Валентность. Степень окисления.
Методическое пособие по подготовке
К экзамену по химии
Саратов
Эта методичка поможет вам с легкостью разобраться с темой
«Валентность. Степень окисления». А так же подготовиться к экзамену и попрактиковаться в решении заданий по типу ОГЭ.
Работу выполнила:
ученица 8А класса
МОУ «Гимназия № 34»
Лесняк Ольга
Руководитель:
Учитель химии Григорян Н.В.
Оглавление
Валентность. Степень окисления. 4
Валентность. 4
Степень окисления. 5
Алгоритм определения степеней окисления элементов в сложном веществе. 6
Примеры выполнения заданий. 6
Задания для самостоятельной работы.. 7
Проверь себя. 9
Валентность. Степень окисления.
Валентность
Атом каждого химического элемента способен присоединять к себе определённое число других атомов. Мера этой способности называется валентностью (от лат.valentia — сила).
Валентность - это способность атомов химического элемента образовывать химические связи с другими атомами. За единицу валентности принята валентность атома водорода (атом водорода всегда имеет валентность, равную I, т. е. способен образовывать только одну химическую связь с другим атомом). Таким образом, валентность других атомов можно выразить числом, показывающим, сколько атомов водорода может присоединить к себе атом данного химического элемента. Например, атом кислорода имеет валентность, равную II, т. е. атом кислорода может присоединить к себе два атома водорода или образовать две химические связи с атомами других химических элементов.
Число единиц валентности всех атомов данного элемента в его соединении с другим элементом должно быть равно числу единиц валентности всех атомов другого элемента.
Численное значение валентности принято обозначать римскими цифрами, которые ставят над знаками химических элементов.
Графически валентность можно изобразить чёрточками в структурных формулах веществ. Например, для воды Н2О структурная формула будет записываться следующим образом: Н—О—Н.
Структурная формула воды показывает, что каждый атом водорода образует одну химическую связь (говорят, что атом водорода одновалентный), а атом кислорода образует две химические связи (говорят, что атом кислорода двухвалентный).
Зная валентность элементов, образующих бинарное соединение, можно составить его химическую формулу, и, наоборот, зная химическую формулу бинарного соединения и валентность одного из элементов, можно определить валентность другого химического элемента.
Большинство химических элементов имеет переменную валентность. Высшая валентность совпадает с номером группы, в которой химический элемент находится в ПСХЭ (исключения: кислород(II), азот(IV) и фтор(I)). Так, фосфор может проявлять валентность III и образовывать оксид Р2О3. Высшая валентность фосфора равна V. Поэтому формула высшего оксида фосфора Р2О5.
Понятие «валентность» чаще применяется для веществ с ковалентной связью и используется в основном в органической химии.
Степень окисления
Степень окисления - это условный заряд атома элемента, который рассчитывают исходя из предположения, что всё вещество состоит только из простых ионов.
Степень окисления может быть положительной, отрицательной и равной нулю.
Степень окисления элементов, образующих простое вещество, равна нулю. В формулах сложных веществ элемент с положительной степенью окисления обычно записывается слева, а элемент, имеющий отрицательную степень окисления, записывается справа (исключения: NH3, PH3, CH4, SiH4). Сумма всех степеней окисления в сложном веществе равна нулю (молекула в целом электронейтральна).
Степень окисления обозначается арабскими цифрами с указанием знака "+" или "-" перед цифрой и указывается над знаком химического элемента.
Некоторые химические элементы в соединениях проявляют постоянные степени окисления:
а) металлы главных подгрупп всегда имеют положительную степень окисления, равную номеру группы;
б) фтор в соединениях всегда имеет степень окисления -1;
в) водород в соединениях всегда имеет степень окисления +1 (исключения: гидриды металлов (например, NaH, CaH2, KH), где у водорода степень окисления равна -1);
г) кислород в соединения проявляет степень окисления -2 (исключения: фторид кислорода OF2, где у кислорода степень окисления равна +2; пероксид водорода и пероксиды металлов H2O2, Na2O2, где у кислорода степень окисления равна -1);
д) степень окисления атома неметалла, стоящего в формуле соединения справа, рассчитывается по формуле "№ группы - 8". Например, степень окисления серы в сероводороде H2S рассчитывается по формуле "6 - 8 = -2". Исключения: соединения NH3 (степени окисления элементов соответственно -3 и +1), РН3 (степени окисления элементов соответственно -3 и +1), СН4 (степени окисления элементов соответственно -4 и +1), SiH4 (степени окисления элементов соответственно -4 и +1).
Остальные элементы имеют переменные степени окисления, значения которых указываются римским цифрами в названиях веществ. Например, хлорид железа (III), оксид фосфора (V).
Высшая степень окисления элемента главной подгруппы всегда положительная и равна номеру группы. Высшая степень окисления показывает, какое максимально возможное количество электронов атом может отдать при образовании химической связи.
Низшая степень окисления металлов всегда равна нулю.
Низшая степень окисления неметаллов рассчитывается по формуле "№ группы элемента - 8". Низшая степень окисления неметалла показывает, какое максимально возможное количество электронов атом неметалла может принять на свой внешний энергетический уровень.
Алгоритм определения степеней окисления элементов в сложном веществе.
1.Расставить постоянные степени окисления.
2.Определить общую отрицательную степень окисления: умножить отрицательную степень окисления элемента, стоящего в формуле справа, на число атомов этого элемента в молекуле (индекс элемента).
3.Определить общую положительную степень окисления оставшихся элементов: численно равна общей отрицательной степени окисления.
4.Вычесть из общей положительной степени окисления известные положительные степени окисления.
5.Результат разделить на число атомов оставшегося химического элемента (индекс элемента). Записать полученное значение над символом этого элемента.
Примеры выполнения заданий
Пример 1. Степень окисления +3 азот проявляет в соединении:
1) NH3
2) HNO3
3) NaNO2
4) Са3N2
Решение.
В молекуле алгебраическая сумма степеней окисления элементов с учётом числа их атомов равна нулю. Степень окисления металлов в соединениях положительная. Водород в соединениях имеет степень окисления +1 (исключение: гидриды). Галогены имеют степень окисления –1, если они соединены с водородом, металлами или ионом аммония. Кислород имеет степень окисления в соединениях –2, кроме соединений кислорода со фтором (+2) и пероксидов.
Степень окисления азота переменная, поэтому, для того чтобы её вычислить, необходимо знать степени окисления других атомов,
входящих в данное соединение.
Например, определим степень окисления азота в аммиаке NH3: примем степень окисления азота за х, составим уравнение х + 3 · (+1) = 0; х = –3.
Для выбора правильного ответа для начала необходимо определить, в каких соединениях азот имеет положительную, а в каких — отрицательную степень окисления.
HNO3: у водорода степень окисления +1, а у кислорода –2, следовательно, у азота степень окисления +5. Вычисляем:
+1 + х + 3 • (–2) = 0.
Выражение верно при х = +5.
Рассчитаем степень окисления азота в нитрите натрия NaNO2:
+1 + х + 2 • (–2) = 0; х = +3.
В Са3N2 степень окисления азота отрицательная.
Ответ: 3.
Пример 2. Одинаковую степень окисления хлор имеет в каждом из двух соединений:
1) CrCl3 и Cl2O7
2) KClO4 и Cl2O7
3) KCl и HClO
4) KClO2 и BaCl2
Для выбора правильного ответа следует определить степень окисления каждого атома химического элемента в приведённых формулах соединений. В соединениях с металлами у хлора отрицательная степень окисления –1 (CrCl3, KCl и BaCl2); в оксиде хлора у хлора положительная степень окисления, а в соединениях из трёх элементов только кислород имеет отрицательную степень окисления. Следовательно, варианты ответа 1,3 и 4 неверные. Проверяем вариант ответа 2.
K +1Cl+7O4 –2 и Cl2 +7O7 –2.
Ответ: 2.