Si të përcaktohet gjendja më e lartë e oksidimit. Valenca dhe gjendja e oksidimit - përgatitja për provimin në kimi
Numri i oksidimit është ngarkesa e kushtëzuar e një atomi në një molekulë, ai merr atomin si rezultat i pranimit të plotë të elektroneve, llogaritet nga supozimi se të gjitha lidhjet janë të natyrës jonike. Si të përcaktohet gjendja e oksidimit?
Përcaktimi i gjendjes së oksidimit
Ka grimca të ngarkuara, jone, ngarkesa pozitive e të cilave është e barabartë me numrin e elektroneve të marra nga një atom. Ngarkesa negative e një joni është e barabartë me numrin e elektroneve të pranuara nga një atom i një elementi kimik. Për shembull, shkrimi i një elementi si Ca2+ do të thotë që atomet e elementeve kanë humbur një, dy ose tre elementë. Për të gjetur përbërjen e përbërjeve jonike dhe përbërjeve molekulare, duhet të dimë se si të përcaktojmë gjendjen e oksidimit të elementeve. Gjendjet e oksidimit janë negative, pozitive dhe zero. Nëse marrim parasysh numrin e atomeve, atëherë gjendja e oksidimit algjebrik në një molekulë është zero.
Për të përcaktuar gjendjen e oksidimit të një elementi, duhet të udhëhiqeni nga njohuri të caktuara. Për shembull, në përbërjet metalike gjendja e oksidimit është pozitive. Dhe gjendja më e lartë e oksidimit korrespondon me numrin e grupit të tabelës periodike ku ndodhet elementi. Metalet mund të kenë gjendje oksidimi pozitive ose negative. Kjo do të varet nga faktori me të cilin lidhet atomi i metalit. Për shembull, nëse lidhet me një atom metali, atëherë shkalla do të jetë negative, por nëse lidhet me një jometal, atëherë shkalla do të jetë pozitive.
Gjendja negative më e lartë e oksidimit të një metali mund të përcaktohet duke zbritur nga numri tetë numrin e grupit ku ndodhet. element i nevojshëm. Si rregull, është e barabartë me numrin e elektroneve të vendosura në shtresën e jashtme. Numri i këtyre elektroneve gjithashtu korrespondon me numrin e grupit.
Si të llogarisni numrin e oksidimit
Në shumicën e rasteve, gjendja e oksidimit të një atomi të një elementi të caktuar nuk përkon me numrin e lidhjeve që ai formon, domethënë nuk është e barabartë me valencën e atij elementi. Kjo mund të shihet qartë në shembullin e përbërjeve organike.
Më lejoni t'ju kujtoj se valenca e karbonit në përbërjet organike është 4 (d.m.th. formon 4 lidhje), por gjendja e oksidimit të karbonit, për shembull, në metanol CH 3 OH është -2, në CO 2 +4, në CH4 - 4, në acid formik HCOOH +2. Valenca matet me numrin e lidhjeve kimike kovalente, duke përfshirë ato të formuara nga mekanizmi dhurues-pranues.
Gjatë përcaktimit të gjendjes së oksidimit të atomeve në molekula, një atom elektronegativ, kur një çift elektronik zhvendoset në drejtimin e tij, fiton një ngarkesë prej -1, por nëse ka dy çifte elektronike, atëherë do të ketë një ngarkesë prej -2. Gjendja e oksidimit nuk ndikohet nga lidhja midis atomeve të ngjashme. Për shembull:
- Lidhja atomet C-Cështë e barabartë me gjendjen e tyre zero të oksidimit.
- Lidhja C-H – këtu, karboni, si atomi më elektronegativ, do të ketë një ngarkesë prej -1.
- Në një lidhje C-O, ngarkesa në karbon, duke qenë më pak elektronegative, do të jetë +1.
Shembuj të përcaktimit të gjendjes së oksidimit
- Në një molekulë të tillë si CH 3Cl ka tre lidhjet C-H C). Kështu, gjendja e oksidimit të atomit të karbonit në këtë përbërje do të jetë e barabartë me: -3+1=-2.
- Le të gjejmë gjendjen e oksidimit të atomeve të karbonit në molekulën e acetaldehidit Cˉ3H3-C1O-H. Në këtë përbërje, tre lidhjet C-H do të japin një ngarkesë totale në atomin C, e cila është e barabartë me (Cº+3e→Cˉ³)-3. Lidhja e dyfishtë C=O (këtu oksigjeni do të marrë elektrone nga atomi i karbonit, pasi oksigjeni është më elektronegativ) jep një ngarkesë në atomin C, është e barabartë me +2 (Cº-2e→C²), ndërsa lidhja C-H ka një ngarkesë prej -1, që do të thotë se ngarkesa totale në atomin C është: (2-1=1)+1.
- Tani le të gjejmë gjendjen e oksidimit në molekulën e etanolit: Cˉ3H-Cˉ1H2-OH. Këtu tre lidhje C-H do të japin një ngarkesë totale në atomin C, është e barabartë me (Cº+3e→Cˉ³)-3. Dy lidhje C-H do të japin një ngarkesë në atomin C, e cila do të jetë e barabartë me -2, ndërsa lidhja C→O do të japë një ngarkesë prej +1, që do të thotë se ngarkesa totale në atomin C është (-2+1= -1)-1.
