Πώς να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης. Κατάσταση οξείδωσης χημικών στοιχείων Κατάσταση οξείδωσης ίση με 4

Στη χημεία, οι όροι «οξείδωση» και «αναγωγή» σημαίνουν αντιδράσεις στις οποίες ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων χάνουν ή, κατά συνέπεια, αποκτούν ηλεκτρόνια. Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια αριθμητική τιμή που αποδίδεται σε ένα ή περισσότερα άτομα που χαρακτηρίζει τον αριθμό των αναδιανεμημένων ηλεκτρονίων και δείχνει πώς αυτά τα ηλεκτρόνια κατανέμονται μεταξύ ατόμων κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Ο προσδιορισμός αυτής της τιμής μπορεί να είναι απλός ή μάλλον περίπλοκος, ανάλογα με τα άτομα και τα μόρια από τα οποία αποτελούνται. Επιπλέον, τα άτομα ορισμένων στοιχείων μπορούν να έχουν διάφορες καταστάσεις οξείδωσης. Ευτυχώς, υπάρχουν απλοί σαφείς κανόνες για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης, για την σίγουρη χρήση των οποίων αρκεί η γνώση των βασικών της χημείας και της άλγεβρας.

Βήματα

Μέρος 1

Προσδιορίστε εάν η εν λόγω ουσία είναι στοιχειακή. Η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων έξω από μια χημική ένωση είναι μηδέν. Αυτός ο κανόνας ισχύει τόσο για ουσίες που σχηματίζονται από ξεχωριστά ελεύθερα άτομα, όσο και για εκείνες που αποτελούνται από δύο, ή πολυατομικά μόρια ενός στοιχείου.

• Για παράδειγμα, το Al (s) και το Cl2 έχουν κατάσταση οξείδωσης 0 επειδή και τα δύο είναι σε χημικά μη δεσμευμένη στοιχειακή κατάσταση.
• Σημειώστε ότι η αλλοτροπική μορφή θείου, S8 ή οκτακέρ, παρά την άτυπη δομή του, χαρακτηρίζεται επίσης από μηδενική κατάσταση οξείδωσης.

1. Προσδιορίστε εάν η εν λόγω ουσία αποτελείται από ιόντα. Η κατάσταση οξείδωσης των ιόντων είναι ίση με το φορτίο τους. Αυτό ισχύει τόσο για τα ελεύθερα ιόντα όσο και για εκείνα που αποτελούν μέρος χημικών ενώσεων.

   • Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του ιόντος Cl είναι -1.
   • Η κατάσταση οξείδωσης του ιόντος Cl στη σύνθεση της χημικής ένωσης NaCl είναι επίσης -1. Δεδομένου ότι το ιόν Na, εξ ορισμού, έχει φορτίο +1, συμπεραίνουμε ότι το φορτίο του ιόντος Cl είναι -1, και έτσι η κατάσταση οξείδωσης είναι -1

2. Παρακαλώ σημειώστε ότι τα μεταλλικά ιόντα μπορούν να έχουν πολλές καταστάσεις οξείδωσης. Τα άτομα πολλών μεταλλικών στοιχείων μπορούν να ιονιστούν σε διαφορετικές ποσότητες. Για παράδειγμα, το φορτίο ιόντων ενός μετάλλου όπως ο σίδηρος (Fe) είναι +2 ή +3. Το φορτίο μεταλλικών ιόντων (και η κατάσταση οξείδωσης αυτών) μπορεί να προσδιοριστεί από τα φορτία ιόντων άλλων στοιχείων με τα οποία αυτό το μέταλλο αποτελεί μέρος μιας χημικής ένωσης. στο κείμενο, αυτό το φορτίο δηλώνεται με λατινικούς αριθμούς: για παράδειγμα, ο σίδηρος (III) έχει κατάσταση οξείδωσης +3.

   • Για παράδειγμα, σκεφτείτε μια ένωση που περιέχει ιόν αλουμινίου. Το συνολικό φορτίο της ένωσης AlCl3 είναι μηδέν. Δεδομένου ότι γνωρίζουμε ότι τα Cl - ιόντα έχουν φορτίο -1, και η ένωση περιέχει 3 τέτοια ιόντα, για τη γενική ουδετερότητα της εν λόγω ουσίας, το Al ion πρέπει να έχει φορτίο +3. Έτσι, στην περίπτωση αυτή, η κατάσταση οξείδωσης του αργιλίου είναι +3.

