Степени окисления элементов

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный согласно предположению о том, что молекула состоит только из ионов.

При определении степени окисления исходят из того, что степень окисления водорода в соединениях +1, а кислорода –2 (исключения: 1) гидриды активных металлов МеН, где степень окисления водорода -1; 2) пероксид водорода и его производные, в которых степень окисления кислорода -1; 3) фторид кислорода ОF₂, где степень окисления кислорода +2). Степень окисления других элементов определяют, исходя из того, что алгебраическая сумма всех степеней окисления в молекуле должна быть равна 0.

Элементы, как правило, имеют различное число степеней окисления, но выделяют наиболее устойчивые, т.е. часто встречающиеся. Устойчивые степени окисления элементов можно определить с помощью периодической системы Менделеева:

- для элементов I – III групп они положительны и равны номеру группы;

- для элементов главных подгрупп IV – VI групп степени окисления изменяются от положительной, равной номеру группы, до отрицательной, рассчитанной по разности (8 – номер группы). Промежуточные положительные степени окисления вычисляются как разность между номером группы и числом 2. При этом: для висмута наиболее устойчивая степень окисления +3;

- для галогенов устойчивыми являются степени окисления от +7 до -1 и промежуточные, отличающиеся на две единицы.

Для фтора существует только одна степень окисления -1.

Для элементов побочных подгрупп нет простой связи между устойчивой степенью окисления и номером группы. Устойчивые степени окисления таких элементов надо запомнить:

Cr (+6 и +3); Mn (+7, +6, +4, -2); Fe, Co, Ni (+3 и +2); Cu (+2 и +1); Ag (+1); Au (+3 и +2); Zn (+2); Cd (+2); Hg (+2 и +1).

Степень окисления часто не совпадает с валентностью. Чтобы определить валентность, надо строить графическую формулу.

Классификация и номенклатура неорганических соединений

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, гидроксиды и соли.

К неосновным классам относятся галогенангидриды, пероксиды и другие.

Оксиды

Это соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород. При этом атомы кислорода связаны только с атомами другого элемента и не имеют связей между собой.

Оксиды образуют все элементы, кроме инертных газов.

Графические формулы оксидов: Э-О-Э; Э=О; О=Э-О-Э=О; О=Э=О.

Оксиды делят на солеобразующие и несолеобразующие. Последних мало, это те оксиды, которые не взаимодействуют с основаниями и не образуют солей, например NO, N₂O, SiO.

Солеобразующие оксиды делят на основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды – это такие, гидраты которых являются основаниями. Основные оксиды образуют соли с кислотами или кислотными оксидами, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой, например:

BaO + H₂O = Ba(OH)₂;

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O.

Кислотные оксиды – это такие, гидраты которых являются кислотами. Кислотные оксиды образуют соли с основаниями или основными оксидами. Большинство кислотных оксидов реагируют с водой с образованием кислот. Например:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄;

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O;

SiO₂ + FeO = FeSiO₃.

Амфотерные оксиды – это оксиды, которые, в зависимости от условий, проявляют и кислотные и основные свойства, т.е. образуют соли и с кислотами и с основаниями (с кислотными и основными оксидами). С водой амфотерные оксиды непосредственно не реагируют.

К амфотерным оксидам относятся ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃ и другие:

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O;

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O.

Характер оксида определяется положением образующего элемента в периодической системе. Для элементов главных подгрупп границей, разделяющей элементы, образующие кислотные оксиды, и элементы, образующие основные оксиды, являются элементы, все оксиды которых амфотерны и расположены на диагонали-вертикали Be – Al – Ge – Sn – Pb:

I II III IV V VI VII VIII

Be

Э лементы Al Элементы с кислотными оксидами

с Ga Ge As

о сновными In Sn Sb высшие оксиды Э₂О₅ амфотерны

оксидами ↑ Pb Bi –образует основной оксид Bi₂O₃

оксиды

Ga и In амфотерны

Элементы побочных подгрупп так же образуют амфотерные оксиды, например, Au₂O₃, MnO₂.

Если элемент образует оксиды в разных степенях окисления, то оксиды, соответствующие высшим степеням окисления, являются кислотными; низшим – основными, а промежуточным степеням окисления – могут быть амфотерными. Например, MnO – _{основной} оксид; MnO₂ – амфотерный; MnO₃ и Mn₂O₇ - кислотные.

По международной номенклатуре название оксида строится так: слово «оксид» - название элемента, его образующего, в родительном падеже – степень окисления элемента в скобках (если элементу соответствует несколько оксидов). Например:

FeO – оксид железа (II);

Fe₂O₃ – оксид железа (III);

NO – оксид азота (II);

N₂O₅ – оксид азота (V).