Определите валентность элементов в химических соединениях P2O3 MnO2 по кислороду — ответ на

Определите валентность элементов в химических соединениях P2O3 MnO2 по кислороду - ответ на Кислород

Атом и молекула кислорода. формула кислорода. строение кислорода:

Кислород – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением О и атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Кислород самый лёгкий элемент периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева из группы халькогенов.

Кислород – химически активный неметалл.

Кислород обозначается символом О.

Как простое вещество кислород (химическая формула O2) при нормальных условиях представляет собой двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха. В жидком состоянии кислород имеет светло-голубой цвет, а в твёрдом – представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Молекула кислорода двухатомна. Также встречается аллотропная модификация кислорода – озон, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Химическая формула кислорода O2 (или O3 – озон).

Электронная конфигурация атома кислорода 1s2 2s2 2p4. Потенциал ионизации (первый электрон) атома кислорода равен 1313,94 кДж/моль (13,618055(7) эВ).

Строение атома кислорода. Атом кислорода (наиболее распространенный из трех изотопов кислорода (99,757 %) – 168О) состоит из положительно заряженного ядра ( 8), вокруг которого по атомным оболочкам движутся восемь электронов.

При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 6 электронов – на внешнем. Поскольку кислород расположен во втором периоде, оболочки всего две. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями.

Два спаренных электрона находится на 1s-орбитали, вторая пара электронов – на 2s-орбитали. На 2р-орбитали находится два спаренных и два неспаренных электрона. Поэтому во всех своих соединениях кислород проявляет валентность II. В свою очередь ядро атома кислорода состоит из восьми протонов и восьми нейтронов. Кислород относится к элементам p-семейства.

Радиус атома кислорода (вычисленный) составляет 48 пм.

Атомная масса атома кислорода составляет 15,99903-15,99977 а. е. м.

Кислород – самый распространённый химический элемент на Земле. В земной коре на его долю в составе различных соединений приходится около 46 % массы. Морские и пресные воды содержат по массе 86 % кислорода (если быть точнее – 85,82 %). В человеке его содержание составляет по массе 61 %.

При высокой температуре молекула кислорода О2 обратимо диссоциирует на атомарный кислород. При 2000 °C на атомарный кислород диссоциирует 0,03 % молекулярного кислорода, при 2600 °C – 1 %, при 4000 °C – 59 %, при 6000 °C — 99,5 %.

Взаимодействие титана с кислородом

Кислород — основная примесь в титане и его сплавах. Она может: а) разрушить титан, образуя толстые и рыхлые слои окалины; б) создавать тонкие и плотные пленки оксидов, тем самым улучшать коррозионную стойкость титана; в) растворяться в титане, приводя к его упрочнению.

В общем случае реакцию взаимодействия твердого титана с кислородом можно описать в виде

Определите валентность элементов в химических соединениях P2O3 MnO2 по кислороду - ответ на

где т — число атомов титана в молекуле оксида; п — валентность титана.

Диаграмма состояния системы титан—кислород приведена на рис. 1.5. Установлено, что в сплавах этой системы кроме твердого раствора кислорода в титане содержатся химические соединения ТЮ, Ti203 и ТЮ2 и возможно образование оксидов Ti302, Ti305, Ti60, Ti30.

Кислород резко увеличивает стабильность a-фазы. Растворимость кислорода в a-фазе при температуре 800— 1700 °С составляет около 15,5 %. Максимальная растворимость кислорода в р-титане 1,8 % наблюдается при перитектической температуре 1740 °С.

При температуре 925 °С в результате перитектической реакции a-твердого раствора кислорода в титане с концентрацией кислорода 15,5 % 02 и химического соединения ТЮ (у-фаза) с содержанием кислорода 23,5 % образуется 5-фаза, которой соответствует формула Ti302 или Ti403.

Диаграмма состояния титан—кислород

Рис. 1.5. Диаграмма состояния титан—кислород

Сплавы от 29,5 % до 32 % 02 двухфазны и состоят из смеси y(TiO) и Ti203. От 32,5 % до 34,5 % 02 располагается область гомогенной фазы Ti205. При более высоком содержании кислорода наблюдается двухфазная область Ti203 Ti305. При содержании кислорода свыше 37 % имеет место гомогенная область соединения ТЮ2 (/пл = 1840 °С).

