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.
Валентность | Элементы |
I | Li, Na, K, Rb, Cs, H, Ag, F |
II | Be, Mg, Ca, Sr, Ba, O, Cu, Zn, |
III | Al, B |
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.
- Степень окисления в простых веществах равна нулю (так как связи неполярные: смещения электронной пары нет). P0, N20, S0, O20, Fe0, Na0, Si0
- Степень окисления металлов. Металлы в соединениях проявляют ТОЛЬКО ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ степень окисления. Численно она равна валентности.
- 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).
- Фтор.
Всегда в соединениях имеет степень окисления -1. Так как самый электроотрицательный элемент. Никто не может забрать у него электроны.
- 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)
- 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.
- 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)
- Сера.
- Азот.
- Углерод
Углерод в органических веществах может принимать ЛЮБУЮ степень окисления в промежутке от высшей (+4) до низшей (+4) включительно.
- Фосфор.