Tani ju e dini se si të përcaktoni gjendjen e oksidimit të një elementi. Nëse keni të paktën njohuritë bazë në kimi, atëherë kjo detyrë nuk do të jetë problem për ju.
Në proceset kimike, rolin kryesor e luajnë atomet dhe molekulat, vetitë e të cilave përcaktojnë rezultatin e reaksioneve kimike. Një nga karakteristika të rëndësishme atomi është numri i oksidimit, i cili thjeshton metodën e llogaritjes së transferimit të elektroneve në një grimcë. Si të përcaktoni gjendjen e oksidimit ose ngarkesën formale të një grimce dhe cilat rregulla duhet të dini për këtë?
Çdo reaksion kimik shkaktohet nga bashkëveprimi i atomeve të substancave të ndryshme. Nga karakteristikat grimca të vogla varet nga procesi i reaksionit dhe rezultati i tij.
Termi oksidim (oksidim) në kimi nënkupton një reaksion gjatë të cilit një grup atomesh ose njëri prej tyre humbet elektrone ose fiton, në rastin e përvetësimit, reaksioni quhet "reduktim".
Gjendja e oksidimit është një sasi që matet në mënyrë sasiore dhe karakterizon elektronet e rishpërndara gjatë një reaksioni. Ato. Gjatë procesit të oksidimit, elektronet në një atom zvogëlohen ose rriten, duke u rishpërndarë midis grimcave të tjera ndërvepruese dhe niveli i oksidimit tregon saktësisht se si ato janë riorganizuar. Ky koncept është i lidhur ngushtë me elektronegativitetin e grimcave - aftësinë e tyre për të tërhequr dhe zmbrapsur jonet e lira.
Përcaktimi i nivelit të oksidimit varet nga karakteristikat dhe vetitë e një substance të veçantë, kështu që procedura e llogaritjes nuk mund të quhet pa mëdyshje e lehtë ose komplekse, por rezultatet e saj ndihmojnë në regjistrimin e kushtëzuar të proceseve të reaksioneve redoks. Duhet të kuptohet se rezultati i llogaritjes që rezulton është rezultat i marrjes parasysh të transferimit të elektroneve dhe nuk ka asnjë kuptim fizik, dhe nuk është ngarkesa e vërtetë e bërthamës.
E rëndësishme të dihet! Kimia inorganike shpesh përdor termin valencë në vend të gjendjes së oksidimit të elementeve, por duhet pasur parasysh se koncepti i dytë është më universal.
Konceptet dhe rregullat për llogaritjen e lëvizjes së elektroneve janë baza për klasifikimin e substancave kimike (nomenklatura), përshkrimin e vetive të tyre dhe hartimin e formulave të komunikimit. Por më shpesh ky koncept përdoret për të përshkruar dhe punuar me reaksionet redoks.
Rregullat për përcaktimin e shkallës së oksidimit
Si të zbuloni gjendjen e oksidimit? Kur punoni me reaksionet redoks, është e rëndësishme të dini se ngarkesa formale e një grimce do të jetë gjithmonë e barabartë me vlerën e elektronit, e shprehur në vlerë numerike. Kjo veçori është për shkak të supozimit se çiftet e elektroneve që formojnë një lidhje janë gjithmonë plotësisht të zhvendosura drejt grimcave më negative. Duhet të kuptohet se po flasim për lidhje jonike, dhe në rastin e një reaksioni, elektronet do të ndahen në mënyrë të barabartë midis grimcave identike.
Numri i oksidimit mund të jetë edhe pozitiv dhe vlerat negative. Puna është se gjatë reaksionit atomi duhet të bëhet neutral, dhe për këtë është e nevojshme ose të shtoni një numër të caktuar elektronesh në jonin, nëse është pozitiv, ose t'i hiqni ato nëse është negativ. Për të treguar këtë koncept kur shkruhet formula zakonisht shkruhen mbi emërtimin e elementit Numri arab me shenjën përkatëse. Për shembull, ose etj.
Duhet të dini se ngarkesa formale e metaleve do të jetë gjithmonë pozitive, dhe në shumicën e rasteve, mund të përdorni tabelën periodike për ta përcaktuar atë. Ekzistojnë një sërë veçorish që duhet të merren parasysh për të përcaktuar saktë treguesit.
Shkalla e oksidimit:
Duke kujtuar këto karakteristika, do të jetë mjaft e thjeshtë të përcaktohet numri i oksidimit të elementeve, pavarësisht nga kompleksiteti dhe numri i niveleve atomike.
Video e dobishme: përcaktimi i gjendjes së oksidimit
Tabela periodike e Mendelejevit përmban pothuajse të gjitha informacionin e nevojshëm për punën me elemente kimike. Për shembull, nxënësit e shkollave përdorin vetëm atë për të përshkruar reaksionet kimike. Pra, për të përcaktuar vlerat maksimale pozitive dhe negative të numrit të oksidimit, duhet të kontrolloni përcaktimin e elementit kimik në tabelë:
- Pozitivi maksimal është numri i grupit në të cilin ndodhet elementi.
- Gjendja maksimale negative e oksidimit është diferenca midis kufirit maksimal pozitiv dhe numrit 8.
