- Определите валентность и степень окисления углерода в соединениях:CO2, C2H6, HCOOH, CH3OH 2)Определите степени окисления атомов всех элементов:Sn(SO4)2 ,NaSbO3, BiCL3, K2ZnO2, PH3 — Учеба и наука — Химия
- Валентность — как определить? примеры и определение
- Валентность кислорода iii, валентность углерода iii.
- Растворение кислорода в серебре
- Реакция соединения серебра с серой
- Степень окисления
- Таблица валентностей химических элементов. максимальная и минимальная валентность. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)
- Таблица валентности химических элементов (1 часть):
- Таблица валентности химических элементов (2 часть):
- Таблица валентности химических элементов (3 часть):
- Химические свойства
Определите валентность и степень окисления углерода в соединениях:CO2, C2H6, HCOOH, CH3OH 2)Определите степени окисления атомов всех элементов:Sn(SO4)2 ,NaSbO3, BiCL3, K2ZnO2, PH3 — Учеба и наука — Химия
Валентность — как определить? примеры и определение
Валентность азота в данном химическом соединении равна трем.
Встречаются бинарные соединения (то есть соединения, состоящие только из двух видов атомов), в которых неизвестны валентности обоих атомов элементов. Как найти валентности химических элементов в этом случае?
Для определения значения валентности необходимо запомнить, что неметаллы в бинарных соединениях, расположенные на втором месте, проявляют свою низшую валентность.
Например, в сульфидах (FeS) сера расположена на втором месте и проявляет низшую валентность, равную двум.
Тогда валентность железа в данном сульфиде можно рассчитать по приведенному выше алгоритму — ее значение равно двум.
В хлоридах (например, AgCl) хлор проявляет низшую валентность, равную единице.
Валентность кислорода iii, валентность углерода iii.
Тройная связь между атомами кислорода и углерода подтверждается значением энергии связи углерод-кислород (значение ближе к энергии тройной связи, чем к энергии двойной связи), данными спектральных методов анализа.
2. Валентные возможности атомов. Азот.
Атомы азота, кислорода и фтора существенно отличаются от своих электронных аналогов вследствие отсутствия энергетического d-подуровня.
Электронная конфигурация атома азота 7N 1s2 2s22p3.
Валентные электроны 2s22p3 – 3 неспаренных электрона и 1 электронная пара. Таким образом, для азота следует ожидать валентность III.
Если отразить строение аммиака посредством структуры Льюиса, то становится очевидным, что кроме трёх связывающих пар, у атома азота располагается 1 неподелённая пара электронов (2s2).
Следовательно, атом азота способен выступать в качестве донора пары электронов.
В простейшем случае в роли акцептора выступает ПРОТОН: нам данный пример знаком по реакции аммиака с кислотами с образованием солей аммония.
Обратите внимание:
1. Акцептор должен иметь вакантную орбиталь (в данном случае атом водорода потерял электрон и располагает вакантной 1s-АО)
2. В ходе химической реакции заряд сохраняется (закон сохранения заряда!). Грубейшей ошибкой является отсутствие заряда, так как атом азота не способен образовать по обменному механизму 4 связи.
3. Строение катиона аммония изображается в виде трех ковалентных связей N – H, образованных по обменному механизму, обозначенных валентными штрихами, и одной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму, обозначенной стрелкой от атома азота к атому водорода. Положительный заряд должен быть изображен или на атоме азота (обычно над атомом), или частица NH4 заключается в квадратные скобки и за скобками рисуют знак « ».
4. Максимальная валентность азота равна ЧЕТЫРЕМ – у атома всего 4 АО, три из которых содержат неспаренные электроны, а одна – электронную пару. Следующий энергетический уровень (3s) располагается слишком далеко, чтобы использовать его для образования связи, по поэтому атом азота не в состоянии образовать валентность V.
О более сложных случаях образования ковалентных связей атомом азота
Вы узнаете немного позже.
3. Валентные возможности атомов. Сера.
Электроны валентного уровня атома серы в основном состоянии имеют конфигурацию
16S … 3s2 3p4 – 2 электронных пары и 2 неспаренных электрона.
Вывод (правило октета)[1]: при образовании химических соединений атомы элементов стремятся дополнить свою электронную конфигурацию до наиболее стабильной, ns2np6, октета электронов, соответствующей инертному газу.
