Народна Освіта » Хімія » § 17. Валентність і ступінь окиснення елементів

НАРОДНА ОСВІТА

§ 17. Валентність і ступінь окиснення елементів

Опрацювавши зміст параграфа, ви будете:

• розуміти зміст поняття «ступінь окиснення»; фізичний зміст валентності;

• уміти складати формули сполук за ступенем окиснення елементів, визначати ступінь окиснення елементів за формулами бінарних сполук; розрізняти ступінь окиснення і валентність елементів.

Починаючи з 7-го класу, ви використовуєте поняття «валентність», на його підставі складаєте формули бінарних сполук та визначаєте їхні назви за сучасною номенклатурою. І ви вже знаєте, що валентність - це здатність атома приєднувати або заміщувати певне число інших атомів або атомних груп з утворенням хімічного зв’язку.Але чому це так?

Зрозуміти фізичний зміст валентності допомогла електронна теорія будови атома і хімічного зв’язку.З розвитком цієї теорії змінилося і саме поняття валентності (див.§ 15). У наш час валентність елемента визначається числом ковалентних зв’язків, якими атом з’єднаний з іншими атомами.

Число зв’язків, які може утворювати атом, дорівнює числу його неспа-рєних електронів, які йдуть на утворення спільних електронних пар. При цьому полярність утворених зв’язків не враховується, а тому валентність не має знака. Вона не може бути ні позитивною, ні негативною. Наприклад, у молекулах азоту N2 та амоніаку ΝΗ3 атом Нітрогену N тривалентний, оскільки він з’єднаний з N і з H трьома спільними електронними парами (три зв’язки):

 

Отже, валентність визначається тільки числом ковалентних зв’язків. Тому поняття «валентність» не можна застосовувати для сполук немолеку-лярної будови (з йонним, металічним зв'язками). Саме тому замість поняття «валентність» використовується поняття «ступінь окиснення».

Ступінь окиснення - це JrMOBHIIii заряд атома в речовині, який виник би на атомі за умови, що спільні електронні пари повністю змістилися б до більш електронегативного атома.

Ступінь окиснення, на відміну від валентності, може мати позитивне, негативне і нульове значення. Це значення зі знаком плюс чи мінус перед арабською цифрою наводиться над символом елемента або римською цифрою без знака у дужках після назви елемента, наприклад:

Якщо сполука бінарна, то один із елементів має позитивний ступінь окиснення, а інший - негативний. Так, у більшості сполук Гідроген має ступінь окиснення +1, а Оксисен -2:


Але це зовсім не означає, що атоми елемента, наприклад Гідрогену, несуть на собі заряд +1, а атоми Оксигену -2. Цс умовні числа, якими домовилися позначати ступінь окиснення.

Як же дізнатися, який елемент у сполуці виявляє позитивний ступінь окиснення, а який - негативний?

З цією метою потрібно звернутися до ряд)' електронегативності хімічних елементів:

F O N Cl Br S P C H Si Al Mg Ca Na Cs

У бінарних сполуках хімічний елемент, що стоїть у цьому ряду лівіше, виявляє негативний ступінь окиснення, а той, що стоїть правіше, - позитивний. Так, у сполуці MgO хімічний елемент Магній має позитивний ступінь окиснення +2, а Оксиген - негативний ступінь окиснення -2.

Позитивні значення ступенів окиснення мають атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язувальна електронна хмара зміщена від них). Наприклад, атоми металів.

Негативні значення ступенів окиснення мають атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв’язувальна електронна хмара зміщена до них). Негативне значення ступеня окиснення -1 завжди має Флуор у всіх сполуках.

Нульове значення ступеня окиснення мають атоми в простих речовинах, наприклад Ch, N2, Ог, Вгг, F2, оскільки у них зв’язувальна електронна пара не зміщена в жоден бік, а розміщена симетрично.

Під час обчислення ступенів окиснення слід пам’ятати, що:

1) алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці має дорівнювати нулю, наприклад у ферум(ІІІ) хлориді FeCb, сума усіх ступенів окиснення дорівнює:

+3 + (-1) -3 = 0;

2) ступінь окиснення елементів у простих речовинах дорівнює нулю;

3) ступінь окиснення лужних елементів завжди дорівнює +1;

4) ступінь окиснення Гідрогену в сполуках, як правило, дорівнює +1;

5) Флуор в усіх сполуках має ступінь окиснення -1;

6) ступінь окиснення Оксигену в сполуках, зазвичай, дорівнює -2.