Кинетика окисления титана при температурах до 350 °С описывается логарифмическим законом.

Когда титан находится в атмосфере кислорода, скорость окисления при температурах 350—850 °С подчиняется параболическому закону:

Определите валентность элементов в химических соединениях P2O3 MnO2 по кислороду - ответ на

где Ат — увеличение массы образца; т — продолжительность взаимодействия; Кп константа параболического окисления.

В интервале температур 850—1200 °С окисление титана вначале описывается параболическим законом, а затем линейным:

Определите валентность элементов в химических соединениях P2O3 MnO2 по кислороду - ответ на

где Кя константа линейного окисления.

В табл. 1.2 приведены значения константы параболической скорости окисления Кп, г2/(см2-с), на начальной стадии взаимодействия при температурах 1070—1220 °С.

Таблица 1.2. Константы параболической скорости окисления титана

Температура, °С

Константа параболического окисления А^ Ю10

В кислороде

На воздухе

1070

1

1

1120

2,2

2,5

1170

6

5,5

1220

15

20

При высоких температурах оксидная пленка растворяется в металле. Обогащенный кислородом поверхностный слой металла, в котором кислород растворяется в а- и (или) p-фазах титана, называют диффузионным или газонасыщенным. В диффузионном слое выделяют альфированный и переходный слои. Альфирован- ный слой отличается по структуре от основного металла повышенным содержанием a-фазы. Диффузионный поверхностный слой имеет более высокую микротвердость, чем основной металл.

При температурах выше 800—900 °С наблюдается увеличение скорости разрушения оксидной пленки. Причиной разрушения являются сжимающие напряжения, возникающие в результате значительной разницы объемов оксида и металла. Молекулярный объем окалины на титане, состоящий из диоксида титана ТЮ2, в 1,6 раза больше, чем атомный объем титана.

Механизм взаимодействия титана с кислородом при наличии оксидной пленки не изучен полностью. Видимо, при окислении протекают параллельно два процесса — диффузия через пленку ионов титана и ионов кислорода, а также растворение кислорода в титане.

Изменение концентрации кислорода в металле от поверхности в глубину определяется коэффициентом диффузии и оказывается более резким при низком его значении.

Параметры диффузии кислорода в титане представлены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Параметры диффузии кислорода в титане

Металл

t,° С

Z)0105, м2

Q, кДж/моль

a-Ti

750-880

1,6

217,88

P-Ti

900-1200

4,5

150,84

Рентгенографическое исследование выявило сильное влияние кислорода на параметры кристаллической решетки а-титана. С увеличением содержания кислорода отношение с/а приближается к 1,633, что соответствует идеальной плотноупакованной решетке.

На рис. 1.6 показано влияние кислорода на механические свойства титана.

Влияние кислорода на механические свойства титана

Рис. 1.6. Влияние кислорода на механические свойства титана

Воздействуя на кристаллическую решетку, кислород изменяет физико-механические и технологические свойства титана. При внедрении в октаэдрические пустоты а-титана кислород сильно искажает решетку и при этом существенно возрастают твердость и прочность титана, а его пластичность резко снижается. В области концентраций кислорода до 0,2 % каждая 0,01 % кислорода повышает предел прочности и текучести примерно на 12,5 МПа.

Снижение пластичности титана при повышении содержания кислорода до 0,25 % относительно невелико, поэтому содержание кислорода ограничивают в титане и его сплавах до предела 0,10—0,2 %.

Кислород, свойства атома, химические и физические свойства.

О 8  Кислород

15,99903-15,99977*     1s2 2s2 2p4

Кислород — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Атом и молекула кислорода. Формула кислорода. Строение кислорода

Изотопы и модификации кислорода

Свойства кислорода (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства кислорода

Химические свойства кислорода. Взаимодействие кислорода. Реакции с кислородом

Получение кислорода

Применение кислорода

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Общие сведения:

