Typen hapettumistila. Typen hapetustila - oppiminen ymmärtämään typen hapetusaste 4 yhdisteessä

Typpi on ehkä yleisin kemiallinen alkuaine koko aurinkokunnassa. Tarkemmin sanottuna typpi on neljänneksi runsain. Typpi on luonnossa inertti kaasu.

Tämä kaasu on väritöntä ja hajutonta ja erittäin vaikeasti liukeneva veteen. Nitraattisuolat reagoivat kuitenkin erittäin hyvin veden kanssa. Typellä on pieni tiheys.

Typpi on hämmästyttävä alkuaine. On oletettu, että se sai nimensä antiikin kreikan kielestä, joka tarkoittaa "elotonta, pilaantunutta" käännettynä siitä. Miksi näin negatiivinen asenne typpeä kohtaan? Loppujen lopuksi tiedämme, että se on osa proteiineja, ja hengittäminen ilman sitä on melkein mahdotonta. Typellä on tärkeä rooli luonnossa. Mutta ilmakehässä tämä kaasu on inerttiä. Jos se otetaan sellaisenaan alkuperäisessä muodossaan, monet sivuvaikutukset ovat mahdollisia. Uhri voi jopa kuolla tukehtumiseen. Loppujen lopuksi typpeä kutsutaan elottomaksi, koska se ei tue palamista tai hengitystä.

Normaaleissa olosuhteissa tällainen kaasu reagoi vain litiumin kanssa muodostaen yhdisteen, kuten litiumnitridi Li3N. Kuten näemme, typen hapetusaste tällaisessa yhdisteessä on -3. Muiden metallien kanssa, ja tietysti se myös reagoi, mutta vain kuumennettaessa tai käytettäessä erilaisia ​​katalyyttejä. Muuten, -3 on typen alhaisin hapetusaste, koska vain 3 elektronia tarvitaan täyttämään ulkoinen energiataso kokonaan.

Tällä indikaattorilla on useita merkityksiä. Jokaisella typen hapetusasteella on oma yhdisteensä. On parempi vain muistaa tällaiset yhteydet.

5 - typen korkein hapettumisaste. Esiintyy kaikissa nitraattisuoloissa ja niissä.

Tehtävä numero 1

Kaikkien yhdisteiden hapetusaste on +2

Vastaus: 4

Selitys:

Kaikista ehdotetuista vaihtoehdoista +2 hapetusastetta kompleksisissa yhdisteissä osoittaa vain sinkki, joka on osa toisen ryhmän toissijaista alaryhmää, jossa maksimi hapetusaste on yhtä suuri kuin ryhmän numero.

Tina - ryhmän IV pääalaryhmän alkuaine, metalli, sen hapetusasteet ovat 0 (yksinkertaisessa aineessa), +2, +4 (ryhmänumero).

Fosfori on pääryhmän pääalaryhmän alkuaine, ei-metallina sen hapetusaste on -3 (ryhmänumero - 8) - +5 (ryhmänumero).

Rauta on metalli, elementti sijaitsee pääryhmän toissijaisessa alaryhmässä. Raudille hapetustilat ovat ominaisia: 0, +2, +3, +6.

Tehtävä numero 2

Koostumuksen KEO 4 yhdiste muodostaa kummankin kahdesta alkuaineesta:

1) fosfori ja kloori

2) fluori ja mangaani

3) kloori ja mangaani

4) pii ja bromi

Vastaus: 3

Selitys:

KEO 4 -koostumuksen suola sisältää happojäännöksen EO 4 -, jossa hapen hapetusaste on -2, joten alkuaineen E hapetusaste tässä happotähteessä on +7. Ehdotetuista vaihtoehdoista kloori ja mangaani ovat sopivia - ryhmän VII pää- ja toissijaisten alaryhmien elementtejä.

Fluori on myös ryhmän VII pääalaryhmän alkuaine, mutta koska se on elektronegatiivisin alkuaine, se ei osoita positiivisia hapetusasteita (0 ja -1).

Boori, pii ja fosfori ovat ryhmien 3, 4 ja 5 pääalaryhmien alkuaineita, joten suoloissa niillä on vastaavat maksimihapetustilat +3, +4, +5.

Tehtävä numero 3

• 1. Zn ja Cr
• 2. Si ja B
• 3. Fe ja Mn
• 4.P ja As

Vastaus: 4

Selitys:

Yhdisteiden sama korkein hapetusaste, joka on yhtä suuri kuin ryhmänumero (+5), esitetään P:llä ja As:lla. Nämä elementit sijaitsevat ryhmän V pääalaryhmässä.

Zn ja Cr ovat ryhmien II ja VI toissijaisten alaryhmien elementtejä. Yhdisteissä sinkillä on korkein hapetusaste +2, kromilla - +6.

Fe ja Mn ovat elementtejä ryhmien VIII ja VII toissijaisista alaryhmistä. Raudan korkein hapetusaste on +6, mangaanin - +7.

Tehtävä numero 4

Yhdisteiden korkein hapetusaste on sama

• 1. Hg ja Cr
• 2. Si ja Al
• 3.F ja Mn
• 4. P ja N

Vastaus: 4

Selitys:

P ja N osoittavat yhdisteissä samaa korkeinta hapetusastetta, joka on yhtä suuri kuin ryhmän numero (+5) Nämä alkuaineet sijaitsevat ryhmän V pääalaryhmässä.

Hg ja Cr ovat ryhmien II ja VI toissijaisten alaryhmien elementtejä. Yhdisteissä elohopealla on korkein hapetusaste +2, kromilla - +6.

Si ja Al ovat ryhmien IV ja III pääalaryhmien elementtejä, vastaavasti. Siksi piin maksimihapetusaste kompleksisissa yhdisteissä on +4 (ryhmänumero, jossa pii sijaitsee), alumiinille - +3 (ryhmänumero, jossa alumiini sijaitsee).

F ja Mn ovat elementtejä ryhmien VII pää- ja toissijaisista alaryhmistä, vastaavasti. Fluori, joka on kemiallisten elementtien jaksollisen järjestelmän elektronegatiivisin alkuaine, ei kuitenkaan osoita positiivisia hapetustiloja: kompleksisissa yhdisteissä sen hapetusaste on -1 (ryhmänumero -8). Mangaanin korkein hapetusaste on +7.

Tehtävä numero 5

Hapetusaste +3 typpi esiintyy kussakin kahdessa aineessa:

• 1. HNO 2 ja NH 3
• 2. NH4Cl ja N2O3
• 3. NaNO 2 ja NF 3
• 4. HNO 3 ja N 2

Vastaus: 3

Selitys:

Typpihapossa HNO 2:n hapen hapetusaste happojäännöksessä on -2, vedyllä - +1, joten jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, typen hapetusaste on +3. Ammoniakin NH 3:ssa typpi on elektronegatiivisempi alkuaine, joten se vetää kovalenttisen polaarisen sidoksen elektroniparin päälleen ja sen negatiivinen hapetusaste on -3, vedyn hapetusaste ammoniakissa on +1.

Ammoniumkloridi NH 4 Cl on ammoniumsuola, joten typen hapetusaste on sama kuin ammoniakissa, ts. on yhtä suuri kuin -3. Oksideissa hapen hapetusaste on aina -2, joten typellä se on +3.

Natriumnitriitti NaNO 2:ssa (typpihapon suolat) typen hapetusaste on sama kuin typessä typpihapossa, koska on +3. Typen fluoridissa typen hapetusaste on +3, koska fluori on elektronegatiivisin alkuaine jaksollisessa taulukossa ja kompleksiyhdisteissä sen negatiivinen hapetusaste on -1. Tämä vastausvaihtoehto täyttää tehtävän ehdon.

Typpihapossa typellä on korkein hapetusaste, joka on yhtä suuri kuin ryhmänumero (+5). Typen yksinkertaisena yhdisteenä (koska se koostuu yhden kemiallisen alkuaineen atomeista) on hapetusaste 0.

Tehtävä numero 6

Ryhmän VI alkuaineen korkein oksidi vastaa kaavaa

• 1. E 4 O 6
• 2.EO 4
• 3. EO 2
• 4. EO 3

Vastaus: 4

Selitys:

Alkuaineen korkein oksidipitoisuus on sen alkuaineen oksidi, jolla on korkein hapetusaste. Ryhmässä alkuaineen korkein hapetusaste on yhtä suuri kuin ryhmän numero, joten ryhmässä VI alkuaineen maksimihapetusaste on +6. Oksideissa hapen hapetusaste on -2. Alkuainesymbolin alla olevia numeroita kutsutaan indekseiksi ja ne osoittavat tämän alkuaineen atomien lukumäärän molekyylissä.

Ensimmäinen vaihtoehto on väärä, koska alkuaineen hapetusaste on 0-(-2)⋅6/4 = +3.

Toisessa versiossa elementin hapetusaste on 0-(-2) ⋅ 4 = +8.

Kolmannessa muunnelmassa alkuaineen E hapetusaste: 0-(-2) ⋅ 2 = +4.

Neljännessä muunnelmassa alkuaineen E hapetusaste: 0-(-2) ⋅ 3 = +6, ts. tämä on toivottu vastaus.

Tehtävä numero 7

Kromin hapetusaste ammoniumdikromaatissa (NH 4) 2 Cr 2 O 7 on

• 1. +6
• 2. +2
• 3. +3
• 4. +7

Vastaus: 1

Selitys:

Ammoniumdikromaatissa (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ammoniumkationissa NH 4 + typellä elektronegatiivisempana alkuaineena on alempi hapetusaste -3, vety on positiivisesti varautunut +1. Siksi koko kationin varaus on +1, mutta koska näitä kationeja on 2, kokonaisvaraus on +2.

Jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, happojäännöksen Cr 2 O 7 2− varauksen tulee olla -2. Happojen ja suolojen happotähteissä olevan hapen varaus on aina -2, joten 7 happiatomia, jotka muodostavat ammoniumbikromaattimolekyylin, on varattu -14. Kromiatomit Cr molekyyleiksi 2, joten jos kromin varaus merkitään x:llä, meillä on:

2x + 7 ⋅ (-2) = -2 missä x = +6. Kromin varaus ammoniumdikromaattimolekyylissä on +6.

Tehtävä numero 8

Hapetusaste +5 on mahdollista kummallekin kahdelle alkuaineelle:

1) happi ja fosfori

2) hiili ja bromi

3) kloori ja fosfori

4) rikki ja pii

Vastaus: 3

Selitys:

Ensimmäisessä ehdotetussa vastauksessa vain fosforilla, ryhmän V pääalaryhmän elementtinä, voi olla hapetusaste +5, mikä on sille maksimi. Hapen (ryhmän VI pääalaryhmän alkuaine), joka on alkuaine, jolla on korkea elektronegatiivisuus, oksideissa on hapetusaste -2, yksinkertaisena aineena - 0 ja yhdessä fluorin kanssa OF 2 - +1. Hapetusaste +5 ei ole sille tyypillinen.

Hiili ja bromi ovat ryhmien IV ja VII pääalaryhmien elementtejä. Hiilelle on ominaista maksimaalinen hapetusaste +4 (yhtä kuin ryhmänumero), ja bromin hapetusasteet ovat -1, 0 (yksinkertaisessa yhdisteessä Br 2), +1, +3, +5 ja +7.

Kloori ja fosfori ovat ryhmien VII ja V pääalaryhmien elementtejä. Fosforin maksimi hapetusaste on +5 (yhtä kuin ryhmänumero), kloorilla, samoin kuin bromilla, hapetusaste -1, 0 (yksinkertaisessa yhdisteessä Cl 2), +1, +3, +5, + 7 ovat ominaisia.

Rikki ja pii ovat ryhmien VI ja IV pääalaryhmien elementtejä. Rikillä on laaja valikoima hapetusasteita välillä -2 (ryhmänumero - 8) - +6 (ryhmänumero). Piin maksimi hapetusaste on +4 (ryhmänumero).

Tehtävä numero 9

• 1. NaNO3
• 2. NaNO2
• 3.NH4Cl
• 4. EI

Vastaus: 1

Selitys:

Natriumnitraatissa NaNO 3 natriumin hapetusaste on +1 (ryhmän I alkuaine), happojäännöksessä on 3 happiatomia, joista jokaisen hapetusaste on -2, jotta molekyyli säilyy. sähköisesti neutraali, typen hapetusasteen tulee olla: 0 − (+ 1) − (−2) 3 = +5.

Natriumnitriitti NaNO 2:ssa natriumatomin hapetusaste on myös +1 (ryhmän I alkuaine), happojäännöksessä on 2 happiatomia, joista jokaisen hapetusaste on -2, joten Jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, typen hapetusasteen tulee olla: 0 − (+1) − (−2) 2 = +3.

NH4Cl - ammoniumkloridi. Klorideissa klooriatomien hapetusaste on −1, vetyatomit, joita molekyylissä on 4, ovat positiivisesti varautuneita, joten jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, typen hapetusaste on: 0 − ( −1) − 4 (+1) = −3. Ammoniakissa ja ammoniumsuolojen kationeissa typen minimihapetusaste on −3 (alkuaineen ryhmän numero on −8).

Typpioksidin NO-molekyylissä hapen minimihapetusaste on −2, kuten kaikissa oksideissa, joten typen hapetusaste on +2.

Tehtävä numero 10

Typellä on korkein hapetusaste yhdisteessä, jonka kaava on

• 1. Fe(NO 3) 3
• 2. NaNO2
• 3. (NH 4) 2SO 4
• 4 NO 2

Vastaus: 1

Selitys:

Typpi on ryhmän V pääalaryhmän alkuaine, joten sillä voi olla maksimihapetusaste, joka on yhtä suuri kuin ryhmänumero, ts. +5.

Yksi rautanitraatti Fe(NO 3) 3 -rakenneyksikkö koostuu yhdestä Fe 3+ -ionista ja kolmesta nitraatti-ionista. Nitraatti-ioneissa typpiatomien hapetusaste on vastaionin tyypistä riippumatta +5.

Natriumnitriitti NaNO 2:ssa natriumin hapetusaste on +1 (ryhmän I pääalaryhmän alkuaine), happojäännöksessä on 2 happiatomia, joista jokaisen hapetusaste on -2, joten Jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, typen hapetusasteen tulee olla 0 − ( +1) − (−2)⋅2 ​​= +3.

(NH 4) 2SO 4 - ammoniumsulfaatti. Rikkihapposuoloissa SO 4 2− -anionin varaus on 2−, joten jokainen ammoniumkationi on varautunut 1+:lla. Vedyllä varaus on +1, joten typellä -3 (typpi on elektronegatiivisempi, joten se vetää N−H-sidoksen yhteistä elektroniparia). Ammoniakissa ja ammoniumsuolojen kationeissa typen minimihapetusaste on −3 (alkuaineen ryhmän numero on −8).

Typpioksidin NO 2 -molekyylissä hapen minimihapetusaste on −2, kuten kaikissa oksideissa, joten typen hapetusaste on +4.

Tehtävä numero 11

28910E

Yhdisteissä, joiden koostumus on Fe(NO 3) 3 ja CF 4, typen ja hiilen hapetusaste on vastaavasti

Vastaus: 4

Selitys:

Yksi rauta(III)nitraatin Fe(NO 3) 3 rakenneyksikkö koostuu yhdestä rautaionista Fe 3+ ja kolmesta nitraatti-ionista NO 3 − . Nitraatti-ioneissa typen hapetusaste on aina +5.

Hiilifluoridissa CF 4 fluori on elektronegatiivisempi alkuaine ja vetää C-F-sidoksen yhteisen elektroniparin itseään kohti osoittaen hapetusastetta -1. Siksi hiilen C hapetusaste on +4.

Tehtävä numero 12

A32B0B

Hapetusaste +7 klooria esiintyy kummassakin kahdesta yhdisteestä:

• 1. Ca(OCl)2 ja Cl2O7
• 2. KClO 3 ja ClO 2
• 3. BaCl 2 ja HClO 4
• 4. Mg(ClO 4) 2 ja Cl 2 O 7

Vastaus: 4

Selitys:

Ensimmäisessä variantissa klooriatomeilla on hapetusasteet +1 ja +7, vastaavasti. Kalsiumhypokloriitti Ca(OCl) 2:n yksi rakenneyksikkö koostuu yhdestä kalsium-ionista Ca 2+ (Ca on ryhmän II pääalaryhmän alkuaine) ja kahdesta hypokloriitti-ionista OCl − , joiden kummankin varaus on 1−. Monimutkaisissa yhdisteissä OF 2:ta ja erilaisia ​​peroksideja lukuun ottamatta hapen hapetusaste on aina −2, joten on selvää, että kloorin varaus on +1. Kloorioksidissa Cl 2 O 7, kuten kaikissa oksideissa, hapen hapetusaste on −2, joten tässä yhdisteessä olevan kloorin hapetusaste on +7.

Kaliumkloraatissa KClO 3 kaliumatomin hapetusaste on +1 ja hapen -2. Jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, kloorin hapetusasteen on oltava +5. Kloorioksidissa ClO 2 hapen, kuten minkä tahansa muun oksidin, hapetusaste on −2, joten kloorin hapetusaste on +4.

Kolmannessa versiossa kompleksiyhdisteen bariumkationi on varattu +2, joten negatiivinen varaus -1 keskittyy jokaiseen BaCl 2 -suolan kloorianioniin. Perkloorihapossa HClO 4 4 happiatomin kokonaisvaraus on -2⋅4 = -8, vetykationissa varaus on +1. Jotta molekyyli pysyisi sähköisesti neutraalina, kloorivarauksen tulee olla +7.

Neljännessä muunnelmassaä Mg (ClO 4) 2 magnesiumin varaus on +2 (kaikissa monimutkaisissa yhdisteissä magnesiumin hapetusaste on +2), joten jokaisella ClO 4 -anionilla on varaus. 1 -. Yhteensä 4 happi-ionilla, joissa kunkin hapetusaste on -2, on varaus -8. Siksi, jotta anionin kokonaisvaraus olisi 1−, kloorivarauksen on oltava +7. Kloorioksidissa Cl 2 O 7, kuten edellä selitettiin, kloorin varaus on +7.

MÄÄRITELMÄ

Typpi on jaksollisen järjestelmän seitsemäs elementti. Se sijaitsee A-alaryhmän V-ryhmän toisessa jaksossa. Nimitys - N.

Typpi on tyypillinen ei-metallinen alkuaine, elektronegatiivisuudessa (3.0) se on toiseksi vain fluorin ja hapen jälkeen.

Luonnollinen typpi koostuu kahdesta stabiilista isotoopista, 14 N (99,635 %) ja 15 N (0,365 %).

Typpimolekyyli on kaksiatominen. Molekyylissä olevien typpiatomien välillä on kolmoissidos, jonka seurauksena N2-molekyyli on poikkeuksellisen vahva. Molekyylityppi on kemiallisesti inaktiivista, heikosti polarisoitunutta.

Normaaliolosuhteissa molekyylityppi on kaasu. Typen sulamispisteet (-210 o C) ja kiehumispisteet (-195,8 o C) ovat erittäin alhaiset; se liukenee huonosti veteen ja muihin liuottimiin.

Typen hapetustila yhdisteissä

Typpi muodostaa koostumuksen N 2 kaksiatomisia molekyylejä kovalenttisten ei-polaaristen sidosten induktion vuoksi, ja kuten tiedetään, yhdisteissä, joissa on ei-polaarisia sidoksia, alkuaineiden hapetustila on nolla.

Typelle on ominaista koko joukko hapetustiloja, joiden joukossa on sekä positiivisia että negatiivisia.

Hapetustila (-3) typpi ilmenee yhdisteissä, joita kutsutaan nitrideiksi (Mg +2 3 N -3 2, B +3 N -3), joista tunnetuin on ammoniakki (N -3 H +1 3).

Hapetustila (-2) typpi ilmenee peroksidityyppisissä yhdisteissä - pernitrideissä, joiden yksinkertaisin edustaja on hydratsiini (diamidi / vetypernitridi) - N -2 2 H 2.

Yhdisteessä, jota kutsutaan hydroksyyliamiiniksi - N-1H2OH-typpi osoittaa hapetusasteen (-1) .

Vakaimmat positiiviset typen hapetustilat ovat (+3) ja (+5) . Hän esittelee niistä ensimmäiset fluoridissa (N +3 F -1 3), oksidissa (N +3 2 O -2 3), oksohalogenideissa (N +3 OCl, N +3 OBr jne.) sekä johdannaisina anioni NO 2- (KN + 3 O 2, NaN + 3 O 2 jne.). Hapetusaste (+5) typpi näkyy oksidissa N +5 2 O 5, oksonitridissä N +5 ON, dioksofluoridissa N +5 O 2 F sekä trioksonitraatti (V) -ionissa NO 3 - ja dinitridonitraatissa (V) -ioni NH2-.

Typellä on myös hapettumisaste (+1) - N +1 2 O, (+2) - N +20 ja (+4) N +4 O 2 yhdisteissään, mutta paljon harvemmin.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele	Ilmoita hapen hapetustilat yhdisteissä: La 2 O 3 , Cl 2 O 7 , H 2 O 2 , Na 2 O 2 , BaO 2 , KO 2 , KO 3 , O 2 , OF 2 .
Vastaus	Happi muodostaa usean tyyppisiä binäärisiä yhdisteitä, joissa sillä on tyypillisiä hapetustiloja. Joten, jos happi on osa oksideja, sen hapetustila on (-2), kuten La 2 O 3:ssa ja Cl 2 O 7:ssä. Peroksideissa hapen hapetusaste on (-1): H 2 O 2, Na 2 O 2, BaO 2. Yhdessä fluorin (OF 2) kanssa hapen hapetusaste on (+2). Yksinkertaisen aineen alkuaineen hapetusaste on aina nolla (O o 2). KO 2 ja KO 3 koostumuksen aineet ovat superperoksidi (superoksidi) ja kaliumotsonidi, joissa hapella on hapetusasteiden murto-arvot: (-1/2) ja (-1/3).
Vastaus	(-2), (-2), (-1), (-1), (-1), (-1/2), (-1/3), 0 ja (+2).

ESIMERKKI 2

Harjoittele	Ilmoittakaa typen hapetusasteet yhdisteissä: NH 3, N 2 H 4, NH 2 OH, N 2, N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5.
Ratkaisu	Yksinkertaisen aineen alkuaineen hapetusaste on aina nolla (N o 2). Tiedetään, että oksideissa hapen hapetusaste on (-2). Sähköneutraaliusyhtälön avulla määritetään, että typen hapetustilat oksideissa ovat: N +1 2 O, N +2 O, N +3 2 O 3, N +4 O 2, N +5 2 O 5.