Sauerstoff hat eine positive Oxidationsstufe. Der Oxidationszustand von Sauerstoff
OXIDATIONSZUSTAND ist die Ladung, die ein Atom in einem Molekül oder Ion haben könnte, wenn alle seine Bindungen mit anderen Atomen gebrochen würden und die gemeinsamen Elektronenpaare mit elektronegativeren Elementen zurückgelassen würden.
In welcher der Verbindungen weist Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe auf: H2O; H2O2; CO2; OF2?
OF2. Diese Verbindung, Sauerstoff hat eine Oxidationsstufe von + 2
Welcher der Stoffe ist nur ein Reduktionsmittel: Fe; SO3; Cl2; HNO3?
Schwefeloxid (IV) - SO 2
Welches Element in der III. Periode des Periodensystems von D.I. Mendeleev ist im freien Zustand das stärkste Oxidationsmittel: Na; Al; S; Cl2?
Cl Chlor
V-Teil
Zu welchen Klassen anorganischer Verbindungen gehören folgende Stoffe: HF, PbO2, Hg2SO4, Ni(OH)2, FeS, Na2CO3?
Komplexe Substanzen. Oxide
Machen Sie Formeln: a) saure Kaliumsalze von Phosphorsäure; b) basisches Zinksalz der Kohlensäure H2CO3.
Welche Substanzen werden erhalten durch die Wechselwirkung von: a) Säuren mit einem Salz; b) Säuren mit einer Base; c) Salz mit Salz; d) Basen mit Salz? Nennen Sie Beispiele für Reaktionen.
A) Metalloxide, Metallsalze.
B) Salze (nur in Lösung)
D) ein neues Salz, eine unlösliche Base und Wasserstoff werden gebildet
Welche der folgenden Substanzen reagieren mit Salzsäure: N2O5, Zn(OH)2, CaO, AgNO3, H3PO4, H2SO4? Stellen Sie Gleichungen möglicher Reaktionen auf.
Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl + H2O
CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O
Geben Sie an, zu welcher Art von Oxid Kupferoxid gehört, und beweisen Sie dies mit Hilfe chemischer Reaktionen.
Metalloxid.
Kupferoxid (II) CuO - schwarze Kristalle, kristallisieren in einem monoklinen System, Dichte 6,51 g / cm3, Schmelzpunkt 1447 ° C (unter Sauerstoffdruck). Beim Erhitzen auf 1100 °C zersetzt es sich zu Kupfer(I)-oxid:
4CuO = 2Cu2O + O2.
Es löst sich nicht in Wasser und reagiert nicht damit. Es hat schwach ausgeprägte amphotere Eigenschaften, wobei basische überwiegen.
In wässrigen Lösungen von Ammoniak bildet es Tetraaminkupfer (II) -hydroxid:
CuO + 4NH3 + H2O = (OH)2.
Reagiert leicht mit verdünnten Säuren unter Bildung von Salz und Wasser:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
Wenn es mit Alkalien verschmolzen wird, bildet es Cuprate:
CuO + 2KOH = K2CuO2 + H2O.
Durch Wasserstoff, Kohlenmonoxid und aktive Metalle zu metallischem Kupfer reduziert:
CuO + H2 = Cu + H2O;
CuO + CO = Cu + CO2;
CuO + Mg = Cu + MgO.
Es wird durch Kalzinieren von Kupfer (II) -hydroxid bei 200 ° C erhalten:
Cu(OH)2 = CuO + H2O Gewinnung von Oxid und Hydroxid von Kupfer (II)
oder während der Oxidation von metallischem Kupfer an Luft bei 400–500 ° C:
2Cu + O2 = 2CuO.
6. Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen:
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4+2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ + SO4^2-=Mg^2+ + SO4^2- +2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ = Mg^2+ +2H2O^-
NaOH + H3PO4 \u003d NaH2PO4 + H2O FE \u003d 1
H3PO4 + 2NaOH \u003d Na2HPO4 + 2H2O FE \u003d 1/2
H3PO4 + 3NaOH \u003d Na3PO4 + 3H2O FE \u003d 1/3
im ersten Fall 1 Mol Phosphorsäure hm .. . entspricht 1 Proton... Der Äquivalenzfaktor ist also 1
Prozentkonzentration - die Masse einer Substanz in Gramm, die in 100 Gramm einer Lösung enthalten ist. Wenn 100 g Lösung 5 g Salz enthalten, wie viel wird für 500 g benötigt?
Titer ist die Masse einer Substanz in Gramm, die in 1 ml einer Lösung enthalten ist. 0,3 g reichen für 300 ml.
Ca (OH) 2 + H2CO3 \u003d CaO + H2O 2 / charakteristische Reaktion - Neutralisationsreaktion Ca / OH / 2 + H2CO3 \u003d CaCO3 + H2O 3 / mit Säureoxiden reagieren Ca / OH / 2 + CO2 \u003d CaCO3 + H2O 4 / mit sauren Salzen Ca / OH / 2 + 2KHCO3 \u003d K2CO3 + CaCO3 + 2H2O 5 / Laugen gehen eine Austauschreaktion mit Salzen ein. wenn dabei ein Niederschlag entsteht 2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu / OH / 2 / Niederschlag / 6 / Alkalilösungen reagieren mit Nichtmetallen sowie mit Aluminium oder Zink. GES.