100Общие сведения 
101НазваниеТитан
102Прежнее название
103Латинское названиеTitanium
104Английское названиеTitanium
105СимволTi
106Атомный номер (номер в таблице)22
107ТипМеталл
108ГруппаАмфотерный, переходный, цветной металл
109ОткрытУильям Грегор, Великобритания, 1791 г., Мартин Генрих Клапрот, Германия, 1795 г.
110Год открытия1791 г.
111Внешний вид и пр.Лёгкий, прочный металл серебристо-белого цвета
112ПроисхождениеПриродный материал
113Модификации
114Аллотропные модификации2 аллотропные модификации титана:

— α-титан с гексагональной плотноупакованной решёткой,

— β-титан с кубической объёмно-центрированной решеткой

115Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга*
116Конденсат Бозе-Эйнштейна
117Двумерные материалы
118Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)
119Содержание в земной коре (по массе)0,66 %
120Содержание в морях и океанах (по массе)1,0·10-7 %
121Содержание во Вселенной и космосе (по массе)0,0003 %
122Содержание в Солнце (по массе)0,0004 %
123Содержание в метеоритах (по массе)0,054 %
124Содержание в организме человека (по массе)

Применение кислорода:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Свойства атома титана:

200Свойства атома 
201Атомная масса (молярная масса)47,867(1) а.е.м. (г/моль)
202Электронная конфигурация1s2 2s2p3s3p6 3d2 4s2
203Электронная оболочкаK2 L8 M10 N2 O0 P0 Q0 R0

Электронная оболочка титана

204Радиус атома (вычисленный)*176 пм
205Эмпирический радиус атома*140 пм
206Ковалентный радиус*160 пм
207Радиус иона (кристаллический)Ti2

100 (6) пм,

Ti3

81 (6) пм,

Ti4

56 (4) пм,

74,5 (6) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

208Радиус Ван-дер-Ваальса
209Электроны, Протоны, Нейтроны22 электрона, 22 протона, 26 нейтронов
210Семейство (блок)элемент d-семейства
211Период в периодической таблице4
212Группа в периодической таблице4-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 4-ой группы)
213Эмиссионный спектр излученияСпектр_Титана

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 валентностей химических элементов.

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

1

Водород valency/валентность Hydrogen

H

(-1), 1

2

Гелий valency/валентность Helium

He

0

3

Литий valency/валентность Lithium

Li

1

4

Бериллий valency/валентность Beryllium

Be

2

5

Бор valency/валентность Boron

B

-3, 3

6

Углерод valency/валентность Carbon

C

( 2), 4

7

Азот valency/валентность Nitrogen

N

-3, -2, -1, ( 1), 2, 3, 4, 5

8

Кислород valency/валентность Oxygen

O

-2

9

Фтор valency/валентность Fluorine

F

-1, ( 1)

10

Неон valency/валентность Neon

Ne

0

11

Натрий valency/валентность Sodium

Na

1

12

Магний valency/валентность Magnesium

Mg

2

13

Алюминий valency/валентность Aluminum

Al

3

14

Кремний valency/валентность Silicon

Si

-4, ( 2), 4

15

Фосфор valency/валентность Phosphorus

P

-3, 1, 3, 5

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

16

Сера valency/валентность Sulfur

S

-2, 2, 4, 6

17

Хлор valency/валентность Chlorine

Cl

-1, 1, ( 2), 3, ( 4), 5, 7

18

Аргон valency/валентность Argon

Ar

0

19

Калий valency/валентность Potassium

K

1

20

Кальций valency/валентность Calcium

Ca

2

21

Скандий valency/валентность Scandium

Sc

3

22

Титан valency/валентность Titanium

Ti

2, 3, 4

23

Ванадий valency/валентность Vanadium

V

2, 3, 4, 5

24

Хром valency/валентность Chromium

Cr

2, 3, 6

25

Марганец valency/валентность Manganese

Mn

2, ( 3), 4, ( 6), 7

26

Железо valency/валентность Iron

Fe

2, 3, ( 4), ( 6)

27

Кобальт valency/валентность Cobalt

Co

2, 3, ( 4)

28

Никель valency/валентность Nickel

Ni

( 1), 2, ( 3), ( 4)

29

Медь valency/валентность Copper

Сu

1, 2, ( 3)