Например, в молекуле сероводорода атом серы образует октет электронов за счет двух связывающих пар с атомами водорода и двух неподелённых электронных пар
Правило октета НЕ является ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ, непреложным – существует бесчисленное множество соединений, в молекулах которых правило октета не соблюдается для того или иного элемента, однако оно правильно предсказывает общую тенденцию к образованию соединений подобной стехиометрии.
Для соединений d-элементов существует соответствующее правило восемнадцати электронов, так как именно такое количество электронов соответствует полностью завершенной ns2 (n‑1)d10 np6 – электронной оболочке.
Продолжим обсуждение валентных возможностей серы.
Вместе с тем, в атоме серы имеется вакантный 3d-подуровень (n = 3, l = 2), следовательно, при относительно небольших затратах энергии атом серы способен переходить в первое возбужденное состояние.
16S* … 3s2 3p3 3d1. – 1 электронная пара и 4 неспаренных электрона.
Наконец, возможен переход атома серы во второе возбужденное состояние, при котором один из электронов 3s-подуровня переходит на 3d-подуровень
(очевидно, что переход электрона на 3p-подуровень не имеет особенного смысла: на валентном уровне опять получается конфигурация, включающая 1 пару электронов и 4 неспаренных электрона)
16S** … 3s1 3p3 3d2. – 6 неспаренных электронов. В. S = VI.
Вывод. Атом в химическом соединении стремится максимально использовать свои валентные возможности, чтобы образовать возможно большее число связей. Электронные пары валентного уровня могут разрушаться при наличии подходящих условий: близколежащих вакантных орбиталей (обычно p или d), так как затраты энергии с избытком компенсируются благодаря энергии образующихся связей. Электроны других уровней, кроме валентного, в образовании связей участия не принимают.
Дальнейшее обсуждение валентных возможностей атомов – прерогатива усердной домашней работы и захватывающе интересных семинаров по химии.
[1] Дублет – 2, триплет – 3, квартет – 4, квинтет – 5, секстет – 6, септет – 7, октет – 8. Таким образом, правило октета – это правило восьми электронов.
Растворение кислорода в серебре
Серебро это инертный и благородный металл, обладающий малой химической активностью. По своей химической
активности, серебро занимает промежуточное положение между медью и золотом. А среди
благородных металлов, серебро обладает наивысшей химической активностью.
В химических соединениях серебро, чаще проявляет валентность 1 и реже 2 и 3. Там где серебро, проявляет
меньшую степень окисления равную 1, оно более устойчиво в химических соединениях.
Серебро при обычной температуре не вступает в химическую реакцию с кислородом, азотом и
водородом, углеродом и кремнием.
Серебро в нормальных условиях (невысокая температура, нормальное давление), с кислородом
не соединяется. Тонкая пленка серебра может образовываться при окислении кислородной
плазмой или озоном, при облучении ультрафиолетом. Для того чтобы серебро соединилось (растворилось)
с кислородом, необходимо металл предварительно расплавить.
При этом 20 объемов кислорода,
можно растворить в одном объеме металла. В твердом серебре, может раствориться очень малое
количество кислорода. Поэтому когда расплавление серебро остывает, то выделяется
растворенный в серебре кислород. При этом, процесс охлаждения серебра, сопровождается
разбрызгиванием металла.
И хотя серебро не активно по отношению к кислороду, оно все же вступает с ним в
химическую реакцию. Такое
кислородом, происходит поверхностно. При нормальных условиях серебро и кислород, взаимодействуют очень медленно и незаметно.
На поверхности металлического серебра, можно обнаружить тончайшую плёнку
толщеной всего 12 нм или 0,00000012 см.
Реакция соединения серебра с серой
Серебро со временем, тускнеет и темнеет. Тонкий налет на поверхности серебра это слой, представляющий
собой сульфид серебра (Ag2S). В атмосфере воздуха всегда присутствуют малые частицы серы,
которые входят в состав сероводорода.
Именно сера и вызывает потемнение серебра. Однако
серебро может потемнеть и при соприкосновении с некоторыми продуктами питания, в химический состав которых
входит сера, например — куриные яйца. При обычных условиях, взаимодействие сероводорода с поверхностью
серебра, идет очень медленно.
