Степенью окисления элемента называют условный заряд его атома в соединении, который он приобретает, отдавая или принимая электроны от других элементов.
Если элемент отдаёт свой электрон, он приобретает положительную степень окисления, если принимает - отрицательную. Тут всё пределтьно просто, поскольку электрон является отрицательно заряженной частицей.Электроны всегда "уходят" к более электроотрицательным элементам.Величина степени окисления конкретного атома определяется его валентностью.
Например, самый простой химический элемент, которым является водород, имеет всего 1 электрон.
В соединениях с неметаллами (HCl, H2O, CH4...) водород отдает свой электрон более электроотрицательным элементам, проявляя степень окисления +1.
В соединениях с металлами (NaH, CaH2...) водород, наоборот, принимает один электрон, проявляя степень окисления -1, поскольку водород более электроотрицательный элемент чем металлы.
Степень окисления атомов в простых веществах всегда равна нулю!
В химических соединениях степень окисления атомов может быть постоянной или переменной.Элементы с постоянной степенью окисления:
· +3: Al;
· +2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn;
· +1: Li, Na, K, Rb, Cs, Ag;
· -1: F;
· -2: O - в большинстве случаев, но может принимать также -1 либо +2.
Элементы с переменной степенью окисления:
· +6, +3, +2: Cr, Mo;
· +2, +3: Fe, Co, Ni;
· +1, +2: Cu, Hg;
· -1, +1: H;
· -1, +1, +3, +5, +7: Cl, Bu, I;
· -2, +4, +6: S, Se, Te;
· -3, +3, +5: N, P, As;
· -4, +2, +4: C, Si.
Поскольку у металлов невысокая электроотрицательность, то в соединениях они проявляют положительную степень окисления. Неметаллы могут проявлять, как положительную, так и отрицательную степень окисления.
Следует понимать очень важный момент - молекула вещества является электронейтральной, поэтому, алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, из которых состоит молекула, всегда будет равна нулю.
Это даёт возможность определять степень окисления атома в конкретном соединении по его формуле.
Например, сера может принимать степень окисления (-2, +4, +6).
Чтобы определить какую степень окисления принимает сера в серной кислоте (H2SO4), составим и решим простое уравнение:
Степень окисления кислорода в большинстве случаев -2. У водорода она будет +1, т. к. он наименее электроотрицательный элемент-неметалл.
Степень окисления серы обозначим через x.
H+12SxO-24
С учётом стехиометрических индексов мы получим следующее уравнение:
2·(+1)+x+4·(-2)=0
x=8-2=+6
В молекуле серной кислоты атом серы будет иметь степень окисления +6.
Все материальные вещества могут пребывать в трех базовых состояниях: жидком, твердом, и газообразном. Правда есть еще состояние плазмы, которое ученые считают ни много ни мало четвертым состоянием вещества. Твердое состояние вещества потому твердое, так как имеет особую кристаллическую структуру, частицы которой находятся в определенном и четко заданном порядке, создавая, таким образом, кристаллическую решетку. Строение кристаллической решетки состоит из повторяющихся одинаковых элементарных ячеек: атомов, молекул, ионов, других элементарных частиц, связанных между собой различными узлами.
В зависимости от частиц кристаллической решетки существует четырнадцать типов оной, приведем наиболее популярные из них:
· Ионная кристаллическая решетка.
· Атомная кристаллическая решетка.
· Молекулярная кристаллическая решетка.
· Металлическая кристаллическая решетка.
Главной особенностью строения кристаллической решетки ионов являются противоположные электрические заряды, собственно, ионов, вследствие чего образуется электромагнитное поле, определяющее свойства веществ, имеющих ионную кристаллическую решётку.
Примеры: КОН, СаСО3, СН3СООК, NH4NO3, [CH3NH3]Cl, С2Н5ОК. В узлах решетки — ионы, между которыми существует электростатическое притяжение. Ионная связь очень прочная.
Свойства ионных кристаллов:
- твердые, но хрупкие;
- отличаются высокими температурами плавления;
- нелетучи, не имеют запаха;
- расплавы ионных кристаллов обладают электропроводностью;
- многие растворимы в воде. При растворении в воде диссоциируют на катионы и анионы, и образующиеся растворы проводят электрический ток.
Вещества с атомной кристаллической решеткой, как правило, имеют в своих узлах, состоящих собственно из атомов сильные ковалетные связи. Ковалентная связь происходит, когда два одинаковых атома делятся друг с другом по-братски электронами, образуя, таким образом, общую пару электронов для соседних атомов. Из-за этого ковалентные связи сильно и равномерно связывают атомы в строгом порядке – пожалуй, это самая характерная черта строения атомной кристаллической решетки. Химические элементы с подобными связями могут похвастаться своей твердостью, высокой температурой плавления.
Атомная кристаллическая решетка характерна для углерода (алмаз, графит), бора, кремния, германия, оксида кремния SiO2 (кремнезем, кварц, речной песок), карбида кремния SiC (карборунд), нитрида бора BN.
Свойства веществ с атомной кристаллической решеткой:
- высокая твердость;
- высокие температуры плавления;
- нерастворимость;
- нелетучесть;
- отсутствие запаха.
Молекулярный тип кристаллической решетки характеризуется наличием устойчивых и плотноупакованных молекул. Они располагаются в узлах кристаллической решетки. В этих узлах они удерживаются такими себе вандервальсовыми силами, которые в десять раз слабее сил ионного взаимодействия.
Молекулярное строение имеют:
- все органические вещества (кроме солей);
- вещества — газы и жидкости;
- легкоплавкие и летучие твердые вещества, в молекулах которых ковалентные связи (полярные и неполярные).
Подобные вещества часто имеют запах.