30

Цинк valency/валентность Zinc

Zn

2

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

31

Галлий valency/валентность Gallium

Ga

( 2). 3

32

Германий valency/валентность Germanium

Ge

-4, 2, 4

33

Мышьяк valency/валентность Arsenic

As

-3, ( 2), 3, 5

34

Селен valency/валентность Selenium

Se

-2, ( 2), 4, 6

35

Бром valency/валентность Bromine

Br

-1, 1, ( 3), ( 4), 5

36

Криптон valency/валентность Krypton

Kr

0

37

Рубидий valency/валентность Rubidium

Rb

1

38

Стронций valency/валентность Strontium

Sr

2

39

Иттрий valency/валентность Yttrium

Y

3

40

Цирконий valency/валентность Zirconium

Zr

( 2), ( 3), 4

41

Ниобий valency/валентность Niobium

Nb

( 2), 3, ( 4), 5

42

Молибден valency/валентность Molybdenum

Mo

( 2), 3, ( 4), ( 5), 6

43

Технеций valency/валентность Technetium

Tc

6

44

Рутений valency/валентность Ruthenium

Ru

( 2), 3, 4, ( 6), ( 7), 8

45

Родий valency/валентность Rhodium

Rh

( 2), ( 3), 4, ( 6)

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

46

Палладий valency/валентность Palladium

Pd

2, 4, ( 6)

47

Серебро valency/валентность Silver

Ag

1, ( 2), ( 3)

48

Кадмий valency/валентность Cadmium

Cd

( 1), 2

49

Индий valency/валентность Indium

In

( 1), ( 2), 3

50

Олово valency/валентность Tin

Sn

2, 4

51

Сурьма valency/валентность Antimony

Sb

-3, 3, ( 4), 5

52

Теллур valency/валентность Tellurium

Te

-2, ( 2), 4, 6

53

Иод valency/валентность Iodine

I

-1, 1, ( 3), ( 4), 5, 7

54

Ксенон valency/валентность Xenon

Xe

0

55

Цезий valency/валентность Cesium

Cs

1

56

Барий valency/валентность Barium

Ba

2

57

Лантан valency/валентность Lanthanum

La

3

58

Церий valency/валентность Cerium

Ce

3, 4

59

Празеодим valency/валентность Praseodymium

Pr

3

60

Неодим valency/валентность Neodymium

Nd

3, 4

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

61

Прометий valency/валентность Promethium

Pm

3

62

Самарий valency/валентность Samarium

Sm

( 2), 3

63

Европий valency/валентность Europium

Eu

( 2), 3

64

Гадолиний valency/валентность Gadolinium

Gd

3

65

Тербий valency/валентность Terbium

Tb

3, 4

66

Диспрозий valency/валентность Dysprosium

Dy

3

67

Гольмий valency/валентность Holmium

Ho

3

68

Эрбий valency/валентность Erbium

Er

3

69

Тулий valency/валентность Thulium

Tm

( 2), 3

70

Иттербий valency/валентность Ytterbium

Yb

( 2), 3

71

Лютеций valency/валентность Lutetium

Lu

3

72

Гафний valency/валентность Hafnium

Hf

4

73

Тантал valency/валентность Tantalum

Ta

( 3), ( 4), 5

74

Вольфрам valency/валентность Tungsten

W

( 2), ( 3), ( 4), ( 5), 6

75

Рений valency/валентность Rhenium

Re

(-1), ( 1), 2, ( 3), 4, ( 5), 6, 7

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

76

Осмий valency/валентность Osmium

Os

( 2), 3, 4, 6, 8

77

Иридий valency/валентность Iridium

Ir

( 1), ( 2), 3, 4, 6

78

Платина valency/валентность Platinum

Pt

( 1), 2, ( 3), 4, 6

79

Золото valency/валентность Gold

Au

1, ( 2), 3

80

Ртуть valency/валентность Mercury

Hg

1, 2

81

Талий valency/валентность Thallium

Tl

1, ( 2), 3

82

Свинец valency/валентность Lead

Pb

2, 4

83

Висмут valency/валентность Bismuth

Bi

(-3), ( 2), 3, ( 4), ( 5)

84

Полоний valency/валентность Polonium

Po

(-2), 2, 4, ( 6)

85

Астат valency/валентность Astatine

At

нет данных

86

Радон valency/валентность Radon

Rn

0

87

Франций valency/валентность Francium

Fr

нет данных

88

Радий valency/валентность Radium

Ra

2

89

Актиний valency/валентность Actinium

Ac

3

90

Торий valency/валентность Thorium

Th

4

91

Проактиний valency/валентность Protactinium

Pa

5

92

Уран valency/валентность Uranium

U

( 2), 3, 4, ( 5), 6

Таблица валентности химических элементов (1 часть):

Атомный номерХимический элементСимволВалентностьПримеры соединенийПримечание
1ВодородHIHCl, H2O2
2ГелийHeотсутствует
3ЛитийLiILiOH, Li2O
4БериллийBeI, II
5БорBIIIB2O3
6УглеродCII, IV
7АзотNI, II, III, IV
  • N2O;
  • NO;
  • N2O3, Ca(NO2)2,(NO)F, HNO2 NH2OH, NH3;
  • NO2, N2O4, HNO3, NH4NO3,  Ca(NO3)2, N2O5
В азотной кислоте (HNO3) и своем высшем оксиде (N2O5) атом азота образует только четыре ковалентные связи, являясь четырехвалентным
8КислородOII(NO)F, CaO, O2, H2O2,Cl2O, H2O
9ФторFIHF, (NO)F
10НеонNeотсутствует
11НатрийNaINa2S, Na2O
12МагнийMgIIMg(NO3)2
13АлюминийAlIIIAl2O3, Al2S3, AlCl3
14КремнийSiII, IV
15ФосфорPIII, V
  • P2O3, PH3,  H3PO3, H3PO4;
  • P2O5
16СераSII, IV, VI
  • H2S, K2S, PbS, Al2S3, Fe2S3, FeS2;
  • SO2;
  • SF6, SO3, H2SO4
17ХлорClI, III, IV, V, VI, VII
  • Cl2O, NaCl,  Cl2, HCl, NH4Cl;
  • NaClO2;
  • NaClO2;
  • KClO3, Cl2O5;
  • Cl2O6;
  • Cl2O7
18АргонArотсутствует
19КалийKIKOH, K2O, K2S
20КальцийCaIICa(OH)2
21СкандийScIIISc2O3
22ТитанTiII, III, IV
23ВанадийVII, III, IV, V
24ХромCrII, III, VI
25МарганецMnII, III, IV, VI, VII
  • Mn(OH)2;
  • Mn2O3;
  • MnO2;
  • MnO3;
  • Mn2O7
26ЖелезоFeII, III
  • Fe(OH)2, FeS2, FeO;
  • Fe2O3, Fe(OH)3, Fe2Cl3, Fe2S3
27КобальтCoII, III
28НикельNiII, III
29МедьCuI, II
30ЦинкZnIIZnSO4, ZnO, ZnS

Таблица валентности химических элементов (2 часть):

31ГаллийGaI, II, III
32ГерманийGeII, IV
33МышьякAsIII, V
34СеленSeII, IV, VI
35БромBrI, III, V, VII
36КриптонKrотсутствует
37РубидийRbIRbOH
38СтронцийSrIISrO
39ИттрийYIIIY(NO3)3
40ЦирконийZrII, III, IV
41НиобийNbI, II, III, IV, V
42МолибденMoII, III, IV, V, VI
  • MoCl2;
  • Mo(OH)3;
  • MoO2;
  • MoCl5;
  • MoF6
43ТехнецийTcII, III, IV, V, VI, VII
  • TcCl2;
  • TcBr3;
  • TcBr4;
  • TcF5;
  • TcCl6;
  • Tc2O7
44РутенийRuII, III, IV, V, VI, VII, VIII
  • Ru(OH)2;
  • RuCl3;
  • Ru(OH)4;
  • Ru2O5;
  • RuB2;
  • NaRuO4;
  • RuO4
45РодийRhII, III, IV, V, VI
  • RhO;
  • Rh2(SO4)3;
  • Rh(OH)4;
  • RhF5;
  • RhF6
46ПалладийPdII, IV
47СереброAgI, II, III
48КадмийCdI, II
49ИндийInI, II, III
50ОловоSnII, IV
51СурьмаSbIII, V
52ТеллурTeII, IV, VI
53ЙодII, III, V, VII
54КсенонXeотсутствует
55ЦезийCsICs2O
56БарийBaIIBa(OH)2
57ЛантанLaIIILa2(SO4)3
58ЦерийCeIII, IV
59ПразеодимPrII, III, IV
60НеодимNdII, III