4Ag 2H2S O2 = 2Ag2S 2H2O
Степень окисления
Степенью окисления (СО) называют условный показатель, который характеризует заряд атома в соединении и его поведение в ОВР (окислительно-восстановительной
реакции). В простых веществах СО всегда равна нулю, в сложных — ее определяют исходя из постоянных степеней окисления у некоторых элементов.
Численно степень окисления равна условному заряду, который можно приписать атому, руководствуясь предположением, что все электроны,
образующие связи, перешли к более электроотрицательному элементу.
Определяя степень окисления, одним элементам мы приписываем условный заряд » «, а другим «-«. Это связано с электроотрицательностью —
способностью атома притягивать к себе электроны. Знак » » означает недостаток электронов, а «-» — их избыток. Повторюсь, СО — условное
понятие.
Сумма всех степеней окисления в молекуле равна нулю — это важно помнить для самопроверки.
Кто более электроотрицательный, тот сильнее притягивает к себе электроны и «уходит в минус». Кто отдает свои электроны и испытывает их недостаток —
получает знак » «.
Самостоятельно определите степени окисления атомов в следующих веществах: RbOH, NaCl, BaO, NaClO3, SO2Cl2,
KMnO4, Li2SO3, O2, NaH2PO4. Ниже вы найдете решение этой задачи.
Сравнивайте значение электроотрицательности по таблице Менделеева, и, конечно, пользуйтесь интуицией 🙂 Однако по мере изучения химии, точное знание
степеней окисления должно заменить даже самую развитую интуицию 😉
Особо хочу выделить тему ионов. Ион — атом, или группа атомов, которые за счет потери или приобретения одного или нескольких
электронов приобрел(и) положительный или отрицательный заряд.
Определяя СО атомов в ионе, не следует стремиться привести общий заряд иона к «0», как в молекуле. Ионы даны в таблице растворимости, они имеют
разные заряды — к такому заряду и нужно в сумме привести ион. Объясню на примере.
Таблица валентностей химических элементов. максимальная и минимальная валентность. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)
Валентность химических элементов – это способность у атомов химических элементов образовывать некоторое число химических связей. Определяется числом электронов атома затраченых на образование химических связей с другим атомом. Справочно: Электронные формулы атомов химических элементов.
Считается, что валентность химических элементов определяется группой (колонкой) Периодической таблицы . Действительно, теоретически, это самая распространенная валентность для элемента, но на практике поведение химических элементов значительно сложнее. Причина множественности значений валентности заключается в том, что существуют различные способы (или варианты) заполнения, при которых электронные оболочки стабилизируются. Поэтому, предлагаем Вашему вниманию таблицу валентностей химических элементов.
Числовое значение положительной валентности элемента равно числу отданных атомом электронов, а отрицательной валентности – числу электронов, которые атом должен присоединить для завершения внешнего энергетического уровня. В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической химии — валентность, так как многие из неорганических веществ имеют немолекулярное строение, а органических — молекулярное..
|
Таблица валентности химических элементов (1 часть):
| Атомный номер | Химический элемент | Символ | Валентность | Примеры соединений | Примечание |
| 1 | Водород | H | I | HCl, H2O2 | |
| 2 | Гелий | He | отсутствует | ||
| 3 | Литий | Li | I | LiOH, Li2O | |
| 4 | Бериллий | Be | I, II | ||
| 5 | Бор | B | III | B2O3 | |
| 6 | Углерод | C | II, IV | ||
| 7 | Азот | N | I, II, III, IV |
|
В азотной кислоте (HNO3) и своем высшем оксиде (N2O5) атом азота образует только четыре ковалентные связи, являясь четырехвалентным |
| 8 | Кислород | O | II | (NO)F, CaO, O2, H2O2,Cl2O, H2O | |
| 9 | Фтор | F | I | HF, (NO)F | |
| 10 | Неон | Ne | отсутствует | ||
