Хлор степень окисления как определить
Степень окисления хлора
Степень окисления хлора.
Степень окисления хлора:
Степень окисления (окислительное число) – это вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций. Она указывает на состояние окисления отдельного атома молекулы и представляет собой лишь удобный метод учёта переноса электронов. Однако она не является истинным зарядом атома в молекуле.
Степень окисления соответствует числу электронов, которое следует присоединить к положительному иону ( катиону ), чтобы восстановить его до нейтрального атома, или отнять от отрицательного иона ( аниона ), чтобы окислить его до нейтрального атома.
Степень окисления (в отличие от валентности) может иметь нулевое, отрицательное и положительное значения.
Значения степени окисления записывают арабскими цифрами сверху над символом элемента. При указании степени окисления первым ставится знак, а потом численное значение, а не наоборот.
Следует помнить, что степень окисления является сугубо условной величиной, не имеющей физического смысла, но характеризующей образование химической связи межатомного взаимодействия в молекуле.
Степень окисления в ряде случаев не совпадает с валентностью. Например, в молекуле азотной кислоты степень окисления центрального атома азота равна +5, тогда как валентность равна IV.
Степень окисления зачастую не совпадает с фактическим числом электронов, которые участвуют в образовании связей.
Хлор Cl
Хлор в таблице менделеева занимает 17 место, в 3 периоде.
| Символ | Cl |
| Номер | 17 |
| Атомный вес | 35.4460000 |
| Латинское название | Chlorum |
| Русское название | Хлор |
Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь
Электронная схема хлора
Короткая запись:
Cl: [Ne]3s 2 3p 5
Порядок заполнения оболочек атома хлора (Cl) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
Хлор имеет 17 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:
2 электрона на 1s-подуровне
2 электрона на 2s-подуровне
6 электронов на 2p-подуровне
2 электрона на 3s-подуровне
5 электронов на 3p-подуровне
Степень окисления хлора
Ионы хлора
Валентность Cl
Атомы хлора в соединениях проявляют валентность VI, V, IV, III, II, I.
Валентность хлора характеризует способность атома Cl к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:
Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами
Валентность не имеет знака.
Квантовые числа Cl
Видео заполнения электронной конфигурации (gif):
Результат: 
Энергия ионизации
Перейти к другим элементам таблицы менделеева
Степень окисления элемента
Что такое степень окисления
Для начала давайте вспомним, как проходят химические связи в молекуле вещества. Взаимодействуя между собой, атомы могут притягивать или отдавать электроны для образования общей электронной пары. Атом с более высокой электроотрицательностью (ЭО) притягивает электроны и приобретает отрицательный заряд, а атом с меньшей ЭО, напротив, отдает электроны и обретает положительный заряд.
Степень окисления — это условный заряд, который предположительно обретет атом после перемещения электронов. Он вычисляется из предположения, что все свободные электроны полностью перемещаются от одного атома к другому и все образованные связи — ионные.
Почему в определении степени окисления мы говорим об условном заряде? Потому что в реальности он может быть другим, а химические связи атома в соединении не обязательно будут ионными. Но мы предполагаем, что все именно так, чтобы немного упростить расчеты. Это помогает в составлении формул и классификаций.
Запомните:
Численно степень окисления равна количеству электронов, которые перешли от одного атома к другому.
У атома с меньшей ЭО, который отдает электроны, — положительная степень окисления.
У атома с большей ЭО, который притягивает электроны, — отрицательная степень окисления.
Простые вещества, такие как Cl2, O2 и т. д., имеют степень окисления, равную 0, поскольку смещения электронов в данном случае не происходит.
Как рассчитать степень окисления
Как мы уже выяснили выше, определить степень окисления элемента (иначе говоря, окислительное число) помогает электроотрицательность. Значения ЭО легко узнать, пользуясь таблицей Менделеева или шкалой относительной электроотрицательности. Сравните, у какого химического элемента в соединении ЭО выше — этот элемент будет притягивать электроны и приобретет отрицательный заряд.
Шкала относительной электроотрицательности
Это правило поможет составить уравнение и посчитать степень окисления любого химического элемента в соединении, если известны данные по остальным элементам. Еще больше облегчат расчеты следующие закономерности:
у водорода в гидридах окислительное число −1, а во всех остальных веществах оно равно +1;
у кислорода степень окисления в оксидах равна −2, в пероксидах −1, в соединениях с фтором +2;
у неметаллов в соединениях с водородом и металлами окислительное число всегда отрицательное;
у металлов степень окисления всегда положительная.
Также есть элементы, которые во всех соединениях отдают или принимают одинаковое количество электронов, поэтому их окислительное число — постоянная величина.
Алгоритм действий
Итак, мы знаем основные закономерности. Давайте разберемся, как находить степени окисления на примерах. Предлагаем следующий алгоритм действий.
Посмотрите, является ли вещество элементарным. Если да — значит, оно находится в химически несвязанном состоянии и окислительное число равно 0. Это правило подходит как для веществ, образованных из отдельных атомов, так и для тех, что включают многоатомные молекулы одного и того же элемента.
Пример
Если это соединение, определите, состоит ли оно из ионов. В многоатомном ионе сумма всех степеней окисления равна его заряду. Узнайте эту сумму из таблицы растворимости и составьте уравнение с известными окислительными числами.
Пример
Допустим, нужно определить заряд азота в ионе аммония.
Согласно таблице растворимости заряд иона аммония NH4 + равен +1. Это значит, что сумма степеней окисления в этом соединении тоже будет равна +1.
Также известно, что водород всюду, кроме гидридов, имеет заряд +1. В данном случае есть 4 атома водорода, т. е. +1 × 4.
Составим формулу: х + (+1) × 4 = +1. Значит х = −3.
Если соединение — нейтральная молекула, составьте уравнение, учитывая, что все окислительные числа в сумме равны 0.
Пример
Допустим, нужно определить степень окисления серы в соединении Na2SO4.
Мы знаем, что у щелочного металла Na постоянное окислительное число +1. Кислород, согласно вышеизложенным правилам, в оксидах имеет заряд −2.
Составим уравнение: (+1) × 2 + х + (−2) × 4 = 0. Значит х = −6.
Как узнать степень окисления нескольких элементов
А как быть, если неизвестны окислительные числа двух и более элементов в соединении? В математике уравнения с двумя неизвестными не всегда имеют решение. Но в химии есть выход: можно разделить химическую формулу на несколько частей, которые имеют постоянные заряды.
Пример
Поскольку мы знаем окислительные числа водорода и кислорода, найти заряды азота и серы в каждом ионе не составит труда.
В ионе NH4 + формула для определения заряда азота будет следующей: х + (+1) × 4 = 1. Понятно, что х = −3, т. е. степень окисления азота −3.
В ионе SO4 2- формула для серы х + (−2) × 4 = −2. Следовательно, х = 6, т. е. заряд серы равен +6.
Как определить высшую и низшую степень окисления
Выделяют высшую (или максимально положительную) и низшую (максимально отрицательную) степени окисления. В диапазоне между ними располагаются окислительные числа, которые могут принадлежать данному химическому элементу в различных соединениях. Для четных групп характерны четные числа в диапазоне, а для нечетных групп — нечетные.
Высшая степень окисления совпадает с номером группы элемента (для элементов в главной подгруппе) в короткой форме периодической системы.
Низшая степень окисления равна числу, которое получится, если от номера группы элемента отнять 8.
Исключения: фтор, железо, кобальт, родий, подгруппа никеля, кислород, благородные газы (помимо ксенона).
Проиллюстрируем на примере, как найти высшую и низшую степень окисления.
Хлор (Cl), согласно короткой периодической таблице, принадлежит к группе VII. Значит, его максимальное окислительное число будет +7. Такой условный заряд элемент приобретает в оксиде хлора Cl2O7 и хлорной кислоте HClO4. Минимальное число получаем следующим образом: 7 − 8 = −1 (характерно для хлороводорода HCl).
По степени окисления можно понять, как поведет себя вещество в окислительно-восстановительных реакциях. Если в соединении главный действующий элемент имеет высшую степень окисления, оно является окислителем, а если он имеет низшую степень окисления — восстановителем.
Например, серная кислота является окислителем, поскольку у серы в данном случае заряд +6. А вот в сернистой кислоте у серы заряд всего +4, поэтому она может проявлять и окислительную способность, и восстановительную. В сероводороде заряд серы равен −2, и это минимальная степень окисления, а значит, данное вещество — восстановитель.
Как найти степень окисления в органическом соединении
В органической химии определять окислительные числа элементов немного сложнее, поскольку все органические вещества включают углерод, известный большим количеством неполярных связей. Если у нас всего один атом углерода, можно использовать стандартный способ.
Пример
Рассчитайте степень окисления углерода в метаноле H3C−OH.
Мы знаем, что водород Н имеет окислительное число +1, а у кислорода в данном случае оно равно −2. Составим уравнение:
Но что делать, если атомов углерода больше? Придется анализировать структурную формулу, чтобы понять, какие химические связи есть между элементами и сколько электронов они теряют/приобретают в результате. Такой вариант нахождения окислительного числа называют графическим.
Графический метод
Нарисуйте структурную формулу соединения.
Изобразите стрелками химические связи и смещение атомов (все связи между атомами углерода С−С считайте неполярными).
Посчитайте, сколько стрелок ведет к атому (это «−») и сколько от него (это «+»), а затем суммируйте «+» и «−», чтобы узнать степень окисления.
Валентность и степень окисления: в чем разница?
Школьники, которые только начали изучать данные разделы химии, нередко путают степень окисления и валентность. Численно эти показатели могут совпадать (но далеко не всегда), а вот по смыслу они в корне различаются.
Между этими двумя понятиями есть следующие отличия:
валентность не имеет знака, в то время как у окислительного числа он есть («+» или «−»);
валентность равна нулю только в том случае, если атом не имеет связей с другими частицами, а степень окисления может быть равна нулю и при наличии таких связей;
вычисляя степень окисления, мы предполагаем, что в соединении ионные связи, хотя на самым деле это может быть не так, а валентность всегда имеет реальный смысл.
Поэтому отождествлять эти два понятия ни в коем случае не стоит. Более того, не нужно ориентироваться на валентность, пытаясь определить окислительное число.
Вопросы для самопроверки
Почему степень окисления называют формальным зарядом, условным?
Что отражает численная величина степени окисления?
Чему равна сумма всех окислительных чисел в ионе?
Как определить низшую степень окисления?
Как найти две неизвестных степени окисления в одном веществе?
Как определять степени окисления в органических веществах?
Валентность и степень окисления
Валентность
Определяют валентность по числу связей, которые один атом образует с другими. Для примера рассмотрим две молекулы
Для определения валентности нужно хорошо представлять графические формулы веществ. В этой статье вы увидите множество формул. Сообщаю вам также о химических элементах с постоянной валентностью, знать которые весьма полезно.
В электронной теории считается, что валентность связи определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии. Мы касались с вами темы валентных электронов и возбужденного состояния атома. На примере фосфора объединим эти две темы для полного понимания.
Подавляющее большинство химических элементов обладает непостоянным значением валентности. Переменная валентность характерна для меди, железа, фосфора, хрома, серы.
Степень окисления
Численно степень окисления равна условному заряду, который можно приписать атому, руководствуясь предположением, что все электроны, образующие связи, перешли к более электроотрицательному элементу.
Зная изменения электроотрицательности в периодах и группах периодической таблицы Д.И. Менделеева, можно сделать вывод о том какой элемент принимает «+», а какой минус. Помогают в этом вопросе и элементы с постоянной степенью окисления.
Самостоятельно определите степени окисления атомов в следующих веществах: RbOH, NaCl, BaO, NaClO3, SO2Cl2, KMnO4, Li2SO3, O2, NaH2PO4. Ниже вы найдете решение этой задачи.
Сравнивайте значение электроотрицательности по таблице Менделеева, и, конечно, пользуйтесь интуицией 🙂 Однако по мере изучения химии, точное знание степеней окисления должно заменить даже самую развитую интуицию 😉
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Блиц-опрос по теме Валентность и степень окисления
Степень окисления в Cl2O
Общие сведения об оксиде хлора (I) и степени окисления в Cl2O
Термически неустойчив, разлагается на свету. Брутто-формула – Cl2O (строение молекулы показано на рис. 1). Молярная масса равна 86,91 г/моль. Плотность – 3,89 г/л (н.у.). Температура плавления – (-116 o C), кипения — 2,2 o C.
Рис. 1. Строение молекулы оксида хлора (I) с указанием валентного угла и длины химической связи.
Растворяется в тетрахлориде углерода. Проявляет кислотные свойства: медленно реагирует с водой, быстро – со щелочами. Сильный окислитель.
Cl2O, степени окисления элементов в нем
Чтобы определить степени окисления элементов, входящих в состав оксида хлора (I), сначала необходимо разобраться с тем, для каких элементов эта величина точно известна.
Степень окисления кислорода в оксидах всегда равна ( — 2). Для нахождения степени окисления хлора примем её значение за «х» и определим его при помощи уравнения электронейтральности:
Степень окисления хлора в оксиде хлора (I) равна (+1):
Примеры решения задач
| Задание | Степень окисления (-3) углерод имеет в соединении: а) CH3Cl; б) C2H2; в) HCOH; г) C2H6. |
| Решение | Для того, чтобы дать верный ответ на поставленный вопрос будем поочередно определять степень окисления углерода в каждом из предложенных соединений. |
а) степень окисления водорода равна (+1), а хлора – (-1). Примем за «х» степень окисления углерода:
б) степень окисления водорода равна (+1). Примем за «у» степень окисления углерода:
в) степень окисления водорода равна (+1), а кислорода – (-2). Примем за «z» степень окисления углерода:
г) степень окисления водорода равна (+1). Примем за «a» степень окисления углерода:
| Задание | Минимальную степень окисления углерод проявляет в соединении: 1) CH4; 2) HCOOH; 3) CO; 4) CO2? |
| Решение | Определяем степень окисления углерода в каждом из указанных соединений. Сначала указываем степени окисления «известных» элементов: кислород – (-2), водород – (+1). Принимаем за «х» степень окисления углерода и записываем уравнение электронейтральности: |
Поскольку (-4) – минимальная степень окисления для углерода, то это и есть правильный ответ.
Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.