Kështu, mjafton thjesht të zbulohen kufijtë ekstremë të ngarkesës formale të një elementi të caktuar. Ky veprim mund të kryhet duke përdorur llogaritjet e bazuara në tabelën periodike.
E rëndësishme të dihet! Një element mund të ketë në të njëjtën kohë disa shkallë të ndryshme oksidimi.
Ekzistojnë dy metoda kryesore për përcaktimin e nivelit të oksidimit, shembujt e të cilave janë paraqitur më poshtë. E para prej tyre është një metodë që kërkon njohuri dhe aftësi për të zbatuar ligjet e kimisë. Si të rregulloni gjendjet e oksidimit duke përdorur këtë metodë?
Rregulla për përcaktimin e gjendjeve të oksidimit
Për ta bërë këtë ju duhet:
- Përcaktoni nëse një substancë e caktuar është elementare dhe nëse është jashtë lidhjes. Nëse është kështu, atëherë numri i tij i oksidimit do të jetë 0, pavarësisht nga përbërja e substancës (atomet individuale ose komponimet atomike me shumë nivele).
- Përcaktoni nëse substanca në fjalë përbëhet nga jone. Nëse po, atëherë shkalla e oksidimit do të jetë e barabartë me ngarkesën e tyre.
- Nëse substanca në fjalë është metal, atëherë shikoni treguesit e substancave të tjera në formulë dhe llogaritni leximet e metaleve duke përdorur veprime aritmetike.
- Nëse i gjithë komponimi ka një ngarkesë (në thelb është shuma e të gjitha grimcave të elementeve të përfaqësuara), atëherë mjafton të përcaktohen treguesit e substancave të thjeshta, pastaj t'i zbritni ato nga totali dhe të merrni të dhënat e metalit.
- Nëse marrëdhënia është neutrale, atëherë shuma totale duhet të jetë zero.
Si shembull, merrni parasysh kombinimin me një jon alumini ngarkesa neto e të cilit është zero. Rregullat e kimisë konfirmojnë faktin se joni Cl ka një numër oksidimi prej -1, dhe në këtë rast ka tre prej tyre në përbërje. Kjo do të thotë që joni Al duhet të jetë +3 që i gjithë komponimi të jetë neutral.
Kjo metodë është shumë e mirë, pasi korrektësia e tretësirës mund të kontrollohet gjithmonë duke shtuar së bashku të gjitha nivelet e oksidimit.
Metoda e dytë mund të përdoret pa njohuri të ligjeve kimike:
- Gjeni të dhënat e grimcave në lidhje me të cilat nuk ka rregulla strikte Dhe sasia e saktë elektronet e tyre janë të panjohura (të mundshme me përjashtim).
- Gjeni treguesit e të gjitha grimcave të tjera dhe më pas gjeni grimcën e dëshiruar nga totali me zbritje.
Le të shqyrtojmë metodën e dytë duke përdorur shembullin e substancës Na2SO4, në të cilën atomi i squfurit S nuk përcaktohet, dihet vetëm se ai është i ndryshëm nga zero.
Për të gjetur se çfarë janë të barabarta të gjitha gjendjet e oksidimit:
- Gjeni elementë të njohur, duke mbajtur parasysh rregullat dhe përjashtimet tradicionale.
- Jon Na = +1, dhe çdo oksigjen = -2.
- Shumëzoni numrin e grimcave të secilës substancë me elektronet e tyre për të marrë gjendjen e oksidimit të të gjithë atomeve përveç njërit.
- Na2SO4 përmban 2 natrium dhe 4 oksigjen kur shumëzohet, rezulton: 2 X +1 = 2 është numri i oksidimit të të gjitha grimcave të natriumit dhe 4 X -2 = -8 - oksigjen.
- Shtoni rezultatet e marra 2+(-8) =-6 - kjo është ngarkesa totale e përbërjes pa grimcën e squfurit.
- Paraqisni shënimin kimik si një ekuacion: shuma e të dhënave të njohura + numër i panjohur = ngarkesa totale.
- Na2SO4 përfaqësohet si më poshtë: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.
Kështu, për të përdorur metodën e dytë, mjafton të njihni ligjet e thjeshta të aritmetikës.
Tabela e oksidimit
Për lehtësinë e funksionimit dhe llogaritjen e vlerave të oksidimit për secilën substancë kimike Ata përdorin tabela të veçanta ku regjistrohen të gjitha të dhënat.
Duket kështu:
Video e dobishme: të mësoni të përcaktoni gjendjen e oksidimit duke përdorur formula
konkluzioni
Gjetja e numrit të oksidimit për një kimik është një detyrë e thjeshtë që kërkon vetëm kujdes dhe njohuri të rregullave dhe përjashtimeve bazë. Duke ditur përjashtimet dhe duke përdorur tabela të veçanta, ky veprim nuk do të marrë shumë kohë.
Elektronegativiteti, si vetitë e tjera të atomeve elementet kimike, ndryshon me rritjen numri serial element periodikisht:
Grafiku i mësipërm tregon periodicitetin e ndryshimeve në elektronegativitetin e elementeve të nëngrupeve kryesore në varësi të numrit atomik të elementit.
Kur lëvizni poshtë një nëngrupi të tabelës periodike, elektronegativiteti i elementeve kimike zvogëlohet, dhe kur lëviz në të djathtë përgjatë periudhës rritet.
Elektronegativiteti pasqyron jometalitetin e elementeve: sa më e lartë të jetë vlera e elektronegativitetit, aq më shumë veti jometalike ka elementi.
Gjendja e oksidimit
Si të llogaritet gjendja e oksidimit të një elementi në një përbërje?
1) Gjendja e oksidimit të elementeve kimike në substanca të thjeshta është gjithmonë zero.
2) Ka elementë që shfaqin një gjendje konstante oksidimi në substanca komplekse:
3) Ka elemente kimike që shfaqin një gjendje konstante oksidimi në shumicën dërrmuese të përbërjeve. Këto elemente përfshijnë:
Elementi |
Gjendja e oksidimit në pothuajse të gjitha përbërjet |
Përjashtimet |
| hidrogjen H | +1 | Hidridet e metaleve alkaline dhe alkaline tokësore, për shembull: |
| oksigjen O | -2 | Hidrogjeni dhe peroksidet e metaleve: Fluori i oksigjenit - |
4) Shuma algjebrike e gjendjeve të oksidimit të të gjithë atomeve në një molekulë është gjithmonë zero. Shuma algjebrike e gjendjeve të oksidimit të të gjithë atomeve në një jon është e barabartë me ngarkesën e jonit.
5) Gjendja më e lartë (maksimale) e oksidimit është e barabartë me numrin e grupit. Përjashtim që nuk bëjnë pjesë në këtë rregull janë elementët e nëngrupit dytësor të grupit I, elementët e nëngrupit dytësor të grupit VIII, si dhe oksigjeni dhe fluori.
Elemente kimike, numri i grupit të të cilëve nuk përkon me gjendjen e tyre më të lartë të oksidimit (të detyrueshme për t'u mbajtur mend)
6) Gjendja më e ulët e oksidimit të metaleve është gjithmonë zero, dhe gjendja më e ulët e oksidimit të jometaleve llogaritet me formulën:
gjendja më e ulët e oksidimit të jometalit = numri i grupit - 8
Bazuar në rregullat e paraqitura më sipër, mund të vendosni gjendjen e oksidimit të një elementi kimik në çdo substancë.
Gjetja e gjendjeve të oksidimit të elementeve në përbërje të ndryshme
Shembulli 1
Përcaktoni gjendjen e oksidimit të të gjithë elementëve në acidin sulfurik.
Zgjidhja:
Le të shkruajmë formulën e acidit sulfurik:
Gjendja e oksidimit të hidrogjenit në të gjitha substancat komplekse është +1 (përveç hidrideve metalike).
Gjendja e oksidimit të oksigjenit në të gjitha substancat komplekse është -2 (përveç peroksideve dhe fluorit të oksigjenit prej 2). Le të renditim gjendjet e njohura të oksidimit:
Le të shënojmë gjendjen e oksidimit të squfurit si x:
Molekula e acidit sulfurik, si molekula e çdo substance, është përgjithësisht neutrale elektrike, sepse shuma e gjendjeve të oksidimit të të gjithë atomeve në një molekulë është zero. Skematikisht kjo mund të përshkruhet si më poshtë:
Ato. kemi marrë ekuacionin e mëposhtëm:
Le ta zgjidhim:
Kështu, gjendja e oksidimit të squfurit në acidin sulfurik është +6.
Shembulli 2
Përcaktoni gjendjen e oksidimit të të gjithë elementëve në dikromatin e amonit.
Zgjidhja:
Le të shkruajmë formulën e dikromatit të amonit:
Si në rastin e mëparshëm, ne mund të rregullojmë gjendjet e oksidimit të hidrogjenit dhe oksigjenit:
Megjithatë, ne shohim se gjendjet e oksidimit të dy elementeve kimike në të njëjtën kohë janë të panjohura - azoti dhe kromi. Prandaj, ne nuk mund të gjejmë gjendje oksidimi të ngjashme me shembullin e mëparshëm (një ekuacion me dy ndryshore nuk ka një zgjidhje të vetme).
Le të tërheqim vëmendjen për faktin se kjo substancë i përket klasës së kripërave dhe, në përputhje me rrethanat, ka një strukturë jonike. Atëherë me të drejtë mund të themi se përbërja e dikromatit të amonit përfshin kationet NH 4 + (ngarkesa e këtij kationi mund të shihet në tabelën e tretshmërisë). Rrjedhimisht, meqenëse njësia e formulës së dikromatit të amonit përmban dy katione NH 4 + të ngarkuar pozitivisht, ngarkesa e jonit të dikromatit është e barabartë me -2, pasi substanca në tërësi është elektrikisht neutrale. Ato. substancën e formojnë kationet NH 4 + dhe anionet Cr 2 O 7 2-.
Ne i dimë gjendjet e oksidimit të hidrogjenit dhe oksigjenit. Duke ditur se shuma e gjendjeve të oksidimit të atomeve të të gjithë elementëve në një jon është e barabartë me ngarkesën, dhe duke treguar gjendjet e oksidimit të azotit dhe kromit si x Dhe y në përputhje me rrethanat, ne mund të shkruajmë:
Ato. marrim dy ekuacione të pavarura:
Duke zgjidhur atë, ne gjejmë x Dhe y:
Kështu, në dikromatin e amonit gjendjet e oksidimit të azotit janë -3, hidrogjeni +1, kromi +6 dhe oksigjeni -2.
Mund të lexoni se si të përcaktoni gjendjet e oksidimit të elementeve në substancat organike.
Valence
Valenca e atomeve tregohet me numra romakë: I, II, III, etj.
Aftësitë e valencës së një atomi varen nga sasia:
1) elektrone të paçiftuara
2) çiftet e vetme të elektroneve në orbitalet e niveleve të valencës
3) orbitalet elektronike boshe të nivelit të valencës
Mundësitë e valencës së atomit të hidrogjenit
Le të përshkruajmë formulën grafike elektronike të atomit të hidrogjenit:
Është thënë se tre faktorë mund të ndikojnë në mundësitë e valencës - prania e elektroneve të paçiftuara, prania e çifteve të vetme elektronike në nivelin e jashtëm dhe prania e orbitaleve vakante (boshe) në nivelin e jashtëm. Ne shohim një elektron të paçiftuar në nivelin e jashtëm (dhe të vetëm) të energjisë. Bazuar në këtë, hidrogjeni mund të ketë patjetër një valencë prej I. Megjithatë, në nivelin e parë të energjisë ekziston vetëm një nënnivel - s, ato. Atomi i hidrogjenit në nivelin e jashtëm nuk ka as çifte të vetme elektronesh dhe as orbitale boshe.
Kështu, e vetmja valencë që mund të shfaqë një atom hidrogjeni është I.
Mundësitë e valencës së atomit të karbonit
Le të shqyrtojmë strukturën elektronike të atomit të karbonit. Në gjendjen bazë, konfigurimi elektronik i nivelit të tij të jashtëm është si më poshtë:
Ato. në gjendjen bazë në nivelin e jashtëm energjetik të atomit të karbonit të pangacmuar ka 2 elektrone të paçiftuar. Në këtë gjendje mund të shfaqë një valencë prej II. Sidoqoftë, atomi i karbonit shumë lehtë kalon në një gjendje të ngacmuar kur i jepet energji, dhe konfigurimi elektronik i shtresës së jashtme në këtë rast merr formën:
Përkundër faktit se një sasi e caktuar energjie harxhohet në procesin e ngacmimit të atomit të karbonit, shpenzimi kompensohet më shumë nga formimi i katër lidhjeve kovalente. Për këtë arsye, valenca IV është shumë më karakteristike për atomin e karbonit. Kështu, për shembull, valenca e karbonit IV në molekula ka dioksid karboni, acid karbonik dhe absolutisht të gjitha substancat organike.
Përveç elektroneve të paçiftuara dhe çifteve të vetme të elektroneve, prania e orbitaleve vakante të nivelit ()valencës ndikon gjithashtu në mundësitë e valencës. Prania e orbitaleve të tilla në nivelin e mbushur çon në faktin se atomi mund të veprojë si pranues i një çifti elektronik, d.m.th. formojnë lidhje kovalente shtesë nëpërmjet një mekanizmi dhurues-pranues. Për shembull, në kundërshtim me pritjet, në molekulë monoksidi i karbonit Lidhja e CO nuk është e dyfishtë, por e trefishtë, siç tregohet qartë në ilustrimin e mëposhtëm:
Mundësitë e valencës së atomit të azotit
Le të shkruajmë formulën grafike elektronike për nivelin e energjisë së jashtme të atomit të azotit:
Siç mund të shihet nga ilustrimi i mësipërm, atomi i azotit në gjendjen e tij normale ka 3 elektrone të paçiftëzuara, dhe për këtë arsye është logjike të supozohet se ai është i aftë të shfaqë një valencë prej III. Në të vërtetë, një valencë prej tre vërehet në molekulat e amoniakut (NH 3), acidit azotik (HNO 2), triklorurit të azotit (NCl 3), etj.
U tha më lart se valenca e një atomi të një elementi kimik varet jo vetëm nga numri i elektroneve të paçiftuara, por edhe nga prania e çifteve të vetme të elektroneve. Kjo për faktin se kovalent lidhje kimike mund të formohet jo vetëm kur dy atome sigurojnë njëri-tjetrin me një elektron, por edhe kur një atom ka një palë të vetme elektronesh - dhuruesi () ia siguron atë një atomi tjetër me një orbital (pranues) të nivelit të valencës () vakant. Ato. Për atomin e azotit, valenca IV është gjithashtu e mundur për shkak të një lidhjeje kovalente shtesë të formuar nga mekanizmi dhurues-pranues. Për shembull, katër lidhje kovalente, njëra prej të cilave është formuar nga një mekanizëm dhurues-pranues, vërehen gjatë formimit të një kationi të amonit:
Pavarësisht se njëra prej lidhjeve kovalente formohet sipas mekanizmit dhurues-pranues, të gjitha Lidhjet N-H në kationet e amonit janë absolutisht identike dhe nuk ndryshojnë në asnjë mënyrë nga njëri-tjetri.
Atomi i azotit nuk është në gjendje të shfaqë një valencë të barabartë me V. Kjo për faktin se është e pamundur që një atom azoti të kalojë në një gjendje të ngacmuar, në të cilën dy elektrone çiftëzohen me kalimin e njërit prej tyre në një orbital të lirë që është më afër nivelit të energjisë. Atomi i azotit nuk ka d-nënnivel, dhe kalimi në orbitalin 3s është energjikisht aq i shtrenjtë sa që kostot e energjisë nuk mbulohen nga formimi i lidhjeve të reja. Shumë mund të pyesin veten, cila është valenca e azotit, për shembull, në molekulat e acidit nitrik HNO 3 ose oksidit nitrik N 2 O 5? Mjaft e çuditshme, valenca atje është gjithashtu IV, siç mund të shihet nga formulat strukturore të mëposhtme:
Vija me pika në ilustrim tregon të ashtuquajturat të delokalizuara π -lidhje. Për këtë arsye, obligacionet terminale NO mund të quhen "obligacione një e gjysmë". Lidhje të ngjashme një e gjysmë janë të pranishme edhe në molekulën e ozonit O 3, benzenit C 6 H 6, etj.
Mundësitë e valencës së fosforit
Le të përshkruajmë formulën grafike elektronike të nivelit të energjisë së jashtme të atomit të fosforit:
Siç e shohim, struktura e shtresës së jashtme të atomit të fosforit në gjendjen bazë dhe atomit të azotit është e njëjtë, dhe për këtë arsye është logjike të pritet për atomin e fosforit, si dhe për atomin e azotit, valenca të mundshme të barabarta me I, II, III dhe IV, siç vërehet në praktikë.
Sidoqoftë, ndryshe nga azoti, atomi i fosforit gjithashtu ka d-nënnivel me 5 orbitale të lira.
Në këtë drejtim, ai është i aftë të kalojë në një gjendje të ngacmuar, duke avulluar elektronet 3 s-orbitalet:
Kështu, valenca V për atomin e fosforit, i cili është i paarritshëm për azotin, është i mundur. Për shembull, atomi i fosforit ka një valencë prej pesë në molekulat e komponimeve të tilla si acidi fosforik, halidet e fosforit (V), oksidi i fosforit (V), etj.
Mundësitë e valencës së atomit të oksigjenit
Formula grafike elektronike për nivelin e jashtëm të energjisë së një atomi oksigjeni ka formën:
Ne shohim dy elektrone të paçiftuar në nivelin e 2-të, dhe për këtë arsye valenca II është e mundur për oksigjenin. Duhet të theksohet se kjo valencë e atomit të oksigjenit vërehet pothuajse në të gjitha përbërjet. Më lart, kur kemi marrë parasysh aftësitë valente të atomit të karbonit, kemi diskutuar formimin e molekulës së monoksidit të karbonit. Lidhja në molekulën e CO është e trefishtë, prandaj, oksigjeni atje është trevalent (oksigjeni është një dhurues i çiftit elektronik).
Për faktin se atomi i oksigjenit nuk ka një të jashtëm d-nënniveli, çiftimi i elektroneve s Dhe p- orbitalet janë të pamundura, kjo është arsyeja pse aftësitë e valencës së atomit të oksigjenit janë të kufizuara në krahasim me elementët e tjerë të nëngrupit të tij, për shembull, squfurin.
Mundësitë e valencës së atomit të squfurit
Niveli i jashtëm i energjisë i një atomi squfuri në një gjendje të pangacmuar:
Atomi i squfurit, si atomi i oksigjenit, zakonisht ka dy elektrone të paçiftëzuara, kështu që mund të konkludojmë se squfuri mund të ketë një valencë prej dy. Në të vërtetë, squfuri ka valencë II, për shembull, në molekulën e sulfurit të hidrogjenit H 2 S.
Siç e shohim, atomi i squfurit shfaqet në nivelin e jashtëm d-nënnivel me orbitale të lira. Për këtë arsye, atomi i squfurit është në gjendje të zgjerojë aftësitë e tij valente, ndryshe nga oksigjeni, për shkak të kalimit në gjendje të ngacmuara. Kështu, kur çiftohet një çift elektronik i vetëm 3 fq-nënnivel që merr atomi i squfurit konfigurim elektronik niveli i jashtëm i formës së mëposhtme:
Në këtë gjendje, atomi i squfurit ka 4 elektrone të paçiftëzuara, gjë që na tregon se atomet e squfurit mund të shfaqin një valencë prej IV. Në të vërtetë, squfuri ka valencë IV në molekulat SO 2, SF 4, SOCl 2, etj.
Kur çiftoni çiftin e dytë të vetëm elektronik të vendosur në 3 s-nënnivel, niveli i jashtëm i energjisë fiton konfigurimin:
Në këtë gjendje, manifestimi i valencës VI bëhet i mundur. Shembuj të përbërjeve me squfur VI-valent janë SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2, etj.
Në mënyrë të ngjashme, ne mund të konsiderojmë mundësitë e valencës së elementeve të tjerë kimikë.
Për të karakterizuar aftësinë redoks të grimcave, koncepti i shkallës së oksidimit është i rëndësishëm. SHKALLA E OXIDIMIT është ngarkesa që do të kishte një atom në një molekulë ose jon nëse të gjitha lidhjet e tij me atomet e tjerë do të thyheshin dhe çiftet e përbashkëta të elektroneve do të shkonin me më shumë elementë elektronegativë.
Ndryshe nga ngarkesat aktuale të joneve, gjendja e oksidimit tregon vetëm ngarkesën e kushtëzuar të një atomi në një molekulë. Mund të jetë negativ, pozitiv ose zero. Për shembull, gjendja e oksidimit të atomeve në substanca të thjeshta është "0" (, 
,
,
). NË komponimet kimike atomet mund të kenë një gjendje oksidimi konstante ose të ndryshueshme. Për metalet e nëngrupeve kryesore I, II dhe III të grupeve të Tabelës Periodike në përbërjet kimike, gjendja e oksidimit është, si rregull, konstante dhe e barabartë me Me +1, Me +2 dhe Me +3, përkatësisht (Li + , Ca +2, Al +3). Atomi i fluorit ka gjithmonë -1. Klori në përbërjet me metale është gjithmonë -1. Në shumicën dërrmuese të përbërjeve, oksigjeni ka një gjendje oksidimi prej -2 (përveç peroksideve, ku gjendja e tij e oksidimit është -1), dhe hidrogjeni +1 (me përjashtim të hidrideve metalike, ku gjendja e tij e oksidimit është -1).
Shuma algjebrike e gjendjeve të oksidimit të të gjithë atomeve në një molekulë neutrale është zero, dhe në një jon është ngarkesa e jonit. Kjo marrëdhënie bën të mundur llogaritjen e gjendjeve të oksidimit të atomeve në përbërjet komplekse.
Në molekulën e acidit sulfurik H 2 SO 4, atomi i hidrogjenit ka një gjendje oksidimi +1, dhe atomi i oksigjenit ka një gjendje oksidimi prej -2. Meqenëse ka dy atome hidrogjeni dhe katër atome oksigjeni, ne kemi dy "+" dhe tetë "-". Neutraliteti është gjashtë "+" larg. Ky numër është gjendja e oksidimit të squfurit - 
. Molekula e dikromatit të kaliumit K 2 Cr 2 O 7 përbëhet nga dy atome kaliumi, dy atome kromi dhe shtatë atome oksigjeni. Kaliumi ka gjithmonë një gjendje oksidimi +1, dhe oksigjeni ka një gjendje oksidimi prej -2. Kjo do të thotë se kemi dy "+" dhe katërmbëdhjetë "-". Dymbëdhjetë "+" e mbetur llogariten nga dy atome kromi, secili prej të cilëve ka një gjendje oksidimi prej +6 ( 
).
Agjentët tipikë oksidues dhe reduktues
Nga përkufizimi i proceseve të reduktimit dhe oksidimit rezulton se, në parim, substanca të thjeshta dhe komplekse që përmbajnë atome që nuk janë në gjendjen më të ulët të oksidimit dhe për këtë arsye mund të ulin gjendjen e tyre të oksidimit mund të veprojnë si agjentë oksidues. Në mënyrë të ngjashme, substancat e thjeshta dhe komplekse që përmbajnë atome që nuk janë në gjendjen më të lartë të oksidimit dhe për këtë arsye mund të rrisin gjendjen e tyre të oksidimit mund të veprojnë si agjentë reduktues.
Agjentët oksidues më të fuqishëm përfshijnë:
1) substanca të thjeshta të formuara nga atome që kanë elektronegativitet të lartë, d.m.th. jometalet tipike të vendosura në nëngrupet kryesore të grupit të gjashtë dhe të shtatë të sistemit periodik: F, O, Cl, S (përkatësisht F 2, O 2, Cl 2, S);
2) substanca që përmbajnë elemente në nivele më të larta dhe të ndërmjetme
gjendjet pozitive të oksidimit, duke përfshirë në formën e joneve, si të thjeshta, elementare (Fe 3+), ashtu edhe oksoanionet që përmbajnë oksigjen (jon permanganat - MnO 4 -);
3) komponimet e peroksidit.
Substancat specifike që përdoren në praktikë si agjentë oksidues janë oksigjeni dhe ozoni, klori, bromi, permanganatet, dikromatet, oksiacidet e klorit dhe kripërat e tyre (për shembull, 
,
,
), acid nitrik ( 
), acid sulfurik i koncentruar ( 
), dioksid mangani ( 
), peroksidi i hidrogjenit dhe peroksidet e metaleve ( 
,
).
Agjentët më të fuqishëm reduktues përfshijnë:
1) substanca të thjeshta atomet e të cilave kanë elektronegativitet të ulët ("metale aktive");
2) kationet metalike në gjendje të ulët oksidimi (Fe 2+);
3) anione elementare të thjeshta, për shembull, joni sulfid S 2-;
4) anionet që përmbajnë oksigjen (oksoanionet), që korrespondojnë me gjendjet më të ulëta pozitive të oksidimit të elementit (nitrit 
, sulfit 
).
Substancat specifike që përdoren në praktikë si agjentë reduktues janë, për shembull, metalet alkali dhe alkaline tokësore, sulfidet, sulfitet, halogjenët e hidrogjenit (përveç HF), substancat organike - alkoolet, aldehidet, formaldehidi, glukoza, acidi oksalik, si dhe hidrogjeni, karboni. , monoksid karboni ( 
) dhe alumini në temperatura të larta.
Në parim, nëse një substancë përmban një element në një gjendje të ndërmjetme oksidimi, atëherë këto substanca mund të shfaqin veti oksiduese dhe reduktuese. E gjitha varet nga
"Partner" në reaksion: me një agjent oksidues mjaft të fortë mund të reagojë si një agjent reduktues, dhe me një agjent reduktues mjaft të fortë - si një agjent oksidues. Për shembull, joni i nitritit NO 2 - në një mjedis acid vepron si një agjent oksidues në lidhje me jonin I-:
2
+
2
+ 4HCl→ 
+
2
+ 4KCl + 2H 2 O
dhe si një agjent reduktues në lidhje me jonin permanganat MnO 4 -
5
+
2
+ 3H 2 SO 4 → 2 
+
5
+K 2 SO 4 + 3H 2 O
Shkalla e oksidimit është një vlerë konvencionale që përdoret për të regjistruar reaksionet redoks. Për të përcaktuar shkallën e oksidimit përdoret tabela e oksidimit të elementeve kimike.
Kuptimi
Gjendja e oksidimit të elementeve kimike bazë bazohet në elektronegativitetin e tyre. Vlera është e barabartë me numrin e elektroneve të zhvendosur në përbërje.
Gjendja e oksidimit konsiderohet pozitive nëse elektronet zhvendosen nga atomi, d.m.th. elementi dhuron elektrone në përbërje dhe është një agjent reduktues. Këto elemente përfshijnë metale gjendja e tyre e oksidimit është gjithmonë pozitive.
Kur një elektron zhvendoset drejt një atomi, vlera konsiderohet negative dhe elementi konsiderohet një agjent oksidues. Atomi pranon elektrone derisa të përfundojë niveli i jashtëm i energjisë. Shumica e jometaleve janë agjentë oksidues.
Substancat e thjeshta që nuk reagojnë kanë gjithmonë një gjendje oksidimi zero.
Oriz. 1. Tabela e gjendjeve të oksidimit.
Në një përbërje, atomi jometal me elektronegativitet më të ulët ka një gjendje oksidimi pozitiv.
Përkufizimi
Ju mund të përcaktoni gjendjet maksimale dhe minimale të oksidimit (sa elektrone mund të japë dhe pranojë një atom) duke përdorur tabelën periodike.
Shkalla maksimale e barabartë me numrin e grupit në të cilin ndodhet elementi, ose me numrin e elektroneve të valencës. Vlera minimale përcaktohet nga formula:
Nr (grupe) - 8.
Oriz. 2. Tabela periodike.
Karboni është në grupin e katërt, prandaj, gjendja e tij më e lartë e oksidimit është +4, dhe më e ulëta është -4. Shkalla maksimale e oksidimit të squfurit është +6, minimumi -2. Shumica e jometaleve kanë gjithmonë një gjendje oksidimi të ndryshueshme - pozitive dhe negative. Përjashtim është fluori. Gjendja e tij e oksidimit është gjithmonë -1.
Duhet mbajtur mend se ky rregull nuk vlen për metalet alkaline dhe alkaline tokësore të grupeve I dhe II, përkatësisht. Këto metale kanë një gjendje konstante oksidimi pozitiv - litium Li +1, natrium Na +1, kalium K +1, berilium Be +2, magnez Mg +2, kalcium Ca +2, stroncium Sr +2, barium Ba +2. Metalet e tjera mund të shfaqin shkallë të ndryshme oksidimi. Përjashtim është alumini. Pavarësisht se është në grupin III, gjendja e tij e oksidimit është gjithmonë +3.
Oriz. 3. Metalet alkaline dhe alkaline tokësore.
Nga grupi VIII, vetëm ruteniumi dhe osmiumi mund të shfaqin gjendjen më të lartë të oksidimit +8. Ari dhe bakri në grupin I shfaqin gjendje oksidimi përkatësisht +3 dhe +2.
Regjistro
Për të regjistruar saktë gjendjen e oksidimit, duhet të mbani mend disa rregulla:
- gazrat inerte nuk reagojnë, kështu që gjendja e tyre e oksidimit është gjithmonë zero;
- në komponimet, gjendja e ndryshueshme e oksidimit varet nga valenca e ndryshueshme dhe ndërveprimi me elementët e tjerë;
- hidrogjeni në përbërjet me metale shfaq shkallë negative oksidimi - Ca +2 H 2 -1, Na +1 H -1;
- oksigjeni ka gjithmonë një gjendje oksidimi prej -2, me përjashtim të fluorit dhe peroksidit të oksigjenit - O +2 F 2 -1, H 2 +1 O 2 -1.
Çfarë kemi mësuar?
Gjendja e oksidimit është një vlerë e kushtëzuar që tregon se sa elektrone ka pranuar ose hequr dorë nga një atom i një elementi në një përbërje. Vlera varet nga numri i elektroneve të valencës. Metalet në përbërje kanë gjithmonë gjendje oksidimi pozitiv, d.m.th. janë agjentë reduktues. Për metalet alkaline dhe alkaline tokësore, gjendja e oksidimit është gjithmonë e njëjtë. Jometalet, përveç fluorit, mund të marrin gjendje oksidimi pozitive dhe negative.