| 11 | Натрий | Na | I | Na2S, Na2O | |
| 12 | Магний | Mg | II | Mg(NO3)2 | |
| 13 | Алюминий | Al | III | Al2O3, Al2S3, AlCl3 | |
| 14 | Кремний | Si | II, IV | ||
| 15 | Фосфор | P | III, V |
|
|
| 16 | Сера | S | II, IV, VI |
|
|
| 17 | Хлор | Cl | I, III, IV, V, VI, VII |
|
|
| 18 | Аргон | Ar | отсутствует | ||
| 19 | Калий | K | I | KOH, K2O, K2S | |
| 20 | Кальций | Ca | II | Ca(OH)2 | |
| 21 | Скандий | Sc | III | Sc2O3 | |
| 22 | Титан | Ti | II, III, IV | ||
| 23 | Ванадий | V | II, III, IV, V | ||
| 24 | Хром | Cr | II, III, VI | ||
| 25 | Марганец | Mn | II, III, IV, VI, VII |
|
|
| 26 | Железо | Fe | II, III |
|
|
| 27 | Кобальт | Co | II, III | ||
| 28 | Никель | Ni | II, III | ||
| 29 | Медь | Cu | I, II | ||
| 30 | Цинк | Zn | II | ZnSO4, ZnO, ZnS |
Таблица валентности химических элементов (2 часть):
| 31 | Галлий | Ga | I, II, III | ||
| 32 | Германий | Ge | II, IV | ||
| 33 | Мышьяк | As | III, V | ||
| 34 | Селен | Se | II, IV, VI | ||
| 35 | Бром | Br | I, III, V, VII | ||
| 36 | Криптон | Kr | отсутствует | ||
| 37 | Рубидий | Rb | I | RbOH | |
| 38 | Стронций | Sr | II | SrO | |
| 39 | Иттрий | Y | III | Y(NO3)3 | |
| 40 | Цирконий | Zr | II, III, IV | ||
| 41 | Ниобий | Nb | I, II, III, IV, V | ||
| 42 | Молибден | Mo | II, III, IV, V, VI |
|
|
| 43 | Технеций | Tc | II, III, IV, V, VI, VII |
|
|
| 44 | Рутений | Ru | II, III, IV, V, VI, VII, VIII |
|
|
| 45 | Родий | Rh | II, III, IV, V, VI |
|
|
| 46 | Палладий | Pd | II, IV | ||
| 47 | Серебро | Ag | I, II, III | ||
| 48 | Кадмий | Cd | I, II | ||
| 49 | Индий | In | I, II, III | ||
| 50 | Олово | Sn | II, IV | ||
| 51 | Сурьма | Sb | III, V | ||
| 52 | Теллур | Te | II, IV, VI | ||
| 53 | Йод | I | I, III, V, VII | ||
| 54 | Ксенон | Xe | отсутствует | ||
| 55 | Цезий | Cs | I | Cs2O | |
| 56 | Барий | Ba | II | Ba(OH)2 | |
| 57 | Лантан | La | III | La2(SO4)3 | |
| 58 | Церий | Ce | III, IV | ||
| 59 | Празеодим | Pr | II, III, IV | ||
| 60 | Неодим | Nd | II, III |
Таблица валентности химических элементов (3 часть):
| 61 | Прометий | Pm | III | PmBr3 | |
| 62 | Самарий | Sm | II, III | ||
| 63 | Европий | Eu | II, III | ||
| 64 | Гадолиний | Gd | II, III | ||
| 65 | Тербий | Tb | II, III, IV | ||
| 66 | Диспрозий | Dy | II, III | ||
| 67 | Гольмий | Ho | III | Ho2(SO4)3 | |
| 68 | Эрбий | Er | III | Er2O3 | |
| 69 | Тулий | Tm | II, III | ||
| 70 | Иттербий | Yb | II, III | ||
| 71 | Лютеций | Lu | III | LuBr3 | |
| 72 | Гафний | Hf | I, II, III, IV | ||
| 73 | Тантал | Ta | I, II, III, IV, V |
|
|
| 74 | Вольфрам | W | II, III, IV, V, VI |
|
|
| 75 | Рений | Re | I, II, III, IV, V, VI, VII |
|
|
| 76 | Осмий | Os | I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII |
|
|
| 77 | Иридий | Ir | I, II, III, IV, V, VI |
|
|
| 78 | Платина | Pt | II, III, IV, V, VI | ||
| 79 | Золото | Au | I, II, III, V | ||
| 80 | Ртуть | Hg | I, II | ||
| 81 | Таллий | Tl | I, II, III | ||
| 82 | Свинец | Pb | II, IV | ||
| 83 | Висмут | Bi | III, V | ||
| 84 | Полоний | Po | II, IV, VI | ||
| 85 | Астат | At | нет данных | ||
| 86 | Радон | Rn | отсутствует | ||
| 87 | Франций | Fr | I | FrOH | |
| 88 | Радий | Ra | II | Ra(OH)2 | |
| 89 | Актиний | Ac | III | Ac2O3 | |
| 90 | Торий | Th | II, III, IV | ||
| 91 | Протактиний | Pa | II, III, IV, V | ||
| 92 | Уран | U | III, IV, V, VI | ||
| 93 | Нептуний | Np | III, IV, V, VI, VII | ||
| 94 | Плутоний | Pu | III, IV, V, VI, VII | ||
| 95 | Америций | Am | II, III, IV, V, VI | ||
| 96 | Кюрий | Cm | II, III, IV | ||
| 97 | Берклий | Bk | III, IV | ||
| 98 | Калифорний | Cf | II, III, IV | ||
| 99 | Эйнштейний | Es | II, III | ||
| 100 | Фермий | Fm | II, III |
Первоначально за единицу валентности была принята валентность атома водорода. Валентность другого элемента можно при этом выразить числом атомов водорода, которое присоединяет к себе или замещает один атом этого другого элемента.
