Как определять степень окисления и валентность?

Часть первая. Валентность.

Валентность – это чисто связей, который образует атом.

Некоторые элементы всегда проявляют одну валентность, у некоторых же элементов валентность может быть различной. Валентность обычно равна числу электронов на внешнем энергетическом уровне (но это не абсолютное правило).

Элементы с постоянной валентностью нужно знать принципиально.

Переменные валентности: Fe (II, III), Cr (II, III, VI).

Классы неорганических веществ, которые помогут сориентироваться в валентностях:

Оксид – сложное химическое вещество, состоящие из двух элементов, один из которых (на втором месте) КИСЛОРОД (валентность ДВА: II).

Сульфид – сложное химическое вещество, состоящие из двух элементов, один из которых (на втором месте) СЕРА (валентность ДВА: II).

Фторид, хлорид, бромид, иодид – сложные химические вещества, состоящие из двух элементов, один из которых (на втором месте), соответственно ФТОР, ХЛОР, БРОМ или ИОД (валентность ОДИН: I)

Нитрид – сложное вещество, состоящее из двух элементов. На втором месте азот с валентностью (III).

Гидрид – сложное вещество, состоящие из двух элементов. На втором месте ВОДОРОД.

Степень окисления.

Электроотрицательность – это способность атома притягивать и удерживать электроны. У кого больше электроотрицательность – тот будет тянуть электроны к себе. Является характерной чертой неметаллов. (Фактически, электроотрицательность – это синоним неметалличности) Самые электроотрицательные элементы (в порядке убывания электроотрицательности: F(4), O(3,5), N(3), Cl(3).)

В периодической системе электроотрицательность повышается вправо и вверх.

Степень окисления – это условный заряд на атомах, образующих ковалентную полярную или ионную связь, если мы сделаем допущение, что общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного элемента ПОЛНОСТЬЮ. Определяется числом смещенных электронных пар.

Как определить степень окисления?

Основной принцип: сумма степеней окисления атомов в составе частицы (молекулы или иона) равна заряду этой частицы: заряду иона – если эта частица – ион, и НУЛЮ, если эта частица – молекула.

1. Степень окисления в простых веществах равна нулю (так как связи неполярные: смещения электронной пары нет). P⁰, N₂⁰, S⁰, O₂⁰, Fe⁰, Na⁰, Si⁰
2. Степень окисления металлов. Металлы в соединениях проявляют ТОЛЬКО ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ степень окисления. Численно она равна валентности.
3. Степень окисления неметаллов.

Степень окисления неметаллов может быть различной. В большинстве случаев и положительной, и отрицательной: из-за способности неметаллов связывать друг с другом: соединения двух неметаллов к примеру. P₂O₅ – кислород более электроотрицателен – у него будет отрицательная степень окисления, так как он забрал электроны. Фосфор будет иметь положительную степень окисления, так как он отдал электроны.

Есть два правила (они не абсолютные, но в большинстве случаев работают):

• Высшая степень окисления = номеру группы. (азот: 5 группа: высшая С.О. = +5)
• Низшая степень окисления = номер группы – 8. (азот: 5 – 8 = -3: низшая С.О. = -3)

Запомните, что суффикс ИД указывает на то, что элемент находится в низшей степени окисления. Классы соединений, которые были даны в предыдущей части оксИД, сульфИД, фторИД, хлорИД, бромИД, иодИД, нитрИД, гидрИД содержат кислород, серу, фтор, хлор, бром, иод, азот и водород соответственно в низших степенях окисления. Поэтому мы и ставим их на второе место (по правилам элемент с отрицательной степенью окисления стоит на втором месте).

1. Фтор.

Всегда в соединениях имеет степень окисления -1. Так как самый электроотрицательный элемент. Никто не может забрать у него электроны.

2. Водород.

В подавляющем большинстве случаев проявляет степень окисления +1. (H₂O, HCl, HNO₃)

Исключения: гидриды – это соединения водорода с атомами, у которых электроотрицательность меньше. В частности, это активные металлы: LiH, NaH, CaH₂ – в этих веществах у водорода степень окисления -1.

А также кремний. Водород более электроотрицателен, чем кремний, поэтому в силане – соединении водорода с кремнием (SiH₄), водород также будет проявлять степень окисления  -1. (а кремний +4)

3. Кислород.

В подавляющем большинстве случаев проявляет степень окисления -2. (H₂O, Al₂O₃, MnO₂)

Есть два исключения:

• Вещество OF₂. Соединение фтора с кислородом. Фтор более электроотрицателен, поэтому будет оттягивать у кислорода электронную пару. Фтор – единственный элемент, у которого электроотрицательность больше, чем у кислорода.

Поэтому в этом веществе степень окисления кислорода будет равна +2, а у фтора как обычно всегда -1.

И называться это вещество будет фторид кислорода. А не оксид фтора, поскольку фтор находится в низшей степени окисления (фторИД). А в оксИДе в низшей степени кислород (-2).

• Пероксиды (перекиси). Пероксидами называют вещества содержащие группу –O –O –. В быту нам хорошо знакома перекись водорода. На ее примере и рассмотрим.

Поэтому во всех пероксидах: пероксид калия K₂O₂, пероксид натрия Na₂O₂, пероксид кальция CaO₂ степень окисления кислорода равна -1.

4. Остальные галогены (Cl, Br, I).

В отличие от самого электроотрицательного фтора, эти галогены могут принимать и отрицательную так и положительные степени окисления.

Характерны нечетные степени окисления (опять-таки из-за возбуждения)

5. Сера.

6. Азот.

7. Углерод

Углерод в органических веществах может принимать ЛЮБУЮ степень окисления в промежутке от высшей (+4) до низшей (+4) включительно.

8. Фосфор.