14.2 Определение степени окисления элементов в соединениях
Степень окисления – условный (формальный) заряд атома в химическом соединении, который находят, считая химические связи в соединении чисто ионными.
Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.
Степень окисления - формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.
Например:
N2H4 (гидразин)
степень окисления азота – минус 2; валентность азота – 3.
Таблица 14.2 - Значения степеней окисления
|
Любое простое вещество |
0 |
|
В сложных веществах (соединениях): Металлы первой группы главной подгруппы |
+1 |
|
Элементы второй группы главной подгруппы |
+2 |
|
Алюминий |
+3 |
|
Кислород |
-2 (кроме пероксидов!!!) |
|
Водород |
+1 (в соединениях с металлами -1) |
|
Фтор |
-1 |
В тех случаях, когда степень окисления элемента может иметь разные значения в различных соединениях, её вычисляют исходя из требования: сумма положительных зарядов в молекуле должна быть равна сумме отрицательных зарядов в молекуле, т.е. молекула должна быть электронейтральной:
Na Cl ; H S O ;
(+1)+(-1)=0 2(+1)+ ? + 4(-2)=0
K N O ; K Cr O .
(+1) + ? + 3(-2)=0 2(+1) + ? + 7(-2)=0.
14.3 Окислительно-восстановительные свойства элементов
и их соединений
Окислительно-восстановительные свойства элементов и их соединений связаны с положением элементов в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Простые вещества – неметаллы обладают большими окислительными свойствами, а металлы – большими восстановительными свойствами.
Наиболее энергетически устойчива восьмиэлектронная конфигурация (правило октета), и атомы в окислительно-восстановительных реакциях (ОВР) стремятся приобрести эту конфигурацию. Элементы, у которых число электронов на внешнем слое от 1 до 3 - отдают их , а от 5 до 7 – присоединяют электроны, дополняя свой внешний слой до октета.
Превращение атомов в положительно заряженные ионы определяется величиной энергии ионизации наружных электронов.
Энергия ионизации электрона первого снаружи слоя является периодической функцией зарядов атомов ядер.
Чем меньше энергия ионизации элемента, тем ярче выражены его восстановительные свойства. Это наблюдается у элементов, в атомах которых внешний энергетический уровень содержит только s-электроны и одни p-электроны. Например,: K, Na, Mg, Ca.
По мере увеличения числа электронов в p–подуровне наружного энергетического уровня, энергия ионизации резко возрастает.
Превращение атомов в отрицательно заряженные ионы определяется величиной сродства к электрону. Чем больше сродство, тем ярче выражены окислительные свойства элемента.
Сродство к электрону является периодической функцией зарядов атомных ядер. У первых элементов каждого периода сродство к электрону очень мало. Значительной величины оно достигло у кислорода и элементов главной подгруппы VII группы, у них на p–подуровне содержится от 4 до 5 электронов.
Поэтому в каждом периоде по мере повышения порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ понижаются, а окислительные свойства повышаются.
В каждой главной подгруппе с повышением порядкового номера увеличиваются восстановительные свойства простых веществ и уменьшаются окислительные.
Например, VI группа, главная подгруппа.
Кислород «О» проявляет только окислительные свойства, фосфор – в основном, восстановительные.
Элементы побочных подгрупп, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат только s-электроны, проявляют только восстановительные свойства.