Таблица валентности химических элементов (3 часть):

61ПрометийPmIIIPmBr3
62СамарийSmII, III
63ЕвропийEuII, III
64ГадолинийGdII, III
65ТербийTbII, III, IV
66ДиспрозийDyII, III
67ГольмийHoIIIHo2(SO4)3
68ЭрбийErIIIEr2O3
69ТулийTmII, III
70ИттербийYbII, III
71ЛютецийLuIIILuBr3
72ГафнийHfI, II, III, IV
73ТанталTaI, II, III, IV, V
  • Ta2O;
  • TaO;
  • TaCl3;
  • TaO2;
  • Ta2O5
74ВольфрамWII, III, IV, V, VI
  • W6Cl12;
  • WO3;
  • WO2;
  • W2Cl10;
  • WF6
75РенийReI, II, III, IV, V, VI, VII
  • Re2O;
  • ReO;
  • Re2O3;
  • ReO2;
  • ReF5;
  • ReCl6;
  • ReF7
76ОсмийOsI, II, III, IV, V, VI, VII, VIII
  • OsI;
  • OsI2;
  • OsBr3;
  • OsO2;
  • OsCl4;
  • OsF5;
  • OsF6;
  • OsOF5; 
  • OsO4
77ИридийIrI, II, III, IV, V, VI
  • IrCl;
  • IrCl2;
  • IrCl3;
  • IrO2;
  • Ir4F20;
  • IrF6
78ПлатинаPtII, III, IV, V, VI
79ЗолотоAuI, II, III, V
80РтутьHgI, II
81ТаллийTlI, II, III
82СвинецPbII, IV
83ВисмутBiIII, V
84ПолонийPoII, IV, VI
85АстатAtнет данных
86РадонRnотсутствует
87ФранцийFrIFrOH
88РадийRaIIRa(OH)2
89АктинийAcIIIAc2O3
90ТорийThII, III, IV
91ПротактинийPaII, III, IV, V
92УранUIII, IV, V, VI
93НептунийNpIII, IV, V, VI, VII
94ПлутонийPuIII, IV, V, VI, VII
95АмерицийAmII, III, IV, V, VI
96КюрийCmII, III, IV
97БерклийBkIII, IV
98КалифорнийCfII, III, IV
99ЭйнштейнийEsII, III
100ФермийFmII, 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

Титан(titanium)

Титан входит в десятку самых распространённых элементов земной коры, в почвах и горных породах его обычно от 0,5 до 1,5 %. Однако некоторые местности особенно богаты титаном. Так, на острове Святой Елены, «где угасал Наполеон», содержание этого элемента достигает 2,5 %.

По сравнению с другими часто встречающимися металлами титан дороже, поскольку его очень сложно извлекать из руд: он исключительно прочно связан с кислородом. Как и все наиболее распространённые элементы, титан неизбежно присутствует в живых организмах.

У взрослого человека в селезенке, надпочечниках и щитовидной железе содержится примерно 20 мг титана. Однако его роль в точности пока не выяснена. Точно установлено, что титан совершенно не ядовит. В медицинской литературе описан случай, когда человек съел почти полкилограмма TiO2 – и никаких последствий.

рутил фото
Кристаллы рутила

Еще в начале ХХ в. никто не предполагал, что через каких-нибудь 30—50 лет малоизвестный металл титан войдет в число самых важных конструкционных материалов и сплавов, используемых в современной технике.

Однако все по порядку. Хотя минералы титана — рутил TiО2 и ильменит FeTiО6 широко распространены в природе, этот элемент долгие годы оказывался «в тени», его соединения не являлись предметом специальных исследований. Лишь в 1795 г. известный немецкий химик Мартин Клапрот выделю титан из рутила.

Новооткрытый элемент был назван в честь титанов – сыновей Урана (Неба) и Геи (Земли), низверженных Зевсом в царство тьмы. В 1910 г. металлический титан чистотой 99% удалось получить американскому исследователю Майклу Хантеру при восстановлении тетрахлорида титана металлическим натрием:

TiCl4 4Na → Ti 4NaCl.