3. Η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -2 (με ορισμένες εξαιρέσεις). Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις, τα άτομα οξυγόνου έχουν κατάσταση οξείδωσης -2. Υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα:

   • Εάν το οξυγόνο βρίσκεται στη στοιχειακή κατάσταση (O 2), η κατάσταση οξείδωσης είναι 0, όπως στην περίπτωση άλλων στοιχειακών ουσιών.
   • Εάν το οξυγόνο είναι μέρος του υπεροξείδιο, η κατάσταση οξείδωσης είναι -1. Τα υπεροξείδια είναι μια ομάδα ενώσεων που περιέχουν έναν απλό δεσμό οξυγόνου-οξυγόνου (δηλαδή το ανιόν του υπεροξειδίου 02-2). Για παράδειγμα, στη σύνθεση του μορίου Η2Ο2 (υπεροξείδιο υδρογόνου), το οξυγόνο έχει ένα φορτίο και μια κατάσταση οξείδωσης -1.
   • Όταν συνδυάζεται με φθόριο, το οξυγόνο έχει κατάσταση οξείδωσης +2, διαβάστε τον κανόνα για το φθόριο παρακάτω.

4. Το υδρογόνο έχει κατάσταση οξείδωσης +1, με μερικές εξαιρέσεις. Όπως και με το οξυγόνο, υπάρχουν επίσης εξαιρέσεις. Συνήθως, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1 (εκτός εάν βρίσκεται στη στοιχειακή κατάσταση Η2). Ωστόσο, σε ενώσεις που ονομάζονται υδρίδια, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1.

   • Για παράδειγμα, στο Η2Ο, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1 επειδή το άτομο οξυγόνου έχει φορτίο -2 και απαιτούνται δύο φορτία +1 για συνολική ουδετερότητα. Παρ 'όλα αυτά, στη σύνθεση του υδριδίου του νατρίου, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι ήδη -1, δεδομένου ότι το ιόν Na έχει ένα φορτίο +1, και για τη γενική ηλεκτρονεναγωγικότητα, το φορτίο του ατόμου υδρογόνου (και συνεπώς η κατάσταση οξείδωσης του) πρέπει να είναι -1.

5. Φθόριο πάντα έχει κατάσταση οξείδωσης -1. Όπως έχει ήδη σημειωθεί, η κατάσταση οξείδωσης ορισμένων στοιχείων (μεταλλικά ιόντα, άτομα οξυγόνου σε υπεροξείδια και ούτω καθεξής) μπορεί να ποικίλει ανάλογα με έναν αριθμό παραγόντων. Η οξειδωτική κατάσταση του φθορίου, ωστόσο, είναι πάντοτε -1. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό το στοιχείο έχει την υψηλότερη ηλεκτροανηγία - με άλλα λόγια, τα άτομα φθορίου είναι τα λιγότερο πρόθυμα να χωρίσουν με τα δικά τους ηλεκτρόνια και προσελκύουν ενεργά ξένα ηλεκτρόνια. Έτσι, η χρέωση τους παραμένει αμετάβλητη.

6. Το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης σε μια ένωση είναι ίσο με το φορτίο της. Οι καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων που απαρτίζουν μια χημική ένωση θα πρέπει να προστίθενται στο φορτίο αυτής της ένωσης. Για παράδειγμα, εάν μια ένωση είναι ουδέτερη, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων της πρέπει να είναι μηδέν. εάν η ένωση είναι ένα πολυατομικό ιόν με φορτίο -1, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης είναι -1 και ούτω καθεξής.

   • Αυτή είναι μια καλή μέθοδος δοκιμής - εάν το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης δεν ισούται με το συνολικό φορτίο της ένωσης, τότε κάπου κάνετε λάθος.

   Μέρος 2ο

   Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης χωρίς τη χρήση των νόμων της χημείας

   1. Βρείτε άτομα που δεν έχουν αυστηρούς κανόνες σχετικά με την κατάσταση οξείδωσης. Για ορισμένα στοιχεία, δεν υπάρχουν σταθεροί κανόνες για την εύρεση της κατάστασης οξείδωσης. Εάν ένα άτομο δεν ταιριάζει με κανέναν από τους κανόνες που αναφέρονται παραπάνω και δεν γνωρίζετε το φορτίο του (για παράδειγμα, ένα άτομο είναι μέρος ενός συμπλόκου και το φορτίο του δεν προσδιορίζεται), μπορείτε να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης ενός τέτοιου ατόμου με αποκλεισμό. Αρχικά, προσδιορίστε το φορτίο όλων των άλλων ατόμων στην ένωση και, στη συνέχεια, από το γνωστό συνολικό φορτίο της ένωσης, υπολογίστε την κατάσταση οξείδωσης αυτού του ατόμου.

      • Για παράδειγμα, στην ένωση Na2S04, το φορτίο του ατόμου θείου (S) είναι άγνωστο - γνωρίζουμε μόνο ότι δεν είναι μηδέν, καθώς το θείο δεν βρίσκεται σε στοιχειακή κατάσταση. Αυτή η ένωση χρησιμεύει ως καλό παράδειγμα για την απεικόνιση μιας αλγεβρικής μεθόδου για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης.

   2. Βρείτε τις καταστάσεις οξείδωσης των υπόλοιπων στοιχείων στην ένωση. Χρησιμοποιώντας τους κανόνες που περιγράφονται παραπάνω, προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης των υπόλοιπων ατόμων της ένωσης. Μην ξεχάσετε τις εξαιρέσεις στον κανόνα για O, H και ούτω καθεξής.

      • Για το Na2S04, χρησιμοποιώντας τους κανόνες μας, διαπιστώνουμε ότι το φορτίο (και συνεπώς η κατάσταση οξείδωσης) του ιόντος Na είναι +1, και για καθένα από τα άτομα οξυγόνου είναι -2.
   3. Στις ενώσεις, το άθροισμα όλων των καταστάσεων οξείδωσης πρέπει να ισούται με το φορτίο. Για παράδειγμα, εάν η ένωση είναι ένα διατομικό ιόν, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων πρέπει να ισούται με το συνολικό ιοντικό φορτίο.
   4. Είναι πολύ χρήσιμο να μπορείτε να χρησιμοποιείτε τον περιοδικό πίνακα και να γνωρίζετε πού βρίσκονται μεταλλικά και μη μεταλλικά στοιχεία σε αυτόν.
   5. Η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων σε στοιχειώδη μορφή είναι πάντα μηδέν. Η κατάσταση οξείδωσης ενός μόνο ιόντος είναι ίση με το φορτίο του. Στοιχεία της ομάδας 1Α του περιοδικού πίνακα, όπως υδρογόνο, λίθιο, νάτριο, σε στοιχειακή μορφή έχουν κατάσταση οξείδωσης +1. Η κατάσταση οξείδωσης των μετάλλων της Ομάδας 2Α όπως το μαγνήσιο και το ασβέστιο είναι +2 σε στοιχειακή μορφή. Το οξυγόνο και το υδρογόνο, ανάλογα με τον τύπο του χημικού δεσμού, μπορούν να έχουν 2 διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης.

Κατά τον ορισμό αυτής της έννοιας, συμβατικά θεωρείται ότι τα ηλεκτρόνια σύνδεσης (σθένους) μεταφέρονται σε περισσότερα ηλεκτροαρνητικά άτομα (βλ. Ηλεκτροναγωγικότητα), και επομένως οι ενώσεις αποτελούνται, όπως ήταν, από θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα. Η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να είναι μηδενική, αρνητική και θετική, τα οποία συνήθως τοποθετούνται πάνω από το σύμβολο στοιχείου στην κορυφή.

Μια μηδενική τιμή της κατάστασης οξείδωσης αποδίδεται σε άτομα στοιχείων που βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση, για παράδειγμα: Cu, H2, N2, P 4, S 6. Η αρνητική τιμή της κατάστασης οξείδωσης είναι εκείνα τα άτομα προς τα οποία μετατοπίζεται το σύννεφο ηλεκτρονίων σύνδεσης (ζεύγος ηλεκτρονίων). Για το φθόριο σε όλες τις ενώσεις του, είναι -1. Τα άτομα που δίνουν ηλεκτρόνια σθένους σε άλλα άτομα έχουν θετική κατάσταση οξείδωσης. Για παράδειγμα, σε μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, είναι, αντιστοίχως, +1 και +2. Σε απλά ιόντα όπως Cl -, S 2–, K +, Cu 2+, Al 3+, είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. Στις περισσότερες ενώσεις, η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων υδρογόνου είναι +1, αλλά σε μεταλλικά υδρίδια (οι ενώσεις τους με υδρογόνο) - NaH, CaH2 και άλλα - είναι ίση με −1. Το οξυγόνο χαρακτηρίζεται από την κατάσταση οξείδωσης −2, αλλά, για παράδειγμα, σε συνδυασμό με φθόριο OF 2 θα είναι +2, και σε ενώσεις υπεροξειδίου (BaO2, κ.λπ.) −1. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτή η τιμή μπορεί να εκφραστεί ως κλασματικός αριθμός: για σίδηρο σε οξείδιο του σιδήρου (II, III) Fe 3 O 4, είναι +8/3.

