Valentlik oksidlanish darajasidan qanday farq qiladi? Noorganik kimyo Elementlarning oksidlanish darajalari va valentligi qanday

Kimyoviy reaktsiyalar orasida, shu jumladan tabiatda redoks reaktsiyalari eng keng tarqalganlaridir. Bularga, masalan, fotosintez, metabolizm, biologik jarayonlar, shuningdek, yoqilg'ining yonishi, metallar ishlab chiqarish va boshqa ko'plab reaktsiyalar kiradi. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uzoq vaqtdan beri insoniyat tomonidan turli maqsadlarda muvaffaqiyatli qo'llanilgan, ammo oksidlanish-qaytarilish jarayonlarining elektron nazariyasi o'zi yaqinda - 20-asrning boshlarida paydo bo'lgan.

Zamonaviy oksidlanish-qaytarilish nazariyasiga o'tish uchun bir nechta tushunchalarni kiritish kerak - bular valentlik, oksidlanish darajasi va atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi. , elementlar va kabi bo'limlarni o'rganar ekanmiz, biz bu tushunchalarga duch keldik. Keyinchalik, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.

Valentlik va oksidlanish darajasi

Valentlik- kimyoviy bog'lanish tushunchasi bilan birga paydo bo'lgan va atomlarning boshqa elementning ma'lum miqdordagi atomlarini biriktirish yoki almashtirish xususiyati sifatida tavsiflangan murakkab tushuncha, ya'ni. atomlarning birikmalarda kimyoviy bog'lanish qobiliyatidir. Dastlab valentlik vodorod (uning valentligi 1 deb qabul qilingan) yoki kislorod (valentlik 2 deb qabul qilingan) bilan aniqlangan. Keyinchalik ular ijobiy va salbiy valentlikni farqlay boshladilar. Miqdoriy jihatdan ijobiy valentlik atom tomonidan berilgan elektronlar soni bilan, manfiy valentlik esa oktet qoidasini amalga oshirish uchun atomga qo'shilishi kerak bo'lgan elektronlar soni bilan tavsiflanadi (ya'ni, tashqi energiya darajasining tugallanishi). Keyinchalik, valentlik tushunchasi ham atomlar o'rtasida ularning bog'lanishida paydo bo'ladigan kimyoviy bog'lanishlarning tabiatini birlashtira boshladi.

Qoida tariqasida, elementlarning eng yuqori valentligi davriy jadvaldagi guruh raqamiga mos keladi. Ammo, barcha qoidalarda bo'lgani kabi, istisnolar ham mavjud: masalan, mis va oltin davriy jadvalning birinchi guruhida va ularning valentligi guruh raqamiga teng bo'lishi kerak, ya'ni. 1, lekin aslida misning eng yuqori valentligi 2 ga, oltin esa 3 ga teng.

Oksidlanish holati ba'zan oksidlanish soni, elektrokimyoviy valentlik yoki oksidlanish darajasi deb ataladi va nisbiy tushunchadir. Shunday qilib, oksidlanish darajasini hisoblashda molekula faqat ionlardan iborat deb taxmin qilinadi, garchi ko'pchilik birikmalar umuman ionli emas. Miqdoriy jihatdan birikmadagi element atomlarining oksidlanish darajasi atomga biriktirilgan yoki atomdan siqib chiqarilgan elektronlar soni bilan belgilanadi. Shunday qilib, elektronlar siljishi bo'lmaganda, oksidlanish darajasi nolga teng bo'ladi, elektronlar ma'lum atomga ko'chirilganda u manfiy, elektronlar berilgan atomdan siljiganida esa ijobiy bo'ladi.

Aniqlash atomlarning oksidlanish darajasi quyidagi qoidalarga amal qilish kerak:

Oddiy moddalar va metallarning molekulalarida atomlarning oksidlanish darajasi 0 ga teng.
Deyarli barcha birikmalardagi vodorod +1 ga teng oksidlanish darajasiga ega (va faqat faol metallarning gidridlarida -1 ga teng).
Uning birikmalaridagi kislorod atomlari uchun odatiy oksidlanish darajasi -2 (istisnolar: OF 2 va metall peroksidlar, kislorodning oksidlanish darajasi mos ravishda +2 va -1).
Ishqor (+1) va ishqoriy tuproq (+2) metallarning atomlari, shuningdek, ftor (-1) ham doimiy oksidlanish darajasiga ega.
Oddiy ionli birikmalarda oksidlanish darajasi kattaligi bo'yicha teng va uning elektr zaryadiga ishora qiladi.
Kovalent birikma uchun qanchalik ko'p elektronmanfiy atom "-" belgisi bilan oksidlanish darajasiga ega va kamroq elektronegativ bo'lsa, "+" belgisi mavjud.
Murakkab birikmalar uchun markaziy atomning oksidlanish darajasi ko'rsatilgan.
Molekuladagi atomlarning oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng.

Masalan, H 2 SeO 3 birikmasida Se ning oksidlanish darajasini aniqlaymiz

Shunday qilib, vodorodning oksidlanish darajasi +1, kislorod -2 va barcha oksidlanish darajalarining yig'indisi 0 ga teng, H 2 + Se x O 3 -2 birikmasidagi atomlar sonini hisobga olgan holda ifoda hosil qilaylik:

(+1)2+x+(-2)3=0, qaerdan

bular. H 2 + Se +4 O 3 -2

Murakkab tarkibidagi elementning oksidlanish darajasi qanday ekanligini bilgan holda, uning kimyoviy xossalari va boshqa birikmalarga nisbatan reaktivligini, shuningdek, bu birikmaning oksidlanish darajasi qanday ekanligini oldindan aytish mumkin. kamaytiruvchi vosita yoki oksidlovchi vosita. Ushbu tushunchalar to'liq ochib berilgan oksidlanish-qaytarilish nazariyalari:

Oksidlanish atom, ion yoki molekula tomonidan elektronlarni yo'qotish jarayoni bo'lib, bu oksidlanish darajasining oshishiga olib keladi.

Al 0 -3e - = Al +3;

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

2Cl - -2e - = Cl 2

Qayta tiklash - Bu atom, ion yoki molekula elektron olish jarayonidir, natijada oksidlanish darajasi pasayadi.

Ca +2 +2e - = Ca 0;

2H + +2e - =H 2

Oksidlovchi moddalar– kimyoviy reaksiya jarayonida elektronlarni qabul qiluvchi birikmalar va kamaytiruvchi vositalar- elektron beruvchi birikmalar. Reaksiya jarayonida qaytaruvchi moddalar oksidlanadi, oksidlovchi moddalar esa qaytariladi.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining mohiyati- atomlar yoki ionlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi bilan birga elektronlarning bir moddadan ikkinchisiga siljishi (yoki elektron juftlarining siljishi). Bunday reaksiyalarda bir element ikkinchisini qaytarmasdan oksidlanmaydi, chunki Elektronlarning uzatilishi har doim ham oksidlanishga, ham qaytarilishga olib keladi. Shunday qilib, oksidlanish jarayonida bir elementdan olingan elektronlarning umumiy soni boshqa elementning qaytarilish vaqtida olgan elektronlar soni bilan bir xil bo'ladi.

Shunday qilib, agar birikmalardagi elementlar eng yuqori oksidlanish darajasida bo'lsa, ular endi elektronlarni bera olmasligi sababli ular faqat oksidlovchi xususiyatni namoyon qiladi. Aksincha, agar birikmalardagi elementlar eng past oksidlanish darajasida bo'lsa, ular faqat qaytaruvchi xususiyatni namoyon qiladi, chunki ular endi elektron qo'sha olmaydi. Oraliq oksidlanish holatidagi elementlarning atomlari reaksiya sharoitiga qarab ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi bo'lishi mumkin. Misol keltiraylik: H 2 SO 4 birikmasida oltingugurt eng yuqori oksidlanish darajasi +6 bo'lsa, faqat oksidlovchi xususiyatni namoyon qilishi mumkin, H 2 S birikmasida - oltingugurt eng past oksidlanish darajasida -2 bo'ladi va faqat qaytaruvchi xususiyatni namoyon qiladi va H 2 SO 3 birikmasida +4 oraliq oksidlanish holatida oltingugurt ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vosita bo'lishi mumkin.

Elementlarning oksidlanish darajalariga asoslanib, moddalar o'rtasidagi reaksiya ehtimolini taxmin qilish mumkin. Ko'rinib turibdiki, agar ularning birikmalarida ikkala element ham yuqori yoki past oksidlanish darajasida bo'lsa, ular o'rtasida reaktsiya bo'lishi mumkin emas. Agar aralashmalardan biri oksidlovchi, ikkinchisi esa qaytaruvchi xususiyatga ega bo'lsa, reaktsiya mumkin. Misol uchun, HI va H 2 S da yod ham, oltingugurt ham eng past oksidlanish darajasida (-1 va -2) bo'ladi va faqat qaytaruvchi moddalar bo'lishi mumkin, shuning uchun ular bir-biri bilan reaksiyaga kirishmaydi. Ammo ular H 2 SO 4 bilan yaxshi o'zaro ta'sir qiladi, bu xususiyatlarni kamaytirish bilan tavsiflanadi, chunki bu erda oltingugurt eng yuqori oksidlanish holatidadir.

Eng muhim qaytaruvchi va oksidlovchi moddalar quyidagi jadvalda keltirilgan.

Qayta tiklovchilar
Neytral atomlar	Umumiy sxema M—yo'q →Mn+ Barcha metallar, shuningdek, vodorod va uglerod.Eng kuchli qaytaruvchi moddalar ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari, shuningdek, lantanidlar va aktinidlardir. Zaif qaytaruvchi moddalar asil metallar - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh. Davriy sistemaning asosiy kichik guruhlarida neytral atomlarning kamaytiruvchi qobiliyati atom sonining ortishi bilan ortadi.
manfiy zaryadlangan nometall ionlar	Umumiy sxema E +ne - → En- Salbiy zaryadlangan ionlar kuchli qaytaruvchi moddalardir, chunki ular ortiqcha elektronlarni ham, ularning tashqi elektronlarini ham berishi mumkin. Xuddi shu zaryad bilan kamaytiruvchi kuch atom radiusi ortishi bilan ortadi. Masalan, I Br - va Cl - ga qaraganda kuchli qaytaruvchidir.Qaytaruvchi moddalar S 2-, Se 2-, Te 2- va boshqalar ham bo'lishi mumkin.
eng past oksidlanish darajasidagi musbat zaryadlangan metall ionlari	Pastroq oksidlanish darajasidagi metall ionlari, agar ular yuqori oksidlanish darajasiga ega bo'lgan holatlar bilan tavsiflangan bo'lsa, qaytaruvchi xususiyatlarni ko'rsatishi mumkin. Masalan, Sn 2+ -2e — → Sn 4+ Cr 2+ -e — → Cr 3+ Cu + -e — → Cu 2+
Oraliq oksidlanish darajasidagi atomlarni o'z ichiga olgan murakkab ionlar va molekulalar	Murakkab yoki murakkab ionlar, shuningdek molekulalar, agar ularning tarkibiy atomlari oraliq oksidlanish holatida bo'lsa, qaytaruvchi xususiyatni namoyon qilishi mumkin. Masalan, SO 3 2-, NO 2 -, AsO 3 3-, 4-, SO 2, CO, NO va boshqalar.
	Uglerod, uglerod oksidi (II), temir, rux, alyuminiy, qalay, oltingugurt kislotasi, natriy sulfit va bisulfit, natriy sulfidi, natriy tiosulfat, vodorod, elektr toki
Oksidlovchi moddalar
Neytral atomlar	Umumiy sxema E + ne- → E n- Oksidlovchi moddalar p-elementlarning atomlaridir. Odatda nometallar ftor, kislorod, xlordir. Eng kuchli oksidlovchi moddalar galogenlar va kisloroddir. 7, 6, 5 va 4-guruhlarning asosiy kichik guruhlarida atomlarning oksidlanish faolligi yuqoridan pastgacha pasayadi.
musbat zaryadlangan metall ionlari	Barcha musbat zaryadlangan metall ionlari turli darajada oksidlovchi xususiyatga ega. Ulardan eng kuchli oksidlovchi moddalar yuqori oksidlanish darajasiga ega ionlardir, masalan, Sn 4+, Fe 3+, Cu 2+. Nobel metall ionlari, hatto past oksidlanish darajasida ham, kuchli oksidlovchi moddalardir.
Eng yuqori oksidlanish darajasida metall atomlarini o'z ichiga olgan murakkab ionlar va molekulalar	Odatda oksidlovchi moddalar eng yuqori oksidlanish darajasida metall atomlarini o'z ichiga olgan moddalardir. Masalan, KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4.
Musbat oksidlanish holatidagi metall bo'lmagan atomlarni o'z ichiga olgan murakkab ionlar va molekulalar	Bular asosan kislorod o'z ichiga olgan kislotalar, shuningdek, ularga mos keladigan oksidlar va tuzlardir. Masalan, SO 3, H 2 SO 4, HClO, HClO 3, NaOBr va boshqalar. Ketma-ket H 2SO4 →H 2SeO4 →H 6TeO6 oksidlovchi faolligi oltingugurtdan tellurik kislotagacha ortadi. Ketma-ket HClO -HClO 2 -HClO 3 -HClO4 HBrO - HBrO 3 - HIO - HIO 3 - HIO 4 , H5IO 6 oksidlanish faolligi o'ngdan chapga, kislotalilik xususiyatlari esa chapdan o'ngga ortadi.
Texnologiya va laboratoriya amaliyotida eng muhim kamaytiruvchi moddalar	Kislorod, ozon, kaliy permanganat, xrom va dixrom kislotalar, nitrat kislota, azot kislotasi, sulfat kislota (konk.), vodorod periks, elektr toki, gipoxlor kislotasi, marganets dioksidi, qo'rg'oshin dioksidi, oqartiruvchi, kaliy va natriy gipoxatsiy eritmalari. gipobromid, kaliy geksasiyanoferrat (III).

Kategoriyalar,

Elektromanfiylik (EO) atomlarning boshqa atomlar bilan bog'langanda elektronlarni jalb qilish qobiliyatidir .

Elektromanfiylik yadro va valent elektronlar orasidagi masofaga va valentlik qobig'ining tugallanishi qanchalik yaqinligiga bog'liq. Atomning radiusi qanchalik kichik bo'lsa va valent elektronlar qancha ko'p bo'lsa, uning EO darajasi shunchalik yuqori bo'ladi.

Ftor eng elektronegativ element hisoblanadi. Birinchidan, uning valentlik qobig'ida 7 ta elektron mavjud (oktetadan faqat 1 ta elektron etishmaydi), ikkinchidan, bu valentlik qobig'i (...2s 2 2p 5) yadroga yaqin joylashgan.

Ishqoriy va gidroksidi tuproq metallarining atomlari eng kam elektronegativdir. Ular katta radiuslarga ega va tashqi elektron qobiqlari to'liq emas. Ularning valentlik elektronlarini boshqa atomga berish (shundan keyin tashqi qobiq to'liq bo'ladi) elektronlarni "qo'lga kiritish" dan ko'ra osonroqdir.

Elektromanfiylikni miqdoriy jihatdan ifodalash va elementlarni ortib borayotgan tartibda tartiblash mumkin. Ko'pincha amerikalik kimyogar L. Pauling tomonidan taklif qilingan elektronegativlik shkalasi qo'llaniladi.

Murakkab tarkibidagi elementlarning elektromanfiyligidagi farq ( DX) kimyoviy bog'lanish turini aniqlashga imkon beradi. Qiymat bo'lsa DX= 0 - ulanish kovalent qutbsiz.

Elektromanfiylik farqi 2,0 gacha bo'lsa, bog'lanish deyiladi kovalent qutb, masalan: Ftor vodorod molekulasidagi H-F aloqasi HF: D X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Elektromanfiylik farqi 2,0 dan ortiq bo'lgan bog'lanishlar hisobga olinadi ionli. Masalan: NaCl birikmasidagi Na-Cl aloqasi: D X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Oksidlanish holati

Oksidlanish holati (CO) molekuladagi atomning shartli zaryadi bo'lib, molekula ionlardan tashkil topgan va odatda elektr neytral hisoblanadi.

Ion bog lanish hosil bo lganda, elektron kamroq elektron manfiy atomdan ko proq elektron manfiy atomga o tadi, atomlar elektr neytralligini yo qotadi va ionlarga aylanadi. butun sonli to'lovlar paydo bo'ladi. Kovalent qutbli aloqa hosil bo'lganda, elektron to'liq emas, balki qisman o'tkaziladi, shuning uchun qisman zaryadlar paydo bo'ladi (quyidagi rasmda HCl). Tasavvur qilaylik, elektron vodorod atomidan butunlay xlorga o'tdi va vodorodda +1, xlorda esa -1 musbat zaryad paydo bo'ldi. Bunday an'anaviy zaryadlar oksidlanish darajasi deb ataladi.

Bu rasmda dastlabki 20 ta elementga xos bo'lgan oksidlanish darajalari ko'rsatilgan.
Eslatma. Eng yuqori CO odatda davriy jadvaldagi guruh raqamiga teng. Asosiy kichik guruhlarning metallari bitta xarakterli CO ga ega, metall bo'lmaganlar esa, qoida tariqasida, CO ning tarqalishiga ega. Shuning uchun metall bo'lmaganlar ko'p miqdordagi birikmalar hosil qiladi va metallarga nisbatan ko'proq "xilma-xil" xususiyatlarga ega.

Oksidlanish darajasini aniqlashga misollar

Xlorning birikmalardagi oksidlanish darajalarini aniqlaymiz:

Biz ko'rib chiqqan qoidalar har doim ham barcha elementlarning CO ni hisoblashga imkon bermaydi, masalan, ma'lum bir aminopropan molekulasida.

Bu erda quyidagi texnikadan foydalanish qulay:

1) Biz molekulaning strukturaviy formulasini tasvirlaymiz, chiziq - bu bog'lanish, elektron juftligi.

2) Biz chiziqchani ko'proq EO atomiga yo'naltirilgan o'qga aylantiramiz. Ushbu o'q elektronning atomga o'tishini anglatadi. Agar ikkita bir xil atomlar ulangan bo'lsa, biz chiziqni xuddi shunday qoldiramiz - elektronlar o'tkazilmaydi.

3) Biz qancha elektronni "kelgan" va "chap" deb hisoblaymiz.

Masalan, birinchi uglerod atomining zaryadini hisoblaylik. Uchta o'q atom tomon yo'naltirilgan, ya'ni 3 ta elektron kelgan, zaryad -3.

Ikkinchi uglerod atomi: vodorod unga elektron berdi, azot esa bitta elektronni oldi. To'lov o'zgarmadi, u nolga teng. Va hokazo.

Valentlik

Valentlik(Lotin valēns "kuchga ega" dan) - atomlarning boshqa elementlarning atomlari bilan ma'lum miqdordagi kimyoviy bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati.

Asosan, valentlik degani atomlarning ma'lum miqdordagi kovalent bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati. Agar atom mavjud bo'lsa n juftlanmagan elektronlar va m yolg'iz elektron juftlari, keyin bu atom hosil bo'lishi mumkin n+m boshqa atomlar bilan kovalent aloqalar, ya'ni. uning valentligi teng bo'ladi n+m. Maksimal valentlikni baholashda "hayajonlangan" holatning elektron konfiguratsiyasidan boshlash kerak. Masalan, berilliy, bor va azot atomlarining maksimal valentligi 4 ga teng (masalan, Be(OH) 4 2-, BF 4 - va NH 4+), fosfor - 5 (PCl 5), oltingugurt - 6 ( H 2 SO 4), xlor - 7 (Cl 2 O 7).

Ba'zi hollarda valentlik son jihatdan oksidlanish darajasiga to'g'ri kelishi mumkin, ammo ular hech qanday tarzda bir-biriga o'xshash emas. Masalan, N2 va CO molekulalarida uchlik bog'lanish amalga oshiriladi (ya'ni har bir atomning valentligi 3 ga teng), lekin azotning oksidlanish darajasi 0, uglerod +2, kislorod -2.

Azot kislotasida azotning oksidlanish darajasi +5 ni tashkil qiladi, azot esa 4 dan yuqori valentlikka ega bo'lishi mumkin emas, chunki uning tashqi sathida atigi 4 ta orbital mavjud (va bog'lanishni bir-birining ustiga chiqadigan orbitallar deb hisoblash mumkin). Va umuman olganda, xuddi shu sababga ko'ra ikkinchi davrning har qanday elementi 4 dan katta valentlikka ega bo'lishi mumkin emas.

Ko'pincha xatolarga yo'l qo'yiladigan yana bir nechta "qiyin" savollar.

Turli xil kimyoviy elementlarning atomlari boshqa atomlarning turli sonlarini biriktirishi mumkin, ya'ni turli valentliklarni namoyon qiladi.

Valentlik atomlarning boshqa atomlar bilan birlashish qobiliyatini tavsiflaydi. Endi atomning tuzilishini va kimyoviy bog'lanish turlarini o'rganib chiqib, biz ushbu tushunchani batafsilroq ko'rib chiqishimiz mumkin.

Valentlik - atomning molekuladagi boshqa atomlar bilan hosil qiladigan yagona kimyoviy bog'lanishlar soni. Kimyoviy bog'lanishlar soni umumiy elektron juftlari sonini bildiradi. Umumiy juft elektronlar faqat kovalent bog'lanish holatida hosil bo'lganligi sababli, atomlarning valentligini faqat kovalent birikmalarda aniqlash mumkin.

Molekulaning struktura formulasida kimyoviy bog'lanishlar tire bilan ifodalanadi. Berilgan elementning belgisidan cho'zilgan chiziqlar soni uning valentligidir. Valentlik har doim I dan VIII gacha musbat butun qiymatga ega.

Esingizda bo'lsa, oksiddagi kimyoviy elementning eng yuqori valentligi odatda u topilgan guruh soniga teng. Vodorod birikmasidagi nometallning valentligini aniqlash uchun 8 dan guruh raqamini ayirish kerak.

Eng oddiy hollarda valentlik atomdagi juftlanmagan elektronlar soniga teng, shuning uchun, masalan, kislorod (ikkita juftlanmagan elektron mavjud) II valentlikka, vodorod esa (bitta juftlanmagan elektron mavjud) I valentlikka ega.

Ion va metall kristallarda umumiy juft elektronlar mavjud emas, shuning uchun bu moddalar uchun kimyoviy bog'lanishlar soni sifatida valentlik tushunchasi mantiqiy emas. Kimyoviy bog'lanish turidan qat'i nazar, barcha sinflar uchun oksidlanish darajasi deb ataladigan universal tushuncha qo'llaniladi.

Oksidlanish holati

Bu molekula yoki kristalldagi atomning an'anaviy zaryadidir. U barcha kovalent qutbli bog'lanishlar tabiatan ionli deb hisoblab chiqiladi.

Valentlikdan farqli o'laroq, oksidlanish soni musbat, manfiy yoki nolga teng bo'lishi mumkin. Eng oddiy ionli birikmalarda oksidlanish darajalari ionlarning zaryadlari bilan mos keladi.

Masalan, kaliy xloridda KCl (K + Cl - ) kaliy oksidlanish darajasi +1, xlor esa -1, kaltsiy oksidi CaO (Ca +2 O -2) da kaltsiy +2 oksidlanish darajasiga ega va kislorod -2. Bu qoida barcha asosiy oksidlarga taalluqlidir: ularda metallning oksidlanish darajasi metall ionining zaryadiga (natriy +1, bariy +2, alyuminiy +3), kislorodning oksidlanish darajasi esa -2 ga teng. Oksidlanish darajasi valentlikka o'xshash element belgisi ustida joylashgan arab raqami bilan ko'rsatilgan:

Cu +2 Cl 2 -1; Fe +2 S -2

Oddiy moddadagi elementning oksidlanish darajasi nolga teng qabul qilinadi:

Na 0, O 2 0, S 8 0, Cu 0

Kovalent birikmalarda oksidlanish darajasi qanday aniqlanishini ko'rib chiqamiz.

Vodorod xlorid HCl - qutbli kovalent aloqaga ega bo'lgan modda. HCl molekulasidagi umumiy elektron juftligi yuqori elektronegativlikka ega bo'lgan xlor atomiga o'tadi. Biz H-Cl aloqasini aqliy ravishda ionga aylantiramiz (bu aslida suvli eritmada sodir bo'ladi), elektron juftligini butunlay xlor atomiga o'tkazamiz. U -1 va vodorod +1 zaryadini oladi. Shuning uchun bu moddadagi xlor oksidlanish darajasi -1, vodorod esa +1:

Vodorod xlorid molekulasidagi atomlarning haqiqiy zaryadlari va oksidlanish darajalari

Oksidlanish soni va valentlik o'zaro bog'liq tushunchalardir. Ko'pgina kovalent birikmalarda elementlarning oksidlanish darajasining mutlaq qiymati ularning valentligiga teng. Biroq, valentlik oksidlanish darajasidan farq qiladigan bir nechta holatlar mavjud. Bu, masalan, atomlarning oksidlanish darajasi nolga teng va valentlik umumiy elektron juftlari soniga teng bo'lgan oddiy moddalar uchun odatiy holdir:

O=O.

Kislorodning valentligi II ga, oksidlanish darajasi esa 0 ga teng.

Vodorod periks molekulasida

H-O-O-H

kislorod ikki valentli, vodorod bir valentli. Shu bilan birga, ikkala elementning oksidlanish darajasi mutlaq qiymatda 1 ga teng:

H 2 +1 O 2 -1

Turli birikmalardagi bir xil element, u bilan bog'langan atomlarning elektromanfiyligiga qarab, ham ijobiy, ham salbiy oksidlanish darajasiga ega bo'lishi mumkin. Masalan, ikkita uglerod birikmasini ko'rib chiqing - metan CH 4 va uglerod ftorid (IV) CF 4.

Uglerod vodorodga qaraganda ko'proq elektron manfiydir, shuning uchun metanda C-H aloqalarining elektron zichligi vodoroddan uglerodga o'tadi va to'rtta vodorod atomining har biri +1 oksidlanish darajasiga ega, uglerod atomi esa -4 ga teng. Bundan farqli o'laroq, CF4 molekulasida barcha bog'larning elektronlari uglerod atomidan ftor atomlariga o'tadi, ularning oksidlanish darajasi -1, shuning uchun uglerod +4 oksidlanish darajasida. Murakkabdagi eng elektronegativ atomning oksidlanish soni har doim manfiy ekanligini unutmang.

Metan CH 4 va uglerod (IV) ftorid CF 4 molekulalarining modellari. Bog'larning polaritesi o'qlar bilan ko'rsatilgan

Har qanday molekula elektr neytraldir, shuning uchun barcha atomlarning oksidlanish darajalari yig'indisi nolga teng. Ushbu qoidadan foydalanib, birikmadagi bir elementning ma'lum oksidlanish darajasidan boshqasining oksidlanish darajasini elektronlarning siljishi haqida fikr yuritmasdan aniqlash mumkin.

Misol tariqasida, xlor (I) oksidi Cl 2 O ni olaylik. Biz zarrachaning elektr neytralligidan chiqamiz. Oksidlardagi kislorod atomi -2 oksidlanish darajasiga ega, ya'ni ikkala xlor atomi ham +2 umumiy zaryadga ega. Bundan kelib chiqadiki, ularning har biri +1 zaryadga ega, ya'ni xlor +1 oksidlanish darajasiga ega:

Cl 2 +1 O -2

Turli atomlarning oksidlanish darajasi belgilarini to'g'ri joylashtirish uchun ularning elektromanfiyligini solishtirish kifoya. Elektromanfiyligi yuqori bo'lgan atom manfiy oksidlanish darajasiga ega bo'ladi va elektron manfiyligi past bo'lgan atom ijobiy oksidlanish darajasiga ega bo'ladi. Belgilangan qoidalarga ko'ra, eng elektronegativ elementning belgisi murakkab formulada oxirgi o'rinda yoziladi:

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

Suv molekulasidagi atomlarning real zaryadlari va oksidlanish darajalari

Birikmalardagi elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlashda quyidagi qoidalarga rioya qilinadi.

Oddiy moddadagi elementning oksidlanish darajasi nolga teng.

Ftor eng elektron manfiy kimyoviy elementdir, shuning uchun F2 dan tashqari barcha moddalarda ftorning oksidlanish darajasi -1 ga teng.

Kislorod ftordan keyin eng elektronegativ elementdir, shuning uchun ftoridlardan tashqari barcha birikmalarda kislorodning oksidlanish darajasi salbiy: ko'p hollarda u -2, vodorod peroksidda esa H 2 O 2 -1 dir.

Vodorodning oksidlanish darajasi nometallar bilan birikmalarda +1, metallar (gidridlar) bilan birikmalarda -1; oddiy moddada nolga teng H 2.

Metalllarning birikmalardagi oksidlanish darajalari har doim ijobiy bo'ladi. Asosiy kichik guruhlardagi metallarning oksidlanish darajasi odatda guruh soniga teng. Ikkilamchi kichik guruhlarning metallari ko'pincha bir nechta oksidlanish darajasiga ega.

Kimyoviy elementning maksimal mumkin bo'lgan ijobiy oksidlanish darajasi guruh raqamiga teng (istisno - Cu +2).

Metalllarning minimal oksidlanish darajasi nolga teng, nometalllarniki esa minus sakkiz guruh raqami.

Molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng.

Navigatsiya

Moddaning miqdoriy xarakteristikalari asosida birlashtirilgan masalalarni yechish
Muammoni hal qilish. Moddalar tarkibining doimiylik qonuni. Moddaning “molyar massasi” va “kimyoviy miqdori” tushunchalari yordamida hisob-kitoblar
Moddaning miqdoriy xarakteristikalari va stexiometrik qonunlar asosida hisoblash masalalarini yechish
Moddaning gaz holati qonuniyatlari asosida hisoblash masalalarini yechish
Atomlarning elektron konfiguratsiyasi. Birinchi uch davr atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishi

Video darslik 2: Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi

Video darslik 3: Valentlik. Valentlikni aniqlash

Leksiya: Elektromanfiylik. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi va valentligi

Elektromanfiylik

Elektromanfiylik atomlarning boshqa atomlarning elektronlarini ularga qo'shilish uchun jalb qilish qobiliyatidir.

Jadvaldan foydalanib, ma'lum bir kimyoviy elementning elektronegativligini baholash oson. Esingizda bo'lsa, darslarimizdan birida davriy jadvaldagi davrlar bo'ylab chapdan o'ngga o'tganda va guruhlar bo'ylab pastdan yuqoriga o'tganda ko'payadi deb aytilgan edi.

Masalan, taklif qilingan qatordan qaysi element eng elektronegativ ekanligini aniqlash vazifasi berildi: C (uglerod), N (azot), O (kislorod), S (oltingugurt)? Biz jadvalga qaraymiz va bu O ekanligini topamiz, chunki u o'ng tomonda va boshqalardan balandroq.

Elektromanfiylikka qanday omillar ta'sir qiladi? Bu:

Atomning radiusi qanchalik kichik bo'lsa, elektronegativligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Valentlik qobig'i elektronlar bilan to'ldirilgan, elektronlar qancha ko'p bo'lsa, elektronegativlik shunchalik yuqori bo'ladi.

Barcha kimyoviy elementlardan ftor eng elektron manfiy hisoblanadi, chunki u kichik atom radiusi va valentlik qobig'ida 7 ta elektronga ega.

Elektromanfiyligi past bo'lgan elementlarga ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari kiradi. Ular katta radiuslarga ega va tashqi qobiqda juda kam elektronlar mavjud.

Atomning elektronegativlik qiymatlari doimiy bo'lishi mumkin emas, chunki u ko'pgina omillarga, jumladan, yuqorida sanab o'tilganlarga, shuningdek, bir xil element uchun har xil bo'lishi mumkin bo'lgan oksidlanish darajasiga bog'liq. Shuning uchun, elektronegativlik qiymatlarining nisbiyligi haqida gapirish odatiy holdir. Siz quyidagi o'lchovlardan foydalanishingiz mumkin:

Ikki elementdan iborat ikkilik birikmalar uchun formulalarni yozishda sizga elektronegativlik qiymatlari kerak bo'ladi. Masalan, Cu 2 O mis oksidining formulasi - birinchi element elektronegativligi pastroq bo'lgan elementni yozish kerak.

Kimyoviy bog'lanish hosil bo'lish vaqtida elementlar orasidagi elektron manfiylik farqi 2,0 dan katta bo'lsa, kovalent qutb bog'i, kamroq bo'lsa, ion bog'i hosil bo'ladi.

Oksidlanish holati

Oksidlanish holati (CO)- bu birikmadagi atomning shartli yoki haqiqiy zaryadi: shartli - agar bog` qutbli kovalent bo`lsa, real - bog` ion bo`lsa.

Atom elektronlardan voz kechganda musbat zaryad oladi, elektronlarni qabul qilganda esa manfiy zaryad oladi.

Oksidlanish holatlari belgilar ustida ishora bilan yozilgan «+»/«-» . Oraliq CO lar ham mavjud. Elementning maksimal CO musbat va guruh raqamiga teng, metallar uchun minimal manfiy nolga teng, metall bo'lmaganlar uchun = (Guruh raqami – 8). Maksimal CO bo'lgan elementlar faqat elektronlarni qabul qiladi va minimal CO li elementlar faqat elektronlarni beradi. Oraliq CO ga ega bo'lgan elementlar elektronlarni ham berishi, ham qabul qilishi mumkin.

Keling, CO ni aniqlash uchun bajarilishi kerak bo'lgan ba'zi qoidalarni ko'rib chiqaylik:

Barcha oddiy moddalarning CO si nolga teng.

Molekuladagi barcha CO atomlarining yig'indisi ham nolga teng, chunki har qanday molekula elektr neytraldir.

Kovalent qutbsiz aloqaga ega bo'lgan birikmalarda CO nolga (O 2 0), ionli bog'lanish bilan esa ionlarning zaryadlariga (Na + Cl - natriy CO +1, xlor -1) teng bo'ladi. Kovalent qutbli bog ga ega bo lgan birikmalarning CO elementlari ionli bog langan deb hisoblanadi (H:Cl = H + Cl -, ya’ni H +1 Cl -1).

Elektromanfiyligi eng katta bo'lgan birikmadagi elementlar manfiy oksidlanish darajasiga ega, eng kam elektrongativligi esa ijobiy oksidlanish darajasiga ega. Shunga asoslanib, metallar faqat "+" oksidlanish darajasiga ega degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Doimiy oksidlanish holatlari:

Ishqoriy metallar +1.

Ikkinchi guruhning barcha metallari +2. Istisno: Hg +1, +2.

Alyuminiy +3.

Vodorod +1. Istisno: faol metallarning gidridlari NaH, CaH 2 va boshqalar, bu erda vodorodning oksidlanish darajasi -1.
Kislorod - 2. Istisno: F 2 -1 O +2 va kislorodning oksidlanish darajasi -1 bo'lgan –O–O– guruhini o'z ichiga olgan peroksidlar.

Ion bog'lanish hosil bo'lganda, elektronning ma'lum bir ko'chishi sodir bo'ladi, kamroq elektronegativ atomdan kattaroq elektron manfiy atomga. Bundan tashqari, bu jarayonda atomlar doimo elektr neytralligini yo'qotadi va keyinchalik ionlarga aylanadi. Butun sonli to'lovlar ham hosil bo'ladi. Qutbli kovalent bog'lanish hosil bo'lganda, elektron faqat qisman uzatiladi, shuning uchun qisman zaryadlar paydo bo'ladi.

Valentlik

Valentlikatomlarning n hosil qilish qobiliyatidir - boshqa elementlarning atomlari bilan kimyoviy bog'lanishlar soni.

Valentlik, shuningdek, atomning boshqa atomlarni o'ziga yaqin tuta olish qobiliyatidir. Maktab kimyo kursidan ma'lumki, turli atomlar tashqi energiya sathidan elektronlar orqali bir-biriga bog'langan. Juftlanmagan elektron boshqa atomdan juftlik izlaydi. Ushbu tashqi darajadagi elektronlar valent elektronlar deb ataladi. Bu shuni anglatadiki, valentlikni atomlarni bir-biriga bog'laydigan elektron juftlar soni sifatida ham aniqlash mumkin. Suvning strukturaviy formulasiga qarang: H - O - H. Har bir chiziq elektron juftdir, ya'ni u valentlikni ko'rsatadi, ya'ni. Bu erda kislorod ikkita chiziqqa ega, ya'ni u ikki valentli, vodorod molekulalari har bir chiziqdan keladi, ya'ni vodorod bir valentli. Yozishda valentlik rim raqamlari bilan ko'rsatiladi: O (II), H (I). Element ustida ham ko'rsatilishi mumkin.

Valentlik doimiy yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin. Masalan, metall ishqorlarda u doimiy va I ga teng. Lekin xlor turli birikmalarda I, III, V, VII valentliklarni namoyon qiladi.

Elementning valentligini qanday aniqlash mumkin?

Davriy sistemaga yana qaraylik. Asosiy kichik guruhlarning metallari doimiy valentlikka ega, shuning uchun birinchi guruh metallari I, ikkinchisi - II valentlikka ega. Yon kichik guruhlarning metallari esa o'zgaruvchan valentlikka ega. Metall bo'lmaganlar uchun ham o'zgaruvchan. Atomning eng yuqori valentligi guruh raqamiga, eng pasti = guruh raqamiga teng - 8. Tanish formula. Bu valentlik oksidlanish darajasi bilan mos kelishini anglatmaydimi? Esda tutingki, valentlik oksidlanish darajasiga to'g'ri kelishi mumkin, ammo bu ko'rsatkichlar bir-biriga o'xshash emas. Valentlik =/- belgisiga ega bo'lishi mumkin emas, shuningdek, nolga teng bo'lishi mumkin emas.

Ikkinchi usul, agar elementlardan birining doimiy valentligi ma'lum bo'lsa, kimyoviy formula yordamida valentlikni aniqlashdir. Masalan, mis oksidi formulasini oling: CuO. Kislorodning valentligi II. Bu formulada bitta kislorod atomi uchun bitta mis atomi borligini ko'ramiz, ya'ni misning valentligi II ga teng. Endi murakkabroq formulani olaylik: Fe 2 O 3. Kislorod atomining valentligi II ga teng. Bu yerda uchta shunday atom bor, 2*3 =6 ni ko'paytiring. Ikki temir atomiga 6 valentlik borligini aniqladik. Bitta temir atomining valentligini aniqlaymiz: 6:2=3. Demak, temirning valentligi III ga teng.

Bundan tashqari, "maksimal valentlikni" baholash zarur bo'lganda, har doim "hayajonlangan" holatda mavjud bo'lgan elektron konfiguratsiyadan boshlash kerak.

Valentlik va oksidlanish darajasi noorganik kimyoda tez-tez ishlatiladigan tushunchalardir. Ko'pgina kimyoviy birikmalarda elementning valentlik qiymati va oksidlanish darajasi bir xil, shuning uchun maktab o'quvchilari va talabalar ko'pincha chalkashib ketishadi. Ushbu tushunchalarning umumiy jihatlari bor, ammo farqlar yanada muhimroqdir. Ushbu ikki tushuncha qanday farq qilishini tushunish uchun ular haqida ko'proq bilib olishga arziydi.

Oksidlanish holati haqida ma'lumot

Oksidlanish darajasi kimyoviy element yoki atomlar guruhi atomiga tayinlangan yordamchi miqdor bo'lib, u o'zaro ta'sir qiluvchi elementlar o'rtasida umumiy juft elektronlar qanday taqsimlanganligini ko'rsatadi.

Bu hech qanday jismoniy ma'noga ega bo'lmagan yordamchi miqdordir. Uning mohiyatini misollar yordamida osongina tushuntirish mumkin:

Stol tuzi molekulasi NaCl ikki atomdan - xlor atomidan va natriy atomidan iborat. Bu atomlar orasidagi bog'lanish iondir. Natriy valentlik darajasida 1 ta elektronga ega, ya'ni u xlor atomi bilan bitta elektron juftligini taqsimlaydi. Bu ikki elementdan xlor ko'proq elektron manfiy (elektron juftlarini o'ziga qarab aralashtirish xususiyatiga ega), keyin yagona umumiy elektron juftligi unga qarab siljiydi. Murakkabda elektromanfiyligi yuqori bo'lgan element manfiy oksidlanish darajasiga ega, kamroq elektronegativ element esa ijobiy oksidlanish darajasiga ega va uning qiymati umumiy elektron juftlari soniga teng. Ko'rib chiqilayotgan NaCl molekulasi uchun natriy va xlorning oksidlanish darajasi quyidagicha bo'ladi:

Unga elektron jufti siljigan xlor endi anion, ya'ni qo'shimcha elektron qo'shgan atom, natriy esa kation, ya'ni elektron bergan atom hisoblanadi. Ammo oksidlanish darajasini yozishda birinchi o'rinda belgi, ikkinchi o'rinda esa raqamli qiymat, ion zaryadini yozishda esa aksincha bo'ladi.

Oksidlanish holatini musbat ionning elektr neytral atomga yetib borishi uchun yetishmaydigan yoki atomga oksidlanish uchun manfiy iondan olinishi kerak bo'lgan elektronlar soni sifatida aniqlash mumkin. Bu misolda musbat natriy ionida elektron juftining siljishi tufayli elektron yetishmasligi, xlor ionida esa bitta qo‘shimcha elektron borligi ko‘rinib turibdi.

Oddiy (sof) moddaning oksidlanish darajasi, uning fizik va kimyoviy xossalaridan qat'iy nazar, nolga teng. Masalan, O2 molekulasi ikkita kislorod atomidan iborat. Ular bir xil elektromanfiylik qiymatlariga ega, shuning uchun umumiy elektronlar ikkalasiga ham siljimaydi. Bu shuni anglatadiki, elektron juftlik qat'iy ravishda atomlar orasida joylashgan, shuning uchun oksidlanish darajasi nolga teng bo'ladi.

Ba'zi molekulalar uchun elektronlar qaerga ketishini aniqlash qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa uch yoki undan ortiq element mavjud bo'lsa. Bunday molekulalarda oksidlanish darajasini hisoblash uchun siz bir nechta oddiy qoidalardan foydalanishingiz kerak:

Vodorod atomining deyarli har doim doimiy oksidlanish darajasi +1..
Kislorod uchun bu ko'rsatkich -2 ga teng. Ushbu qoidadan yagona istisno ftor oksidlaridir

OF 2 va O 2 F 2,

Ftor eng yuqori elektromanfiy element bo'lganligi sababli, u doimo o'zaro ta'sir qiluvchi elektronlarni o'zi tomon siljitadi. Xalqaro qoidalarga ko'ra, birinchi navbatda elektronegativlik qiymati past bo'lgan element yoziladi, shuning uchun bu oksidlarda kislorod birinchi o'rinda turadi.

Agar siz molekuladagi barcha oksidlanish darajalarini qo'shsangiz, siz nolga erishasiz.
Metall atomlari ijobiy oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi.

Oksidlanish darajasini hisoblashda siz elementning eng yuqori oksidlanish darajasi uning guruhining soniga teng ekanligini va minimal guruh raqami minus 8 ekanligini yodda tutishingiz kerak. Xlor uchun oksidlanish darajasining maksimal mumkin bo'lgan qiymati +7 ga teng. , chunki u 7-guruhda, minimal esa 7-8 = -1.

Valentlik haqida umumiy ma'lumot

Valentlik - bu element turli birikmalarda hosil qilishi mumkin bo'lgan kovalent bog'lanishlar soni.

Oksidlanish darajasidan farqli o'laroq, valentlik tushunchasi haqiqiy jismoniy ma'noga ega.

Eng yuqori valentlik indeksi davriy jadvaldagi guruh raqamiga teng. Oltingugurt S 6-guruhda joylashgan, ya'ni uning maksimal valentligi 6. Lekin u 2 (H 2 S) yoki 4 (SO 2) bo'lishi ham mumkin.

Deyarli barcha elementlar o'zgaruvchan valentlik bilan tavsiflanadi. Biroq, bu qiymat doimiy bo'lgan atomlar mavjud. Bularga ishqoriy metallar, kumush, vodorod (ularning valentligi har doim 1), rux (valentligi har doim 2), lantan (valentligi har doim 3) kiradi.

Valentlik va oksidlanish darajasi o'rtasida qanday umumiylik bor?

Ikkala miqdorni ham belgilash uchun elementning lotincha belgisi ustida yozilgan musbat butun sonlar qo'llaniladi.
Eng yuqori valentlik, shuningdek, eng yuqori oksidlanish darajasi elementning guruh raqamiga to'g'ri keladi.
Kompleks birikmadagi har qanday elementning oksidlanish darajasi valentlik ko'rsatkichlaridan birining son qiymatiga to'g'ri keladi. Masalan, 7-guruhdagi xlorning valentligi 1, 3, 4, 5, 6 yoki 7 bo'lishi mumkin, ya'ni oksidlanish darajasi ±1, +3, +4, +5, +6 bo'lishi mumkin. , +7.

Ushbu tushunchalar orasidagi asosiy farqlar

"Valentlik" tushunchasi jismoniy ma'noga ega, ammo oksidlanish soni yordamchi atama bo'lib, haqiqiy jismoniy ma'noga ega emas.
Oksidlanish darajasi nol, katta yoki noldan kichik bo'lishi mumkin. Valentlik qat'iy noldan katta.
Valentlik kovalent bog'lanishlar sonini, oksidlanish darajasi esa birikmadagi elektronlarning taqsimlanishini ifodalaydi.