Изучив свойства полученного металла, Хантер пришел к выводу, что большого будущего у титана нет – он слишком хрупок и непригоден к механической обработке. Прошло еще 15 лет, и два нидерландских химика А. ванн Аркель и И. де Бур, открыли новый способ получения тугоплавких металлов высокой степени чистоты.

Они нагревали титан с небольшим количеством йода в специальном приборе. Образующийся тетрайодид титана подвергался термическому разложению в вакууме, выделяющийся при этом титан конденсировался на раскаленной вольфрамовой нити, а освобождающийся йод вступал в реакцию с новой порцией титана, вновь образуя йодид.

Титан фото
Титан

Как оказалось, чистый титан обладает невероятной пластичностью – из него можно получить тончайшую фольгу. По прочности титан превосходит железо, а его коррозионная стойкость исключительно высока – металл можно хранить в морской воде. Наконец, титан тугоплавок (tпл = 1668оС).

Распространенность титана в земной коре очень велика, и хотя производство его обходится недешево, нет сомнений в том, что титан – металл не только нашего времени, но и будущего.

Физические свойства титана:

400Физические свойства
401Плотность*4,506 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело),

4,11 г/см3 (при 1668 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)

402Температура плавления*1668 °C (1941 K, 3034 °F)
403Температура кипения*3287 °C (3560 K, 5949 °F)
404Температура сублимации
405Температура разложения
406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*14,15 кДж/моль
408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*425 кДж/моль
409Удельная теплоемкость при постоянном давлении0,514 Дж/г·K (при 0 °C),
0,524 Дж/г·K (при 25 °C),
0,568 Дж/г·K (при 200 °C)
410Молярная теплоёмкость*25,060 Дж/(K·моль)
411Молярный объём10,62059 см³/моль
412Теплопроводность21,9 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),

21,9 Вт/(м·К) (при 300 K)

413Коэффициент теплового расширения8,6 мкм/(М·К) (при 25 °С)
414Коэффициент температуропроводности
415Критическая температура
416Критическое давление
417Критическая плотность
418Тройная точка
419Давление паров (мм.рт.ст.)
420Давление паров (Па)
421Стандартная энтальпия образования ΔH
422Стандартная энергия Гиббса образования ΔG
423Стандартная энтропия вещества S
424Стандартная мольная теплоемкость Cp
425Энтальпия диссоциации ΔHдисс 
426Диэлектрическая проницаемость
427Магнитный тип
428Точка Кюри
429Объемная магнитная восприимчивость
430Удельная магнитная восприимчивость
431Молярная магнитная восприимчивость
432Электрический тип
433Электропроводность в твердой фазе
434Удельное электрическое сопротивление
435Сверхпроводимость при температуре
436Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437Запрещенная зона
438Концентрация носителей заряда
439Твёрдость по Моосу
440Твёрдость по Бринеллю
441Твёрдость по Виккерсу
442Скорость звука
443Поверхностное натяжение
444Динамическая вязкость газов и жидкостей
445Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446Предел прочности на растяжение
447Предел текучести
448Предел удлинения
449Модуль Юнга
450Модуль сдвига
451Объемный модуль упругости
452Коэффициент Пуассона
453Коэффициент преломления

Химические свойства титана

Хотя прочная оксидная плёнка надежно защищает титан от окисления, он довольно легко растворяется в плавиковой и концентрированной соляной кислотах:

Ti 6HF = H2TiF6 2H2

2Ti 6HCl = 2TiCl3 3H2

Свойства титана удивительным образом изменяются при высоких температурах. Нагретый до 800 — 1000 оС, он реагирует не только с галогенами и кислородом, но и с бором, серой, углеродом и даже азотом, образуя твёрдые и хрупкие соединения, примеси которых сильно ухудшают механические свойства металла.

В соединениях титан проявляет, как правило, две степени окисления: 3 и 4. Белый тугоплавкий (tпл =1870 о С) порошок оксида титана (IV) TiO2 получается при сгорании титана в атмосфере кислорода. Прокаленный при высокой температуре TiО2 химически инертен и используется для приготовления титановых белил.

Свежеосажденный TiО2 проявляет свойства амфотерного оксида — растворяется в концентрированных щелочах и сильных кислотах с образованием бесцветных растворов титанатов и солей титанила TiО2 .