Το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων σε μια ένωση είναι μηδέν και σε ένα σύμπλοκο ιόν, το φορτίο του ιόντος. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον κανόνα, υπολογίζουμε, για παράδειγμα, την κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου σε ορθοφωσφορικό οξύ H3PO4. Υποδηλώνοντας το με x και πολλαπλασιάζοντας την κατάσταση οξείδωσης για υδρογόνο (+1) και οξυγόνο (−2) με τον αριθμό των ατόμων τους στην ένωση, λαμβάνουμε την εξίσωση: (+1) 3 + x + (- 2) 4 \u003d 0, από όπου x \u003d + 5 ... Ομοίως, υπολογίζουμε την κατάσταση οξείδωσης του χρωμίου στο ιόν Cr 2 O 7 2−: 2x + (- 2) 7 \u003d −2; x \u003d + 6. Στις ενώσεις MnO, Mn2O3, MnO2, Mn3O4, K2 MnO4, KMnO4, η κατάσταση οξείδωσης του μαγγανίου θα είναι +2, +3, +4, +8/3, +6, +7, αντίστοιχα.

Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι η υψηλότερη θετική τιμή της. Για τα περισσότερα στοιχεία, είναι ίσος με τον αριθμό ομάδας στον περιοδικό πίνακα και είναι ένα σημαντικό ποσοτικό χαρακτηριστικό ενός στοιχείου στις ενώσεις του. Η μικρότερη τιμή της κατάστασης οξείδωσης ενός στοιχείου που εμφανίζεται στις ενώσεις του ονομάζεται συνήθως η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης. όλα τα άλλα είναι ενδιάμεσα. Έτσι, για το θείο, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι +6, η χαμηλότερη είναι –2 και η ενδιάμεση είναι +4.

Η αλλαγή στις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων στις ομάδες του περιοδικού συστήματος αντικατοπτρίζει τη συχνότητα των αλλαγών στις χημικές τους ιδιότητες με αύξηση του σειριακού αριθμού.

Η έννοια της κατάστασης οξείδωσης των στοιχείων χρησιμοποιείται για την ταξινόμηση ουσιών, την περιγραφή των ιδιοτήτων τους, τη σύνταξη τύπων ενώσεων και τα διεθνή ονόματά τους. Αλλά χρησιμοποιείται ευρέως στη μελέτη των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Η έννοια της «οξειδωτικής κατάστασης» χρησιμοποιείται συχνά στην ανόργανη χημεία αντί για την έννοια του «σθένους» (βλ.

Ένα χημικό στοιχείο σε μια ένωση, υπολογιζόμενο με την παραδοχή ότι όλοι οι δεσμοί είναι ιονικού τύπου.

Οι καταστάσεις οξείδωσης μπορούν να έχουν θετική, αρνητική ή μηδενική τιμή · επομένως, το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης στοιχείων σε ένα μόριο, λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των ατόμων τους, είναι ίσο με 0, και σε ένα ιόν, το φορτίο ενός ιόντος.

1. Οι καταστάσεις οξείδωσης των μετάλλων σε ενώσεις είναι πάντα θετικές.

2. Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος όπου βρίσκεται αυτό το στοιχείο (η εξαίρεση είναι: Au +3 (Ομάδα), Cu +2 (II), από την ομάδα VIII, η κατάσταση οξείδωσης +8 μπορεί να βρεθεί μόνο στο όσμιο Οσ και ρουθήνιο Ρου.

3. Οι καταστάσεις οξείδωσης των μη μετάλλων εξαρτώνται από το άτομο στο οποίο συνδέεται:

• εάν με ένα άτομο μετάλλου, η κατάσταση οξείδωσης είναι αρνητική.
• Εάν με ένα άτομο εκτός μετάλλου, τότε η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να είναι τόσο θετική όσο και αρνητική. Εξαρτάται από την ηλεκτροπαραγωγικότητα των ατόμων των στοιχείων.

