Elektronegativnost, oksidacijsko stanje in valenca. Elektronegativnost

Elektronegativnost je lastnost kemičnega elementa, da k svojemu atomu privlači elektrone iz atomov drugih elementov, s katerimi ta element tvori kemično vez v spojinah.

Med izobraževanjem kemična vez med atomi različnih elementov se skupni elektronski oblak premakne k bolj elektronegativnemu atomu, zato postane vez kovalentno polarna, z veliko razliko v elektronegativnosti pa ionska.

Pri pisanju kemijskih formul se upošteva elektronegativnost: v binarnih spojinah je zadaj zapisan simbol najbolj elektronegativnega elementa.

Elektronegativnost narašča od leve proti desni za elemente vsake periode in pada od zgoraj navzdol za elemente iste skupine PS.

Valenca Element je lastnost njegovih atomov, da se povezujejo z določenim številom drugih atomov.

Obstajajo stehiometrična, elektronska valenca in koordinacijsko število. Upoštevali bomo le stehiometrično valenco.

Stehiometrična Valenca kaže, koliko atomov drugega elementa je vezanih na atom danega elementa. Valenca vodika je vzeta kot enota valence, ker vodik je vedno monovalenten. Na primer v spojinah HCl, H 2 O, NH 3 (pravilno črkovanje amoniaka H 3 N se že uporablja v sodobni priročniki), CH 4 klor je enovalenten, kisik je dvovalenten, dušik je trivalenten in ogljik je štirivalenten.

Stehiometrična valenca kisika je običajno 2. Ker skoraj vsi elementi tvorijo spojine s kisikom, ga je priročno uporabiti kot standard za določanje valence drugega elementa. Na primer, v spojinah Na 2 O, CoO, Fe 2 O 3, SO 3 je natrij monovalenten, kobalt je dvovalenten, železo je trivalenten, žveplo je šestvalenten.

Pri redoks reakcijah bo za nas pomembno določiti oksidacijska stanja elementov.

Oksidacijsko stanje elementa v snovi imenujemo njegova stehiometrična valenca, vzeta z znakom plus ali minus.

Kemijske elemente delimo na elemente s konstantno valenco in elemente s spremenljivo valenco.

1.3.3. Snovi molekulske in nemolekularne zgradbe. Vrsta kristalne mreže. Odvisnost lastnosti snovi od njihove sestave in strukture.

Glede na stanje, v katerem se spojine nahajajo v naravi, jih delimo na molekularne in nemolekularne. V molekularnih snoveh so najmanjši strukturni delci molekule. Te snovi imajo molekularno kristalno mrežo. V nemolekularnih snoveh so najmanjši strukturni delci atomi ali ioni. Njihova kristalna mreža je atomska, ionska ali kovinska.

Vrsta kristalne mreže v veliki meri določa lastnosti snovi. Na primer, kovine, ki imajo vrsta kovinske rešetke, drugačen od vseh drugih elementov visoka plastičnost, električna in toplotna prevodnost. Te lastnosti, pa tudi številne druge - kovnost, kovinski lesk itd. so posledica posebne vrste vezi med kovinskimi atomi - kovinska povezava. Treba je opozoriti, da se lastnosti, ki so lastne kovinam, pojavijo le v kondenziranem stanju. Na primer, srebro v plinastem stanju nima fizične lastnosti kovine

Posebna vrsta vezi v kovinah – kovinske – nastane zaradi pomanjkanja valenčnih elektronov, zato so ti skupni celotni strukturi kovine. Najenostavnejši model strukture kovin je predpostavljal, da je kristalna mreža kovin sestavljena iz pozitivnih ionov, obdanih s prostimi elektroni; gibanje elektronov poteka kaotično, kot pri molekulah plina. Vendar pa se tak model, čeprav kvalitativno pojasnjuje številne lastnosti kovin, pri kvantitativnem testiranju izkaže za nezadostnega. Nadaljnji razvoj teorije kovinskega stanja je pripeljal do nastanka pasovna teorija kovin, ki temelji na konceptih kvantne mehanike.

Mesta kristalne mreže vsebujejo katione in kovinske atome, elektroni pa se prosto gibljejo po kristalni mreži.

Značilna mehanska lastnost kovin je plastika, zaradi posebnosti notranje strukture njihovih kristalov. Plastičnost razumemo kot sposobnost teles pod vplivom zunanjih sil, da se deformirajo, kar ostane tudi po prenehanju zunanjega vpliva. Ta lastnost kovin omogoča, da jih med kovanjem oblikujemo v različne oblike, kovino lahko valjamo v pločevine ali vlečemo v žico.

Plastičnost kovin je posledica dejstva, da se pod zunanjim vplivom plasti ionov, ki tvorijo kristalno mrežo, premaknejo drug glede na drugega, ne da bi se zlomili. To nastane kot posledica dejstva, da premaknjeni elektroni zaradi proste prerazporeditve nadaljujejo komunikacijo med ionskimi plastmi. Z mehanskim vplivom na trdna z atomsko mrežo se njene posamezne plasti premaknejo in zaradi pretrganja kovalentnih vezi prekinejo adhezijo med njimi.

ioni, potem te snovi nastanejo ionski tip kristalne mreže.

To so soli, pa tudi oksidi in hidroksidi tipičnih kovin. To so trde, krhke snovi, vendar je njihova glavna kakovost : izvajajo se raztopine in taline teh spojin elektrika .

Če vozlišča kristalne mreže vsebujejo atomi, potem te snovi nastanejo atomski tip kristalne mreže(diamant, bor, silicij, aluminij in silicijevi oksidi). Lastnosti so zelo trde in ognjevarne, netopne v vodi.

Če vozlišča kristalne mreže vsebujejo molekule, potem nastanejo te snovi (pri normalnih pogojih plini in tekočine: O 2, HCl; I 2 organska snov).

Zanimiv je kovinski galij, ki se tali pri temperaturi 30 o C. To anomalijo pojasnjujejo z dejstvom, da se molekule Ga 2 nahajajo na vozliščih kristalne mreže in njegove lastnosti postanejo podobne snovem, ki imajo molekularno kristalna mreža.

Primer. Vse nekovine iz skupine imajo nemolekularno zgradbo:

1) ogljik, bor, silicij; 2) fluor, brom, jod;

3) kisik, žveplo, dušik; 4) klor, fosfor, selen.

V nemolekularnih snoveh so najmanjši strukturni delci atomi ali ioni. Njihova kristalna mreža je atomska, ionska ali kovinska

pri odločitev Temu vprašanju je lažje pristopiti iz nasprotne smeri. Če vozlišča kristalne mreže vsebujejo molekule, potem te snovi nastanejo molekularni tip kristalne mreže(pri normalnih pogojih plini in tekočine: O 2, HCl; tudi I 2, ortorombično žveplo S 8, beli fosfor P 4, organske snovi). Po lastnostih so to krhke, taljive spojine.

Drugi odgovor vsebuje plin fluor, tretji vsebuje plina kisik in dušik, četrti pa plinasti klor. To pomeni, da imajo te snovi molekularno kristalno mrežo in molekularno strukturo.

IN prvi Odgovor je, da so vse snovi v običajnih pogojih trdne spojine in tvorijo atomsko mrežo, kar pomeni, da imajo nemolekularno strukturo.

Pravilen odgovor:1) ogljik, bor, silicij

08. Elektronegativnost, oksidacijsko število, oksidacija in redukcija

Razpravljajmo o pomenu izredno zanimivih konceptov, ki obstajajo v kemiji in kot se pogosto zgodi v znanosti, so precej zmedeni in uporabljeni na glavo. Govorili bomo o "elektronegativnosti", "oksidacijskem stanju" in "redoks reakcijah".

Kaj to pomeni - koncept se uporablja na glavo?

O tem se bomo poskušali pogovarjati postopoma.

Elektronegativnost nam pokaže redoks lastnosti kemijskega elementa. To je njegova sposobnost jemanja ali oddajanja brezplačnih fotonov. In tudi ali je ta element vir ali absorber energije (eter). Yang ali Yin.

Oksidacijsko stanje je koncept, podoben konceptu "elektronegativnosti". Opisuje tudi redoks lastnosti elementa. Je pa med njima naslednja razlika.

Elektronegativnost daje karakteristiko posameznemu elementu. Samo po sebi, ne da bi bilo del katere koli kemične spojine. Medtem ko oksidacijsko stanje označuje njegove redoks sposobnosti ravno takrat, ko je element del molekule.

Pogovorimo se malo o tem, kaj je sposobnost oksidacije in kaj je sposobnost redukcije.

Oksidacija je proces prenosa prostih fotonov (elektronov) na drug element. Oksidacija ni odstranitev elektronov, kot zdaj verjame znanost . Ko element oksidira drug element, deluje kot kislina ali kisik (od tod tudi ime "oksidacija"). Oksidirati pomeni spodbujati uničenje, razpad, zgorevanje elementov . Sposobnost oksidacije je sposobnost povzročiti uničenje molekul z energijo, ki se jim posreduje (prosti fotoni). Ne pozabite, da energija vedno uniči materijo.

Neverjetno je, kako dolgo v znanosti obstajajo protislovja v logiki, ne da bi jih kdo opazil.

Tukaj, na primer: "Zdaj vemo, da je oksidant snov, ki pridobiva elektrone, reducent pa snov, ki jih oddaja" (Enciklopedija mladega kemika, članek "Redoks reakcije)."

In prav tam, dva odstavka spodaj: »Najmočnejši oksidant je električni tok (pretok negativno nabitih elektronov)« (ibid.).

Tisti. Prvi citat pravi, da je oksidant nekaj, kar sprejema elektrone, drugi citat pa pravi, da je oksidant nekaj, kar oddaja.

In takšne zmotne, protislovne zaključke si v šolah in inštitutih vsiljujejo na pamet!

Znano je, da so najboljši oksidanti nekovine. Še več, manjše kot je periodno število in večje kot je število skupine, bolj izrazite so lastnosti oksidanta. To ni presenetljivo. Razloge za to smo preučili v članku, posvečenem analizi periodnega sistema, v drugem delu, kjer smo govorili o barvi nukleonov. Od skupine 1 do skupine 8 se barva nukleonov v elementih postopoma spreminja od vijolične do rdeče (če upoštevamo še modro barvo d- in f-elementov). Kombinacija rumenih in rdečih delcev olajša sproščanje nakopičenih prostih fotonov. Rumena se kopiči, vendar jo slabo zadrži. In rdeče spodbujajo donose. Odpoved fotonom je proces oksidacije. Toda ko so nekateri rdeči, potem ni delcev, ki bi lahko kopičili fotone. Zato elementi skupine 8, žlahtni plini, niso oksidanti, za razliko od svojih sosedov, halogenov.

Obnovitev je proces nasproten oksidaciji. Dandanes v znanosti velja, da ko kemični element prejme elektrone, se reducira. To stališče je mogoče razumeti (vendar ne sprejeti). Pri preučevanju strukture kemični elementi, je bilo ugotovljeno, da oddajajo elektrone. Ugotovili smo, da so elektroni del elementov. To pomeni, da prenos elektronov na element na nek način obnavlja njegovo izgubljeno strukturo.

Vendar v resnici temu ni tako.

Elektroni so prosti fotoni. Niso nukleoni. Niso del telesa elementa. Privlačijo se od zunaj in se kopičijo na površini nukleonov in med njimi. Toda njihovo kopičenje ne vodi do ponovne vzpostavitve strukture elementa ali molekule. Nasprotno, ti fotoni z etrom (energijo), ki ga oddajajo, oslabijo in uničijo vezi med elementi. In to je proces oksidacije, ne pa redukcije.

Obnoviti molekulo v resnici pomeni odvzeti ji energijo (v tem primeru proste fotone) in ne posredovati. Z izbiro fotonov redukcijski element snov kompaktira – obnavlja.

Najboljša redukcijska sredstva so kovine. Ta lastnost seveda izhaja iz njihove kvalitativne in kvantitativne sestave – njihova privlačna polja so največja in na površini je nujno veliko ali dovolj delcev. modre barve.

Lahko celo izpeljete naslednjo definicijo kovin.

Kovina - to je kemični element, katerega sestava površinskih plasti nujno vsebuje modre delce.

A nekovinsko - to je element v sestavi površinskih plasti, v katerem ni ali skoraj ni modrih fotonov, vedno pa so rdeči.

Kovine s svojo močno privlačnostjo odlično odstranjujejo elektrone. In zato so restavratorji.

Opredelimo pojme "elektronegativnost", "oksidacijsko stanje", "redoks reakcije", ki jih najdemo v učbenikih za kemijo.

« Oksidacijsko stanje – konvencionalno polnjenje atom v spojini, izračunan ob predpostavki, da je sestavljena samo iz ionov. Pri opredelitvi tega koncepta se običajno domneva, da se vezni (valentni) elektroni premaknejo k bolj elektronegativnim atomom, zato so spojine sestavljene iz pozitivno in negativno nabitih ionov. Oksidacijsko število ima lahko ničelne, negativne in pozitivne vrednosti, ki so običajno nameščene nad simbolom elementa na vrhu.

Ničelno vrednost oksidacijskega stanja pripišemo atomom elementov, ki so v prostem stanju ... Negativno vrednost oksidacijskega stanja pripišemo tistim atomom, proti katerim se pomika povezovalni elektronski oblak (elektronski par). Za fluor v vseh njegovih spojinah je enak -1. Atomi, ki oddajajo valenčne elektrone drugim atomom, imajo pozitivno oksidacijsko stanje. Na primer, za alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine je enako +1 oziroma +2. Pri enostavnih ionih je enak naboju iona. V večini spojin je oksidacijsko stanje vodikovih atomov +1, v kovinskih hidridih (njihove spojine z vodikom) in drugih pa –1. Kisik ima oksidacijsko stopnjo -2, vendar bo na primer v kombinaciji s fluorom +2, v peroksidnih spojinah pa -1. ...

Algebraična vsota oksidacijskih stanj atomov v spojini je nič, v kompleksnem ionu pa je naboj iona. ...

Najvišje oksidacijsko stanje je njegova največja pozitivna vrednost. Za večino elementov je enaka številki skupine v periodni sistem in je pomembna kvantitativna značilnost elementa v njegovih spojinah. Najnižjo vrednost oksidacijskega stanja elementa, ki se pojavi v njegovih spojinah, običajno imenujemo najnižje oksidacijsko stanje; vsi ostali so vmesni« (Enciklopedični slovar mladega kemika, članek »Oksidacijsko stanje«).

Tukaj so osnovne informacije o tem konceptu. Tesno je povezan z drugim izrazom - "elektronegativnost".

« Elektronegativnost »je sposobnost atoma v molekuli, da pritegne elektrone, ki sodelujejo pri tvorbi kemijske vezi« (Enciklopedični slovar mladega kemika, članek »Elektronegativnost«).

„Redoks reakcije spremlja sprememba oksidacijskega stanja atomov, ki sestavljajo reagirajoče snovi, kot posledica gibanja elektronov iz atoma enega od reagentov (reducenta) na atom drugega. V redoks reakcijah se oksidacija (donacija elektronov) in redukcija (pridobivanje elektronov) pojavita sočasno« (Chemical Enciklopedični slovar uredil I.L. Knunyants, članek "Redoks reakcije").

Po našem mnenju se v teh treh konceptih skriva veliko napak.

Prvič , verjamemo, da tvorba kemične vezi med dvema elementoma sploh ni proces delitve njunih elektronov. Kemična vez je gravitacijska vez. Elektroni, ki domnevno letijo okoli jedra, so prosti fotoni, ki se kopičijo na površini nukleonov v telesu elementa in med njimi. Da bi nastala povezava med dvema elementoma, ni treba, da njuni prosti fotoni potujejo med elementoma. To se ne zgodi. V resnici težji element odvzame (pritegne) proste fotone od lažjega in jih pusti pri sebi (natančneje na sebi). In območje svetlejšega elementa, iz katerega so bili vzeti ti fotoni, je izpostavljeno v eni ali drugi meri. Zaradi tega je privlačnost v tem območju bolj izrazita. In lažji element privlači težji. Tako nastane kemična vez.

Drugič , moderna kemija vidi sposobnost elementov, da k sebi pritegnejo elektrone na popačen način – obrnjeno. Menijo, da večja kot je elektronegativnost elementa, bolj je sposoben privabljati elektrone. In to menda najbolje delata fluor in kisik – privlačita elektrone drugih ljudi. Kot tudi drugi elementi skupin 6 in 7.

Pravzaprav to mnenje ni nič drugega kot napačno prepričanje. Temelji na napačnem prepričanju, da večja kot je številka skupine, težji so elementi. In tudi, večji je pozitivni naboj jedra. To je sranje. Znanstveniki se še vedno niti ne potrudijo razložiti, kaj je z njihovega vidika "naboj". Preprosto, kot v numerologiji, smo prešteli vse elemente po vrsti in v skladu s številom pripisali vrednost naboja. Super pohod!

Otroku je jasno, da je plin lažji od goste kovine. Kako je prišlo do tega, da v kemiji velja, da plini bolje privlačijo elektrone?

Goste kovine seveda bolje privlačijo elektrone.

Kemijski znanstveniki lahko seveda ohranijo koncept "elektronegativnosti", saj se tako pogosto uporablja. Vendar pa bodo morali njegov pomen spremeniti v ravno nasprotno.

Elektronegativnost je sposobnost kemičnega elementa v molekuli, da k sebi pritegne elektrone. In seveda je ta sposobnost bolje izražena pri kovinah kot pri nekovinah.

Kar se tiče električnih polov v molekuli, potem res negativni pol – to so nekovinski elementi, ki oddajajo elektrone, z manjšimi privlačnimi polji. A pozitivno – to so vedno elementi z bolj poudarjenimi kovinske lastnosti, z velikimi polji privlačnosti.

Nasmehnimo se skupaj.

Elektronegativnost - to je še en, še en poskus opisovanja kakovosti kemičnega elementa, poleg že obstoječe mase in naboja. Kot se pogosto zgodi, se zdi, da znanstveniki z drugega znanstvenega področja, v tem primeru kemije, ne zaupajo svojim kolegom fizikom, ampak preprosto zato, ker vsak človek, ki dela odkritja, sledi svoji poti in ne samo raziskovanju izkušenj drugih.

Tako se je zgodilo tudi tokrat.

Masa in naboj kemikom nista pomagala razumeti, kaj se zgodi v atomih, ko medsebojno delujejo - in uvedena je bila elektronegativnost - sposobnost elementa, da pritegne elektrone, ki sodelujejo pri tvorbi kemične vezi. Treba je priznati, da je ideja za tem konceptom zelo pravilna. Z edinim amandmajem, da odseva resničnost v obrnjeni obliki. Kot smo že povedali, zaradi barvnih značilnosti površinskih nukleonov elektrone najbolje privlačijo kovine kot nekovine. Kovine so najboljši reducenti. Nekovine so oksidanti. Kovine se odvzamejo, nekovine se podarijo. Kovine so Yin, nekovine so Yang.

Ezoterika priskoči na pomoč znanosti pri razumevanju skrivnosti narave.

Glede oksidacijska stanja , potem je to dober poskus razumevanja, kako pride do porazdelitve prostih elektronov znotraj kemične spojine – molekule.

Če je kemična spojina homogena - to je preprosta, njena struktura je sestavljena iz elementov iste vrste - potem je vse pravilno, res je, da je oksidacijsko stanje katerega koli elementa v spojini nič. Ker ta spojina ne vsebuje oksidantov in reducentov. In vsi elementi so enako kakovostni. Nihče ne jemlje elektronov, nihče jih ne daje. Ali je to gosta snov, tekočina ali plin, ni pomembno.

Oksidacijsko število, tako kot elektronegativnost, prikazuje kakovost kemijskega elementa – samo znotraj kemijskega elementa. Oksidacijsko število je zasnovano za primerjavo kakovosti kemičnih elementov v spojini. Ideja je po našem mnenju dobra, njena izvedba pa ni povsem zadovoljiva.

Kategorično smo proti celotni teoriji in pojmovanju zgradbe kemičnih elementov in povezav med njimi. Pa čeprav samo zato, ker bi moralo biti število skupin po naših zamislih več kot 8. To pomeni, da se ta celoten sistem sesuva. In ne samo to. Na splošno je štetje števila elektronov v atomih "na prste" nekako neresno.

V skladu s trenutnim konceptom se izkaže, da so najmočnejšim oksidantom dodeljeni najmanjši konvencionalni naboji - fluor ima naboj -1 v vseh spojinah, kisik ima naboj -2 skoraj povsod. In za zelo aktivne kovine - alkalijske in zemeljsko alkalijske - so ti naboji +1 oziroma +2. Konec koncev je to popolnoma nelogično. Čeprav, ponavljamo, zelo dobro razumemo splošno shemo, v skladu s katero je bilo to storjeno - vse zaradi 8 skupin v tabeli in 8 elektronov na zunanji energijski ravni.

Vsaj velikost teh nabojev na halogenih in kisiku bi morala biti največja z znakom minus. In za alkalijske in zemeljsko alkalijske kovine je tudi velik, le z znakom plus.

V katerikoli kemična spojina Obstajajo elementi, ki oddajajo elektrone - oksidanti, nekovine, negativni naboj, in elementi, ki odvzemajo elektrone - reducenti, kovine, pozitiven naboj. Na ta način primerjajo elemente, jih povezujejo med seboj in poskušajo določiti njihovo oksidativno stanje.

Vendar pa določanje oksidacijskega stanja na ta način po našem mnenju ne odraža natančno realnosti. Bolj pravilno bi bilo primerjati elektronegativnost elementov v molekuli. Navsezadnje je elektronegativnost skoraj enaka oksidacijskemu stanju (označuje kakovost samo enega elementa).

Lahko vzamete lestvico elektronegativnosti in postavite njene vrednosti v formulo za vsak element. In takrat bo takoj jasno, kateri elementi oddajo elektrone in kateri jih odvzamejo. Element, katerega elektronegativnost v spojini je največja – negativni pol – oddaja elektrone. In tisti, katerega elektronegativnost je najmanjša - pozitivni pol - prevzame elektrone.

Če so v molekuli recimo 3 ali 4 elementi, se nič ne spremeni. Nastavimo tudi vrednosti elektronegativnosti in jih primerjamo.

Čeprav ne smete pozabiti narisati modela strukture molekule. Dejansko so v kateri koli spojini, če ni preprosta, to je, da ni sestavljena iz ene vrste elementov, med seboj najprej povezani kovine in nekovine. Kovine jemljejo elektrone nekovinam in se z njimi vežejo. In iz enega nekovinskega elementa lahko elektrone hkrati vzamemo iz 2 ali več elementov z bolj izrazitimi kovinskimi lastnostmi. Tako nastane kompleksna, zapletena molekula. Toda to ne pomeni, da bodo v takšni molekuli kovinski elementi med seboj tvorili močno vez. Morda se bodo nahajali na nasprotnih straneh drug drugega. Če so v bližini, se bodo pritegnili. Toda močna vez nastane le, če je en element bolj kovinski kot drugi. Nujno je, da en element izbere elektrone - jih odstrani. V nasprotnem primeru element ne bo izpostavljen – osvobojen prostih fotonov na površini. Polje privlačnosti se ne bo v celoti pokazalo in ne bo močne povezave. To je zapletena tema - tvorba kemičnih vezi, o kateri se v tem članku ne bomo spuščali v podrobnosti.

Menimo, da smo dovolj podrobno obravnavali temo, posvečeno analizi konceptov "elektronegativnosti", "oksidacijskega stanja", "oksidacije" in "redukcije", in vam ponudili veliko zanimivih informacij.