Nennen Sie drei Möglichkeiten, Salze zu gewinnen. Untermauern Sie Ihre Antwort mit den Reaktionsgleichungen
A) Neutralisationsreaktion.. Nach dem Verdampfen des Wassers wird ein kristallines Salz erhalten. Zum Beispiel:
B) Reaktion von Basen mit sauren Oxiden(siehe Abschnitt 8.2). Dies ist auch eine Variante der Neutralisationsreaktion:
V) Reaktion von Säuren mit Salzen. Dieses Verfahren eignet sich zum Beispiel, wenn ein unlösliches Salz entsteht, das ausfällt:
Welche der folgenden Stoffe können miteinander reagieren: NaOH, H3PO4, Al(OH)3, SO3, H2O, CaO? Untermauern Sie Ihre Antwort mit den Reaktionsgleichungen
2 NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O
CaO + H2O = Ca(OH)2
Al(OH)3 + NaOH = Na(Al(OH)4) oder NaAlO2 + H2O
SO3 + H2O = H2SO4
VI-Teil
Der Kern eines Atoms (Protonen, Neutronen).
Ein Atom ist das kleinste Teilchen eines chemischen Elements, das alle seine chemischen Eigenschaften behält. Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern und negativ geladenen Elektronen. Die Ladung des Kerns eines chemischen Elements ist gleich dem Produkt von Z und e, wobei Z die Seriennummer dieses Elements im Periodensystem der chemischen Elemente ist, e der Wert der elektrischen Elementarladung ist.
Protonen- stabile Elementarteilchen mit einer positiven elektrischen Einheitsladung und einer Masse, die 1836-mal größer ist als die Masse eines Elektrons. Das Proton ist der Kern des leichtesten Elements, Wasserstoff. Die Anzahl der Protonen im Kern ist Z. Neutron- ein neutrales (nicht elektrisch geladenes) Elementarteilchen mit einer Masse, die der Masse eines Protons sehr nahe kommt. Da sich die Masse des Kerns aus der Masse von Protonen und Neutronen zusammensetzt, ist die Anzahl der Neutronen im Kern eines Atoms A - Z, wobei A die Massenzahl eines bestimmten Isotops ist (siehe Periodensystem der chemischen Elemente) . Die Protonen und Neutronen, aus denen der Kern besteht, werden Nukleonen genannt. Nukleonen sind im Kern durch besondere Kernkräfte gebunden.
Elektronen
Elektron- das kleinste Teilchen eines Stoffes mit einer negativen elektrischen Ladung e=1,6·10 -19 Coulomb, angenommen als elektrische Elementarladung. Elektronen, die um den Kern rotieren, befinden sich auf den Elektronenschalen K, L, M usw. K ist die Schale, die dem Kern am nächsten ist. Die Größe eines Atoms wird durch die Größe seiner Elektronenhülle bestimmt.
Isotope
Isotop - ein Atom des gleichen chemischen Elements, dessen Kern die gleiche Anzahl von Protonen (positiv geladene Teilchen), aber eine andere Anzahl von Neutronen hat und das Element selbst die gleiche Ordnungszahl wie das Hauptelement hat. Aus diesem Grund haben Isotope unterschiedliche Atommassen.
Bei Bindungen mit weniger elektronegativen Atomen (bei Fluor sind das alle Elemente, bei Chlor alles außer Fluor und Sauerstoff) ist die Wertigkeit aller Halogene gleich. Die Oxidationsstufe ist -1 und die Ladung des Ions ist 1-. Positive Oxidationsstufen sind für Fluor nicht möglich. Chlor hingegen weist verschiedene positive Oxidationsstufen bis +7 (Gruppenzahl) auf. Anschlussbeispiele finden Sie im Abschnitt „Referenz“.
In den meisten Verbindungen wirkt Chlor als stark elektronegatives Element (EO = 3,0) in einer negativen Oxidationsstufe von -1. In Verbindungen mit elektronegativerem Fluor, Sauerstoff und Stickstoff weist es positive Oxidationsstufen auf. Besonders vielfältig sind Verbindungen von Chlor mit Sauerstoff, in denen die Oxidationsstufen von Chlor +1, -f3, +5 und +7 sowie +4 und Ch-6 sind.
Im Vergleich zu Chlor ist Fluor F viel aktiver. Es reagiert mit fast allen chemischen Elementen, mit Alkali- und Erdalkalimetallen, sogar in der Kälte. Einige Metalle (Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ni) sind durch die Bildung eines Fluoridfilms in der Kälte resistent gegen Fluor. Fluor ist das stärkste Oxidationsmittel aller bekannten Elemente. Es ist das einzige Halogen, das keine positiven Oxidationsstufen aufweisen kann. Beim Erhitzen reagiert Fluor mit allen Metallen, einschließlich Gold und Platin. Es bildet mit Sauerstoff eine Reihe von Verbindungen, und dies sind die einzigen Verbindungen, in denen Sauerstoff elektropositiv ist (z. B. Sauerstoffdifluorid OFa). Im Gegensatz zu Oxiden werden diese Verbindungen Sauerstofffluoride genannt.
Die Elemente der Sauerstoff-Untergruppe unterscheiden sich in ihren Eigenschaften deutlich von Sauerstoff. Ihr Hauptunterschied liegt in der Fähigkeit, positive Oxidationsstufen bis zu zeigen
Die Unterschiede zwischen Halogenen sind am deutlichsten in Verbindungen, in denen sie positive Oxidationsstufen aufweisen. Dies sind hauptsächlich Verbindungen von Halogenen mit den elektronegativsten Elementen - Fluor und Sauerstoff, die
Das Sauerstoffatom hat die elektronische Konfiguration [He]25 2p. Da dieses Element in seiner Elektronegativität nach Fluor an zweiter Stelle steht, hat es in Verbindungen fast immer eine negative Oxidationsstufe. Die einzigen Verbindungen, bei denen Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe hat, sind die fluorhaltigen Verbindungen Op2 und Op.
1927 wurde indirekt eine Sauerstoffverbindung von Fluor erhalten, in der Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe gleich zwei hat
Da die Stickstoffatome im Ammoniak Elektronen stärker anziehen als im elementaren Stickstoff, spricht man von einer negativen Oxidationsstufe. In Stickstoffdioxid, wo Stickstoffatome Elektronen weniger stark anziehen als in elementarem Stickstoff, hat es eine positive Oxidationsstufe. In elementarem Stickstoff oder elementarem Sauerstoff hat jedes Atom eine Oxidationsstufe von Null. (Der Oxidationszustand Null wird allen Elementen im ungebundenen Zustand zugeschrieben.) Der Oxidationszustand ist ein nützliches Konzept zum Verständnis von Redoxreaktionen.
Chlor bildet eine ganze Reihe von Oxyanionen ClO, ClO, ClO3 und ClOg, in denen es eine aufeinanderfolgende Reihe positiver Oxidationsstufen aufweist. Das Chloridion C1 hat die elektronische Struktur des Edelgases Ar mit vier Valenzelektronenpaaren. Die obigen vier Chloroxyanionen können als Reaktionsprodukte eines Chloridions, CH, als Lewis-Base mit einem, zwei, drei oder vier Sauerstoffatomen betrachtet werden, von denen jedes Elektronenakzeptor-Eigenschaften hat, d.h. Lewis-Säure
Die chemischen Eigenschaften von Schwefel, Selen und Tellur unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von denen von Sauerstoff. Einer der wichtigsten Unterschiede ist, dass diese Elemente positive Oxidationsstufen bis zu -1-6 haben, die z.
Die elektronische Konfiguration ns np ermöglicht es den Elementen dieser Gruppe, die Oxidationsstufen -I, +11, +IV und +VI aufzuweisen. Da vor der Ausbildung der Edelgaskonfiguration nur zwei Elektronen fehlen, stellt sich sehr leicht die Oxidationsstufe -II ein. Dies gilt insbesondere für die leichten Elemente der Gruppe.
Tatsächlich unterscheidet sich Sauerstoff von allen Elementen der Gruppe in der Leichtigkeit, mit der sein Atom zwei Elektronen aufnimmt und ein doppelt geladenes negatives Ion bildet. Mit Ausnahme der ungewöhnlichen negativen Oxidationsstufen von Sauerstoff in Peroxiden (-1), Superoxiden (-Va) und Ozoniden (7h), Verbindungen, in denen Sauerstoff-Sauerstoff-Bindungen bestehen, sowie Zustände + 1 und - + II Verbindungen O. Fa und ORz Sauerstoff hat in allen Verbindungen eine Oxidationsstufe von -I. Für die restlichen Elemente der Gruppe wird der negative Oxidationszustand allmählich weniger stabil und die positiven werden stabiler. Schwere Elemente werden von niedrigeren positiven Oxidationsstufen dominiert.
Entsprechend der Natur des Elements in einer positiven Oxidationsstufe ändert sich naturgemäß die Natur der Oxide in den Perioden und Gruppen des Periodensystems. Periodenweise nimmt die negative effektive Ladung an Sauerstoffatomen ab und es findet beispielsweise ein allmählicher Übergang von basischen über amphotere Oxide zu sauren Oxiden statt
Nal, Mgb, AIF3, ZrBf4. Bei der Bestimmung des Oxidationszustands von Elementen in Verbindungen mit polaren kovalenten Bindungen werden die Werte ihrer Elektronegativität verglichen (siehe 1.6), da während der Bildung einer chemischen Bindung Elektronen zu Atomen elektronegativerer Elemente verschoben werden, letztere haben in Verbindungen eine negative Oxidationsstufe Fluor, gekennzeichnet durch den höchsten Wert der Elektronegativität, hat in Verbindungen immer eine konstante negative Oxidationsstufe -1.
I Sauerstoff, der auch einen hohen Elektronegativitätswert hat, ist durch eine negative Oxidationsstufe gekennzeichnet, normalerweise -2, in Peroxiden -1. Die Ausnahme ist die Verbindung OF2, in der die Oxidationsstufe von Sauerstoff 4-2 ist. Alkali- und Erdalkalielemente, die sich durch eine relativ niedrige Elektronegativität auszeichnen, haben immer eine positive Oxidationsstufe von +1 bzw. +2. Beispielsweise weist Wasserstoff in den meisten Verbindungen eine konstante Oxidationsstufe (+ 1) auf
In Bezug auf die Elektronegativität ist Sauerstoff nach Fluor an zweiter Stelle. Sauerstoffverbindungen mit Fluor sind einzigartig, da nur in diesen Verbindungen Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe hat.
Derivate einer positiven Oxidationsstufe des Sauerstoffs sind die stärksten energieintensiven Oxidationsmittel, die unter bestimmten Bedingungen die in ihnen gespeicherte chemische Energie freisetzen können. Sie können als wirksame Treibmittel-Oxidationsmittel verwendet werden.
Und sie gehören zu den Nichtmetallen, der angegebene Zustand ist für sie am häufigsten. Allerdings befinden sich die Elemente der Gruppe 6A, mit Ausnahme von Sauerstoff, häufig in Zuständen mit positiver Oxidationsstufe bis +6, was der Vergesellschaftung aller sechs Valenzelektronen mit Atomen elektronegativerer Elemente entspricht.
Alle Elemente dieser Untergruppe, außer Polonium, sind Nichtmetalle. In ihren Verbindungen weisen sie sowohl negative als auch positive Oxidationsstufen auf. In Verbindungen mit Metallen und Wasserstoff ist ihre Oxidationsstufe normalerweise -2. In Verbindungen mit Nichtmetallen, beispielsweise mit Sauerstoff, kann es einen Wert von +4 oder -) -6 haben. Die Ausnahme ist Sauerstoff selbst. In Bezug auf die Elektronegativität ist es nach Fluor an zweiter Stelle, daher ist seine Oxidationsstufe nur in Kombination mit diesem Element (OR) positiv (-1-2). In Verbindungen mit allen anderen Elementen ist die Oxidationsstufe von Sauerstoff negativ und beträgt normalerweise -2. In Wasserstoffperoxid und seinen Derivaten ist es -1.
Stickstoff ist in der Elektronegativität nur Sauerstoff und Fluor unterlegen. Daher weist es nur in Verbindungen mit diesen beiden Elementen positive Oxidationsstufen auf. In Oxiden und Oxyanionen nimmt der Oxidationszustand von Stickstoff Werte von + 1 bis -b 5 an.
In Verbindungen mit elektronegativeren Elementen haben p-Elemente der Gruppe VI eine positive Oxidationsstufe. Für sie (außer Sauerstoff) sind die charakteristischsten Oxidationsstufen -2, +4, -4-6, was einer allmählichen Zunahme der Anzahl ungepaarter Elektronen entspricht, wenn ein Atom eines Elements angeregt wird.
Besonders bekannt sind komplexe Anionen mit Sauerstoffliganden – Oxo-Komplexe. Sie werden von Atomen überwiegend nichtmetallischer Elemente in positiven Oxidationsstufen (Metall - nur in hohen Oxidationsstufen) gebildet. Oxokomplexe werden durch die Wechselwirkung von kovalenten Oxiden der entsprechenden Elemente mit einem negativ polarisierten Sauerstoffatom beispielsweise von basischen Oxiden oder Wasser erhalten
Oxide und Hydroxide. Oxide und Hydroxide von p-Elementen können als Verbindungen mit der höchsten positiven Oxidationsstufe angesehen werden, p-Elemente mit Sauerstoff
O, CJUg, CbO), in denen Chlor eine positive Oxidationsstufe aufweist. Stickstoff verbindet sich bei hohen Temperaturen direkt mit Sauerstoff und zeigt daher reduzierende Eigenschaften.
In Verbindungen mit Sauerstoff können Elemente die höchste positive Oxidationsstufe aufweisen, die der Gruppennummer entspricht. Oxide von Elementen können je nach Stellung im Periodensystem und Oxidationsgrad des Elements basische oder saure Eigenschaften aufweisen.
Darüber hinaus können diese Elemente auch positive Oxidationsstufen bis +6 aufweisen, mit Ausnahme von Sauerstoff (nur bis +2). Elemente der Sauerstoff-Untergruppe sind Nichtmetalle.
Die gebräuchlichsten Oxidationsmittel sind Halogene, Sauerstoff und Oxyanionen wie MPO4, Cr3O und NO, bei denen das Zentralatom einen hohen positiven Oxidationszustand hat. Manchmal als Oxidationsmittel
OgRg- und Oorg-Verbindungen sind starke Oxidationsmittel, da sich Sauerstoff in ihnen in einem positiven Oxidationszustand befindet - -1 und +2, und daher mit einer großen Energiereserve (hohe Elektronenaffinität) aufgrund der Tendenz Elektronen stark anziehen Sauerstoff in die für ihn stabilsten Zustände zu gehen.
Ionisierte Atome von Nichtmetallen in positiver Oxidationsstufe und Metallionen in hoher Oxidationsstufe bilden mit Sauerstoff neutrale Moleküle der Oxide CO, CO2, NO, N02, 302, Sn02, MnOa Komplexe sauerstoffhaltige Ionen N0, P04, 3O " , Cr0, MnOg usw. .
Das valar-ny elektrochemische Niveau der Atome dieser Elemente entspricht der Formel pa pr Sauerstoff ist das zweitstärkste elektronegative Element (nach dem negativsten Fluor), ihm kann in Verbindungen gleich (-I) in Sauerstoff eine stabile Oxidationsstufe zugeordnet werden Fluoride haben einen positiven Oxidationszustand. Die restlichen Elemente der VIA-Gruppe weisen in ihren Verbindungen Oxidationsstufen (-I), (+ IV) und (Ch VI) auf, und die Oxidationsstufe ist stabil für Schwefel (+ VI) und für die restlichen Elemente (4-IV ). Durch Elektronegativität
Bei der Wechselwirkung von O2 mit dem stärksten Oxidationsmittel P1Pv entsteht eine Substanz O2[P1Pb], in der das Molekülion Og das Kation ist. Verbindungen, in denen Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe hat, sind die stärksten energieintensiven Oxidationsmittel, die unter bestimmten Bedingungen gespeicherte chemische Energie freisetzen können. Sie können als wirksame Treibmittel-Oxidationsmittel verwendet werden.
Allerdings ist bei ihnen die Fähigkeit zur Anlagerung von Elektronen deutlich geringer ausgeprägt als bei den entsprechenden Elementen der Gruppen VI und VII. Mit Sauerstoff bilden sie Oxide vom Typ RjOj, die den höchsten positiven Oxidationszustand von + 5 aufweisen.
Brom und Jod weisen in ihren Verbindungen mit Sauerstoff und mit elektronegativeren Halogenen positive Oxidationsstufen auf. Gut untersucht sind solche sauerstoffhaltigen Säuren (und ihre Salze) dieser Elemente wie HOHg (bromige, Salze sind Hypobromite) und HOI (Jod, Salze sind Hypoiodite), HBrO3 (bromige, Salze sind Bromate) und NHS (Jod, Salze sind Jodate) sowie NbYub (ortho-iodisch, Salze - ortho-Periodate).
Redoxprozesse sind für die belebte und unbelebte Natur von großer Bedeutung. Beispielsweise kann der Verbrennungsprozess unter Beteiligung von Luftsauerstoff auf den OVR zurückgeführt werden. Bei dieser Redoxreaktion entfaltet es seine nichtmetallischen Eigenschaften.
Auch Beispiele für OVR sind Verdauungs-, Atmungsprozesse, Photosynthese.
Einstufung
Je nachdem, ob sich der Wert der Oxidationsstufe der Elemente des Ausgangsstoffs und des Reaktionsprodukts ändert, ist es üblich, alle chemischen Umwandlungen in zwei Gruppen zu unterteilen:
- Redox;
- keine Änderung der Oxidationsstufe.
Beispiele der zweiten Gruppe sind ionische Prozesse, die zwischen Stofflösungen ablaufen.
Oxidations-Reduktions-Reaktionen sind Prozesse, die mit einer Änderung des Oxidationszustands der Atome verbunden sind, aus denen die ursprünglichen Verbindungen bestehen.
Was ist oxidationszustand
Dies ist die bedingte Ladung, die ein Atom in einem Molekül annimmt, wenn die Elektronenpaare chemischer Bindungen zu einem elektronegativeren Atom verschoben werden.
Beispielsweise weist Fluor im Natriumfluorid (NaF)-Molekül die maximale Elektronegativität auf, sodass sein Oxidationszustand einen negativen Wert hat. Das Natrium in diesem Molekül ist ein positives Ion. Die Summe der Oxidationsstufen in einem Molekül ist Null.
Definitionsmöglichkeiten
Was für ein Ion ist Sauerstoff? Positive Oxidationsstufen sind dafür uncharakteristisch, was aber nicht bedeutet, dass dieses Element sie bei bestimmten chemischen Wechselwirkungen nicht zeigt.
Der Begriff des Oxidationsgrades selbst hat einen formalen Charakter, er ist nicht mit der effektiven (realen) Ladung des Atoms verbunden. Es ist praktisch, es bei der Einstufung von Chemikalien sowie bei der Aufzeichnung laufender Prozesse zu verwenden.
Definitionsregeln
Bei Nichtmetallen werden die niedrigsten und höchsten Oxidationsstufen unterschieden. Zieht man zur Bestimmung des ersten Indikators von der Gruppennummer acht ab, so stimmt der zweite Wert grundsätzlich mit der Nummer der Gruppe überein, in der sich dieses chemische Element befindet. In Verbindungen ist es beispielsweise normalerweise -2. Solche Verbindungen werden Oxide genannt. Zu solchen Substanzen gehört beispielsweise Kohlendioxid (Kohlendioxid), dessen Formel CO 2 ist.
Nichtmetalle weisen in Säuren und Salzen oft die maximale Oxidationsstufe auf. Beispielsweise hat das Halogen in Perchlorsäure HClO 4 die Wertigkeit VII (+7).
Peroxide
Die Oxidationsstufe des Sauerstoffatoms in Verbindungen ist normalerweise -2, mit Ausnahme von Peroxiden. Sie gelten als Sauerstoffverbindungen, die ein unvollständig reduziertes Ion in Form von O 2 2-, O 4 2-, O 2 - enthalten.
Peroxidverbindungen werden in zwei Gruppen eingeteilt: einfach und komplex. Einfache Verbindungen sind solche, bei denen die Peroxidgruppe durch eine atomare oder ionische chemische Bindung mit dem Metallatom oder -ion verbunden ist. Solche Substanzen werden von Alkali- und Erdalkalimetallen (außer Lithium und Beryllium) gebildet. Mit zunehmender Elektronegativität des Metalls innerhalb der Nebengruppe wird ein Übergang vom ionischen Bindungstyp zur kovalenten Struktur beobachtet.
Vertreter der ersten Gruppe (Hauptuntergruppe) weisen neben Peroxiden vom Typ Me 2 O 2 auch Peroxide in Form von Me 2 O 3 und Me 2 O 4 auf.
Wenn Sauerstoff mit Fluor eine positive Oxidationsstufe aufweist, ist dieser Indikator in Kombination mit Metallen (in Peroxiden) -1.
Komplexe Peroxoverbindungen sind Substanzen, bei denen diese Gruppe als Liganden fungiert. Ähnliche Substanzen werden von Elementen der dritten Gruppe (Hauptuntergruppe) sowie nachfolgenden Gruppen gebildet.
Klassifizierung komplexer Peroxogruppen
Es gibt fünf Gruppen solcher Komplexverbindungen. Die erste sind Peroxosäuren mit der allgemeinen Form [Ep(O 2 2–) x L y ] z– . In diesem Fall treten Peroxidionen in das Komplexion ein oder wirken als einzähniger (E-O-O-), verbrückender (E-O-O-E) Ligand und bilden einen mehrkernigen Komplex.
Weist Sauerstoff mit Fluor eine positive Oxidationsstufe auf, ist es in Verbindung mit Alkali- und Erdalkalimetallen ein typisches Nichtmetall (-1).
Ein Beispiel für eine solche Substanz ist Carosche Säure (Peroxomonomersäure) der Form H 2 SO 5 . Die Ligandenperoxidgruppe in solchen Komplexen fungiert als Brücke zwischen Nichtmetallatomen, beispielsweise in Peroxodischwefelsäure der Form H 2 S 2 O 8 - einer weißen kristallinen Substanz mit niedrigem Schmelzpunkt.
Die zweite Gruppe von Komplexen wird von Substanzen gebildet, bei denen die Peroxogruppe Teil eines komplexen Ions oder Moleküls ist.
Sie werden durch die Formel [E n (O 2 ) x L y] z dargestellt.
Die restlichen drei Gruppen sind Peroxide, die Kristallwasser enthalten, beispielsweise Na 2 O 2 × 8H 2 O, oder Kristallwasserstoffperoxid.
Als typische Eigenschaften aller peroxidischen Substanzen heben wir ihre Wechselwirkung mit sauren Lösungen hervor, die Freisetzung von Aktivsauerstoff bei thermischer Zersetzung.
Chlorate, Nitrate, Permanganate, Perchlorate können als Sauerstoffquelle wirken.
Sauerstoffdifluorid
Wann weist Sauerstoff eine positive Oxidationsstufe auf? In Verbindung mit mehr elektronegativem Sauerstoff) OF 2. Es ist +2. Diese Verbindung wurde erstmals zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts von Paul Lebo erhalten und wenig später von Ruff untersucht.
Sauerstoff weist in Verbindung mit Fluor einen positiven Oxidationszustand auf. Seine Elektronegativität beträgt 4, sodass sich die Elektronendichte im Molekül in Richtung des Fluoratoms verschiebt.
Eigenschaften von Sauerstofffluorid
Diese Verbindung befindet sich in einem flüssigen Aggregatzustand, sie ist mit flüssigem Sauerstoff, Fluor und Ozon unbegrenzt mischbar. Die Löslichkeit in kaltem Wasser ist minimal.
Wie erklärt sich eine positive Oxidationsstufe? Die Great Encyclopedia of Oil erklärt, dass es möglich ist, die höchste + (positive) Oxidationsstufe durch die Gruppennummer im Periodensystem zu bestimmen. Dieser Wert wird durch die größte Anzahl an Elektronen bestimmt, die ein neutrales Atom bei vollständiger Oxidation abgeben kann.
Sauerstofffluorid wird durch das alkalische Verfahren erhalten, bei dem Fluorgas durch eine wässrige Alkalilösung geleitet wird.
Dabei entstehen neben Sauerstofffluorid auch Ozon und Wasserstoffperoxid.
Eine alternative Möglichkeit zur Gewinnung von Sauerstofffluorid ist die Elektrolyse einer Lösung von Flusssäure. Teilweise wird diese Verbindung auch bei der Verbrennung in einer Wasser-Fluor-Atmosphäre gebildet.
Der Prozess verläuft nach einem radikalischen Mechanismus. Zunächst erfolgt die Initiierung freier Radikale, begleitet von der Bildung eines Sauerstoffbiradikals. Der nächste Schritt ist der dominante Prozess.
Sauerstoffdifluorid zeigt stark oxidierende Eigenschaften. In seiner Stärke ist es mit freiem Fluor und vom Mechanismus des oxidativen Prozesses mit Ozon vergleichbar. Die Reaktion benötigt eine hohe Aktivierungsenergie, da in der ersten Stufe die Bildung von atomarem Sauerstoff erfolgt.
Die thermische Zersetzung dieses Oxids, bei dem Sauerstoff durch eine positive Oxidationsstufe gekennzeichnet ist, ist eine monomolekulare Reaktion, die bei Temperaturen über 200 °C beginnt.
Besondere Merkmale
Wenn Sauerstofffluorid in heißes Wasser eintritt, tritt eine Hydrolyse auf, deren Produkte gewöhnlicher molekularer Sauerstoff sowie Fluorwasserstoff sind.
Im alkalischen Milieu wird der Prozess deutlich beschleunigt. Ein Gemisch aus Wasser und Sauerstoffdifluoriddampf ist explosiv.
Diese Verbindung reagiert intensiv mit metallischem Quecksilber und bildet auf Edelmetallen (Gold, Platin) nur einen dünnen Fluoridfilm. Diese Eigenschaft erklärt die Möglichkeit, diese Metalle bei gewöhnlicher Temperatur für den Kontakt mit Sauerstofffluorid zu verwenden.
Bei Temperaturerhöhung kommt es zur Oxidation von Metallen. Magnesium und Aluminium gelten als die am besten geeigneten Metalle, um mit dieser Fluorverbindung zu arbeiten.
Edelstähle und Kupferlegierungen verändern unter dem Einfluss von Sauerstofffluorid leicht ihr ursprüngliches Aussehen.
Die hohe Aktivierungsenergie der Zersetzung dieser Sauerstoffverbindung mit Fluor ermöglicht es, sie sicher mit verschiedenen Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, zu mischen, was die Möglichkeit der Verwendung von Sauerstofffluorid als hervorragendes Raketenbrennstoff-Oxidationsmittel erklärt.
Fazit
Chemiker führten eine Reihe von Experimenten durch, die die Zweckmäßigkeit der Verwendung dieser Verbindung in gasdynamischen Laseranlagen bestätigten.
Fragestellungen zur Bestimmung der Oxidationsstufen von Sauerstoff und anderen Nichtmetallen sind Bestandteil des Schulchemiekurses.
Solche Fähigkeiten sind wichtig, weil sie es Schülerinnen und Schülern ermöglichen, die in den Prüfungen des Einheitlichen Staatsexamens gestellten Aufgaben zu bewältigen.
DEFINITION
Sauerstoff ist das achte Element im Periodensystem. Es befindet sich in der zweiten Periode der VI-Gruppe A der Untergruppe. Bezeichnung - O.
Natürlicher Sauerstoff besteht aus drei stabilen Isotopen 16O (99,76%), 17O (0,04%) und 18O (0,2%).
Das stabilste zweiatomige Sauerstoffmolekül ist O 2 . Es ist paramagnetisch und schwach polarisiert. Die Schmelzpunkte (-218,9 o C) und Siedepunkte (-183 o C) von Sauerstoff sind sehr niedrig. Sauerstoff ist in Wasser schlecht löslich. Unter normalen Bedingungen ist Sauerstoff ein farb- und geruchloses Gas.
Flüssiger und fester Sauerstoff wird von einem Magneten angezogen, weil. seine Moleküle sind paramagnetisch. Fester Sauerstoff ist blau und flüssiger Sauerstoff ist blau. Die Färbung beruht auf der gegenseitigen Beeinflussung von Molekülen.
Sauerstoff existiert in Form von zwei allotropen Modifikationen - Sauerstoff O 2 und Ozon O 3.
Die Oxidationsstufe von Sauerstoff in Verbindungen
Sauerstoff bildet aufgrund der Induktion von kovalenten unpolaren Bindungen zweiatomige Moleküle der Zusammensetzung O 2 , und bekanntlich ist bei Verbindungen mit unpolaren Bindungen die Oxidationsstufe der Elemente gleich Null.
Sauerstoff zeichnet sich durch einen ziemlich hohen Elektronegativitätswert aus, daher weist er meistens einen negativen Oxidationszustand auf (-2) (Na 2 O -2, K 2 O -2, CuO -2, PbO -2, Al 2 O -2 3, Fe 2 O -2 3, NO -2 2, P 2 O -2 5, CrO -2 3, Mn 2 O -2 7).
In peroxidartigen Verbindungen weist Sauerstoff einen Oxidationszustand auf (-1) (H20-12).
In der OF 2 -Verbindung weist Sauerstoff einen positiven Oxidationszustand gleich auf (+2) , da Fluor das elektronegativste Element ist und seine Oxidationsstufe immer (-1) ist.
Als Derivat, in dem Sauerstoff eine Oxidationsstufe aufweist (+4) , können wir die allotrope Modifikation von Sauerstoff - Ozon O 3 (O +4 O 2) betrachten.
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
(Wiederholung)
II. Oxidationszustand (Neumaterial)
Oxidationszustand- Dies ist die bedingte Ladung, die das Atom als Ergebnis der vollständigen Rückgabe (Akzeptanz) von Elektronen erhält, basierend auf der Bedingung, dass alle Bindungen in der Verbindung ionisch sind.
Betrachten Sie die Struktur von Fluor- und Natriumatomen:
F+9)2)7
Na+11)2)8)1
- Was kann über die Vollständigkeit der äußeren Ebene von Fluor- und Natriumatomen gesagt werden?
- Welches Atom ist leichter zu akzeptieren, und welches gibt leichter Valenzelektronen ab, um die äußere Ebene zu vervollständigen?
Haben beide Atome eine unvollständige äußere Ebene?
Es ist für das Natriumatom einfacher, Elektronen abzugeben, für Fluor, Elektronen aufzunehmen, bevor das äußere Niveau abgeschlossen ist.
F 0 + 1² → F -1 (Ein neutrales Atom nimmt ein negatives Elektron auf und nimmt einen Oxidationszustand von "-1" an und verwandelt sich in negativ geladenes Ion - Anion )
Na 0 – 1ē → Na +1 (Ein neutrales Atom gibt ein negatives Elektron ab und nimmt einen Oxidationszustand von "+1" an, der sich in verwandelt positiv geladenes Ion - Kation )
So bestimmen Sie den Oxidationszustand eines Atoms in PSCE D.I. Mendelejew?
Definitionsregeln Oxidationsstufen eines Atoms in PSCE D.I. Mendelejew:
1. Wasserstoff weist normalerweise eine Oxidationsstufe (CO) auf +1 (Ausnahme, Verbindungen mit Metallen (Hydride) - Wasserstoff hat CO gleich (-1) Me + n H n -1)
2. Sauerstoff weist normalerweise CO auf -2 (Ausnahmen: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - Wasserstoffperoxid)
3. Metalle nur zeigen + n positives CO
4. Fluor zeigt immer CO gleich an -1 (F-1)
5. Für Elemente wichtigsten Untergruppen:
Höher CO (+) = Gruppennummer n Gruppen
Minderwertig CO (-) = n Gruppen – 8
Regeln zur Bestimmung der Oxidationsstufe eines Atoms in einer Verbindung:
I. Oxidationszustand freie Atome und Atome in Molekülen einfache Substanzen ist gleich Null -Na 0 , P 4 0 , O 2 0
II. v komplexe Substanz die algebraische Summe von CO aller Atome unter Berücksichtigung ihrer Indizes ist gleich Null = 0 , und in komplexes Ion seine Ladung.
Zum Beispiel, h +1 n +5 Ö 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0
2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2
Übung 1 - die Oxidationsstufen aller Atome in der Schwefelsäureformel H 2 SO 4 bestimmen?
1. Notieren wir die bekannten Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff und nehmen wir das CO von Schwefel als „x“
H +1 S × O 4 –2
(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 6 oder (+6), daher hat Schwefel CO +6, d.h. S+6
Aufgabe 2 - die Oxidationsstufen aller Atome in der Formel der Phosphorsäure H 3 PO 4 bestimmen?
1. Notieren wir die bekannten Oxidationsstufen von Wasserstoff und Sauerstoff und nehmen wir das CO von Phosphor als "x"
H 3 +1 P × O 4 –2
2. Stellen Sie die Gleichung auf und lösen Sie sie gemäß der Regel (II):
(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 5 oder (+5), daher hat Phosphor CO +5, d.h. P+5
Aufgabe 3 - die Oxidationsstufen aller Atome in der Formel des Ammoniumions (NH 4) + ?
1. Lassen Sie uns den bekannten Oxidationszustand von Wasserstoff notieren und das CO von Stickstoff als "x" nehmen
Ein chemisches Element in einer Verbindung, berechnet aus der Annahme, dass alle Bindungen ionisch sind.
Die Oxidationsstufen können einen positiven, negativen oder Nullwert haben, daher ist die algebraische Summe der Oxidationsstufen von Elementen in einem Molekül unter Berücksichtigung der Anzahl ihrer Atome 0 und in einem Ion - die Ladung des Ions.
1. Die Oxidationsstufen von Metallen in Verbindungen sind immer positiv.
2. Die höchste Oxidationsstufe entspricht der Gruppennummer des Periodensystems, in dem sich dieses Element befindet (Ausnahme: Au+3(Ich gruppiere), Cu+2(II), aus Gruppe VIII, die Oxidationsstufe +8 kann nur bei Osmium vorliegen Os und Ruthenium Ru.
3. Die Oxidationsstufen von Nichtmetallen hängen davon ab, mit welchem Atom sie verbunden sind:
- wenn mit einem Metallatom, dann ist die Oxidationsstufe negativ;
- Wenn es sich um ein Nichtmetallatom handelt, kann die Oxidationsstufe sowohl positiv als auch negativ sein. Sie hängt von der Elektronegativität der Atome der Elemente ab.
4. Die höchste negative Oxidationsstufe von Nichtmetallen kann bestimmt werden, indem von 8 die Nummer der Gruppe abgezogen wird, in der sich dieses Element befindet, d.h. die höchste positive Oxidationsstufe ist gleich der Zahl der Elektronen auf der äußeren Schicht, die der Gruppenzahl entspricht.
5. Die Oxidationsstufen einfacher Stoffe sind 0, egal ob es sich um ein Metall oder ein Nichtmetall handelt.
Elemente mit konstanten Oxidationsstufen.
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Element |
Charakteristischer Oxidationszustand |
Ausnahmen |
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Metallhydride: LIH-1 |
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Oxidationszustand heißt die bedingte Ladung des Teilchens unter der Annahme, dass die Bindung vollständig gebrochen ist (hat einen ionischen Charakter). h- Kl = h + + Kl - , Die Bindung in Salzsäure ist kovalent polar. Das Elektronenpaar ist stärker zum Atom hin vorgespannt Kl - , weil es ist ein elektronegativeres ganzes Element. Wie bestimmt man den Oxidationsgrad?Elektronegativität ist die Fähigkeit von Atomen, Elektronen von anderen Elementen anzuziehen. Die Oxidationsstufe ist über dem Element angegeben: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Kl - usw. Es kann negativ und positiv sein. Der Oxidationszustand einer einfachen Substanz (ungebundener, freier Zustand) ist Null. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff in den meisten Verbindungen ist -2 (mit Ausnahme von Peroxiden). H2O2, wo es -1 ist und Verbindungen mit Fluor - Ö +2 F 2 -1 , Ö 2 +1 F 2 -1 ). - Oxidationszustand ein einfaches einatomiges Ion ist gleich seiner Ladung: N / A + , Ca +2 . Wasserstoff hat in seinen Verbindungen eine Oxidationsstufe von +1 (Ausnahmen sind Hydride - N / A + h - und geben Sie Verbindungen ein C +4 h 4 -1 ). Bei Metall-Nichtmetall-Bindungen hat das Atom mit der höchsten Elektronegativität eine negative Oxidationsstufe (Elektronegativitätsdaten werden auf der Pauling-Skala angegeben): h + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NEIN 3 ) - usw. Regeln zur Bestimmung des Oxidationsgrades in chemischen Verbindungen.Nehmen wir eine Verbindung KMnO 4 , es ist notwendig, die Oxidationsstufe des Manganatoms zu bestimmen. Argumentation:
K+MnXO 4 -2 Lassen x- uns unbekannter Oxidationsgrad von Mangan. Die Anzahl der Kaliumatome beträgt 1, Mangan - 1, Sauerstoff - 4. Es ist bewiesen, dass das Molekül als Ganzes elektrisch neutral ist, also muss seine Gesamtladung gleich Null sein. 1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0, X = +7, Daher ist die Oxidationsstufe von Mangan in Kaliumpermanganat = +7. Nehmen wir ein weiteres Beispiel für ein Oxid Fe2O3. Es ist notwendig, den Oxidationszustand des Eisenatoms zu bestimmen. Argumentation:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Fazit: Die Oxidationsstufe von Eisen in diesem Oxid ist +3. Beispiele. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller Atome im Molekül. 1. K2Cr2O7. Oxidationszustand K+1, Sauerstoff O-2. Gegebene Indizes: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Denn die algebraische Summe der Oxidationsstufen der Elemente in einem Molekül unter Berücksichtigung der Anzahl ihrer Atome 0 ist, dann ist die Anzahl der positiven Oxidationsstufen gleich der Anzahl der negativen. Oxidationszustände K+O=(-14)+(+2)=(-12). Daraus folgt, dass die Zahl der positiven Potenzen des Chromatoms 12 ist, aber es gibt 2 Atome im Molekül, was bedeutet, dass es (+12):2=(+6) pro Atom gibt. Antworten: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(AsO 4) 3-. In diesem Fall ist die Summe der Oxidationsstufen nicht mehr gleich Null, sondern gleich der Ladung des Ions, d.h. - 3. Machen wir eine Gleichung: x+4×(- 2)= - 3 . Antworten: (Als +5 O 4 -2) 3-. |