4. Η υψηλότερη αρνητική κατάσταση οξείδωσης των μη μετάλλων μπορεί να προσδιοριστεί αφαιρώντας από το 8 τον αριθμό της ομάδας στην οποία βρίσκεται αυτό το στοιχείο, δηλ. Η υψηλότερη θετική κατάσταση οξείδωσης είναι ίση με τον αριθμό ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα, που αντιστοιχεί στον αριθμό ομάδας.

5. Οι καταστάσεις οξείδωσης απλών ουσιών είναι ίσες με 0, ανεξάρτητα από το αν είναι μέταλλο ή μη μέταλλο.

Στοιχεία με αμετάβλητες καταστάσεις οξείδωσης.

Εργασία 54.
Ποια είναι η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης για υδρογόνο, φθόριο, θείο και άζωτο; Γιατί; Φτιάξτε τύπους ενώσεων ασβεστίου με αυτά τα στοιχεία σε αυτήν την κατάσταση οξείδωσης. Ποιες είναι οι αντίστοιχες συνδέσεις;
Απόφαση:
Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης καθορίζεται από το υπό όρους φορτίοτο οποίο αποκτά το άτομο με την προσθήκη αυτού του αριθμού ηλεκτρονίων που είναι απαραίτητο για το σχηματισμό ενός σταθερού κελύφους ηλεκτρονίων του αδρανούς αερίου ns2np6 (στην περίπτωση του υδρογόνου, ns 2). Το υδρογόνο, το φθόριο, το θείο και το άζωτο είναι, αντίστοιχα, σε ομάδες IA-, VIIA-, VIA- και VA- του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων και έχουν τη δομή του εξωτερικού επιπέδου ενέργειας s 1, s 2 p 5, s 2 p 4 και s 2 p 3.

Έτσι, για να ολοκληρωθεί το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας, το άτομο υδρογόνου και το άτομο φθορίου πρέπει να συνδέσουν ένα ηλεκτρόνιο το καθένα, το άτομο θείου - δύο και το άτομο αζώτου - τρία. Ως εκ τούτου, η κατάσταση χαμηλής οξείδωσης για υδρογόνο, φθόριο, θείο και άζωτο είναι -1, -1, -2 και -3, αντίστοιχα. Τύποι ενώσεων ασβεστίου με αυτά τα στοιχεία σε αυτήν την κατάσταση οξείδωσης:

CaH2 - υδρίδιο ασβεστίου;
CaF 2 - φθοριούχο ασβέστιο;
CaS - θειούχο ασβέστιο;
Ca 3 N 2 - νιτρίδιο ασβεστίου.

Εργασία 55.
Ποιες είναι οι χαμηλότερες και υψηλότερες οξειδωτικές καταστάσεις πυριτίου, αρσενικού, σεληνίου και χλωρίου; Γιατί; Καταρτίστε τους τύπους για τις ενώσεις αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης.
Απόφαση:
Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου καθορίζεται συνήθως από τον αριθμό ομάδας του περιοδικού συστήματος
DI Mendeleev, στον οποίο είναι. Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης καθορίζεται από το υπό όρους φορτίο που αποκτά ένα άτομο όταν προστίθεται ο αριθμός των ηλεκτρονίων, το οποίο είναι απαραίτητο για το σχηματισμό ενός σταθερού κελύφους οκτώ ηλεκτρονίων ενός αδρανούς αερίου ns 2 np 6 (στην περίπτωση του υδρογόνου, ns 2). Το πυρίτιο, το αρσενικό, το σελήνιο και το χλώριο είναι, αντίστοιχα, σε ομάδες IVA-, VA-, VI- και VIIA- και έχουν τη δομή του εξωτερικού επιπέδου ενέργειας, αντίστοιχα, s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 και s 2 p5. Έτσι, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης του πυριτίου για αρσενικό, σελήνιο και χλώριο είναι +4, +5, +6 και +7, αντίστοιχα. Τύποι ενώσεων αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης: H2SiO3 - πυριτικό οξύ. H 3 AsO4 - αρσενικό οξύ; H2 SeO 4 - σεληνικό οξύ; HClO 4 - υπερχλωρικό οξύ.

Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης του πυριτίου του αρσενικού, του σεληνίου και του χλωρίου είναι -4, -5, -6 και -7, αντίστοιχα. Τύποι ενώσεων αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης: H4Si, H3 As, H2Se, HCl

Εργασία 56.
Το χρώμιο σχηματίζει ενώσεις στις οποίες εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +2, +3, +6. Καταρτίστε τους τύπους των οξειδίων και υδροξειδίων του που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης Γράψτε τις εξισώσεις της αντίδρασης που αποδεικνύουν την αμφοτερικότητα του υδροξειδίου του χρωμίου (III).
Απόφαση:
Το χρώμιο σχηματίζει ενώσεις στις οποίες εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +2, +3, +6. Οι τύποι των οξειδίων και των υδροξειδίων του που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης:

α) οξείδια χρωμίου:

Οξείδιο CrO - χρωμίου (II);
Cr2O3 - οξείδιο του χρωμίου (III);
CrO 3 - οξείδιο του χρωμίου (VI).

β) υδροξείδια χρωμίου:

Cr (OH) 2 - υδροξείδιο χρωμίου (II);
Cr (OH) 3 - υδροξείδιο χρωμίου (III);
H2CrO4 - χρωμικό οξύ.

Cr (OH) υδροξείδιο 3 - χρωμίου (III) - αμφολύτη, δηλαδή ουσία που αντιδρά με οξέα και βάσεις. Εξισώσεις αντίδρασης που αποδεικνύουν την αμφοτερικότητα του υδροξειδίου του χρωμίου (III):

α) Cr (OH) 3 + 3HCl \u003d CrCl3 + 3Η2Ο;
b) Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d NaCrO3 + 3Η2Ο.

Εργασία 57.
Οι ατομικές μάζες στοιχείων στον περιοδικό πίνακα αυξάνονται συνεχώς, ενώ οι ιδιότητες των απλών σωμάτων αλλάζουν περιοδικά. Πώς μπορεί να εξηγηθεί αυτό; Δώστε μια αιτιολογημένη απάντηση.
Απόφαση:
Στις περισσότερες περιπτώσεις, με αύξηση του πυρηνικού φορτίου των ατόμων των στοιχείων, οι σχετικές ατομικές μάζες τους φυσικά αυξάνονται, επειδή υπάρχει μια φυσική αύξηση του περιεχομένου των πρωτονίων και των νετρονίων στους πυρήνες των ατόμων. Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων αλλάζουν περιοδικά, επειδή ο αριθμός ηλεκτρονίων αλλάζει περιοδικά στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο των ατόμων. Στα άτομα των στοιχείων, ο αριθμός ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας, ο οποίος είναι απαραίτητος για το σχηματισμό ενός σταθερού κελύφους οκτώ-ηλεκτρονίων (κέλυφος αδρανούς αερίου), αυξάνεται περιοδικά με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου. Για παράδειγμα, η περιοδική επανάληψη των ιδιοτήτων των ατόμων Li, Na και K εξηγείται από το γεγονός ότι στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο των ατόμων τους υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους το καθένα. Οι ιδιότητες των ατόμων He, Ne, Ar, Kr, Xe και Rn επαναλαμβάνονται επίσης περιοδικά - τα άτομα αυτών των στοιχείων στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο περιέχουν οκτώ ηλεκτρόνια το καθένα (το ήλιο έχει δύο ηλεκτρόνια) - όλα είναι χημικά αδρανή, καθώς τα άτομα τους δεν μπορούν ούτε συνδέστε ούτε δώστε ηλεκτρόνια σε άτομα άλλων στοιχείων.

Εργασία 58.
Ποια είναι η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου; Εξηγήστε γιατί στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων τοποθετούνται αργό, κοβάλτιο, τελούριο και θόριο αντίστοιχα πριν από το κάλιο, το νικέλιο, το ιώδιο και το πρωτακτίνιο, αν και έχουν μεγάλη ατομική μάζα;
Απόφαση:
Η σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου: "Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και οι απλές ή πολύπλοκες ουσίες που σχηματίζονται εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος του φορτίου του πυρήνα των ατόμων των στοιχείων."

Δεδομένου ότι τα άτομα K, Ni, I, Pa έχουν χαμηλότερη σχετική μάζα από τα Ar, Co, Te, Th, αντίστοιχα, τα φορτία των ατομικών πυρήνων είναι ένα ακόμη

Στη συνέχεια, το κάλιο, το νικέλιο, το ιώδιο και το πρωτακτίνιο αποδίδονται σειριακοί αριθμοί, αντίστοιχα, 19, 28, 53 και 91. Έτσι, σε ένα στοιχείο στον περιοδικό πίνακα αποδίδεται ένας σειριακός αριθμός όχι σύμφωνα με την αύξηση της ατομικής του μάζας, αλλά σύμφωνα με τον αριθμό των πρωτονίων που περιέχονται στον πυρήνα ενός δεδομένου ατόμου, δηλ. από το φορτίο του ατομικού πυρήνα. Ο αριθμός στοιχείων δείχνει το πυρηνικό φορτίο (ο αριθμός των πρωτονίων που περιέχονται στον πυρήνα ενός ατόμου), ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων που περιέχονται σε ένα δεδομένο άτομο.

Εργασία 59.
Ποιες είναι οι χαμηλότερες και υψηλότερες οξειδωτικές καταστάσεις άνθρακα, φωσφόρου, θείου και ιωδίου; Γιατί; Σχεδιάστε τους τύπους των ενώσεων αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης.
Απόφαση:
Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου καθορίζεται, κατά κανόνα, από τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος του D. I. Mendeleev, στην οποία βρίσκεται. Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης προσδιορίζεται από το υπό όρους φορτίο που αποκτά ένα άτομο κατά την προσθήκη του αριθμού των ηλεκτρονίων που απαιτούνται για το σχηματισμό ενός σταθερού κελύφους οκτώ ηλεκτρονίων ενός αδρανούς αερίου ns2np6 (στην περίπτωση του υδρογόνου, ns2). Ο άνθρακας, ο φώσφορος, το θείο και το ιώδιο είναι, αντίστοιχα, στις ομάδες IVA-, VA-, VI- και VIIA- και έχουν τη δομή του εξωτερικού επιπέδου ενέργειας, αντίστοιχα, s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 και s 2 p 5. Έτσι, η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης του άνθρακα, του φωσφόρου, του θείου και του ιωδίου είναι +4, +5, +6 και +7, αντίστοιχα. Οι τύποι ενώσεων αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης: СО 2 - μονοξείδιο του άνθρακα (II). H 3 PO 4 - ορθοφωσφορικό οξύ; H2S04 - θειικό οξύ; HIO 4 - ιωδικό οξύ.

Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης του άνθρακα, του φωσφόρου, του θείου και του ιωδίου είναι -4, -5, -6 και -7, αντίστοιχα. Τύποι ενώσεων αυτών των στοιχείων που αντιστοιχούν σε αυτές τις καταστάσεις οξείδωσης: CH4, H3P, H2S, HI.

Εργασία 60.
Τα άτομα των οποίων στοιχεία της τέταρτης περιόδου του περιοδικού συστήματος σχηματίζουν το οξείδιο που αντιστοιχεί στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης E2O5; Ποιο δίνει αέρια ένωση με υδρογόνο; Διατυπώστε τους τύπους οξέων για αυτά τα οξείδια και γραφήστε τα;
Απόφαση:
Το οξείδιο E 2 O 5, όπου το στοιχείο βρίσκεται στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +5, είναι χαρακτηριστικό των στοιχείων της ομάδας V. Ένα τέτοιο οξείδιο μπορεί να σχηματιστεί από δύο στοιχεία της τέταρτης περιόδου και την ομάδα V - αυτό είναι το στοιχείο 23 (βανάδιο) και το 33 (αρσενικό). Το βανάδιο και το αρσενικό, ως στοιχεία της πέμπτης ομάδας, σχηματίζουν ενώσεις υδρογόνου της σύνθεσης EN 3, επειδή μπορούν να παρουσιάσουν τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης -3. Δεδομένου ότι το αρσενικό είναι μη μέταλλο, σχηματίζει μια αέρια ένωση με υδρογόνο - H3 As - αρσίνη.

Τύποι οξέων που αντιστοιχούν σε οξείδια στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης του βαναδίου και του αρσενικού:

H 3 VO 4 - ορθοβαναδικό οξύ;
HVO 3 - μεταβανικό οξύ;
HAsO 3 - μεταμαρσενικό οξύ;
H3 AsO4 - αρσενικό (ορθοαρσικό) οξύ.

Γραφικοί τύποι οξέων: