L'état d'oxydation le plus élevé 7. Valence et état d'oxydation - préparation à l'examen de chimie

L'électronégativité, comme les autres propriétés des atomes d'éléments chimiques, change périodiquement avec l'augmentation du nombre ordinal de l'élément :

Le graphique ci-dessus montre la fréquence des changements dans l'électronégativité des éléments des sous-groupes principaux, en fonction du nombre ordinal de l'élément.

En descendant le sous-groupe du tableau périodique, l'électronégativité des éléments chimiques diminue, en se déplaçant vers la droite le long de la période, elle augmente.

L'électronégativité reflète la non-métallicité des éléments : plus la valeur de l'électronégativité est élevée, plus l'élément a des propriétés non métalliques.

État d'oxydation

Comment calculer l'état d'oxydation d'un élément dans un composé ?

1) L'état d'oxydation des éléments chimiques dans les substances simples est toujours nul.

2) Il existe des éléments qui présentent un état d'oxydation constant dans les substances complexes :

3) Il existe des éléments chimiques qui présentent un état d'oxydation constant dans l'écrasante majorité des composés. Ces éléments comprennent :

Élément	État d'oxydation dans presque tous les composés	Exceptions
hydrogène H	+1	Hydrures de métaux alcalins et alcalino-terreux, par exemple :
oxygène O	-2	Hydrogène et peroxydes métalliques : Fluorure d'oxygène -

4) La somme algébrique des états d'oxydation de tous les atomes d'une molécule est toujours nulle. La somme algébrique des états d'oxydation de tous les atomes d'un ion est égale à la charge de l'ion.

5) L'état d'oxydation le plus élevé (maximum) est égal au numéro de groupe. Les exceptions qui ne relèvent pas de cette règle sont les éléments du sous-groupe secondaire du groupe I, les éléments du sous-groupe secondaire du groupe VIII, ainsi que l'oxygène et le fluor.

Éléments chimiques dont le numéro de groupe ne coïncide pas avec leur état d'oxydation le plus élevé (doit être mémorisé)

6) L'état d'oxydation le plus bas des métaux est toujours zéro, et l'état d'oxydation le plus bas des non-métaux est calculé par la formule :

l'état d'oxydation le plus bas d'un non-métal = numéro de groupe - 8

Sur la base des règles présentées ci-dessus, vous pouvez établir l'état d'oxydation d'un élément chimique dans n'importe quelle substance.

Trouver les états d'oxydation des éléments dans divers composés

Exemple 1

Déterminer les états d'oxydation de tous les éléments de l'acide sulfurique.

Décision:

Écrivons la formule de l'acide sulfurique :

L'état d'oxydation de l'hydrogène dans toutes les substances complexes est de +1 (à l'exception des hydrures métalliques).

L'état d'oxydation de l'oxygène dans toutes les substances complexes est de -2 (à l'exception des peroxydes et du fluorure d'oxygène OF 2). Disons les états d'oxydation connus :

Notons l'état d'oxydation du soufre par X:

La molécule d'acide sulfurique, comme la molécule de toute substance, est généralement électriquement neutre, car la somme des états d'oxydation de tous les atomes d'une molécule est nulle. Ceci peut être schématisé comme suit :

Ceux. on obtient l'équation suivante :

Résolvons-le :

Ainsi, l'état d'oxydation du soufre dans l'acide sulfurique est de +6.

Exemple 2

Déterminer l'état d'oxydation de tous les éléments du dichromate d'ammonium.

Décision:

Écrivons la formule du dichromate d'ammonium :

Comme dans le cas précédent, on peut arranger les états d'oxydation de l'hydrogène et de l'oxygène :

Cependant, nous voyons que les états d'oxydation sont inconnus pour deux éléments chimiques à la fois - l'azote et le chrome. Par conséquent, nous ne pouvons pas trouver les états d'oxydation de la même manière que dans l'exemple précédent (une équation à deux variables n'a pas de solution unique).

Faisons attention au fait que la substance spécifiée appartient à la classe des sels et, par conséquent, a une structure ionique. On peut alors dire à juste titre que les cations NH 4 + font partie du dichromate d'ammonium (la charge de ce cation se trouve dans le tableau de solubilité). Par conséquent, puisqu'il y a deux cations NH 4 + chargés individuellement dans l'unité de formule du dichromate d'ammonium, la charge de l'ion dichromate est de -2, puisque la substance dans son ensemble est électriquement neutre. Ceux. la substance est formée de cations NH 4 + et d'anions Cr 2 O 7 2-.

Nous connaissons les états d'oxydation de l'hydrogène et de l'oxygène. Sachant que la somme des états d'oxydation des atomes de tous les éléments de l'ion est égale à la charge, et désignant les états d'oxydation de l'azote et du chrome comme X et oui en conséquence, on peut écrire :

Ceux. on obtient deux équations indépendantes :

En résolvant laquelle, nous trouvons X et oui:

Ainsi, dans le dichromate d'ammonium, les états d'oxydation de l'azote sont -3, hydrogène +1, chrome +6 et oxygène -2.

Vous pouvez lire comment déterminer l'état d'oxydation des éléments dans les substances organiques.

Valence

La valence des atomes est indiquée par des chiffres romains : I, II, III, etc.

Les capacités de valence d'un atome dépendent de la quantité :

1) électrons non appariés

2) paires d'électrons isolés dans les orbitales des niveaux de valence

3) orbitales électroniques vides du niveau de valence

Les capacités de valence de l'atome d'hydrogène

Décrivons la formule électronique-graphique de l'atome d'hydrogène :

Il a été dit que trois facteurs peuvent affecter les capacités de valence - la présence d'électrons non appariés, la présence de paires d'électrons isolés au niveau externe et la présence d'orbitales vacantes (vides) du niveau externe. Nous voyons un électron non apparié au niveau d'énergie externe (et unique). Sur cette base, l'hydrogène peut précisément avoir une valence égale à I. Cependant, au premier niveau d'énergie, il n'y a qu'un seul sous-niveau - s, ceux. l'atome d'hydrogène au niveau externe n'a ni paires d'électrons isolés ni orbitales vides.

Ainsi, la seule valence qu'un atome d'hydrogène peut présenter est I.

Les capacités de valence de l'atome de carbone

Considérons la structure électronique de l'atome de carbone. A l'état fondamental, la configuration électronique de son niveau extérieur est la suivante :

Ceux. dans l'état fondamental au niveau d'énergie externe d'un atome de carbone non excité, il y a 2 électrons non appariés. Dans cet état, il peut présenter une valence égale à II. Cependant, l'atome de carbone passe très facilement dans un état excité lorsqu'on lui communique de l'énergie, et la configuration électronique de la couche externe prend dans ce cas la forme :

Malgré le fait qu'une certaine quantité d'énergie soit dépensée pour le processus d'excitation d'un atome de carbone, les déchets sont plus que compensés par la formation de quatre liaisons covalentes. Pour cette raison, la valence IV est beaucoup plus caractéristique de l'atome de carbone. Ainsi, par exemple, le carbone a la valence IV dans les molécules de dioxyde de carbone, d'acide carbonique et absolument toutes les substances organiques.

En plus des électrons non appariés et des paires d'électrons isolés, les possibilités de valence sont également affectées par la présence d'orbitales vacantes () du niveau de valence. La présence de telles orbitales au niveau rempli conduit au fait que l'atome peut agir comme un accepteur d'une paire d'électrons, c'est-à-dire pour former des liaisons covalentes supplémentaires par le mécanisme donneur-accepteur. Ainsi, par exemple, contrairement aux attentes, dans la molécule de monoxyde de carbone CO, la liaison n'est pas double, mais triple, ce qui est clairement illustré dans l'illustration suivante :

Valence de l'atome d'azote

Écrivons la formule électro-graphique du niveau d'énergie externe de l'atome d'azote :

Comme on peut le voir sur l'illustration ci-dessus, l'atome d'azote dans son état normal a 3 électrons non appariés, et il est donc logique de supposer sa capacité à présenter une valence égale à III. En effet, une valence de trois est observée dans les molécules d'ammoniac (NH 3), d'acide nitreux (HNO 2), de trichlorure d'azote (NCl 3), etc.

Il a été dit plus haut que la valence d'un atome d'un élément chimique dépend non seulement du nombre d'électrons non appariés, mais aussi de la présence de paires d'électrons isolés. Cela est dû au fait qu'une liaison chimique covalente peut se former non seulement lorsque deux atomes se fournissent un électron, mais aussi lorsqu'un atome qui a une seule paire d'électrons - le donneur () le fournit à un autre atome avec un vide ( ) niveau de valence orbitale (accepteur). Ceux. pour l'atome d'azote, la valence IV est également possible du fait de la liaison covalente supplémentaire formée par le mécanisme donneur-accepteur. Ainsi, par exemple, quatre liaisons covalentes, dont l'une est formée par le mécanisme donneur-accepteur, sont observées lors de la formation d'un cation ammonium :

Malgré le fait que l'une des liaisons covalentes est formée par le mécanisme donneur-accepteur, toutes les liaisons N-H dans le cation ammonium sont absolument identiques et ne diffèrent pas les unes des autres.

L'atome d'azote n'est pas capable de présenter une valence égale à V. Cela est dû au fait qu'une transition vers un état excité est impossible pour un atome d'azote, dans lequel deux électrons se découplent avec la transition de l'un d'eux vers une orbitale libre, qui est le niveau d'énergie le plus proche. L'atome d'azote n'a pas ré-sous-niveau, et la transition vers l'orbitale 3s est énergétiquement si coûteuse que les coûts énergétiques ne sont pas couverts par la formation de nouvelles liaisons. Beaucoup peuvent se demander quelle est alors la valence de l'azote, par exemple, dans les molécules d'acide nitrique HNO 3 ou d'oxyde nitrique N 2 O 5 ? Curieusement, la valence y est également IV, ce qui peut être vu à partir des formules structurelles suivantes :

La ligne pointillée dans l'illustration montre la soi-disant délocalisé π -lien. Pour cette raison, les liaisons terminales de NO peuvent être appelées "un et demi". Des liaisons similaires un et demi se trouvent également dans la molécule d'ozone O 3 , de benzène C 6 H 6 , etc.

Capacités de valence du phosphore

Représentons la formule électro-graphique du niveau d'énergie externe de l'atome de phosphore :

Comme on peut le voir, la structure de la couche externe de l'atome de phosphore à l'état fondamental et de l'atome d'azote est la même, et il est donc logique de s'attendre pour l'atome de phosphore, ainsi que pour l'atome d'azote, des valences possibles égales à I, II, III et IV, comme observé dans la pratique.

Cependant, contrairement à l'azote, l'atome de phosphore a également ré-sous-niveau avec 5 orbitales vacantes.

A cet égard, il est capable de passer dans un état excité en vaporisant des électrons 3 s-orbitales :

Ainsi, la valence V inaccessible à l'azote pour l'atome de phosphore est possible. Par exemple, un atome de phosphore a une valence de cinq dans les molécules de composés tels que l'acide phosphorique, les halogénures de phosphore (V), l'oxyde de phosphore (V), etc.

Valence de l'atome d'oxygène

La formule électronique-graphique pour le niveau d'énergie externe de l'atome d'oxygène est la suivante :

On voit au 2ème niveau deux électrons non appariés, et donc la valence II est possible pour l'oxygène. Il est à noter que cette valence de l'atome d'oxygène est observée dans presque tous les composés. Ci-dessus, en considérant les capacités de valence de l'atome de carbone, nous avons discuté de la formation d'une molécule de monoxyde de carbone. La liaison dans la molécule de CO est triple, par conséquent, l'oxygène y est trivalent (l'oxygène est le donneur d'une paire d'électrons).

