Dalam senyawa berikut ini, harga bilangan oksidasi belerang yang paling kecil adalah

Keelektronegatifan, seperti sifat atom unsur kimia lainnya, berubah secara berkala dengan peningkatan nomor urut unsur:

Grafik di atas menunjukkan periodisitas perubahan keelektronegatifan unsur-unsur dari subkelompok utama, tergantung pada nomor urut unsur.

Ketika bergerak ke bawah subkelompok tabel periodik, keelektronegatifan unsur kimia berkurang, ketika bergerak ke kanan sepanjang periode, itu meningkat.

Keelektronegatifan mencerminkan unsur non-logam: semakin tinggi nilai elektronegativitas, semakin banyak sifat non-logam unsur yang diungkapkan.

Keadaan oksidasi

Bagaimana cara menghitung bilangan oksidasi suatu unsur dalam senyawa?

1] Bilangan oksidasi unsur-unsur kimia dalam zat sederhana selalu nol.

2] Ada unsur-unsur yang menunjukkan keadaan oksidasi konstan dalam zat kompleks:

3] Ada unsur-unsur kimia yang menunjukkan keadaan oksidasi konstan di sebagian besar senyawa. Elemen-elemen ini meliputi:

hidrogen H +1 Hidrida logam alkali dan alkali tanah, misalnya:
oksigen O -2 Hidrogen dan peroksida logam:

Oksigen fluorida -

4] Jumlah aljabar bilangan oksidasi semua atom dalam molekul selalu nol. Jumlah aljabar bilangan oksidasi semua atom dalam ion sama dengan muatan ion.

5] Bilangan oksidasi tertinggi [maksimum] sama dengan nomor golongan. Pengecualian yang tidak termasuk dalam aturan ini adalah elemen dari subgrup sekunder grup I, elemen dari subgrup sekunder grup VIII, serta oksigen dan fluor.

Unsur kimia yang nomor golongannya tidak sesuai dengan bilangan oksidasi tertingginya [wajib dihafal]

6] Tingkat oksidasi terendah dari logam selalu nol, dan tingkat oksidasi terendah dari non-logam dihitung dengan rumus:

bilangan oksidasi terendah dari non-logam = nomor golongan - 8

Berdasarkan aturan yang disajikan di atas, dimungkinkan untuk menetapkan tingkat oksidasi unsur kimia dalam zat apa pun.

Menemukan bilangan oksidasi unsur-unsur dalam berbagai senyawa

Contoh 1

Tentukan bilangan oksidasi semua unsur dalam asam sulfat.

Keputusan:

Mari kita tulis rumus asam sulfat:

Keadaan oksidasi hidrogen dalam semua zat kompleks adalah +1 [kecuali untuk hidrida logam].

Keadaan oksidasi oksigen dalam semua zat kompleks adalah -2 [kecuali untuk peroksida dan oksigen fluorida OF 2]. Mari kita atur bilangan oksidasi yang diketahui:

Mari kita nyatakan keadaan oksidasi belerang sebagai x:

Molekul asam sulfat, seperti molekul zat apapun, umumnya netral secara listrik, karena. jumlah bilangan oksidasi semua atom dalam suatu molekul adalah nol. Secara skema dapat digambarkan sebagai berikut:

Itu. kita mendapatkan persamaan berikut:

Mari kita selesaikan:

Jadi, bilangan oksidasi belerang dalam asam sulfat adalah +6.

Contoh 2

Tentukan bilangan oksidasi semua unsur dalam amonium dikromat.

Keputusan:

Mari kita tulis rumus amonium dikromat:

Seperti pada kasus sebelumnya, kita dapat mengatur bilangan oksidasi hidrogen dan oksigen:

Namun, kita melihat bahwa bilangan oksidasi dua unsur kimia sekaligus, nitrogen dan kromium, tidak diketahui. Oleh karena itu, kita tidak dapat menemukan bilangan oksidasi dengan cara yang sama seperti pada contoh sebelumnya [satu persamaan dengan dua variabel tidak memiliki penyelesaian yang unik].

Mari kita perhatikan fakta bahwa zat yang ditunjukkan termasuk dalam kelas garam dan, karenanya, memiliki struktur ionik. Maka kita dapat dengan tepat mengatakan bahwa komposisi amonium dikromat termasuk kation NH 4 + [muatan kation ini dapat dilihat pada tabel kelarutan]. Oleh karena itu, karena ada dua kation NH 4 + bermuatan tunggal positif dalam unit rumus amonium dikromat, muatan ion dikromat adalah -2, karena zat secara keseluruhan bersifat netral. Itu. zat tersebut dibentuk oleh kation NH 4 + dan Cr 2 O 7 2- anion.

Kita tahu keadaan oksidasi hidrogen dan oksigen. Mengetahui bahwa jumlah bilangan oksidasi atom-atom semua unsur dalam ion sama dengan muatannya, dan menyatakan bilangan oksidasi nitrogen dan kromium sebagai x dan kamu sesuai, kita dapat menulis:

Itu. kita mendapatkan dua persamaan independen:

Memecahkan yang mana, kita temukan x dan kamu:

Jadi, dalam amonium dikromat, bilangan oksidasi nitrogen adalah -3, hidrogen +1, kromium +6, dan oksigen -2.

Cara menentukan bilangan oksidasi unsur dalam zat organik dapat dibaca.

Valensi

Valensi atom ditunjukkan dengan angka Romawi: I, II, III, dst.

Kemungkinan valensi atom tergantung pada kuantitas:

1] elektron tidak berpasangan

2] pasangan elektron yang tidak digunakan bersama dalam orbital tingkat valensi

3] orbital elektron kosong pada tingkat valensi

Kemungkinan valensi atom hidrogen

Mari kita gambarkan rumus grafik elektronik dari atom hidrogen:

Dikatakan bahwa tiga faktor dapat mempengaruhi kemungkinan valensi - keberadaan elektron yang tidak berpasangan, keberadaan pasangan elektron yang tidak digunakan bersama di tingkat terluar, dan keberadaan orbital kosong [kosong] di tingkat luar. Kita melihat satu elektron tidak berpasangan di tingkat energi terluar [dan satu-satunya]. Berdasarkan ini, hidrogen dapat memiliki valensi yang sama dengan I. Namun, pada tingkat energi pertama hanya ada satu sublevel - s, itu. atom hidrogen pada tingkat terluar tidak memiliki pasangan elektron yang tidak digunakan bersama atau orbital kosong.

Jadi, satu-satunya valensi yang dapat ditunjukkan oleh atom hidrogen adalah I.

Kemungkinan valensi atom karbon

Pertimbangkan struktur elektronik atom karbon. Dalam keadaan dasar, konfigurasi elektronik tingkat luarnya adalah sebagai berikut:

Itu. Dalam keadaan dasar, tingkat energi terluar dari atom karbon yang tidak tereksitasi mengandung 2 elektron yang tidak berpasangan. Dalam keadaan ini, ia dapat menunjukkan valensi yang sama dengan II. Namun, atom karbon dengan sangat mudah masuk ke keadaan tereksitasi ketika energi diberikan padanya, dan konfigurasi elektronik dari lapisan luar dalam hal ini berbentuk:

Meskipun beberapa energi dikeluarkan dalam proses eksitasi atom karbon, pengeluaran tersebut lebih dari dikompensasi oleh pembentukan empat ikatan kovalen. Karena alasan ini, valensi IV jauh lebih khas dari atom karbon. Jadi, misalnya, karbon memiliki valensi IV dalam molekul karbon dioksida, asam karbonat dan mutlak semua zat organik.

Selain elektron yang tidak berpasangan dan pasangan elektron bebas, keberadaan orbital [] yang kosong pada tingkat valensi juga mempengaruhi kemungkinan valensi. Kehadiran orbital seperti itu di tingkat yang terisi mengarah pada fakta bahwa atom dapat bertindak sebagai akseptor pasangan elektron, mis. membentuk ikatan kovalen tambahan melalui mekanisme donor-akseptor. Jadi, misalnya, bertentangan dengan harapan, pada molekul karbon monoksida CO, ikatannya bukan rangkap dua, tetapi rangkap tiga, yang ditunjukkan dengan jelas pada ilustrasi berikut:

Kemungkinan valensi atom nitrogen

Mari kita tuliskan rumus grafik elektron dari tingkat energi luar atom nitrogen:

Seperti yang dapat dilihat dari ilustrasi di atas, atom nitrogen dalam keadaan normalnya memiliki 3 elektron yang tidak berpasangan, dan oleh karena itu logis untuk mengasumsikan bahwa ia dapat menunjukkan valensi yang sama dengan III. Memang, valensi tiga diamati dalam molekul amonia [NH 3], asam nitrat [HNO 2], nitrogen triklorida [NCl 3], dll.

Dikatakan di atas bahwa valensi atom suatu unsur kimia tidak hanya bergantung pada jumlah elektron yang tidak berpasangan, tetapi juga pada keberadaan pasangan elektron yang tidak digunakan bersama. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ikatan kimia kovalen dapat terbentuk tidak hanya ketika dua atom saling memberikan satu elektron, tetapi juga ketika satu atom yang memiliki pasangan elektron yang tidak digunakan bersama - donor [] memberikannya ke atom lain dengan kekosongan. [] tingkat valensi orbit [akseptor]. Itu. untuk atom nitrogen, valensi IV juga dimungkinkan karena ikatan kovalen tambahan yang dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor. Jadi, misalnya, empat ikatan kovalen, salah satunya dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor, diamati selama pembentukan kation amonium:

Terlepas dari kenyataan bahwa salah satu ikatan kovalen dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor, semua ikatan N-H dalam kation amonium benar-benar identik dan tidak berbeda satu sama lain.

Sebuah valensi sama dengan V, atom nitrogen tidak dapat menunjukkan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa transisi ke keadaan tereksitasi tidak mungkin untuk atom nitrogen, di mana pasangan dua elektron terjadi dengan transisi salah satunya ke orbital bebas, yang paling dekat tingkat energinya. Atom nitrogen tidak memiliki d-sublevel, dan transisi ke orbital 3s secara energetik sangat mahal sehingga biaya energi tidak tercakup oleh pembentukan ikatan baru. Mungkin banyak yang bertanya-tanya, lalu berapa valensi nitrogen, misalnya, dalam molekul asam nitrat HNO 3 atau oksida nitrat N 2 O 5? Anehnya, valensinya juga ada IV, seperti terlihat dari rumus struktur berikut:

Garis putus-putus dalam ilustrasi menunjukkan apa yang disebut terdelokalisasi π -koneksi. Untuk alasan ini, NO ikatan terminal dapat disebut "satu setengah". Ikatan satu setengah yang serupa juga ditemukan pada molekul ozon O 3 , benzena C 6 H 6 , dll.

Kemungkinan valensi fosfor

Mari kita gambarkan rumus grafik elektron dari tingkat energi luar atom fosfor:

Seperti yang dapat kita lihat, struktur lapisan luar atom fosfor dalam keadaan dasar dan atom nitrogen adalah sama, dan oleh karena itu logis untuk mengharapkan untuk atom fosfor, serta untuk atom nitrogen, kemungkinan valensi yang sama untuk I, II, III dan IV, yang diamati dalam praktek.

Namun, tidak seperti nitrogen, atom fosfor juga memiliki d-sublevel dengan 5 orbital kosong.

Dalam hal ini, ia dapat masuk ke keadaan tereksitasi, mengukus elektron 3 s-orbital:

Dengan demikian, valensi V untuk atom fosfor, yang tidak dapat diakses oleh nitrogen, adalah mungkin. Jadi, misalnya, atom fosfor memiliki valensi lima dalam molekul senyawa seperti asam fosfat, fosfor [V] halida, fosfor [V] oksida, dll.

Kemungkinan valensi atom oksigen

Rumus grafik elektron dari tingkat energi eksternal atom oksigen memiliki bentuk:

Kami melihat dua elektron yang tidak berpasangan pada tingkat ke-2, dan oleh karena itu valensi II dimungkinkan untuk oksigen. Perlu dicatat bahwa valensi atom oksigen ini diamati di hampir semua senyawa. Di atas, ketika mempertimbangkan kemungkinan valensi atom karbon, kita membahas pembentukan molekul karbon monoksida. Ikatan dalam molekul CO adalah tiga kali lipat, oleh karena itu, oksigen adalah trivalen di sana [oksigen adalah donor pasangan elektron].

Karena fakta bahwa atom oksigen tidak memiliki tingkat eksternal d-sublevel, pelepasan elektron s dan p- orbital tidak mungkin, itulah sebabnya kemampuan valensi atom oksigen terbatas dibandingkan dengan elemen lain dari subkelompoknya, misalnya, belerang.

Kemungkinan valensi atom belerang

Tingkat energi luar atom belerang dalam keadaan tidak tereksitasi:

Atom belerang, seperti atom oksigen, memiliki dua elektron tidak berpasangan dalam keadaan normalnya, jadi kita dapat menyimpulkan bahwa valensi dua dimungkinkan untuk belerang. Memang, belerang memiliki valensi II, misalnya, dalam molekul hidrogen sulfida H 2 S.

Seperti yang dapat kita lihat, atom belerang di tingkat terluar memiliki d sublevel dengan orbital kosong. Untuk alasan ini, atom belerang mampu memperluas kemampuan valensinya, tidak seperti oksigen, karena transisi ke keadaan tereksitasi. Jadi, ketika melepaskan pasangan elektron bebas 3 p- sublevel, atom belerang memperoleh konfigurasi elektronik dari level luar dalam bentuk berikut:

Dalam keadaan ini, atom belerang memiliki 4 elektron tidak berpasangan, yang memberi tahu kita tentang kemungkinan atom belerang menunjukkan valensi sama dengan IV. Memang, belerang memiliki valensi IV dalam molekul SO 2, SF 4, SOCl 2, dll.

Saat melepas pasangan elektron bebas kedua yang terletak di 3 s- sublevel, tingkat energi eksternal memperoleh konfigurasi berikut:

Dalam keadaan seperti itu, manifestasi valensi VI sudah menjadi mungkin. Contoh senyawa dengan belerang valensi VI adalah SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 dll.

Demikian pula, kita dapat mempertimbangkan kemungkinan valensi unsur kimia lainnya.

Pelajaran video 2: Derajat oksidasi unsur kimia

Video pelajaran 3: Valensi. Definisi valensi

Kuliah: Keelektronegatifan. Keadaan oksidasi dan valensi unsur kimia

Keelektronegatifan


Keelektronegatifan- ini adalah kemampuan atom untuk menarik elektron dari atom lain ke diri mereka sendiri untuk terhubung dengan mereka.

Sangat mudah untuk menilai keelektronegatifan suatu unsur kimia dari tabel. Ingat, dalam salah satu pelajaran kita dikatakan bahwa itu meningkat ketika bergerak dari kiri ke kanan melalui periode dalam tabel periodik dan bergerak dari bawah ke atas dalam kelompok.

Misalnya, diberi tugas untuk menentukan elemen mana dari deret yang diusulkan yang paling elektronegatif: C [karbon], N [nitrogen], O [oksigen], S [sulfur]? Kami melihat tabel dan menemukan bahwa ini adalah O, karena itu ke kanan dan di atas sisanya.


Faktor apa saja yang mempengaruhi keelektronegatifan? Ini:

  • Jari-jari atom, semakin kecil, semakin tinggi keelektronegatifannya.
  • Pengisian kulit valensi dengan elektron, semakin banyak elektron, semakin tinggi keelektronegatifannya.

Dari semua unsur kimia, fluor adalah yang paling elektronegatif, karena memiliki jari-jari atom kecil dan 7 elektron di kulit valensi.


Unsur dengan elektronegativitas rendah termasuk logam alkali dan alkali tanah. Mereka memiliki jari-jari besar dan sangat sedikit elektron di kulit terluar.

Nilai keelektronegatifan suatu atom tidak dapat konstan, karena itu tergantung pada banyak faktor, termasuk yang tercantum di atas, serta tingkat oksidasi, yang dapat berbeda untuk elemen yang sama. Oleh karena itu, merupakan kebiasaan untuk berbicara tentang relativitas nilai-nilai keelektronegatifan. Anda dapat menggunakan timbangan berikut:




Anda akan membutuhkan nilai keelektronegatifan saat menulis rumus untuk senyawa biner yang terdiri dari dua unsur. Misalnya, rumus untuk oksida tembaga adalah Cu 2 O - elemen pertama haruslah elemen yang elektronegativitasnya lebih rendah.


Pada saat pembentukan ikatan kimia, jika perbedaan keelektronegatifan antara unsur-unsur lebih besar dari 2,0, ikatan kovalen polar terbentuk, jika kurang, ikatan ionik.

Keadaan oksidasi

Keadaan oksidasi [BERSAMA]- ini adalah muatan bersyarat atau nyata dari atom dalam senyawa: bersyarat - jika ikatannya kovalen polar, nyata - jika ikatannya ionik.

Sebuah atom memperoleh muatan positif ketika menyumbangkan elektron, dan muatan negatif ketika menerima elektron.

Bilangan oksidasi ditulis di atas simbol bertanda «+»/«-» . Ada juga CO menengah. CO maksimum dari unsur adalah positif dan sama dengan nomor golongan, dan negatif minimum untuk logam adalah nol, untuk non-logam = [nomor kelompok - 8]. Unsur dengan CO maksimum hanya menerima elektron, dan dengan minimum, mereka hanya melepaskannya. Unsur-unsur yang memiliki CO antara dapat menyumbangkan dan menerima elektron.


Pertimbangkan beberapa aturan yang harus diikuti untuk menentukan CO:

    CO dari semua zat sederhana sama dengan nol.

    Jumlah semua atom CO dalam molekul juga sama dengan nol, karena setiap molekul netral secara listrik.

    Dalam senyawa dengan ikatan kovalen non-polar, CO adalah nol [O 2 0], dan dengan ikatan ion itu sama dengan muatan ion [Na + Cl - CO natrium +1, klorin -1]. Unsur CO dari senyawa dengan ikatan polar kovalen dianggap sebagai ikatan ionik [H:Cl \u003d H + Cl -, maka H +1 Cl -1].

    Unsur-unsur dalam senyawa yang memiliki keelektronegatifan tertinggi memiliki bilangan oksidasi negatif jika terkecil adalah positif. Berdasarkan ini, kita dapat menyimpulkan bahwa logam hanya memiliki keadaan oksidasi “+”.

Keadaan oksidasi konstan:

    Logam alkali +1.

    Semua logam dari kelompok kedua +2. Pengecualian: Hg+1, +2.

    Aluminium +3.

  • Hidrogen +1. Pengecualian: hidrida logam aktif NaH, CaH 2, dll., di mana bilangan oksidasi hidrogen adalah -1.

    Oksigen -2. Pengecualian: F 2 -1 O +2 dan peroksida yang mengandung gugus –О–О–, di mana bilangan oksidasi oksigen adalah -1.

Ketika ikatan ion terbentuk, ada transisi elektron tertentu, dari atom yang kurang elektronegatif ke atom yang elektronegativitasnya lebih besar. Juga, dalam proses ini, atom selalu kehilangan netralitas listriknya dan kemudian berubah menjadi ion. Muatan bilangan bulat dibentuk dengan cara yang sama. Ketika ikatan kovalen polar terbentuk, transfer elektron hanya sebagian, sehingga timbul muatan parsial.

Valensi

Valensi- ini adalah kemampuan atom untuk membentuk n - jumlah ikatan kimia dengan atom unsur lain.

Dan valensi adalah kemampuan atom untuk menjaga atom lain di dekatnya. Seperti yang Anda ketahui dari kursus kimia sekolah, atom yang berbeda dihubungkan satu sama lain oleh elektron dari tingkat energi terluar. Elektron yang tidak berpasangan mencari pasangan untuk dirinya sendiri dari atom lain. Elektron tingkat terluar ini disebut elektron valensi. Ini berarti bahwa valensi juga dapat didefinisikan sebagai jumlah pasangan elektron yang mengikat atom satu sama lain. Perhatikan rumus struktur air: H - O - N. Setiap tanda hubung merupakan pasangan elektron, artinya menunjukkan valensi, yaitu. oksigen di sini memiliki dua garis, yang berarti divalen, satu garis berasal dari molekul hidrogen, yang berarti hidrogen adalah monovalen. Saat menulis, valensi ditunjukkan dengan angka Romawi: O [II], H [I]. Itu juga dapat ditempatkan di atas elemen.


Valensi adalah baik konstan atau variabel. Misalnya, dalam logam alkali, itu konstan dan sama dengan I. Tetapi klorin dalam berbagai senyawa menunjukkan valensi I, III, V, VII.


Bagaimana cara menentukan valensi suatu unsur?

    Mari kita kembali ke Tabel Periodik. Logam dari subkelompok utama memiliki valensi konstan, sehingga logam dari kelompok pertama memiliki valensi I, yang kedua dari II. Dan untuk logam dari subkelompok sekunder, valensinya bervariasi. Hal ini juga variabel untuk non-logam. Valensi tertinggi suatu atom sama dengan nomor golongan, yang terendah adalah = nomor golongan - 8. Kata-kata yang familiar. Apakah ini berarti bahwa valensi bertepatan dengan keadaan oksidasi. Ingat, valensi mungkin bertepatan dengan tingkat oksidasi, tetapi indikator ini tidak identik satu sama lain. Valensi tidak boleh memiliki tanda =/-, dan juga tidak boleh nol.

    Cara kedua untuk menentukan valensi dengan rumus kimia, jika valensi konstan salah satu unsur diketahui. Misalnya, ambil rumus untuk oksida tembaga: CuO. valensi oksigen II. Kita melihat bahwa ada satu atom tembaga per atom oksigen dalam rumus ini, yang berarti valensi tembaga adalah II. Sekarang mari kita ambil rumus yang lebih rumit: Fe 2 O 3. Valensi atom oksigen adalah II. Ada tiga atom seperti itu di sini, kita kalikan 2 * 3 \u003d 6. Kami menemukan bahwa ada 6 valensi untuk dua atom besi. Mari kita cari valensi satu atom besi: 6:2=3. Jadi valensi besi adalah III.

    Selain itu, ketika perlu untuk mengevaluasi "valensi maksimum", seseorang harus selalu melanjutkan dari konfigurasi elektronik yang ada dalam keadaan "tereksitasi".

Valensi dan keadaan oksidasi adalah konsep yang sering digunakan dalam kimia anorganik. Dalam banyak senyawa kimia, nilai valensi dan bilangan oksidasi unsurnya sama, itulah sebabnya anak sekolah dan siswa sering bingung. Konsep-konsep ini memang memiliki kesamaan, tetapi perbedaannya lebih signifikan. Untuk memahami bagaimana kedua konsep ini berbeda, ada baiknya belajar lebih banyak tentang mereka.

Informasi tentang tingkat oksidasi

Keadaan oksidasi adalah nilai tambahan yang dikaitkan dengan atom unsur kimia atau sekelompok atom, yang menunjukkan bagaimana pasangan elektron yang umum didistribusikan di antara unsur-unsur yang berinteraksi.

Ini adalah kuantitas tambahan yang tidak memiliki arti fisik seperti itu. Esensinya cukup sederhana untuk dijelaskan dengan bantuan contoh:

molekul garam makanan NaCl Itu terdiri dari dua atom, atom klorin dan atom natrium. Ikatan antara atom-atom ini bersifat ionik. Natrium memiliki 1 elektron pada tingkat valensi, yang berarti memiliki satu pasangan elektron yang sama dengan atom klorin. Dari kedua unsur ini, klorin lebih elektronegatif [memiliki sifat pencampuran pasangan elektron ke arah dirinya sendiri], maka satu-satunya pasangan elektron yang sama akan bergeser ke arahnya. Dalam senyawa, unsur dengan elektronegativitas yang lebih tinggi memiliki keadaan oksidasi negatif, yang kurang elektronegatif, positif, dan nilainya sama dengan jumlah pasangan elektron yang sama. Untuk molekul NaCl yang dipertimbangkan, keadaan oksidasi natrium dan klorin akan terlihat seperti ini:

Klorin, dengan pasangan elektron yang dipindahkan ke sana, sekarang dianggap sebagai anion, yaitu atom yang telah mengikat elektron tambahan pada dirinya sendiri, dan natrium sebagai kation, yaitu atom yang telah menyumbangkan elektron. Tetapi ketika merekam tingkat oksidasi, tandanya ada di urutan pertama, dan nilai numeriknya ada di urutan kedua, dan sebaliknya saat merekam muatan ion.

Keadaan oksidasi dapat didefinisikan sebagai jumlah elektron yang kekurangan ion positif untuk membuat atom netral secara elektrik, atau yang perlu diambil dari ion negatif untuk dioksidasi menjadi atom. Dalam contoh ini, jelas bahwa ion natrium positif kekurangan elektron karena perpindahan pasangan elektron, dan ion klorin memiliki satu elektron tambahan.

Keadaan oksidasi zat [murni] sederhana, terlepas dari sifat fisik dan kimianya, adalah nol. Molekul O2, misalnya, terdiri dari dua atom oksigen. Mereka memiliki nilai keelektronegatifan yang sama, sehingga elektron bersama tidak berpindah ke salah satu dari mereka. Ini berarti bahwa pasangan elektron benar-benar berada di antara atom-atom, sehingga bilangan oksidasi akan menjadi nol.

Untuk beberapa molekul, mungkin sulit untuk menentukan ke mana elektron bergerak, terutama jika ada tiga atau lebih unsur di dalamnya. Untuk menghitung bilangan oksidasi dalam molekul tersebut, Anda perlu menggunakan beberapa aturan sederhana:

  1. Atom hidrogen hampir selalu memiliki keadaan oksidasi konstan +1..
  2. Untuk oksigen, indikator ini adalah -2. Satu-satunya pengecualian untuk aturan ini adalah oksida fluor.

DARI 2 dan O 2 F 2,

Karena fluor adalah elemen dengan elektronegativitas tertinggi, oleh karena itu, ia selalu menggeser elektron yang berinteraksi ke arah dirinya sendiri. Menurut aturan internasional, unsur dengan nilai elektronegativitas lebih rendah ditulis lebih dulu, karena dalam oksida ini oksigen didahulukan.

  • Jika Anda menjumlahkan semua bilangan oksidasi dalam sebuah molekul, Anda mendapatkan nol.
  • Atom logam dicirikan oleh keadaan oksidasi positif.

Saat menghitung bilangan oksidasi, harus diingat bahwa bilangan oksidasi tertinggi suatu unsur sama dengan nomor golongannya, dan bilangan minimumnya adalah nomor golongan dikurangi 8. Untuk klorin, nilai bilangan oksidasi maksimum yang mungkin adalah +7, karena berada di grup ke-7, dan minimal 7-8 = -satu.

Informasi umum tentang valensi

Valensi adalah jumlah ikatan kovalen yang dapat dibentuk oleh suatu unsur dalam senyawa yang berbeda.

Berbeda dengan keadaan oksidasi, konsep valensi memiliki arti fisik yang nyata.

Valensi tertinggi sama dengan nomor golongan dalam tabel periodik. Sulfur S terletak pada golongan ke-6 yaitu valensi maksimumnya adalah 6. Tetapi bisa juga 2 [H 2 S] atau 4 [SO 2].

Hampir semua elemen dicirikan oleh valensi variabel. Namun, ada atom yang nilainya konstan. Ini termasuk logam alkali, perak, hidrogen [valensinya selalu 1], seng [valensi selalu 2], lantanum [valensi 3].

Apa persamaan valensi dan keadaan oksidasi?

  1. Untuk menentukan kedua besaran ini, digunakan bilangan bulat positif, yang ditulis di atas penunjukan unsur dalam bahasa Latin.
  2. Valensi tertinggi, serta bilangan oksidasi tertinggi, bertepatan dengan nomor golongan elemen.
  3. Keadaan oksidasi unsur apa pun dalam senyawa kompleks bertepatan dengan nilai numerik salah satu indikator valensi. Misalnya, klorin, yang termasuk dalam kelompok ke-7, dapat memiliki valensi 1, 3, 4, 5, 6, atau 7, yang berarti bahwa bilangan oksidasi yang mungkin adalah ±1, +3, +4, +5, + 6, +7.

Perbedaan utama antara konsep-konsep ini

  1. Konsep "valensi" memiliki arti fisik, dan derajat oksidasi adalah istilah tambahan yang tidak memiliki arti fisik yang sebenarnya.
  2. Keadaan oksidasi bisa nol, lebih besar dari atau kurang dari nol. Valensi benar-benar lebih besar dari nol.
  3. Valensi menampilkan jumlah ikatan kovalen, dan keadaan oksidasi - distribusi elektron dalam senyawa.

Keelektronegatifan [EO] adalah kemampuan atom untuk menarik elektron ketika mereka berikatan dengan atom lain .

Keelektronegatifan tergantung pada jarak antara inti dan elektron valensi, dan seberapa dekat kulit valensi dengan penyelesaian. Semakin kecil jari-jari atom dan semakin banyak elektron valensi, semakin tinggi ER-nya.

Fluor adalah unsur yang paling elektronegatif. Pertama, ia memiliki 7 elektron di kulit valensi [hanya 1 elektron yang hilang sebelum oktet] dan, kedua, kulit valensi ini […2s 2 2p 5] terletak dekat dengan nukleus.

Atom yang paling sedikit elektronegatifnya adalah logam alkali dan logam alkali tanah. Mereka memiliki jari-jari yang besar dan kulit elektron terluarnya jauh dari sempurna. Jauh lebih mudah bagi mereka untuk memberikan elektron valensinya ke atom lain [maka kulit terluar akan menjadi lengkap] daripada "mendapatkan" elektron.

Keelektronegatifan dapat dinyatakan secara kuantitatif dan menyusun unsur-unsur dalam urutan menaik. Skala elektronegativitas yang diusulkan oleh ahli kimia Amerika L. Pauling paling sering digunakan.

Perbedaan keelektronegatifan unsur-unsur dalam senyawa [ X] akan memungkinkan kita untuk menilai jenis ikatan kimia. Jika nilai X= 0 - koneksi kovalen non-polar.

Dengan perbedaan keelektronegatifan hingga 2,0, ikatan tersebut disebut kutub kovalen, misalnya: ikatan H-F dalam molekul hidrogen fluorida HF: X \u003d [3,98 - 2,20] \u003d 1,78

Ikatan dengan perbedaan elektronegativitas lebih besar dari 2,0 dianggap ionik. Misalnya: ikatan Na-Cl dalam senyawa NaCl: X \u003d [3,16 - 0,93] \u003d 2,23.

Keadaan oksidasi

Keadaan oksidasi [CO] adalah muatan bersyarat atom dalam molekul, dihitung dengan asumsi bahwa molekul terdiri dari ion dan umumnya netral secara listrik.

Ketika ikatan ionik terbentuk, elektron berpindah dari atom yang kurang elektronegatif ke atom yang lebih elektronegatif, atom kehilangan netralitas listriknya dan berubah menjadi ion. ada biaya bilangan bulat. Ketika ikatan polar kovalen terbentuk, elektron tidak berpindah sepenuhnya, tetapi sebagian, sehingga timbul muatan parsial [pada gambar di bawah, HCl]. Mari kita bayangkan bahwa elektron berpindah sepenuhnya dari atom hidrogen ke klorin, dan seluruh muatan positif +1 muncul pada hidrogen, dan -1 pada klorin. muatan bersyarat seperti itu disebut keadaan oksidasi.

Gambar ini menunjukkan karakteristik keadaan oksidasi dari 20 unsur pertama.
Catatan. SD tertinggi biasanya sama dengan nomor golongan dalam tabel periodik. Logam dari subkelompok utama memiliki satu karakteristik CO, non-logam, sebagai aturan, memiliki penyebaran CO. Oleh karena itu, nonlogam membentuk senyawa dalam jumlah besar dan memiliki sifat yang lebih “beragam” dibandingkan dengan logam.

Contoh menentukan tingkat oksidasi

Mari kita tentukan bilangan oksidasi klorin dalam senyawa:

Aturan yang telah kita pertimbangkan tidak selalu memungkinkan kita untuk menghitung CO dari semua elemen, seperti, misalnya, dalam molekul aminopropana tertentu.


Di sini lebih mudah untuk menggunakan metode berikut:

1] Kami menggambarkan rumus struktur molekul, tanda hubung adalah ikatan, sepasang elektron.

2] Kami mengubah tanda hubung menjadi panah yang diarahkan ke atom yang lebih EO. Panah ini melambangkan transisi elektron ke atom. Jika dua atom identik terhubung, kami meninggalkan garis apa adanya - tidak ada transfer elektron.

3] Kami menghitung berapa banyak elektron "datang" dan "kiri".

Misalnya, perhatikan muatan pada atom karbon pertama. Tiga anak panah diarahkan ke atom, yang berarti bahwa 3 elektron telah tiba, muatannya adalah -3.

Atom karbon kedua: hidrogen memberinya elektron, dan nitrogen mengambil satu elektron. Muatan tidak berubah, sama dengan nol. Dll.

Valensi

Valensi[dari bahasa Latin valēns "memiliki kekuatan"] - kemampuan atom untuk membentuk sejumlah ikatan kimia dengan atom unsur lain.

Pada dasarnya, valensi berarti kemampuan atom untuk membentuk sejumlah ikatan kovalen. Jika atom memiliki n elektron tidak berpasangan dan m pasangan elektron bebas, maka atom ini dapat membentuk n+m ikatan kovalen dengan atom lain, yaitu valensinya adalah n+m. Ketika mengevaluasi valensi maksimum, seseorang harus melanjutkan dari konfigurasi elektronik dari keadaan "bersemangat". Misalnya, valensi maksimum atom berilium, boron, dan nitrogen adalah 4 [misalnya, dalam Be [OH] 4 2-, BF 4 - dan NH 4 +], fosfor - 5 [PCl 5], belerang - 6 [H 2 SO 4] , klorin - 7 [Cl 2 O 7].

Dalam beberapa kasus, valensi mungkin secara numerik bertepatan dengan keadaan oksidasi, tetapi sama sekali tidak identik satu sama lain. Misalnya, ikatan rangkap tiga diwujudkan dalam molekul N 2 dan CO [yaitu, valensi setiap atom adalah 3], tetapi keadaan oksidasi nitrogen adalah 0, karbon +2, oksigen -2.

Dalam asam nitrat, keadaan oksidasi nitrogen adalah +5, sedangkan nitrogen tidak dapat memiliki valensi lebih tinggi dari 4, karena hanya memiliki 4 orbital di tingkat luar [dan ikatan dapat dianggap sebagai orbital yang tumpang tindih]. Dan secara umum, setiap elemen dari periode kedua, untuk alasan yang sama, tidak dapat memiliki valensi lebih besar dari 4.

Beberapa pertanyaan "rumit" lainnya yang sering membuat kesalahan.

Di antara reaksi kimia, termasuk yang di alam, reaksi redoks adalah yang paling umum. Ini termasuk, misalnya, fotosintesis, metabolisme, proses biologis, serta pembakaran bahan bakar, produksi logam, dan banyak reaksi lainnya. Reaksi redoks telah lama berhasil digunakan oleh umat manusia untuk berbagai tujuan, tetapi teori elektronik dari proses redoks itu sendiri muncul baru-baru ini - pada awal abad ke-20.

Untuk beralih ke teori redoks modern, perlu untuk memperkenalkan beberapa konsep - ini adalah: valensi, keadaan oksidasi dan struktur kulit elektron atom. Mempelajari bagian seperti , elemen dan , kami telah menemukan konsep-konsep ini. Selanjutnya, mari kita lihat lebih detail.

Valensi dan keadaan oksidasi

Valensi- konsep kompleks yang muncul bersama dengan konsep ikatan kimia dan didefinisikan sebagai sifat atom untuk melampirkan atau mengganti sejumlah atom unsur lain, mis. adalah kemampuan atom untuk membentuk ikatan kimia dalam senyawa. Awalnya, valensi ditentukan oleh hidrogen [valensinya diambil sama dengan 1] atau oksigen [valensi sama dengan 2]. Kemudian, mereka mulai membedakan antara valensi positif dan negatif. Secara kuantitatif, valensi positif ditandai dengan jumlah elektron yang disumbangkan oleh atom, dan valensi negatif adalah jumlah elektron yang harus melekat pada atom untuk menerapkan aturan oktet [yaitu, menyelesaikan tingkat energi eksternal]. Belakangan, konsep valensi mulai menggabungkan sifat ikatan kimia yang timbul antar atom dalam kombinasinya.

Sebagai aturan, valensi tertinggi dari unsur-unsur sesuai dengan nomor golongan dalam sistem periodik. Tetapi, seperti dalam semua aturan, ada pengecualian: misalnya, tembaga dan emas berada di golongan pertama sistem periodik dan valensinya harus sama dengan nomor golongan, mis. 1, tetapi pada kenyataannya valensi tembaga tertinggi adalah 2, dan emas - 3.

Keadaan oksidasi kadang-kadang disebut bilangan oksidasi, valensi elektrokimia atau keadaan oksidasi dan merupakan konsep bersyarat. Jadi, ketika menghitung derajat oksidasi, diasumsikan bahwa hanya ion yang membentuk molekul, meskipun sebagian besar senyawa tidak ionik sama sekali. Secara kuantitatif, keadaan oksidasi atom-atom suatu unsur dalam suatu senyawa ditentukan oleh jumlah elektron yang terikat pada atom atau yang dipindahkan dari atom tersebut. Jadi, dengan tidak adanya perpindahan elektron, keadaan oksidasi akan menjadi nol, dengan perpindahan elektron menuju atom tertentu, itu akan menjadi negatif, dan dengan perpindahan dari atom tertentu, itu akan menjadi positif.

Mendefinisikan keadaan oksidasi atom Anda harus mengikuti aturan berikut:

  1. Dalam molekul zat sederhana dan logam, keadaan oksidasi atom adalah 0.
  2. Hidrogen di hampir semua senyawa memiliki bilangan oksidasi sama dengan +1 [dan hanya dalam hidrida logam aktif yang sama dengan -1].
  3. Untuk atom oksigen dalam senyawanya, bilangan oksidasinya adalah -2 [pengecualian: OF 2 dan peroksida logam, bilangan oksidasi oksigen masing-masing adalah +2 dan -1].
  4. Atom-atom logam alkali [+1] dan alkali tanah [+2], serta fluor [-1] juga memiliki keadaan oksidasi yang konstan
  5. Dalam senyawa ionik sederhana, bilangan oksidasi sama besarnya dan ditandai dengan muatan listriknya.
  6. Untuk senyawa kovalen, atom yang lebih elektronegatif memiliki bilangan oksidasi dengan tanda "-", dan atom yang kurang elektronegatif memiliki tanda "+".
  7. Untuk senyawa kompleks menunjukkan derajat oksidasi atom pusat.
  8. Jumlah bilangan oksidasi atom-atom dalam suatu molekul adalah nol.

Sebagai contoh, mari kita tentukan bilangan oksidasi Se dalam senyawa H 2 SeO 3

Jadi, keadaan oksidasi hidrogen adalah +1, oksigen -2, dan jumlah semua bilangan oksidasi adalah 0, kita akan membuat ekspresi, dengan mempertimbangkan jumlah atom dalam senyawa H 2 + Se x O 3 -2 :

[+1]2+x+[-2]3=0, dari mana

itu. H 2 + Se +4 O 3 -2

Mengetahui nilai bilangan oksidasi suatu unsur dalam suatu senyawa, adalah mungkin untuk memprediksi sifat kimia dan reaktivitasnya terhadap senyawa lain, serta apakah senyawa ini termasuk agen pereduksi atau agen pengoksidasi. Konsep-konsep ini sepenuhnya dikembangkan dalam teori redoks:

  • Oksidasi- adalah proses hilangnya elektron oleh atom, ion atau molekul, yang mengarah pada peningkatan derajat oksidasi.

Al 0 -3e - = Al +3;

2O -2 -4e - \u003d O 2;

2Cl - -2e - \u003d Cl 2

  • Pemulihan - adalah proses di mana atom, ion, atau molekul memperoleh elektron, menghasilkan penurunan bilangan oksidasi.

Ca +2 +2e - = Ca 0;

2H + +2e - \u003d H 2

  • Pengoksidasi- senyawa yang menerima elektron selama reaksi kimia, dan agen pereduksi adalah senyawa pendonor elektron. Zat pereduksi dioksidasi selama reaksi, dan zat pengoksidasi direduksi.
  • Inti dari reaksi redoks- perpindahan elektron [atau perpindahan pasangan elektron] dari satu zat ke zat lain, disertai dengan perubahan bilangan oksidasi atom atau ion. Dalam reaksi seperti itu, satu elemen tidak dapat dioksidasi tanpa mereduksi yang lain, karena. transfer elektron selalu menyebabkan oksidasi dan reduksi. Jadi, jumlah total elektron yang diambil dari satu unsur selama oksidasi bertepatan dengan jumlah elektron yang diterima oleh unsur lain selama reduksi.

Jadi, jika unsur-unsur dalam senyawa berada dalam keadaan oksidasi tertinggi, maka mereka hanya akan menunjukkan sifat pengoksidasi, karena mereka tidak dapat lagi menyumbangkan elektron. Sebaliknya, jika unsur-unsur dalam senyawa berada dalam keadaan oksidasi terendah, maka mereka hanya menunjukkan sifat pereduksi, karena mereka tidak dapat lagi menambahkan elektron. Atom unsur dalam keadaan oksidasi antara, tergantung pada kondisi reaksi, dapat menjadi agen pengoksidasi dan pereduksi. Mari kita beri contoh: belerang dalam keadaan oksidasi tertinggi +6 dalam senyawa H 2 SO 4 hanya dapat menunjukkan sifat pengoksidasi, dalam senyawa H 2 S - belerang berada dalam keadaan oksidasi terendah -2 dan hanya akan menunjukkan sifat pereduksi, dan dalam H 2 SO 3 berada dalam keadaan oksidasi antara +4, belerang dapat menjadi zat pengoksidasi dan zat pereduksi.

Berdasarkan nilai-nilai bilangan oksidasi unsur-unsur, dimungkinkan untuk memprediksi kemungkinan reaksi antar zat. Jelas bahwa jika kedua unsur dalam senyawanya berada dalam keadaan oksidasi yang lebih tinggi atau lebih rendah, maka reaksi di antara keduanya tidak mungkin terjadi. Suatu reaksi dimungkinkan jika salah satu senyawa dapat menunjukkan sifat pengoksidasi, sementara yang lain dapat menunjukkan sifat pereduksi. Misalnya, dalam HI dan H 2 S, baik yodium dan belerang berada dalam keadaan oksidasi terendah [-1 dan -2] dan hanya dapat menjadi zat pereduksi, oleh karena itu, mereka tidak akan bereaksi satu sama lain. Tetapi mereka akan berinteraksi sempurna dengan H 2 SO 4, yang ditandai dengan sifat pereduksi, tk. belerang di sini dalam keadaan oksidasi tertinggi.

Zat pereduksi dan zat pengoksidasi yang paling penting disajikan dalam tabel berikut.

Pemulih
atom netralSkema umum M-n →Mn+

Semua logam, serta hidrogen dan karbon. Agen pereduksi yang paling kuat adalah logam alkali dan alkali tanah, serta lantanida dan aktinida. Agen pereduksi lemah - logam mulia - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh. Dalam subkelompok utama sistem periodik, kemampuan mereduksi atom netral meningkat dengan meningkatnya nomor seri.

ion non-logam bermuatan negatifSkema umum E +ne - → En-

Ion bermuatan negatif adalah agen pereduksi kuat karena fakta bahwa mereka dapat menyumbangkan elektron berlebih dan elektron terluarnya. Kapasitas restoratif, dengan muatan yang sama, meningkat dengan meningkatnya jari-jari atom. Sebagai contoh, I adalah reduktor yang lebih kuat dari Br - dan Cl -. S 2-, Se 2-, Te 2- dan lainnya juga dapat menjadi reduktor.

ion logam bermuatan positif dari keadaan oksidasi terendahIon logam dengan tingkat oksidasi terendah dapat menunjukkan sifat pereduksi jika dicirikan oleh keadaan dengan tingkat oksidasi yang lebih tinggi. Sebagai contoh,

Sn 2+ -2e - → Sn 4+ Cr 2+ -e - → Cr 3+ Cu + -e - → Cu 2+

Ion kompleks dan molekul yang mengandung atom dalam keadaan oksidasi menengahIon kompleks atau kompleks, serta molekul, dapat menunjukkan sifat pereduksi jika atom-atom penyusunnya berada dalam keadaan oksidasi menengah. Sebagai contoh,

SO 3 2-, NO 2 -, AsO 3 3-, 4-, SO 2, CO, NO dan lain-lain.

Karbon, Karbon monoksida [II], Besi, Seng, Aluminium, Timah, Asam sulfat, Natrium sulfit dan bisulfit, Natrium sulfida, Natrium tiosulfat, Hidrogen, Arus listrik
Pengoksidasi
atom netralSkema umum E + ne- → E n-

Agen pengoksidasi adalah atom unsur-p. Non-logam yang khas adalah fluor, oksigen, klorin. Oksidator terkuat adalah halogen dan oksigen. Dalam subkelompok utama kelompok 7, 6, 5 dan 4, dari atas ke bawah, aktivitas oksidatif atom menurun

ion logam bermuatan positifSemua ion logam bermuatan positif menunjukkan sifat pengoksidasi pada derajat yang bervariasi. Dari jumlah tersebut, oksidator terkuat adalah ion dalam tingkat oksidasi yang tinggi, misalnya, Sn 4+, Fe 3+, Cu 2+. Ion logam mulia, bahkan dalam keadaan oksidasi rendah, adalah oksidator kuat.
Ion kompleks dan molekul yang mengandung atom logam dalam keadaan oksidasi tertinggiZat pengoksidasi khas adalah zat yang mengandung atom logam dalam keadaan keadaan oksidasi tertinggi. Misalnya, KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4.
Ion kompleks dan molekul yang mengandung atom non-logam dalam keadaan oksidasi positifIni terutama asam yang mengandung oksigen, serta oksida dan garamnya yang sesuai. Misalnya SO 3 , H 2 SO 4 , HClO, HClO 3 , NaOBr dan lain-lain.

berturut-turut H2SO4 →H2SeO4 →H6Teo 6 aktivitas pengoksidasi meningkat dari asam sulfat menjadi asam telurat.

berturut-turut HClO-HClO2 -HClO3 -HClO4

HBrO - HBrO 3 -

HIO - HIO 3 - HIO 4 , H5IO 6

aktivitas oksidatif meningkat dari kanan ke kiri, sedangkan keasaman meningkat dari kiri ke kanan.

Agen pereduksi paling penting dalam praktik teknik dan laboratoriumOksigen, Ozon, Kalium permanganat, Asam kromat dan dikromat, Asam nitrat, Asam nitrat, Asam sulfat [conc], Hidrogen peroksida, Arus listrik, Asam perklorat, Mangan dioksida, Timbal dioksida, Klorin, Kalium dan larutan natrium hipoklorit, Kalium hipobromida , Kalium heksasianoferat [III].
kategori ,

Video yang berhubungan