Определенная таким образом валентность называется валентностью в водородных соединениях или валентностью по водороду: так, в соединениях HCl, H2O, NH3, CH4 валентность по водороду хлора равна единице, кислорода – двум, азота – трём, углерода – четырём.
Валентность кислорода, как правило, равна двум. Поэтому, зная состав или формулу кислородного соединения того или иного элемента, можно определить его валентность как удвоенное число атомов кислорода, которое может присоединять один атом данного элемента.
Определенная таким образом валентность называется валентностью элемента в кислородных соединениях или валентностью по кислороду: так, в соединениях K2O, CO, N2O3, SiO2, SO3 валентность по кислороду калия равна единице, углерода – двум, азота – трём, кремния – четырём, серы – шести.
С точки зрения электронной теории валентность определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии.
Известны элементы, которые проявляют постоянную валентность. У большинства химических элементов валентность переменная.
Коэффициент востребованности 5 698
Химические свойства
При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.
1. Кислород проявляет свойства окислителя(с большинством химических элементов) и свойства восстановителя(только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.
1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:
O2 2F2 → 2OF2
С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.
1.2. Кислород реагирует с серой и кремниемс образованием оксидов:
S O2 → SO2
Si O2 → SiO2
1.3.Фосфоргорит в кислороде с образованием оксидов:
При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):
4P 3O2 → 2P2O3
Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):
4P 5O2 → 2P2O5
1.4.С азотомкислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):
N2 O2→ 2NO
1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием и алюминием кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:
2Ca O2 → 2CaO
Однако при горении натрияв кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:
2Na O2→ Na2O2
А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:
K O2→ KO2
Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.
Цинк окисляется до оксида цинка (II):
2Zn O2→ 2ZnO
Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:
2Fe O2→ 2FeO
4Fe 3O2→ 2Fe2O3
3Fe 2O2→ Fe3O4
1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит, образуя оксид углерода (IV):
C O2 → CO2
при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:
2C O2 → 2CO
Алмаз горит при высоких температурах:
Горение алмаза в жидком кислороде:
Графит также горит:
Графит также горит, например, в жидком кислороде:
Графитовые стержни под напряжением:
2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:
4FeS 7O2→ 2Fe2O3 4SO2
Al4C3 6O2→ 2Al2O3 3CO2
Ca3P2 4O2→ 3CaO P2O5
2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:
- летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом также образуются оксиды:
2H2S 3O2→ 2H2O 2SO2
Аммиакгорит с образованием простого вещества, азота:
4NH3 3O2→ 2N2 6H2O
Аммиакокисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):
4NH3 5O2→ 4NO 6H2O
- прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):
CS2 3O2→ CO2 2SO2
- некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):
2CO O2→ 2CO2
2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.
Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):
4Fe(OH)2 O2 2H2O → 4Fe(OH)3
Кислород окисляет азотистую кислоту:
2HNO2 O2 → 2HNO3
2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:
CH4 2O2→ CO2 2H2O
2CH4 3O2→ 2CO 4H2O
CH4 O2→ C 2H2O
Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)
2CH2=CH2 O2 → 2CH3-CH=O