En raison du fait que l'atome d'oxygène n'a pas de niveau externe ré-sous-niveau, vapeur d'électrons s et p- orbitales est impossible, c'est pourquoi les capacités de valence de l'atome d'oxygène sont limitées par rapport aux autres éléments de son sous-groupe, par exemple le soufre.

Les capacités de valence de l'atome de soufre

Le niveau d'énergie externe d'un atome de soufre à l'état non excité :

L'atome de soufre, comme l'atome d'oxygène, a deux électrons non appariés dans son état normal, nous pouvons donc conclure qu'une valence de deux est possible pour le soufre. En effet, le soufre a la valence II, par exemple, dans la molécule d'hydrogène sulfuré H 2 S.

Comme on peut le voir, l'atome de soufre au niveau externe apparaît ré-sous-niveau avec orbitales vacantes. Pour cette raison, l'atome de soufre est capable d'étendre ses capacités de valence, contrairement à l'oxygène, en raison de la transition vers des états excités. Ainsi, lors de la cuisson à la vapeur de la paire d'électrons isolés 3 p-le sous-niveau de l'atome de soufre acquiert une configuration électronique du niveau externe de la forme suivante :

Dans cet état, l'atome de soufre a 4 électrons non appariés, ce qui nous renseigne sur la possibilité de la manifestation de valence par des atomes de soufre égaux à IV. En effet, le soufre a la valence IV dans les molécules SO 2 , SF 4 , SOCl 2 , etc.

Lorsque la deuxième paire d'électrons isolés, située à 3 s- sous-niveau, le niveau d'énergie externe acquiert la configuration :

Dans cet état, la manifestation de la valence VI devient possible. Des exemples de composés avec du soufre VI-valent sont SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2, etc.

De même, vous pouvez considérer les capacités de valence d'autres éléments chimiques.

En définissant ce concept, il est conventionnellement supposé que les électrons de liaison (valence) sont transférés à des atomes plus électronégatifs (voir Electronégativité), et donc les composés sont constitués, pour ainsi dire, d'ions chargés positivement et négativement. L'état d'oxydation peut être zéro, négatif ou positif, qui sont généralement placés au-dessus du symbole de l'élément en haut.

La valeur zéro de l'état d'oxydation est attribuée aux atomes d'éléments qui sont à l'état libre, par exemple : Cu, H 2, N 2, P 4, S 6. La valeur négative de l'état d'oxydation a les atomes vers lesquels le nuage d'électrons de liaison (paire d'électrons) est déplacé. Pour le fluor dans tous ses composés, il est de -1. Les atomes qui donnent des électrons de valence à d'autres atomes ont un état d'oxydation positif. Par exemple, dans les métaux alcalins et alcalino-terreux, il est respectivement de +1 et +2. Dans les ions simples comme Cl -, S 2–, K +, Cu 2+, Al 3+, elle est égale à la charge de l'ion. Dans la plupart des composés, l'état d'oxydation des atomes d'hydrogène est +1, mais dans les hydrures métalliques (leurs composés avec de l'hydrogène) - NaH, CaH 2 et autres - il est égal à -1. L'oxygène est caractérisé par un état d'oxydation de -2, mais, par exemple, en combinaison avec le fluor OF 2 il sera de +2, et dans les composés peroxydes (BaO 2, etc.) -1. Dans certains cas, cette valeur peut être exprimée sous forme de nombre fractionnaire : pour le fer dans l'oxyde de fer (II, III) Fe 3 O 4, elle est de +8/3.

La somme algébrique des états d'oxydation des atomes dans un composé est nulle, et dans un ion complexe, la charge de l'ion. A l'aide de cette règle, on calcule par exemple l'état d'oxydation du phosphore dans l'acide phosphorique H 3 PO 4. En le notant par x et en multipliant l'état d'oxydation de l'hydrogène (+1) et de l'oxygène (−2) par le nombre de leurs atomes dans le composé, on obtient l'équation : (+1) 3 + x + (- 2) 4 = 0, d'où x = + 5 ... De même, on calcule l'état d'oxydation du chrome dans l'ion Cr 2 O 7 2− : 2x + (- 2) 7 = -2 ; x = + 6. Dans les composés MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4, l'état d'oxydation du manganèse sera +2, +3, +4, +8/3, +6, + 7, respectivement.

L'état d'oxydation le plus élevé est sa valeur positive la plus élevée. Pour la plupart des éléments, il est égal au numéro de groupe dans le tableau périodique et est une caractéristique quantitative importante d'un élément dans ses composés. La plus petite valeur de l'état d'oxydation d'un élément, qui se produit dans ses composés, est généralement appelée l'état d'oxydation le plus bas; tous les autres sont intermédiaires. Ainsi, pour le soufre, l'état d'oxydation le plus élevé est +6, le plus bas est -2 et l'intermédiaire est +4.

Le changement des états d'oxydation des éléments dans les groupes du système périodique reflète la fréquence des changements de leurs propriétés chimiques avec une augmentation du numéro de série.

Le concept de l'état d'oxydation des éléments est utilisé lors de la classification des substances, de la description de leurs propriétés, de la compilation des formules des composés et de leurs noms internationaux. Mais il est surtout largement utilisé dans l'étude des réactions redox. Le concept d'« état d'oxydation » est souvent utilisé en chimie inorganique à la place du concept de « valence » (voir.

À l'heure actuelle, la description de la chimie de tout élément commence par une formule électronique, la libération d'électrons de valence spéciaux et des informations sur les états d'oxydation des éléments se manifestant dans les composés .

Le nombre d'électrons de valence et le type d'orbitales sur lesquelles ils se trouvent déterminent les états d'oxydation présentés par l'élément lors de la formation de composés .

État d'oxydation le métal est déterminé par le nombre d'électrons impliqués dans la formation de liaisons avec des éléments plus électronégatifs (par exemple, l'oxygène, les halogènes, le soufre, etc.). On notera l'état d'oxydation de l'élémentXE... L'état d'oxydation maximum possible (maximum) est déterminé par le nombre total d'électrons de valence. Lorsqu'un composé est formé, le métal peut ne pas utiliser tous ses électrons de valence ; dans ce cas, le métal s'avère être dans un état d'oxydation intermédiaire. Dans ce cas, pour les métaux des blocs p et d, en règle générale, plusieurs états d'oxydation sont caractéristiques. Pour chaque métal, parmi les états d'oxydation intermédiaires, on distingue les plus caractéristiques, c'est-à-dire les états d'oxydation présentés par le métal dans ses composés communs et relativement stables.

États d'oxydation présentés par les métaux s et p

Tous les éléments s il n'y a qu'un seul état d'oxydation qui correspond au nombre total d'électrons de valence, ceux . tous les éléments s du groupe 1 ont un état d'oxydation+1, et les éléments du deuxième groupe +2.

Dans les éléments p, deux états d'oxydation sont différenciés en raison des différences d'énergie des orbitales s et p de la dernière couche. Un état d'oxydation est déterminé par le nombre d'électrons dans les orbitales p externes, et l'autre est déterminé par le nombre total d'électrons de valence ... Seuléléments p Groupe 13, un état d'oxydation +3 est stable, sauf pour Tlavec un état d'oxydation plus stable+1.

Les éléments p du groupe 14 ont deux états d'oxydation +2 et +4.

Bi a deux états d'oxydation+3 et +5.

La "sensibilité" particulière des électrons s au noyau, conduisant au fait qu'avec une charge importante du noyau, les électrons s y sont plus fortement retenus, explique pourquoi l'état d'oxydation des éléments p de la 6ème période devient stable, associé à la perte des seuls électrons p. Les éléments p de la sixième période sont stables état d'oxydation:+1 pour Tl, +2 pour Pb et + 3- à Bi.
Le tableau montre les états d'oxydation présentés par les métaux des blocs s et p.

États d'oxydation présentés par les métaux des blocs s et p

périodes	rangs	Groupes
		1	2	13	14	15
Être-		ns 1	ns 2	ns 2 np 1	ns 2 np 2	ns 2 np 3
II		Li +1	Être +2
III	3	N / A +1	mg +2	Al (1), 3
IV	4	K +1	Californie +2	Géorgie (1), 3
V	5	Rb +1	Sr +2	Dans (1), 3	Sn 2 , 4
VI	6	Cs +1	Ba +2	Tl 1 , 3	Pb 2 , 4	Bi 3 , 5

États d'oxydation des métaux d

Seuls les éléments d de 3 et 12 groupes ont un état d'oxydation. Pour les éléments du groupe 13, il est égal au nombre total d'électrons, c'est-à-dire +3. Dans les éléments du groupe 12, les orbitales d sont complètement remplies d'électrons et seuls deux électrons de l'orbitale s externe participent à la formation de liaisons chimiques. Par conséquent, les éléments du groupe 12 ont un état d'oxydation +2.

L'état d'oxydation maximal, dû au nombre total d'électrons, n'est indiqué que par les éléments d de 3 7 groupes. Ainsi que Os et Ru, présentant un état d'oxydation de +8. Lors du passage à la fin de la série de transition, avec une augmentation du nombre d'électrons dans les orbitales d et une augmentation de la charge effective du noyau, l'état d'oxydation le plus élevé devient inférieur au nombre total d'électrons de valence.

Il existe de grandes différences entre les éléments d de la quatrième et les éléments des 5 et 6 périodes..

En raison des différences d'énergie des électrons s 4 couches et des électrons d 3 couches tous les éléments de la 4e période, sauf Sc , présentent un état d'oxydation+2, associé à la perte de deux électrons de l'orbitale ns externe. De nombreux éléments ont un état d'oxydation +2 est stable et sa résistance augmente vers la fin du rang.

Pour les éléments d de 4 périodes, les plus stables sont les faibles états d'oxydation.+2, +3, +4 .

Avec une grande charge nucléaire, les électrons s sont plus fortement confinés, la différence d'énergie des orbitales ns et (n-1) d diminue, ce qui conduit au fait que pour les éléments d de 5 et 6 périodes, le les états d'oxydation les plus élevés dans 3 ¸ 7 groupes deviennent les plus stables. Du tout, les états d'oxydation élevés sont stables pour les éléments d des périodes 5 et 6 plus 4 . L'exception concerne les éléments d des groupes 3,11 et 12.

Les tableaux ci-dessous montrent les états d'oxydation caractéristiques des métaux d, les plus stables sont surlignés en rouge. Le tableau n'inclut pas les états d'oxydation présentés par les métaux dans les composés rares et instables.
Lors de la description de la chimie de tout élément, les états d'oxydation caractéristiques de celui-ci doivent être indiqués.

Électrons de valence et états d'oxydation les plus caractéristiques pour les éléments d de la 4ème période

Grouper	3	4	5	6	7	8	9	10	11	I2
Métaux 4 période	21 Sc	22 Ti	23 V	24 Cr	25 Mn	26 Fe	27 Co	28 Ni	29 Cu	30 Zn
DANSe-	3d 14s 2	3d 24s 2	3d 34s 2	3d 54s 1	3d 54s 2	3d 64s 2	3d 74s 2	3d 84s 2	3d 104s 1	3d 104s 2
X max	3	4	5	6	7	6	3 (4)	3 (4)	2 (3)	2
Les plus caractéristique X	3	2, 3,4	2, 3, 4,5	2,3,6	2, 3, 4 6, 7	2, 3, 6	2, 3	2, 3	1, 2	2
Les plus durable X	3	4	4, 5	3	2, 4	2, 3	2	2	2	2
X en composés naturels	3	4	4, 5	3, 6	4, 2, 3	3, 2	2	2	2, 1	2

Les états d'oxydation les plus typiques pour les éléments d de 5 et 6 périodes

Grouper	3	4	5	6	7	8	9	10	11	I2
Métaux 5 période	39 Oui	40 Zr	41 Nb	42 Mo	43 Tc	44 Ru	45 Rhésus	46 PD	47 Ag	48 CD
DANSe-	4j 15s 2	4j 25s 2	4d 4 5s 1	4j 55s 1	4d 6 5s 1	4d 7 5s 1	4d 8 5s 1	4d 10 5s 0	4j 105 s 1	4j 105s 2
Xmax	3	4	5	6	7	8	6	4	3	2
Les plus caractéristique X	3	4	5	4, 6	4, 7	4 , 6,7,8	3, 4,5,6	2, 4	1, 2,3	2
Les plus durable X	3	4	5	6	7	4	3	2	1	2
Xen composés naturels	3	4	5	4, 6	pas dans la nature	0	0	0	0, 1	2
Métaux 6 période	57 La	72 Hf	73 Ta	74 W	75 Ré	76 Os	77 Je	78 pt	79 Au	80 Hg
DANSe-	5j 16s 2	5j 26s 2	5j 36s 2	5j 46s 2	5j 56s 2	5j 66s 2	5j 76s 2	5j 96s 1	5j 106s 1	5j 106s 2
Xmax	3	4	5	6	7	8	6	4 (6)	3	2
Les plus caractéristique X	3	4	4, 5	4, 5, 6	4 ,5 6,7	4 , 6,7,8	3,4 ,5,6	2 ,4 , 6	1 , 3	2
Suite durable X	3	4	5	6	7, 4	4	4	4	1	2
Xen composés naturels	3	4	5	6	4	0	0	0	0	2

Tous les composés métalliques dans des états d'oxydation positifs sont capables de présenter des propriétés oxydantes et d'être réduits. Les métaux sont également obtenus par réduction de composés métalliques naturels ou préalablement obtenus à partir de minéraux naturels.

Les composés contenant un élément dans n'importe quel état d'oxydation inférieur au maximum sont capables de s'oxyder, de perdre des électrons et de présenter des propriétés réductrices.

Les composés contenant du métal à un état d'oxydation faible et instable présentent des propriétés réductrices. Ainsi, par exemple, les composés Ti (+2), V (+2), Cr (+2) réduisent l'eau.

2VO + 2H 2 O = 2VOOH + H 2

Les substances contenant l'élément dans des états d'oxydation élevés et instables présentent généralement de fortes propriétés oxydantes, telles que les composés Mn et Cr dans les états d'oxydation 6 et 7. De fortes propriétés oxydantes sont présentées par l'oxyde de PbO 2 et les sels de Bi (+5). Pour ces éléments, les états d'oxydation les plus élevés sont instables.

tous les éléments s du groupe 1 ont un état d'oxydation +1,

éléments s du deuxième groupe +2.

Pour les éléments p, deux états d'oxydation sont caractéristiques, à l'exception des éléments du groupe 3. Un état d'oxydation est déterminé par le nombre d'électrons dans les orbitales p externes, et l'autre est déterminé par le nombre total d'électrons de valence.

• Pour les éléments p du groupe 13, un état d'oxydation de +3 est stable, à l'exception de Tl avec un état d'oxydation plus stable de +1.
• Les éléments p du groupe 14 ont deux états d'oxydation +2 et +4.
• Bi a deux états d'oxydation, +3 et +5.

En raison du grand nombre d'électrons de valence, les métaux du bloc d présentent une variété d'états d'oxydation.

• Il existe de grandes différences entre les éléments d de la quatrième période et les éléments des 5e et 6e périodes.
• Tous les éléments de la 4ème période, à l'exception de Sc, présentent l'état d'oxydation +2 associé à la perte de deux électrons de l'orbitale ns externe. Pour de nombreux éléments, l'état d'oxydation +2 est stable et sa stabilité augmente vers la fin de la série.
• Pour les éléments d de 4 périodes, les faibles états d'oxydation +2, +3, +4 sont plus stables.
• Les états d'oxydation élevés de 4 sont stables pour les éléments d des périodes 5 et 6. L'exception concerne les éléments d des groupes 3,11 et 12.
• L'état d'oxydation maximal, dû au nombre total d'électrons, n'est indiqué que par les éléments d de 3 7 groupes, ainsi que Os et Ru, qui présentent un état d'oxydation de +8.
• Les états d'oxydation typiques des métaux sont indiqués dans les tableaux.
• L'état d'oxydation est un paramètre stoechiométrique important qui permet d'écrire les formules chimiques des composés
• L'état d'oxydation est la base de la classification redox des composés. Le degré d'oxydation s'avère être la caractéristique la plus importante d'un métal pour prédire les propriétés redox de ses composés.
• Dans la classification acide-base des oxydes et des hydroxydes, ils reposent également sur l'état d'oxydation du métal. Les états d'oxydation élevés > +5 fournissent des propriétés acides et les états d'oxydation £ +4 fournissent des propriétés basiques.
• Le rôle des états d'oxydation est important dans la structuration de la description de la chimie d'un élément ; en règle générale, les composés sont regroupés par états d'oxydation.

Objectif: Continuez à étudier la valence. Donner la notion d'état d'oxydation. Considérez les types d'états d'oxydation : positif, négatif, zéro. Apprenez à déterminer correctement l'état d'oxydation d'un atome dans un composé. Enseigner les méthodes de comparaison et de généralisation des concepts étudiés ; développer des compétences et des capacités pour déterminer l'état d'oxydation par des formules chimiques; continuer à développer des compétences pour un travail indépendant; favoriser le développement de la pensée logique. Former un sentiment de tolérance (tolérance et respect des opinions d'autrui) d'entraide ; réaliser une éducation esthétique (à travers la conception du tableau et des cahiers, lors de l'utilisation des présentations).

Pendant les cours

je... Organisation du temps

Vérification des élèves pour la leçon.

II... Préparation de la leçon.

Pour la leçon, vous aurez besoin de: tableau périodique de DI Mendeleev, manuel, cahiers d'exercices, stylos, crayons.

III... Contrôle des devoirs.

Sondage frontal, certains travailleront au tableau par cartes, feront un test, et la synthèse de cette étape sera un jeu intellectuel.

1. Travailler avec des cartes.

1 carte

Déterminer les fractions massiques (%) de carbone et d'oxygène dans le dioxyde de carbone (CO 2 ) .

2 cartes

Déterminez le type de liaison dans la molécule H2S. Écrivez les formules structurelles et électroniques de la molécule.

2. Sondage frontal

1. Qu'est-ce qu'on appelle une liaison chimique ?
2. Quels types de liaisons chimiques connaissez-vous ?
3. Quelle liaison est appelée liaison covalente ?
4. Quelles liaisons covalentes sont distinguées?
5. Qu'est-ce que la valence ?
6. Comment définissons-nous la valence ?
7. Quels éléments (métaux et non-métaux) ont une valence variable ?

3. Tester

1. Dans quelles molécules existe-t-il une liaison covalente non polaire ?

2 . Dans quelle molécule, lorsqu'une liaison covalente-non polaire est formée, une triple liaison est formée ?

3 ... Comment appelle-t-on les ions chargés positivement ?

A) les cations

B) molécules

B) anions

D) cristaux

4. Dans quelle rangée se trouvent les substances du composé ionique ?

A) CH 4, NH 3, magnésium

B) I 2, allez, NaСI

B) MgF2, NaCl, CaCl2

D) H 2 S, HCI, H 2 O

5 ... Valence est déterminée par :

A) par numéro de groupe

B) par le nombre d'électrons non appariés

B) par le type de liaison chimique

D) par numéro de période.

4. Jeu intellectuel "Tic-tac-toe »

Trouvez des substances avec une liaison polaire covalente.

IV... Apprendre du nouveau matériel

L'état d'oxydation est une caractéristique importante de l'état d'un atome dans une molécule. La valence est déterminée par le nombre d'électrons non appariés dans un atome, les orbitales avec des paires d'électrons isolés, uniquement dans le processus d'excitation atomique. La valence la plus élevée d'un élément est généralement égale au numéro de groupe. L'état d'oxydation dans les composés avec des liaisons chimiques différentes se forme différemment.

Comment l'état d'oxydation se forme-t-il dans les molécules avec différentes liaisons chimiques ?

1) Dans les composés avec une liaison ionique, l'état d'oxydation des éléments est égal aux charges des ions.

2) Dans les composés avec une liaison non polaire covalente (dans les molécules de substances simples), l'état d'oxydation des éléments est 0.

H 2 0, Cje 2 0 , F 2 0 , S 0 , IA 0

3) Dans les molécules avec une liaison polaire covalente, l'état d'oxydation est déterminé de la même manière que pour les molécules avec une liaison chimique ionique.

État d'oxydation de l'élément Est la charge conditionnelle de son atome, dans une molécule, si l'on suppose que la molécule est constituée d'ions.

L'état d'oxydation d'un atome, contrairement à sa valence, a un signe. Il peut être positif, négatif ou nul.

Valence est indiquée par des chiffres romains en haut du symbole de l'élément :

II	je	IV
Fe	Cu	S,

et l'état d'oxydation est indiqué par des chiffres arabes avec une charge au-dessus des symboles des éléments ( Mg +2 , Ca +2,Nun +1,CIˉ¹).

Un état d'oxydation positif est égal au nombre d'électrons donnés à ces atomes. Un atome peut donner tous les électrons de valence (pour les groupes principaux ce sont des électrons du niveau externe) correspondant au numéro du groupe dans lequel se trouve l'élément, tout en présentant l'état d'oxydation le plus élevé (hors ОF 2) Par exemple : l'oxydation la plus élevée l'état du sous-groupe principal du groupe II est +2 ( Zn +2) Les métaux et les non-métaux présentent un degré positif, à l'exception de F, He, Ne. Par exemple : C + 4,N / A+1 , Al+3

L'état d'oxydation négatif est égal au nombre d'électrons acceptés par un atome donné, il ne se manifeste que par les non-métaux. Les atomes non métalliques attachent autant d'électrons qu'il n'y en a pas assez pour compléter le niveau externe, tout en présentant un degré négatif.

Pour les éléments des principaux sous-groupes IV-VII, l'état d'oxydation minimum est numériquement égal à

Par example:

La valeur de l'état d'oxydation entre les états d'oxydation le plus élevé et le plus bas est appelée intermédiaire :

Le plus haut	Intermédiaire	Inférieur
	C +3, C +2, C 0, C -2

Dans les composés avec une liaison non polaire covalente (dans les molécules de substances simples), l'état d'oxydation des éléments est 0 : H 2 0 , DEje 2 0 , F 2 0 , S 0 , IA 0

Pour déterminer l'état d'oxydation d'un atome dans un composé, un certain nombre de dispositions doivent être prises en compte :

1. État d'oxydationFdans toutes les connexions est "-1".N / A +1 F -1 , H +1 F -1

2. L'état d'oxydation de l'oxygène dans la plupart des composés est (-2) exception : ОF 2 , où l'état d'oxydation O +2F -1

3. L'hydrogène dans la plupart des composés a un état d'oxydation de +1, sauf pour les composés avec des métaux actifs, où l'état d'oxydation (-1) : N / A +1 H -1

4. Degré d'oxydation des métaux des principaux sous-groupesje, II, IIIgroupes dans tous les composés est + 1, + 2, + 3.

Les éléments à état d'oxydation constant sont :

A) métaux alcalins (Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - degré d'oxydation +1

B) éléments du II sous-groupe principal du groupe sauf (Hg): Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - état d'oxydation +2

B) un élément du groupe III : Al - état d'oxydation +3

Algorithme pour l'élaboration d'une formule dans les composés :

1 voie

1 ... En premier lieu, un élément avec une électronégativité plus faible s'écrit, dans le second, avec une plus grande électronégativité.

2 ... L'élément écrit en premier lieu a une charge positive "+", et en second une charge négative "-".

3 ... Indiquez l'état d'oxydation de chaque élément.

4 ... Trouvez le multiple total des états d'oxydation.

5. Divisez le plus petit commun multiple par la valeur des états d'oxydation et attribuez les indices résultants en bas à droite après le symbole de l'élément correspondant.

6. Si l'état d'oxydation est pair - impair, alors ils deviennent une croix à côté du symbole en bas à droite - en croix sans les signes "+" et "-":

7. Si l'état d'oxydation a une valeur paire, alors ils doivent d'abord être réduits de la plus petite valeur d'état d'oxydation et mis en croix - sans les signes "+" et "-": C +4 O -2

2 voies

1 ... Notons l'état d'oxydation N à X, indiquer l'état d'oxydation O : N 2 XO 3 -2

2 ... Déterminer la somme des charges négatives, pour cela on multiplie l'état d'oxydation de l'oxygène par l'indice d'oxygène : 3 (-2) = -6

3 Pour qu'une molécule soit électriquement neutre, il faut déterminer la somme des charges positives : X2 = 2X

4 Faire une équation algébrique :

N 2 + 3 O 3 –2

V... Ancrage

1) Conduite de la consolidation du sujet avec un jeu appelé "Snake".

Règles du jeu : le professeur distribue les cartes. Chaque carte contient une question et une réponse à une autre question.

Le professeur commence le jeu. Il lit une question, un étudiant qui a une réponse à ma question lève la main et dit la réponse. Si la réponse est correcte, alors il lit sa question et l'élève qui a la réponse à cette question lève la main et répond, etc. Un serpent de bonnes réponses se forme.

1. Comment et où est indiqué l'état d'oxydation d'un atome d'un élément chimique ?
   Répondre: chiffre arabe au-dessus du symbole de l'élément avec charge "+" et "-".
2. Quels types d'états d'oxydation sont émis par les atomes d'éléments chimiques ?
   Répondre: intermédiaire
3. Quel degré les métaux présentent-ils?
   Répondre: positif, négatif, zéro.
4. Dans quelle mesure sont des substances simples ou des molécules avec une liaison covalente non polaire.
   Répondre: positif
5. Quelle est la charge des cations et des anions ?
   Répondre: zéro.
6. Quel est le nom de l'état d'oxydation, qui se situe entre les états d'oxydation positifs et négatifs.
   Répondre: positif négatif

2) Écrire des formules de substances constituées des éléments suivants

1. N et H
2. P et O
3. Zn et Cl

3) Trouvez et rayez les substances qui n'ont pas un état d'oxydation variable.

Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C

VI... Résumé de la leçon.

Notation avec commentaires

vii... Devoirs

§23, pp. 67-72, effectuer la tâche après §23-pp. 72 No. 1-4.

Thèmes du codificateur USE :Électronégativité. État d'oxydation et valence des éléments chimiques.

Lorsque les atomes interagissent et se forment, les électrons sont dans la plupart des cas inégalement répartis entre eux, car les propriétés des atomes diffèrent. Suite électronégatif l'atome attire plus fortement la densité électronique sur lui-même. L'atome qui a attiré vers lui la densité électronique acquiert une charge négative partielle δ — , son "partenaire" est une charge positive partielle δ+ ... Si la différence entre les électronégativités des atomes formant la liaison ne dépasse pas 1,7, on appelle la liaison polaire covalente ... Si la différence entre les électronégativités formant une liaison chimique dépasse 1,7, alors nous appelons une telle liaison ionique .

État d'oxydation Est une charge conditionnelle auxiliaire d'un atome d'un élément dans un composé, calculée en supposant que tous les composés sont constitués d'ions (toutes les liaisons polaires sont ioniques).

Que signifie « accusation conditionnelle » ? On est simplement d'accord pour simplifier un peu la situation : on considérera toutes les liaisons polaires comme totalement ioniques, et on supposera qu'un électron part ou vient complètement d'un atome à un autre, même si en fait il n'en est pas ainsi. Et conditionnellement, un électron part d'un atome moins électronégatif vers un atome plus électronégatif.

par example, en relation avec H-Cl, nous pensons que l'hydrogène a "abandonné" conditionnellement un électron, et sa charge est devenue +1, et le chlore "a pris" un électron, et sa charge est devenue -1. En fait, il n'y a pas de telles charges totales sur ces atomes.

Vous avez sûrement une question - pourquoi proposer quelque chose qui n'existe pas ? Ce n'est pas un plan insidieux de chimistes, tout est simple : un tel modèle est très pratique. L'état d'oxydation des éléments est utile dans la compilation classification substances chimiques, description de leurs propriétés, établissement de formules de composés et nomenclature. Les états d'oxydation sont particulièrement souvent utilisés lorsque l'on travaille avec Réactions redox.

Les états d'oxydation sont plus haute, inférieur et intermédiaire.

Le plus haut l'état d'oxydation est égal au numéro de groupe avec le signe plus.

Inférieur défini comme numéro de groupe moins 8.

ET intermédiaire un état d'oxydation est presque n'importe quel nombre entier compris entre l'état d'oxydation le plus bas et le plus élevé.

par example, l'azote est caractérisé par : l'état d'oxydation le plus élevé +5, le plus bas 5 - 8 = -3, et les états d'oxydation intermédiaires de -3 à +5. Par exemple, dans l'hydrazine N 2 H 4, l'état d'oxydation de l'azote est intermédiaire, -2.

Le plus souvent, l'état d'oxydation des atomes dans les substances complexes est indiqué d'abord par un signe, puis par un nombre, par exemple +1, +2, -2 etc. Lorsqu'il s'agit de la charge d'un ion (supposons que l'ion existe réellement dans un composé), indiquez d'abord le nombre, puis le signe. par example: Ca 2+, CO 3 2-.

Pour trouver les états d'oxydation, utilisez ce qui suit règlements :

1. L'état d'oxydation des atomes dans substances simples est égal à zéro ;
2. DANS molécules neutres la somme algébrique des états d'oxydation est nulle, pour les ions cette somme est égale à la charge de l'ion ;
3. État d'oxydation métaux alcalins (éléments du groupe I du sous-groupe principal) dans les composés est égal à +1, l'état d'oxydation métaux alcalino-terreux (éléments du groupe II du sous-groupe principal) dans les composés est +2; état d'oxydation aluminium dans les connexions est +3;
4. État d'oxydation hydrogène dans les composés avec des métaux (- NaH, CaH 2, etc.) est égal à -1 ; dans des composés avec des non-métaux () +1 ;
5. État d'oxydation oxygène est égal à -2 . Une exception se réconcilier peroxydes- les composés contenant le groupe -O-O-, où l'état d'oxydation de l'oxygène est -1 , et quelques autres composés ( superoxydes, ozonides, fluorures d'oxygène OF 2 et etc.);
6. État d'oxydation fluor dans toutes les substances complexes est égal à -1 .

Ce qui précède sont les situations où l'état d'oxydation que nous considérons permanent . Tous les autres éléments chimiques ont un état d'oxydation — variable, et dépend de l'ordre et du type d'atomes dans le composé.

Exemples de:

La tâche: Déterminer les états d'oxydation des éléments de la molécule de dichromate de potassium : K 2 Cr 2 O 7.

Décision: l'état d'oxydation du potassium est +1, l'état d'oxydation du chrome est noté X, l'état d'oxydation de l'oxygène est de -2. La somme de tous les états d'oxydation de tous les atomes de la molécule est 0. Nous obtenons l'équation : + 1 * 2 + 2 * x-2 * 7 = 0. Nous le résolvons, nous obtenons l'état d'oxydation du chrome +6.

Dans les composés binaires, un élément plus électronégatif est caractérisé par un état d'oxydation négatif, un moins électronégatif - un état positif.

noter que la notion d'état d'oxydation est très arbitraire ! L'état d'oxydation ne montre pas la charge réelle de l'atome et n'a pas de réelle signification physique... Il s'agit d'un modèle simplifié qui fonctionne efficacement lorsque nous devons, par exemple, égaliser les coefficients dans l'équation d'une réaction chimique, ou pour la classification algorithmique de substances.

L'état d'oxydation n'est pas une valence! L'état d'oxydation et la valence ne coïncident pas dans de nombreux cas. Par exemple, la valence de l'hydrogène dans une substance simple H 2 est I, et l'état d'oxydation, selon la règle 1, est 0.

Ce sont les règles de base qui vous aideront à déterminer l'état d'oxydation des atomes dans les composés dans la plupart des cas.

Dans certaines situations, il peut être difficile de déterminer l'état d'oxydation d'un atome. Examinons certaines de ces situations et cherchons des moyens de les résoudre :

1. Dans les oxydes doubles (sel), le degré de l'atome est généralement de deux états d'oxydation. Par exemple, dans l'échelle de fer Fe 3 O 4, le fer a deux états d'oxydation : +2 et +3. Lequel dois-je préciser ? Tous les deux. Pour simplifier, vous pouvez imaginer ce composé comme un sel : Fe (FeO 2) 2. Dans ce cas, le résidu acide forme un atome au degré d'oxydation +3. Ou l'oxyde double peut être représenté comme suit : FeO * Fe 2 O 3.
2. Dans les composés peroxo, l'état d'oxydation des atomes d'oxygène reliés par des liaisons covalentes non polaires, en règle générale, change. Par exemple, dans le peroxyde d'hydrogène Н 2 О 2, et dans les peroxydes de métaux alcalins, l'état d'oxydation de l'oxygène est -1, puisque l'une des liaisons est covalente non polaire (H-O-O-H). Un autre exemple est l'acide peroxomonosulfurique (acide de Caro) H 2 SO 5 (voir Fig.) Contient deux atomes d'oxygène avec un état d'oxydation de -1, le reste des atomes avec un état d'oxydation de -2, donc l'enregistrement suivant sera plus compréhensible : H 2 SO 3 (O 2). Des composés peroxo de chrome sont également connus - par exemple, le peroxyde de chrome (VI) CrO (O 2) 2 ou CrO 5, et bien d'autres.
3. Un autre exemple de composés avec un état d'oxydation ambigu sont les superoxydes (NaO 2) et les ozonides de type sel KO 3. Dans ce cas, il est plus approprié de parler de l'ion moléculaire O 2 avec une charge de -1 et O 3 avec une charge de -1. La structure de telles particules est décrite par certains modèles, qui sont adoptés dans le programme russe des premiers cours des universités de chimie: MO LCAO, la méthode de superposition des schémas de valence, etc.
4. Dans les composés organiques, la notion d'état d'oxydation n'est pas très pratique à utiliser, car il existe un grand nombre de liaisons covalentes non polaires entre les atomes de carbone. Néanmoins, si vous dessinez la formule structurelle d'une molécule, l'état d'oxydation de chaque atome peut également être déterminé par le type et le nombre d'atomes auxquels cet atome est directement associé. Par exemple, pour les atomes de carbone primaires dans les hydrocarbures, l'état d'oxydation est -3, pour les atomes de carbone secondaires -2, pour les atomes tertiaires -1, pour les atomes quaternaires - 0.

Entraînons-nous à déterminer l'état d'oxydation des atomes dans les composés organiques. Pour ce faire, il est nécessaire de dessiner la formule structurelle complète de l'atome et de sélectionner l'atome de carbone avec son environnement le plus proche - les atomes avec lesquels il est directement connecté.

• Pour simplifier les calculs, vous pouvez utiliser le tableau de solubilité - les charges des ions les plus courants y sont indiquées. Dans la plupart des examens russes en chimie (USE, GIA, DVI), l'utilisation de la table de solubilité est autorisée. Il s'agit d'une feuille de triche prête à l'emploi, qui dans de nombreux cas peut vous faire gagner beaucoup de temps.
• Lors du calcul de l'état d'oxydation des éléments dans des substances complexes, nous indiquons d'abord les états d'oxydation des éléments que nous connaissons avec certitude (éléments à état d'oxydation constant), et l'état d'oxydation des éléments à état d'oxydation variable est noté x. La somme de toutes les charges de toutes les particules est égale à zéro dans une molécule ou égale à la charge d'un ion dans un ion. Il est facile de construire et de résoudre une équation à partir de ces données.