TiO2∙nH2O 2NaOH = Na2TiO3∙nH2O H2O

TiO2∙nH2O H2SO4 = TiOSO4 (n 1)H2O

При спекании TiО2 с оксидом, пероксидом или карбонатом щелочного или щёлочноземельного металла образуются безводные титанаты:

TiO2 K2CO3 = K2TiO3 CO2

2TiO2 2BaO2 = 2BaTiO3 O2

Титанат бария BaTiO3 (tпл= 1705оС) проявляет свойства пьезоэлектрика и используется в технике.

При производстве титана рутил TiО2 переводят в хлорид TiCl4 нагреванием с углём в токе хлора:

TiO2 2C 2Cl2 = TiCl4 2CO

Тетрахлорид титана TiCl4 — летучая бесцветная жидкость (tпл = -24 oС, = 136 оC), легко гидролизующаяся водой. Для получения металла ее восстанавливают натрием или магнием в атмосфере аргона. Такой способ производства титана гораздо проще, нежели прямое восстановление рутила.

Водные растворы соединений трёхвалентного титана окрашены в фиолетовый цвет. В инертной атмосфере они устойчивы, но кислород воздуха медленно окисляет их до производных Ti(IV). При действии щелочей на соли Ti(III) образуется пурпурный осадок гидроксида Ti(OH)3.

Поразительна химическая стойкость чистого титана, нередко она более высокая, чем у благородных металлов. На титан, например, не действуют хлорная вода, смесь концентрированных азотной и серной кислот и даже царская водка (золото во всех этих жидкостях растворяется).

Исключительно стоек титан и к коррозии. Если в морскую воду погрузить пластинки из алюминия, монеля (медно-никелевого сплава, который используется для чеканки монет), нержавеющей стали и титана толщиной 1 мм, их судьбы окажутся разными. Алюминиевая пластинка уже через несколько дней покроется серыми пятнами (точечная коррозия), а через пять месяцев разрушится.

Монелевая — станет тёмно-зелёной из-за взаимодействия меди и никеля с агрессивной морской водой, а примерно год спустя её постигнет судьба алюминиевой. Стальная пластинка продержится года четыре, постепенно покрываясь ржавыми пятнами.

Но и у титана есть своя «ахиллесова пята» — он очень «боится» соединений фтора. Во фтороводородной (плавиковой) кислоте обычно стойкий металл растворяется чуть ли не так же быстро, как магниевая стружка в соляной кислоте.

Цирконий(zirconium) и гафний(hafnium)

Цирконий фото
Цирконий

Вместе с титаном в состав побочной подгруппы IV группы входят цирконий и гафний. Цирконий был открыт М. Клапротом за несколько лет до титана – в 1789 г. Название ему дали по минералу циркону. Цирконий – не редкий, но рассеянный элемент. В земной коре его больше, чем меди, олова или цинка, однако распыленность циркония настолько велика, что его применение долгое время оставалось ограниченным из-за очень высокой стоимости производства.

Еще более рассеянным элементом оказался гафний. Его открыли голландец Дирк Костер и венгр Дьёрдь Хевеши в 1923 г. в виде примеси к цирконию. Гафний назвали в честь древнего наименования Копенгагена – Гафниа, хотя вначале для него предлагали имя «даний».

Химия циркония и гафния в целом похожа на химию титана. Следует отметить два основных отличия. Первое: для этих двух металлов характерна только одна степень окисления ( 4). Второе: цирконий и гафний еще более инертны, чем титан. Растворить их можно лишь в смеси плавиковой и концентрированной азотной кислот:

Zr 4HNO3 7HF = H3ZrF7 4NO2 4H2O

В этой реакции азотная кислота является окислителем, а плавиковая связывает ионы металла в прочный комплекс. При взаимодействии циркония с йодом образуется йодид циркония ZrI4 – желтое кристаллическое вещество, легко возгоняющееся при температуре около 430оС.

Оксид ZrO2 очень тугоплавок (tпл = 2700оС) и инертен при высоких температурах. С добавками оксидов иттрия или кальция его применяют как огнеупорный материал, используют в производстве защитных плёночных покрытий, а также тугоплавких и прочных стёкол.

Гафний фото
Гафний
Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий