Передача электронов от атома к атому называется окислением-восстановлением. Окисляется тот атом, который отдает свои электроны, а принимающий электроны – восстанавливается.
Если в результате реакции получается ионное соединение, то положительно заряженный ион образовался из того элемента, который отдал свои электроны, а отрицательный ион – из элемента, который электроны принял.
Например, натрий активно взаимодействует с хлором (внешне это напоминает горение с выделением белого дыма – очень мелких кристаллов NaCl). В образовавшейся соли Na+Cl– натрий заряжен положительно, а хлор отрицательно. Следовательно, натрий окислился, а хлор - восстановился. Чуть позже мы объясним, как легче запомнить новые термины.
Благодаря передаче электронов от атома к атому многие ионы, образующиеся в таких реакциях, имеют электронную конфигурацию инертных газов. Приобретение устойчивых “завершенных” оболочек дает большой выигрыш в энергии. Такие одинаковые электронные оболочки ионов называются изоэлектронными. В первой части таблицы 3-4 собраны ионы, изоэлектронные атому неона (он поставлен первым), в другой части таблицы – ионы, изоэлектронные атому аргона.
Таблица 3-4. Ионы, находящиеся в каждой вертикальной колонке, имеют одинаковое электронное строение, совпадающее с электронной оболочкой одного из инертных газов.
1s2 2s2 2p6
Степень окисления
Ne
0
O2-
-2
F-
-1
Na+
+1
Mg2+
+2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Степень окисления
Ar
0
S2-
-2
Cl-
-1
K+
+1
Ca2+
+2
В таблице рядом с каждой частицей указана ее степень окисления. Что это такое? Дело в том, что при образовании химических связей во многих случаях электроны могут частично передаваться от менее электроноакцепторных атомов к более электроноакцепторным атомам. Число переданных (или принятых) электронов и называется степенью окисления атома.
Количество отданных или принятых атомом электронов называется степенью окисления атома в молекуле.
Можно продолжить это определение:
При связывании разных атомов степень окисления равна заряду, который приобрел бы атом в этом соединении, если бы оно могло состоять из ионов.
Довольно просто определять степень окисления в ионных соединениях, где сразу видно, откуда и куда перешли электроны. Из табл. 3-4 видно, что знак и величина степени окисления всегда совпадают со знаком и зарядом одноатомных ионов.
Горение магния в кислородеНапример, при взаимодействии магния с кислородом образуется ионное соединение Mg2+O2– (где 2+ и 2– заряды ионов магния и кислорода, табл. 3-4). Посмотрите видеоопыт из "Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов" – горение
2KMnO4 =t=> K2MnO4 + MnO2 + O2 используя перманганат калия (марганцовка) в лаборатории получают кислород. IV II VI II 2SO2+O2=2SO3 - применяется для производства серной кислоты I III 6Li + N2 = 2Li3N III III I I III I I I AlN + 4HCl = AlCl3 + NH4Cl V II P4+ 5O2 = P4O10 I I II I II I III I I II 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3 + H2O V I V II I II 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O II II IV II CaO + C = Ca + CO
Ca + 2C = CaC2 IV IV Si + C = SiC Сверху указана валентность элементов в соединениях
Внутри группы это снизу вверх.