Степень окисления элементов периодической таблицы
Степень окисления или состояние элементов периодической таблицы в химическом соединении или молекуле - это формальный заряд (положительный или отрицательный), который приписывается элементу, если все связи в соединениях являются ионными. В химии число или состояние окисления определяется как общее количество электронов, потерянных или приобретенных атомами или ионами при образовании химической связи. Некоторые общие правила, используемые при изучении химии для выяснения или расчета числа окисления или состояния элементов периодической таблицы в соединениях. Менее или более электроотрицательному партнеру бинарного соединения произвольно присваиваются положительные или отрицательные числа окисления или состояния элементов периодической таблицы.
Галогены (группа 7), такие как фтор (F), хлор (Cl) и бром (Br), являются сильно электроотрицательными элементами.
Аналогично, щелочные металлы или щелочноземельные металлы, такие как натрий (Na), калий (K) и кальций (Ca), являются высокоэлектроположительными.
Галогены в периодической таблице обычно имеют отрицательные, а щелочные и щелочноземельные металлы - положительные степени окисления или числа.Периодическая таблица с числом окисления
Для расчета чисел окисления элементов s, p, d и f-блока в периодической таблице используются некоторые общие правила.
Элементы s-блока обычно имеют числа окисления +1 и +2.
Элементы p-блока обычно имеют числа окисления +3, +4, -3, -2 и -1.
Одно из важнейших свойств, отличающих переходные металлы или элементы d-блока от непереходных элементов, - переменные числа окисления или состояния.
Элементы f-блока также имеют переменные числа окисления или состояния.
Как найти число окисления элементов?
Чтобы узнать степень окисления элементов периодической таблицы, в курсе химии используются некоторые общие правила. Следующие общие правила используются для расчета чисел окисления элементов в свободном состоянии или соединениях.
Правило 1: степень окисления атомов двухатомных молекул, таких как хлор (Cl2), кислород (O2), водород (H2) и азот (N2), равно нулю. Поскольку в соединении двухатомных молекул участвуют одни и те же элементы с одинаковой электроотрицательностью.
Правило 2: Аналогично, степень окисления металлических элементов, таких как алюминий (Al), железо (Fe), цинк (Zn), медь (Cu), натрий (Na) и кальций (Ca), также равно нулю.
Правило 3: Общее число окисления водорода = +1. В гидридах щелочных металлов, таких как гидрид лития, гидрид натрия и гидрид цезия, степень окисления атома водорода = -1.
Правило 4: Все металлы в соединении обычно имеют положительную степень окисления.
Правило 5: Обычно степень окисления кислорода в соединении = -2, но в перекисях, таких как пероксид водорода (H2O2) и супероксид, кислороду присваиваются степени окисления -1 и -½.
Правило 6: Степень окисления ионов в полярных молекулах вычисляются по их заряду. Алгебраическая сумма чисел окисления всех атомов в соединении должна быть равна нулю, но многие атомные ионы равны по заряду.
Почему мы рассчитываем степени окисления?
- Чтобы определить или сбалансировать обычные окислительно-восстановительные реакции, мы использовали правило окислительных чисел, потому что некоторые реакции нельзя объяснить с помощью электронных или классических понятий.
- Например, молекула воды образуется при соединении водорода с кислородом, а соляная кислота - при соединении водорода с хлором. Образование молекул воды (H2O) и соляной кислоты (HCl) не может быть объяснено с помощью классического определения, но легко объясняется с помощью правила чисел окисления.
Степень окисления с примерами
Примеры степени окисления в соединениях
Степень окисления элементов в соединениях
Степень окисления водорода
Электронная конфигурация водорода - 1s1. Поэтому, как и щелочные металлы, водород имеет одну электронную частицу на внешней квантовой орбитали. Поэтому водород может легко потерять один электрон, чтобы показать число окисления +1.
Подобно галогенам, водороду не хватает всего одного электрона для перехода в конфигурацию следующего благородного газа - гелия. Поэтому он также может получить один электрон от щелочных или щелочноземельных металлов, чтобы показать состояние -1.
В гидриде натрия (NaH), гидриде лития (LiH), гидриде цезия (CsH) и гидриде кальция (CaH2) водород демонстрирует исключительное состояние окисления = -1, поскольку обычное состояние водорода = +1.
Щелочные и щелочноземельные металлы
Щелочные и щелочноземельные металлы являются высокоэлектроположительными с очень низкой энергией ионизации. Поэтому щелочные и щелочноземельные металлы всегда имеют положительные степени окисления или числа. Например, в галогенидах щелочных металлов галоген имеет отрицательную степень окисления, а щелочные и щелочноземельные металлы - положительную.
При электролизе щелочных гидридов, таких как гидрид лития (LiH), гидрид цезия (CsH) и гидрид кальция (CaH2), на аноде может выделяться газообразный водород.
Супероксид и пероксид
Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с кислородом, образуя ряд бинарных соединений, таких как монооксиды (M2O), пероксиды (M2O2) и супероксид (MO2). Эти элементы являются единственными известными примерами образования супероксида.
Степень окисления кислорода в пероксиде и супероксиде щелочных металлов (лития, натрия) и щелочноземельных металлов (магния, кальция) равна -1 и -½ соответственно.
Фтор более электроотрицателен, чем кислород. Его степень окисления всегда равна -1. Поэтому в F2O кислород имеет степень окисления +2.