Ступінь окиснення не слід ототожнювати з валентністю навіть у тому разі, коли їхні значення збігаються. Наприклад, у хлороводні HCl ступінь окиснення Гідрогену +1, Хлору -1 і валентності того й іншого елементів дорівнюють I. А в молекулі азоту N2 (N=N) є три електронні пари між атомами Нітрогену, тому він тривалентний, а ступінь окиснення Нітрогену дорівнює нулю, оскільки спільні електронні пари розміщені симетрично й однаковою мірою належать обом атомам. Через це в усіх простих речовинах ступінь окиснення елементів дорівнює нулю.

Періодична система хімічних елементів дає змог)' за місцем того чи іншого елемента в ній дізнатися про ступінь його окиснення (табл. 6)

Таблиця 6

Деякі значення ступенів окиснення елементів 3-го періоду

Періодичної системи

Наприклад, для Сульфуру як елемента VI групи ступінь окиснення дорівнює +6, для нітрогену як елемента V групи + 5 і т. д. На підставі теорії будови атома це легко пояснити. Адже зовнішній електронний шар атомів цих елементів містить відповідно 6 і 5 валентних електронів. Під час взаємодії з більш електронегативним елементом, наприклад з Оксигеном, електрони зміщуються в бік Оксигену, і сполучені з ним елементи набувають ступеня окиснення + 6 і +5 відповідно: SCh, Ν2Ο5.

Винятком є Флуор та Оксиген як найбільш електронегативні елементи (Флуор ніколи не виявляє позитивний ступінь окиснення, а Оксиген інколи виявляє, тільки у сполуках з Флуором, наприклад OF2 - оксиген фторид), а також деякі елементи VIII групи і підгрупи Купруму з першої групи.

Найвищий ступінь окиснення у сполуках з Оксигеном, що чисельно дорівнює номеру групи, виявляють елементи не лише головних підгруп, а й побічних, незважаючи на те, що на зовнішньому електронноліу шарі їхніх атомів найчастіше міститься 1-2 електрони незалежно від того, в якій групі вони перебувають. Наприклад, у манган(\НІ) оксиді МП2О7 ступінь окиснення Мангану як елемента VII групи дорівнює +7, хоча на зовнішньому електронному шарі атома Мангану міститься всього два електрони (ще 5 валентних електронів розміщені на передостанньому рівні).

Поняття «ступінь окиснення», хоча і є формальним, широко використовується в хімії (особливо неорганічній) під час складання хімічних рівнянь, класифікації хімічних процесів тощо.

Висновки

З розвитком науки змінився зміст поняття «валентність». Воно має чіткий і однозначний сенс тільки для сполук молекулярної будови, де хімічні зв'язки - ковалентні, що здійснюються спільною парою електронів.

Поняття «валентність» не можна застосовувати до атомів елементів, що входять до складу сполук немолекулярної будови.

У неорганічній хімії замість валентності використовується ступінь окиснення. Це поняття умовне, реального змісту воно не має.

Ступінь окиснення елемента можна визначати за Періодичною системою хімічних елементів, у якій найвищий позитивний ступінь окиснення елемента чисельно дорівнює номеру групи, в якій розміщено елемент.

Про негативний ступінь окиснення елемента можна дізнатися, якщо від номера групи, де він розміщений, відняти 8.

Знання ступенів окиснення дає змог)' складати формули бінарних сполук. У свою чергу, за формулами бінарних сполук можна обчислювати ступені окиснення елементів.

Завдання для самоконтролю

1. Як ви розумієте зміст поняття «ступінь окиснення»? У чому виявляються його подібність і відмінність порівняно з поняттям «валентність»?

2. Визначте ступені окиснення атомів елементів у сполуках, формули яких:

 

3. Визначте ступені окиснення атомів елементів у сполуках, формули яких:

4. У молекулі білого фосфору P\ валентність і ступінь окиснення атома Фосфору дорівнюють відповідно:

 

 

5. Атоми Нітрогену мають однаковий ступінь окиснення в сполуках, формули яких:

 

Додаткові завдання

6. Найменший ступінь окиснення Сульфуру в речовини, формула якої: A H2SO4; Б Na2SO3; В SO3; Г Ab(SO4)3.

7*. Ступінь окиснення атома Фосфору в йоні HPO3 дорівнює:

А +5; Б +3; В 0; Г -5.

8*. Передбачте мінімальний і максимальний ступені окиснення Селену. 9*. Визначте ступені окиснення атомів елементів у таких сполуках:

O2, H2O, H2O2, OF2, H2, BaH2, NaH, H2S.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Буринська

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 18-10-2016, 22:16, посмотрело: 1687