수 있는 산화 정도에 따라 달라집니다. 따라서 전기 음성도 값의 상대성에 대해 이야기하는 것이 일반적입니다. 다음 척도를 사용할 수 있습니다.

두 가지 요소로 구성된 이원 화합물에 대한 공식을 작성할 때 전기 음성도 값이 필요합니다. 예를 들어, 산화 구리 Cu 2 O의 공식 - 첫 번째 원소는 전기 음성도가 더 낮은 원소로 기록되어야 합니다.

화학 결합이 형성되는 순간, 원소 간의 전기 음성도 차이가 2.0보다 크면 공유 극성 결합이 형성되고, 작으면 이온 결합이 형성됩니다.

산화 상태

산화 상태 (CO)- 이것은 화합물에 있는 원자의 조건부 또는 실제 전하입니다. 조건부 - 결합이 극성 공유 결합인 경우 실수 - 결합이 이온인 경우.

원자는 전자를 포기할 때 양전하를 띠고, 전자를 받아들일 때 음전하를 얻습니다.

산화 상태는 기호가 있는 기호 위에 표시됩니다. «+»/«-» . 중간 CO도 있습니다. 원소의 최대 CO는 양수이고 그룹 번호와 동일하며 금속의 최소 음수는 0입니다. 비금속의 경우 = (그룹 번호 - 8). CO가 최대인 원소는 전자만 받아들이고, CO가 최소인 원소는 전자만 내놓는다. 중간 CO를 갖는 원소는 전자를 주고 받을 수 있습니다.

CO를 결정하기 위해 따라야 하는 몇 가지 규칙을 살펴보겠습니다.

모든 단순 물질의 CO는 0입니다.

모든 분자는 전기적으로 중성이기 때문에 분자 내의 모든 CO 원자의 합은 0과 같습니다.

공유 비극성 결합이 있는 화합물에서 CO는 0(O 2 0)과 같고, 이온 결합의 경우 이온 전하(Na + Cl - 나트륨 CO +1, 염소 -1)와 같습니다. 공유 극성 결합을 갖는 화합물의 CO 원소는 이온 결합으로 간주됩니다(H:Cl = H + Cl -, 이는 H +1 Cl -1을 의미함).

전기음성도가 가장 큰 화합물의 원소는 음의 산화 상태를 갖고, 전기 음성도가 가장 작은 원소는 양의 산화 상태를 갖습니다. 이를 바탕으로 금속은 "+" 산화 상태만을 갖는다는 결론을 내릴 수 있습니다.

일정한 산화 상태:

알칼리 금속 +1.

두 번째 그룹의 모든 금속 +2. 예외: Hg +1, +2.

알루미늄 +3.

수소 +1. 예외: 수소의 산화 상태가 -1인 활성 금속 NaH, CaH 2 등의 수소화물.
산소 -2. 예외: F 2 -1 O +2 및 –O–O– 그룹을 포함하는 과산화물(산소의 산화 상태는 –1).

이온 결합이 형성되면 전기 음성도가 낮은 원자에서 전기 음성도가 더 큰 원자로 전자의 특정 이동이 발생합니다. 또한 이 과정에서 원자는 항상 전기적 중성을 잃고 이후 이온으로 변합니다. 정수 전하도 형성됩니다. 극성 공유 결합이 형성되면 전자는 부분적으로만 이동하므로 부분 전하가 발생합니다.

원자가

원자가n은 다른 원소의 원자와의 화학 결합 수인 원자를 형성하는 능력입니다.

원자가는 또한 원자가 자신 근처에 다른 원자를 보유하는 능력입니다. 학교 화학 과정에서 알 수 있듯이, 서로 다른 원자는 외부 에너지 수준의 전자에 의해 서로 결합됩니다. 짝을 이루지 않은 전자는 다른 원자에서 짝을 찾는다. 이러한 외부 준위 전자를 원자가 전자라고 합니다. 이는 원자가가 원자를 서로 연결하는 전자쌍의 수로 정의될 수도 있음을 의미합니다. 물의 구조식을 살펴보세요: H – O – H. 각 대시는 전자쌍입니다. 즉, 원자가를 나타냅니다. 여기 산소에는 두 개의 선이 있는데, 이는 2가임을 의미하고, 수소 분자는 각각 한 선에서 나오며, 이는 수소가 1가임을 의미합니다. 글을 쓸 때 원자가는 로마 숫자: O(II), H(I)로 표시됩니다. 요소 위에 표시할 수도 있습니다.

