Степень окисления

Ученик. Реакции, в результате которых изменяются степени окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ и продуктов реакции, называют окислительно-восстановительными реакциями. Максимальная положительная степень окисления элемента обычно численно совпадает с номером его группы в периодической системе (классического короткого варианта таблицы).

Монооксид углерода(II) СО образуется при окислении любой модификации углерода в условиях недостатка кислорода. Углерод образует с металлами, бором и кремнием разнообразные соединения, называемые карбидами. УГЛЕРОД — (Carboneum), C, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 6, атомная масса 12,011; неметалл. Содержание в земной коре 2,3´10 2% по массе. Основные кристаллические формы углерода алмаз и графит.

Степень окисления кислорода равна −2 во всех соединениях, где кислород не образует простой ковалентной связи O—O, т.е. в подавляющем большинстве соединений — оксидах. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в комплексном ионе (катионе либо анионе) должна быть равна его общему заряду (см. также выше 2-й пункт). Иридий имеет высшую степень окисления +9. У элементов подгруппы меди, наоборот, высшая степень окисления больше единицы, хотя они и относятся к I группе.

Степень окисления в большинстве случаев не отражает также действительный характер и степень электрической поляризации атомов (истинного заряда атомов, определённых экспериментальным путём). Соединения, содержащие делокализованные ковалентные связи и являющиеся промежуточными между резонансными структурами, где степени окисления атомов различны.

Эту фиктивную зарядность в молекулах с ковалентными связями правильнее называть степенью окисления элемента, иначе, его окислительным числом. Степень окисления не следует путать с истинным эффективным зарядом атома, который практически всегда выражается дробным числом.

В Cl2O7 хлор положительно семивалентен: Определяемые подобным образом электрохимические валентности (степени окисления) отдельных атомов могут не совпадать с их обычными (структурными) валентностями. В связи с этим молекула СО очень прочна и способна вступать в реакции окисления-восстановления только при высоких темпера­турах.

Условные заряды, которые возникли бы на атомах при условии образования между ними ионной связи, называются степенью окисления. Степень окисления может иметь отрицательное, положительное, нулевое и дробное значения. Учащиеся записывают в тетради под диктовку учителя определение окислительно-восстановительных реакций.

Идея нашего сайта — развиваться в направлении помощи ученикам школ и студентам. Углерод широко используется в виде простых веществ. Древесный уголь и другие аморфные формы углерода применяются для обесцвечивания, очистки, адсорбции газов, в областях техники, где требуются адсорбенты с развитой поверхностью. Углерод входит в состав сталей и сплавов в элементном состоянии и в виде карбидов.

В природе существует множество различных форм графита; некоторые получены искусственно; имеются аморфные формы (например, кокс и древесный уголь). Графит, алмаз и аморфный углерод известны с древности. У углерода три аллотропические модификации — алмаз, графит и фуллерен. Поэтому графит применяется в дуговых лампах и печах (рис. 3), в которых необходимо создавать высокие температуры.

Волокна углерода имеют высокую прочность и могут использоваться для изготовления искусственного шелка или другой пряжи с высоким содержанием углерода. При высоких давлении и температуре в присутствии катализатора, например железа, графит может превращаться в алмаз. Этот процесс реализован для промышленного получения искусственных алмазов.

Кокс применяется для выплавки чугуна, в черной и цветной металлургии. В 1960 У.Либби за исследования с радиоактивным углеродом был удостоен Нобелевской премии. В основном состоянии 6 электронов углерода образуют электронную конфигурацию 1s22s22px12py12pz0.

5.2 Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления

Но с частично ионным характером связи некоторые соединения углерода существуют, например, карбиды. В этих соединениях возможно замещение водорода на другие атомы, наиболее часто на кислород, азот и галогены с образованием множества органических соединений. См. АТОМНАЯ МАССА. Химические свойства углерода и некоторых его соединений.

Мелкодисперсный углерод в избытке кислорода способен взрываться при нагревании или от искры. Кроме прямого окисления существуют более современные методы получения оксидов.

СО применяют в промышленности в смеси с H2 и другими горючими газами в качестве топлива или газообразного восстановителя. Карбонил железа образуется при взаимодействии гемоглобина крови с CO, препятствуя реакции гемоглобина с кислородом, так как карбонил железа — более прочное соединение. В результате блокируется функция гемоглобина как переносчика кислорода к клеткам, которые при этом погибают (и в первую очередь поражаются клетки мозга).

Колосс Родосский – статуя из железа и бронзы

Диоксид углерода, или оксид углерода(IV) CO2 образуется при сгорании элементного углерода в избытке кислорода c выделением тепла (395 кДж/моль). CO2 (тривиальное название — «углекислый газ») образуется также при полном окислении СО, нефтепродуктов, бензина, масел и др. органических соединений. Аналогично окисляются пищевые продукты в живом организме с выделением тепловой и других видов энергии.

Термическая стабильность карбонатов и затраты теплоты на их разложение по этой схеме возрастают в ряду CaCO3 (см. также ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА). Карбонат-ион CO32- имеет плоское строение с углом O-C-O, равным 120°, и длиной СО-связи 1,31 (см. также ЩЕЛОЧЕЙ ПРОИЗВОДСТВО).Галогениды углерода.

Для нахождения степени окисления атомов в соединениях используют несколько правил. Степень окисления зачастую не совпадает с фактическим числом электронов, которые участвуют в образовании связей. Ученик. В первом уравнении степени окисления элементов не изменились, а во втором изменились – у меди и железа. В химических реакциях должно выполняться правило сохранения алгебраической суммы степеней окисления всех атомов.

Также интересно: