산화상태 4. 물질의 올바른 배합

산화 상태는 모든 결합이 이온 유형이라는 가정하에 계산된 화합물의 화학 원소 원자의 조건부 전하입니다. 산화 상태는 양수, 음수 또는 0 값을 가질 수 있습니다. 이온.

이 산화 상태 목록은 알려진 모든 산화 상태를 보여줍니다. 화학 원소멘델레예프의 주기율표. 목록은 모든 추가 사항이 포함된 Greenwood 테이블을 기반으로 합니다. 색상으로 강조 표시된 선에는 산화 상태가 0인 불활성 가스가 포함되어 있습니다.

−1

시간

그

리

-3

~이다

−1

−4

−3

−2

−1

씨

−3

−2

−1

−2

−1

영형

−1

네

−1

나

마그네슘

알

−4

−3

−2

−1

시

−3

−2

−1

−2

−1

클

아르

케이

카

−1

티

−1

−2

−1

크롬

−3

−2

−1

미네소타

−2

−1

철

−1

공동

−1

니

구

아연

가

−4

게

−3

같이

−2

세

−1

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크르

시니어

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−1

−2

−1

모

−3

−1

−2

루

−1

에

−4

−3

−2

테

−1

세

바

라

세륨

홍보

오후

에스엠

유럽 연합

신

결핵

다이

호

어

티엠

루

에프

−1

고마워

−2

−1

여

−3

−1

답장

−2

−1

오스

−3

−1

이르

백금

−1

오

−4

납

−3

바이

−2

포

−1

~에

정말로

라

아크

아빠

유

넵

푸

오전

센티미터

참조

에스

100

에프엠

101

102

아니요.

103

104

105

106

107

108

헉

원소의 가장 높은 산화 상태는 이 원소가 위치한 주기율표의 그룹 번호에 해당합니다(예외: Au + 3(그룹 I), Cu + 2(II), VIII 그룹산화 상태 +8은 오스뮴 Os와 루테늄 Ru에서만 찾을 수 있습니다.

화합물에서 금속의 산화 상태

화합물에서 금속의 산화 상태는 항상 양수이지만 비금속에 대해 이야기하면 산화 상태는 원소가 연결된 원자에 따라 다릅니다.

비금속 원자의 경우 산화 상태는 양수와 음수 모두가 될 수 있습니다. 그것은 원소 원자의 전기 음성도에 달려 있습니다.
금속 원자의 경우 산화 상태는 음수입니다.

비금속의 음의 산화 상태

비금속의 가장 높은 음의 산화 상태는 주어진 화학 원소가 위치한 그룹의 수를 8에서 빼서 결정할 수 있습니다. 가장 높은 양의 산화 상태는 그룹 번호에 해당하는 외부 층의 전자 수와 같습니다.

단순 물질의 산화 상태는 금속이든 비금속이든 상관없이 0입니다.

출처:

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. 원소의 화학 - 2판. - 옥스포드: Butterworth-Heinemann, 1997
Mg-Mg 결합을 갖는 녹색 안정 마그네슘(I) 화합물 / Jones C.; Stasch A .. - Science Journal, 2007. - 12월 (318호(No. 5857)
과학 저널, 1970. - 문제. 3929. - 번호 168. - P. 362.
화학 학회지, Chemical Communications, 1975, pp. 760b-761.
Irving Langmuir 원자와 분자의 전자 배열. - 제이엠. 화학 Soc., 1919. - Iss. 41.

과제 54.
수소, 불소, 황 및 질소의 가장 낮은 산화 상태는 무엇입니까? 왜요? 이 산화 상태에서 이러한 원소로 칼슘 화합물에 대한 공식을 만드십시오. 해당 연결의 이름은 무엇입니까?
해결책:
가장 낮은 산화 상태는 조건부 전하에 의해 결정되며,원자는 불활성 기체 ns2np6(수소의 경우 ns2)의 안정한 전자 껍질을 형성하는 데 필요한 전자 수를 추가할 때 획득합니다. 수소, 불소, 황 및 질소는 각각 화학 원소 주기율표의 IA-, VIIA-, VIA- 및 VA- 그룹에 있으며 외부 에너지 준위 s 1, s 2 p 5, s 2의 구조를 갖습니다. p 4 및 s 2 p 3.

따라서 외부 에너지 준위를 완성하기 위해 수소 원자와 불소 원자는 각각 하나의 전자를, 황 원자는 2개, 질소 원자는 3개를 부착해야 합니다. 따라서 수소, 불소, 황 및 질소의 낮은 산화 상태는 각각 -1, -1, -2 및 -3입니다. 이 산화 상태에서 이러한 원소를 포함하는 칼슘 화합물의 공식:

CaH 2 - 칼슘 하이드라이드;
CaF 2 - 불화 칼슘;
CaS - 황화칼슘;
Ca 3 N 2 - 질화 칼슘.

과제 55.
실리콘, 비소, 셀레늄 및 염소의 가장 낮은 산화 상태와 가장 높은 산화 상태는 무엇입니까? 왜요? 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물의 공식을 작성하십시오.
해결책:
원소의 가장 높은 산화 상태는 일반적으로 주기율표의 족 번호에 의해 결정됩니다.
그가 속한 DI 멘델레예프. 가장 낮은 산화 상태는 불활성 기체 ns 2 np 6(수소의 경우 ns 2)의 안정적인 8개 전자 껍질을 형성하는 데 필요한 전자 수를 추가할 때 원자가 획득하는 조건부 전하에 의해 결정됩니다. 규소, 비소, 셀레늄 및 염소는 각각 IVA-, VA-, VI- 및 VIIA- 그룹에 있으며 외부 에너지 준위의 구조는 각각 s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 및 s 2 p5. 따라서, 최고도비소, 셀레늄 및 염소의 실리콘 산화는 각각 +4, +5, +6 및 +7과 같습니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물 공식: H 2 SiO 3 - 규산; H 3 AsO 4 - 비소산; H 2 SeO 4 - 셀렌산; HClO 4 - 과염소산.

비소, 셀레늄 및 염소의 실리콘의 가장 낮은 산화 상태는 각각 -4, -5, -6 및 -7입니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물 공식: H 4 Si, H 3 As, H 2 Se, HCl.

과제 56.
크롬은 산화 상태 +2, +3, +6을 나타내는 화합물을 형성합니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 산화물과 수산화물의 공식을 작성하십시오. 크롬(III) 수산화물의 양쪽성을 증명하는 반응식을 쓰십시오.
해결책:
크롬은 산화 상태 +2, +3, +6을 나타내는 화합물을 형성합니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 산화물 및 수산화물의 공식:

a) 크롬 산화물:

CrO - 크롬(II) 산화물;
Cr 2 O 3 - 크롬(III) 산화물;
CrO 3 - 크롬(VI) 산화물.

b) 수산화 크롬:

Cr(OH) 2 - 크롬(II) 수산화물;
Cr(OH) 3 - 크롬(III) 수산화물;
H 2 CrO 4 - 크롬산.

Cr(OH) 3 - 크롬(III) 수산화물 - 양쪽성 전해질, 즉 산과 염기 모두와 반응하는 물질. 크롬(III) 수산화물의 양쪽성을 증명하는 반응식:

a) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O;
b) Cr(OH) 3 + 3NaOH = NaCrO 3 + 3H 2 O.

과제 57.
주기율표에 있는 원소의 원자량은 지속적으로 증가하는 반면 단순체의 성질은 주기적으로 변합니다. 이것을 어떻게 설명할 수 있습니까? 동기 부여된 답변을 제공합니다.
해결책:
대부분의 경우 원소 원자의 핵 전하가 증가함에 따라 원자핵의 양성자와 중성자의 함량이 자연적으로 증가하기 때문에 상대적 원자 질량이 자연적으로 증가합니다. 외부 에너지 준위에서 원자의 전자 수가 주기적으로 변하기 때문에 단순체의 특성은 주기적으로 변합니다. 원소의 원자에서 안정적인 8 전자 껍질 (비활성 기체 껍질)의 형성에 필요한 외부 에너지 준위의 전자 수는 핵 전하가 증가함에 따라 주기적으로 증가합니다. 예를 들어, Li, Na 및 K 원자의 특성이 주기적으로 반복되는 것은 원자의 외부 에너지 준위에서 각각 하나의 원자가 전자가 있다는 사실로 설명됩니다. He, Ne, Ar, Kr, Xe 및 Rn 원자의 특성은 또한 주기적으로 반복됩니다. 외부 에너지 준위에서 이러한 원소의 원자는 각각 8개의 전자를 포함합니다(헬륨은 2개의 전자를 가짐). 이들 모두는 화학적으로 불활성입니다. 원자는 다른 원소의 원자에 전자를 부착하거나 제공할 수 없습니다.

과제 58.
현대적 표현은 무엇인가 주기율법? 원소 주기율표에서 아르곤, 코발트, 텔루륨, 토륨이 각각 원자량은 크지만 칼륨, 니켈, 요오드, 프로탁티늄보다 먼저 위치하는 이유를 설명하십시오.
해결책:
주기율법의 현대적 공식화: "화학 원소의 성질과 단순 또는 복합 물질원소 원자의 핵 전하의 크기에 주기적으로 의존합니다. "

K, Ni, I, Pa 원자는 각각 Ar, Co, Te, Th보다 상대적 질량이 작기 때문에 원자핵의 전하는 하나 더

칼륨, 니켈, 요오드 및 프로탁티늄에는 각각 일련번호 19, 28, 53 및 91이 할당됩니다. 따라서 주기율표의 원소는 원자량의 증가에 따라가 아니라 주어진 원자의 핵에 포함된 양성자의 수, 즉 원자핵의 전하에 의해. 원소 번호는 핵의 전하(원자의 핵에 포함된 양성자의 수)를 나타내며, 총 수주어진 원자에 포함된 전자.

과제 59.
탄소, 인, 황 및 요오드의 가장 낮은 산화 상태와 가장 높은 산화 상태는 무엇입니까? 왜요? 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물의 공식을 작성하십시오.
해결책:
원소의 가장 높은 산화 상태는 원칙적으로 그것이 위치한 D.I.Mendeleev의 주기율표 그룹의 수에 의해 결정됩니다. 가장 낮은 산화 상태는 불활성 기체 ns2np6(수소의 경우 ns2)의 안정적인 8개 전자 껍질을 형성하는 데 필요한 해당 수의 전자가 추가될 때 원자가 획득하는 조건부 전하에 의해 결정됩니다. . 탄소, 인, 황 및 요오드는 각각 IVA-, VA-, VI- 및 VIIA- 그룹에 있으며 외부 에너지 준위의 구조는 각각 s 2 p 2, s 2 p 3, s 2 p 4 및 s 2 p 5. 따라서 탄소, 인, 황 및 요오드의 가장 높은 산화 상태는 각각 +4, +5, +6 및 +7입니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물 공식: СО 2 - 일산화탄소(II); H 3 PO 4 - 인산; H 2 SO 4 - 황산; HIO 4 - 요오드산.

탄소, 인, 황 및 요오드의 가장 낮은 산화 상태는 각각 -4, -5, -6 및 -7입니다. 이러한 산화 상태에 해당하는 이러한 원소의 화합물 공식: CH 4, H 3 P, H 2 S, HI.

과제 60.
어떤 원소의 원자 네 번째 기간주기율표의 가장 높은 산화 상태 E 2 O 5 에 해당하는 산화물을 형성합니까? 다음 중 수소와 기체 화합물을 주는 것은? 이 산화물에 해당하는 산의 공식을 작성하고 그래프로 나타내십시오.
해결책:
원소가 가장 높은 산화 상태 +5에 있는 산화물 E 2 O 5는 V족 원소의 특징입니다. 이러한 산화물은 네 번째 기간과 V족의 두 가지 원소에 의해 형성될 수 있습니다. 이것은 원소 23(바나듐)과 33(비소)입니다. 다섯 번째 그룹의 원소인 바나듐과 비소는 다음을 형성합니다. 수소화합물구성 EN 3, 가장 낮은 산화 상태 -3을 나타낼 수 있기 때문입니다. 비소는 비금속이기 때문에 수소 - H 3 As - 비소와 기체 화합물을 형성합니다.

바나듐과 비소의 가장 높은 산화 상태의 산화물에 해당하는 산의 공식:

H 3 VO 4 - 오르토바나드산;
HVO 3 - 메타바나드산;
HAsO 3 - 메타마르센산;
H 3 AsO 4 - 비소(ortho-arsenic) 산.

산의 그래픽 공식:

화학에서 "산화" 및 "환원"이라는 용어는 원자 또는 원자 그룹이 각각 전자를 잃거나 얻는 반응을 나타냅니다. 산화 상태는 재분배된 전자의 수를 특성화하고 이러한 전자가 반응 동안 원자 사이에 어떻게 분포되는지를 나타내는 하나 이상의 원자에 할당된 숫자 값입니다. 이 값을 결정하는 것은 원자와 원자를 구성하는 분자에 따라 간단하면서도 매우 복잡한 절차가 될 수 있습니다. 또한 일부 원소의 원자는 여러 산화 상태를 가질 수 있습니다. 다행히도, 화학 및 대수학의 기초를 아는 것만으로 자신 있게 사용하기 위해 산화 상태를 결정하기 위한 간단하고 명확한 규칙이 있습니다.

단계

1 부

화학 법칙에 따른 산화 상태 측정

해당 물질이 원소인지 확인하십시오.화합물 외부의 원자의 산화 상태는 0입니다. 이 규칙은 별도의 자유 원자로 구성된 물질과 두 개 또는 한 요소의 다원자 분자로 구성된 물질 모두에 해당됩니다.

예를 들어, Al(s) 및 Cl 2 는 둘 다 화학적으로 결합되지 않은 원소 상태에 있기 때문에 산화 상태가 0입니다.
비정형 구조에도 불구하고 황, S 8 또는 옥타서의 동소체 형태는 또한 제로 산화 상태를 특징으로 합니다.

문제의 물질이 이온으로 구성되어 있는지 확인합니다.이온의 산화 상태는 전하와 같습니다. 이것은 자유 이온과 화합물의 일부인 이온 모두에 해당됩니다.
- 예를 들어, Cl - 이온의 산화 상태는 -1입니다.
- 화합물 NaCl에서 Cl 이온의 산화 상태도 -1입니다. Na 이온은 정의에 따라 +1의 전하를 가지므로 Cl 이온의 전하가 -1이고 따라서 산화 상태는 -1이라고 결론을 내립니다.
금속 이온은 여러 산화 상태를 가질 수 있습니다.많은 금속 원소의 원자는 다른 양으로 이온화될 수 있습니다. 예를 들어, 철(Fe)과 같은 금속의 이온 전하는 +2 또는 +3입니다. 금속 이온의 전하(및 그들의 산화 상태)는 이 금속이 화합물의 일부인 다른 원소의 이온 전하에 의해 결정될 수 있습니다. 텍스트에서 이 전하는 로마 숫자로 표시됩니다. 예를 들어 철(III)은 산화 상태가 +3입니다.
- 예를 들어 알루미늄 이온을 포함하는 화합물을 고려하십시오. AlCl 3 화합물의 총 전하는 0입니다. Cl - 이온의 전하가 -1이고 화합물이 이러한 이온 3개를 포함한다는 것을 알고 있기 때문에 고려 중인 물질의 일반적인 중성을 위해 Al 이온은 +3의 전하를 가져야 합니다. 따라서 이 경우알루미늄의 산화 상태는 +3입니다.
산소의 산화 상태는 -2입니다(일부 예외 있음).거의 모든 경우에 산소 원자의 산화 상태는 -2입니다. 이 규칙에는 몇 가지 예외가 있습니다.
- 산소가 원소 상태(O 2 )에 있으면 다른 원소 물질의 경우와 마찬가지로 산화 상태는 0입니다.
- 산소가 일부인 경우 과산화물, 산화 상태는 -1입니다. 과산화물은 단순한 산소-산소 결합(즉, 과산화물 음이온 O 2 -2)을 포함하는 화합물 그룹입니다. 예를 들어, H 2 O 2(과산화수소) 분자에서 산소는 전하를 띠고 산화 상태는 -1입니다.
- 불소와 결합할 때 산소는 +2의 산화 상태를 갖습니다. 아래의 불소에 대한 규칙을 읽으십시오.
수소는 몇 가지 예외를 제외하고는 +1의 산화 상태를 갖습니다.산소와 마찬가지로 예외도 있습니다. 일반적으로 수소의 산화 상태는 +1입니다(원소 상태 H 2가 아닌 경우). 그러나 수소화물이라는 화합물에서 수소의 산화 상태는 -1입니다.
- 예를 들어 H 2 O에서는 산소 원자가 -2의 전하를 띠고 있기 때문에 수소의 산화 상태는 +1이고 전체 중성을 위해서는 2개의 +1 전하가 필요합니다. 그럼에도 불구하고 수소화나트륨의 조성에서 수소의 산화 상태는 이미 -1인데, 이는 Na 이온이 +1의 전하를 띠고 일반적인 전기 중성성을 위해 수소 원자의 전하(따라서 산화 상태)가 다음과 같아야 하기 때문입니다. -1이 된다.
플루오르 언제나산화 상태가 -1입니다.이미 언급했듯이 일부 요소(금속 이온, 과산화물의 산소 원자 등)의 산화 상태는 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 그러나 불소의 산화 상태는 항상 -1입니다. 이것은 이 원소가 전기 음성도가 가장 크다는 사실 때문입니다. 즉, 불소 원자는 자신의 전자와 가장 잘 분리되지 않고 외부 전자를 가장 적극적으로 끌어들입니다. 따라서 청구 금액은 변경되지 않습니다.
화합물의 산화 상태의 합은 전하와 같습니다.화합물을 구성하는 모든 원자의 산화 상태는 이 화합물의 전하에 합산되어야 합니다. 예를 들어, 화합물이 중성이면 모든 원자의 산화 상태의 합은 0이어야 합니다. 화합물이 전하가 -1인 다원자 이온이면 산화 상태의 합은 -1이 되는 식입니다.
- 이것은 좋은 테스트 방법입니다. 산화 상태의 합이 화합물의 총 전하와 같지 않으면 어딘가에 잘못된 것입니다.
2 부
화학 법칙을 사용하지 않고 산화 상태 측정
1. 산화 상태에 대한 엄격한 규칙이 없는 원자를 찾으십시오.일부 원소의 경우 산화 상태를 찾기 위한 확고한 규칙이 없습니다. 원자가 위에 나열된 규칙에 맞지 않고 전하를 모르는 경우(예: 원자가 복합체의 일부이고 전하가 지정되지 않은 경우) 그러한 원자의 산화 상태를 결정할 수 있습니다 제외로. 먼저, 화합물에 있는 다른 모든 원자의 전하를 결정한 다음, 알려진 화합물의 총 전하로부터 이 원자의 산화 상태를 계산합니다.
  - 예를 들어, Na 2 SO 4 화합물에서 황 원자(S)의 전하를 알 수 없습니다. 황이 원소 상태가 아니기 때문에 그것이 0이 아니라는 것만 압니다. 이 화합물은 산화 상태를 결정하는 대수적 방법을 설명하는 좋은 예입니다.
2. 화합물의 나머지 원소의 산화 상태를 찾으십시오.위에서 설명한 규칙을 사용하여 화합물의 나머지 원자의 산화 상태를 결정하십시오. O, H 등에 대한 규칙의 예외를 잊지 마십시오.
  - Na 2 SO 4 의 경우, 우리의 규칙을 사용하여 Na 이온의 전하(따라서 산화 상태)가 +1이고 각 산소 원자에 대해 -2임을 알 수 있습니다.
3. 화합물에서 모든 산화 상태의 합은 전하와 같아야 합니다. 예를 들어, 화합물이 이원자 이온이라면 원자의 산화 상태의 합은 총 이온 전하와 같아야 합니다.
4. 주기율표를 사용할 수 있고 금속 및 비금속 원소가 어디에 있는지 아는 것은 매우 유용합니다.
5. 기본 형태의 원자의 산화 상태는 항상 0입니다. 단일 이온의 산화 상태는 전하와 같습니다. 원소 형태의 수소, 리튬, 나트륨과 같은 주기율표 1A족 원소는 +1의 산화 상태를 가지며; 마그네슘 및 칼슘과 같은 2A족 금속의 산화 상태는 원소 형태에서 +2입니다. 종류에 따라 산소와 수소 화학 결합 2가지 다른 산화 상태를 가질 수 있습니다.

이 개념을 정의할 때 일반적으로 결합(가전자) 전자가 더 전기음성인 원자로 이동하고(전기음성도 참조), 따라서 화합물은 양전하와 음전하를 띤 이온으로 구성된다고 일반적으로 가정합니다. 산화 상태는 0, 음수 및 양수가 될 수 있으며 일반적으로 상단의 원소 기호 위에 배치됩니다.

산화 상태의 0 값은 자유 상태에 있는 원소의 원자에 할당됩니다(예: Cu, H 2, N 2, P 4, S 6). 산화 상태의 음수 값은 결합 전자 구름(전자 쌍)이 이동하는 원자입니다. 모든 화합물의 불소의 경우 -1입니다. 원자가 전자를 다른 원자에 제공하는 원자는 양의 산화 상태를 갖습니다. 예를 들어, 알칼리 및 알칼리 토금속에서는 각각 +1 및 +2입니다. Cl -, S 2–, K +, Cu 2+, Al 3+와 같은 단순 이온에서는 이온의 전하와 같습니다. 대부분의 화합물에서 수소 원자의 산화 상태는 +1이지만 금속 수소화물(수소와의 화합물)(NaH, CaH 2 및 기타)에서는 -1과 같습니다. 산소는 -2의 산화 상태를 특징으로 하지만, 예를 들어 플루오르 OF 2와 결합하면 +2가 되고 과산화물 화합물(BaO 2 등)에서는 -1이 됩니다. 경우에 따라이 값은 분수로 표시 될 수 있습니다. 산화철 (II, III) Fe 3 O 4의 철의 경우 +8/3입니다.

화합물에서 원자의 산화 상태의 대수적 합은 0이고 복합 이온에서는 이온의 전하입니다. 이 규칙을 사용하여 예를 들어 인산 H 3 PO 4에서 인의 산화 상태를 계산합니다. 그것을 x로 표시하고 수소(+1)와 산소(-2)의 산화 상태에 화합물의 원자 수를 곱하면 다음 방정식을 얻습니다. (+1) 3 + x + (- 2) 4 = 0, x = + 5 ... 유사하게, 우리는 Cr 2 O 7 2- 이온에서 크롬의 산화 상태를 계산합니다. 2x + (- 2) 7 = −2; x = + 6. MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 화합물에서 망간의 산화 상태는 +2, +3, +4, +8/3, +6, + 각각 7.

가장 높은 산화 상태는 가장 높은 양의 값입니다. 대부분의 원소의 경우 주기율표의 족 번호와 같으며 화합물에서 원소의 중요한 정량적 특성입니다. 화합물에서 발생하는 원소의 산화 상태의 가장 작은 값은 일반적으로 가장 낮은 산화 상태라고합니다. 나머지는 모두 중간입니다. 따라서 유황의 경우 가장 높은 산화 상태는 +6, 가장 낮은 산화 상태는 -2, 중간은 +4입니다.

주기율표의 그룹에 의한 원소의 산화 상태 변화는 원소의 변화 빈도를 반영합니다. 화학적 특성일련 번호의 성장과 함께.

원소의 산화 상태 개념은 물질을 분류하고, 그 성질을 설명하고, 화합물의 공식과 국제명을 작성할 때 사용됩니다. 그러나 산화 환원 반응 연구에서 특히 널리 사용됩니다. "산화 상태"라는 용어는 다음에서 자주 사용됩니다. 무기화학"원가"의 개념 대신(참조.