원자가는 일정하거나 가변적일 수 있습니다. 예를 들어, 금속 알칼리에서는 일정하고 I와 같습니다. 그러나 다양한 화합물의 염소는 원자가 I, III, V, VII를 나타냅니다.

요소의 원자가를 결정하는 방법은 무엇입니까?

다시 주기율표를 살펴보겠습니다. 주요 하위 그룹의 금속은 일정한 원자가를 가지므로 첫 번째 그룹의 금속은 원자가 I, 두 번째 그룹은 II를 갖습니다. 그리고 측면 하위 그룹의 금속은 원자가가 다양합니다. 비금속의 경우에도 가변적입니다. 원자의 가장 높은 원자가는 그룹 번호와 같고 가장 낮은 원자가는 = 그룹 번호 - 8과 같습니다. 친숙한 공식입니다. 이것은 원자가가 산화 상태와 일치한다는 것을 의미하지 않습니까? 원자가는 산화 상태와 일치할 수 있지만 이러한 지표는 서로 동일하지 않습니다. 원자가는 =/- 기호를 가질 수 없으며 0일 수도 없습니다.

두 번째 방법은 원소 중 하나의 일정한 원자가가 알려진 경우 화학식을 사용하여 원자가를 결정하는 것입니다. 예를 들어, 산화구리 CuO의 공식을 살펴보겠습니다. 산소 원자가 II. 이 공식에서 하나의 산소 원자에 대해 하나의 구리 원자가 있음을 알 수 있습니다. 이는 구리의 원자가가 II와 같음을 의미합니다. 이제 좀 더 복잡한 공식인 Fe 2 O 3을 살펴보겠습니다. 산소 원자의 원자가는 II이다. 여기에는 세 개의 원자가 있습니다. 2*3 =6을 곱하세요. 우리는 두 개의 철 원자당 6개의 원자가가 있음을 발견했습니다. 철 원자 하나의 원자가를 알아봅시다: 6:2=3. 이는 철의 원자가가 III임을 의미합니다.

또한, "최대 원자가"를 추정해야 하는 경우 항상 "여기" 상태에 존재하는 전자 구성에서 시작해야 합니다.

원자가와 산화 상태는 무기 화학에서 자주 사용되는 개념입니다. 많은 화합물에서 원소의 원자가 값과 산화 상태가 동일하기 때문에 학생과 학생들이 종종 혼란스러워합니다. 이러한 개념에는 몇 가지 공통점이 있지만 차이점이 더 중요합니다. 이 두 개념이 어떻게 다른지 이해하려면 이에 대해 더 자세히 알아볼 가치가 있습니다.

산화 상태 정보

산화 상태는 화학 원소의 원자 또는 원자 그룹에 할당된 보조 수량으로, 공유 전자쌍이 상호 작용하는 원소 사이에 어떻게 분포되어 있는지 보여줍니다.

이는 물리적 의미가 없는 보조 수량입니다. 그 본질은 예를 통해 쉽게 설명될 수 있습니다.

식탁용 소금 분자 NaCl염소 원자와 나트륨 원자라는 두 개의 원자로 구성됩니다. 이들 원자 사이의 결합은 이온성입니다. 나트륨은 원자가 준위에 1개의 전자를 가지고 있습니다. 이는 염소 원자와 1개의 전자쌍을 공유한다는 의미입니다. 이 두 원소 중에서 염소는 전기음성도가 더 높으며(전자쌍을 자신을 향해 혼합하는 특성이 있음) 유일한 공통 전자쌍이 염소 쪽으로 이동합니다. 화합물에서 전기 음성도가 높은 원소는 산화 상태가 음이고, 전기 음성도가 낮은 원소는 산화 상태가 양이며, 그 값은 공유 전자쌍의 수와 같습니다. 문제의 NaCl 분자의 경우 나트륨과 염소의 산화 상태는 다음과 같습니다.

전자쌍이 치환된 염소는 이제 음이온, 즉 추가 전자를 추가한 원자로 간주되고 나트륨은 양이온, 즉 전자를 기증한 원자로 간주됩니다. 하지만 산화 상태를 쓸 때는 부호가 먼저 오고 수치는 그 다음으로 오고, 이온 전하를 쓸 때는 그 반대가 됩니다.

산화 상태는 양이온이 전기적으로 중성인 원자에 도달하기 위해 부족한 전자의 수 또는 원자로 산화되기 위해 음이온에서 가져와야 하는 전자의 수로 정의할 수 있습니다. 이 예에서 양이온 나트륨 이온은 전자쌍의 이동으로 인해 전자가 부족하고 염소 이온에는 전자가 하나 더 있다는 것이 분명합니다.

단순한(순수한) 물질의 산화 상태는 물리적, 화학적 특성에 관계없이 0입니다. 예를 들어 O2 분자는 두 개의 산소 원자로 구성됩니다. 그들은 동일한 전기 음성도 값을 가지므로 공유 전자는 둘 중 하나로 이동하지 않습니다. 이는 전자쌍이 엄격히 원자 사이에 존재하므로 산화 상태가 0이 된다는 것을 의미합니다.

일부 분자의 경우, 특히 3개 이상의 원소가 있는 경우 전자가 어디로 가는지 결정하는 것이 어려울 수 있습니다. 이러한 분자의 산화 상태를 계산하려면 몇 가지 간단한 규칙을 사용해야 합니다.

수소 원자는 거의 항상 +1의 일정한 산화 상태를 갖습니다.
산소의 경우 이 수치는 -2입니다. 이 규칙의 유일한 예외는 불소 산화물입니다.

ОF 2 및 О 2 F 2,

불소는 전기음성도가 가장 높은 원소이기 때문에 항상 상호작용하는 전자를 자신 쪽으로 옮겨 놓습니다. 국제 규칙에 따르면 전기 음성도 값이 낮은 원소가 먼저 기록되므로 이러한 산화물에서는 산소가 먼저 나옵니다.

분자의 모든 산화 상태를 더하면 0이 됩니다.
금속 원자는 양성 산화 상태를 특징으로 합니다.

산화 상태를 계산할 때 원소의 가장 높은 산화 상태는 해당 그룹의 수와 같고 최소값은 그룹 번호에서 8을 뺀 값이라는 점을 기억해야 합니다. 염소의 경우 가능한 최대 산화 상태 값은 +7입니다. , 7번째 그룹에 속하고 최소값은 7-8 = -1이기 때문입니다.

원자가에 대한 일반 정보

원자가는 한 원소가 다른 화합물에서 형성할 수 있는 공유 결합의 수입니다.

산화 상태와 달리 원자가 개념은 실제 물리적 의미를 갖습니다.

가장 높은 원자가 지수는 주기율표의 그룹 번호와 같습니다. 황 S는 6번째 그룹에 속합니다. 즉, 최대 원자가는 6입니다. 그러나 2(H 2 S) 또는 4(SO 2)일 수도 있습니다.

거의 모든 요소는 가변 원자가를 특징으로 합니다. 그러나 이 값이 일정한 원자가 있습니다. 여기에는 알칼리 금속, 은, 수소(원가는 항상 1), 아연(원가는 항상 2), 란타늄(원가는 항상 3)이 포함됩니다.

원자가와 산화 상태의 공통점은 무엇입니까?

두 수량을 모두 표시하기 위해 양의 정수가 사용되며 이는 요소의 라틴어 지정 위에 기록됩니다.
가장 높은 원자가와 가장 높은 산화 상태는 원소의 그룹 번호와 일치합니다.
복합 화합물의 모든 원소의 산화 상태는 원자가 지표 중 하나의 수치와 일치합니다. 예를 들어, 7족에 속하는 염소는 1, 3, 4, 5, 6 또는 7의 원자가를 가질 수 있습니다. 이는 가능한 산화 상태가 ±1, +3, +4, +5, +6임을 의미합니다. , +7.

이러한 개념의 주요 차이점

"원가"라는 개념은 물리적인 의미를 갖고 있지만, 산화수는 실제 물리적인 의미가 없는 보조 용어입니다.
산화 상태는 0이거나 0보다 크거나 작을 수 있습니다. 원자가는 엄격하게 0보다 큽니다.
원자가는 공유 결합의 수를 나타내고 산화 상태는 화합물의 전자 분포를 나타냅니다.