Максимальная степень окисления калия


Степень окисления калия (K), формула и примеры

Общие сведения о степени окисления калия

Имеет объемно-центрированную кристаллическую решетку. Плотность калия невелика (легче воды) – 0,86 г/см3. Температуры кипения и плавления также невысоки (63,6oС и 760oС, соответственно). Мягкий, легко режется ножом. На воздухе калий быстро окисляется, образуя рыхлые продукты взаимодействия.

Степень окисления калия в соединениях

Калий – элемент IA группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Он входит в группу щелочных металлов, которые в своих соединениях проявляют постоянную и положительную единственно возможную степень окисления равную (+1), например K+1Cl-1, K+1H-1, K+12O-2, K1O-2H+1, K+1N+5O-23 и др.

Калий также существует в виде простого вещества – металла, а степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю, так как распределение электронной плотности в них равномерно.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Степени окисления (степени окисления)

 

Использование степеней окисления для определения того, что было окислено, а что восстановлено

Это наиболее распространенное использование степеней окисления.

Помните:

Окисление связано с увеличением степени окисления

Восстановление предполагает снижение степени окисления

В каждом из следующих примеров мы должны решить, включает ли реакция окислительно-восстановительный потенциал, и если да, то что было окислено, а что восстановлено.

Пример 1:

Это реакция между магнием и соляной кислотой или газообразным хлористым водородом:

Изменилась ли степень окисления чего-либо? Да, есть - у вас есть два элемента, которые находятся в соединениях с одной стороны уравнения и как несоединенные элементы с другой. Чтобы быть уверенным, проверьте все степени окисления :.

Степень окисления магния увеличилась - он окислился. Степень окисления водорода упала - она ​​уменьшилась.Хлор находится в одной и той же степени окисления по обе стороны уравнения - он не был окислен или восстановлен.

Пример 2:

Реакция между гидроксидом натрия и соляной кислотой:

Проверка всех степеней окисления:

Ничего не изменилось. Это не окислительно-восстановительная реакция.

Пример 3:

Это подлый! Реакция между хлором и холодным разбавленным раствором гидроксида натрия:

Очевидно, что хлор изменил степень окисления, потому что он попал в соединения, начиная с исходного элемента.Проверка всех степеней окисления показывает:

Хлор только вещь, чтобы изменить степень окисления. Он был окислен или восстановлен? Да! Обе! Один атом был восстановлен, потому что его степень окисления упала. Другой был окислен.

Это хороший пример реакции диспропорционирования . Реакция диспропорционирования - это реакция, в которой одно вещество одновременно окисляется и восстанавливается.

 

Использование степеней окисления для определения окислителя и восстановителя

Это лишь незначительное дополнение к последнему разделу.Если вы знаете, что было окислено, а что восстановлено, вы можете легко определить, что такое окислитель и восстановитель.

Пример 1

Это реакция между ионами хрома (III) и металлическим цинком:

Степень окисления хрома изменилась с +3 до +2, поэтому он был восстановлен. Цинк перешел от нулевой степени окисления в элементе до +2. Он окислился.

Итак, что делает сокращение? Это цинк - цинк отдает электроны ионам хрома (III).Итак, цинк - это восстановитель.

Точно так же вы можете определить, что окислителем должны быть ионы хрома (III), потому что они отбирают электроны у цинка.

Пример 2

Это уравнение реакции между ионами манганата (VII) и ионами железа (II) в кислых условиях. Это прорабатывается далее на странице.

Если взглянуть быстро, становится очевидно, что ионы железа (II) окислены до ионов железа (III).Каждый из них потерял электрон, а их степень окисления увеличилась с +2 до +3.

Водород все еще находится в степени окисления +1 до и после реакции, но ионы манганата (VII) явно изменились. Если определить степень окисления марганца, то она упала с +7 до +2 - снижение.

Итак, ионы железа (II) окислены, а ионы манганата (VII) восстановлены.

Что восстановило ионы манганата (VII) - ясно, что это ионы железа (II).Железо - единственное, что имеет измененную степень окисления. Итак, ионы железа (II) являются восстановителем.

Точно так же ионы манганата (VII) должны быть окислителем.

 

Использование степеней окисления для определения реакционных соотношений

Это иногда полезно, когда вам нужно разработать реакционные пропорции для использования в реакциях титрования, где у вас недостаточно информации, чтобы разработать полное ионное уравнение.

Помните, что каждый раз, когда степень окисления изменяется на одну единицу, переносится один электрон. Если степень окисления одного вещества в реакции падает на 2, это означает, что оно приобрело 2 электрона.

Что-то еще в реакции должно терять эти электроны. Любое снижение степени окисления одним веществом должно сопровождаться повышением такой же степени окисления другим веществом.

 

Этот пример основан на информации из старого вопроса AQA уровня A.

Ионы, содержащие церий в степени окисления +4, являются окислителями. (Они сложнее, чем просто Ce 4+ .) Они могут окислять ионы, содержащие молибден, от степени окисления +2 до +6 (от Mo 2+ до MoO 4 2- ). При этом церий восстанавливается до степени окисления +3 (Ce 3+ ). Какие пропорции реагирования?

Степень окисления молибдена увеличивается на 4. Это означает, что степень окисления церия должна снизиться на 4 для компенсации.

Но степень окисления церия в каждом из его ионов падает только с +4 до +3, то есть на 1. Таким образом, очевидно, что на каждый ион молибдена должно приходиться 4 иона церия.

Процент реагентов: 4 церийсодержащих иона на 1 ион молибдена.

 

Или, если взять более общий пример, включающий ионы железа (II) и ионы манганата (VII). . .

Раствор манганата калия (VII), KMnO 4 , подкисленный разбавленной серной кислотой, окисляет ионы железа (II) до ионов железа (III).При этом ионы манганата (VII) восстанавливаются до ионов марганца (II). Используйте степени окисления, чтобы составить уравнение реакции.

Степень окисления марганца в ионе манганата (VII) +7. Название говорит вам об этом, но попробуйте еще раз для практики!

При переходе к ионам марганца (II) степень окисления марганца снизилась на 5. Каждый ион железа (II), который вступает в реакцию, увеличивает степень окисления на 1. Это означает, что должно быть пять ионов железа (II), реагирующих на каждый ион манганата (VII).

Таким образом, левая часть уравнения будет: MnO 4 - + 5Fe 2+ +?

Правая часть будет: Mn 2+ + 5Fe 3+ +?

После этого вам придется гадать, как уравновесить оставшиеся атомы и заряды. В этом случае, например, весьма вероятно, что кислород попадет в воду. Это означает, что вам откуда-то нужен водород.

Это не проблема, потому что реакция протекает в растворе кислоты, поэтому водород вполне может происходить из ионов водорода.

В конечном итоге вы получите это:

Лично я предпочел бы выводить эти уравнения из электронных полууравнений!

.

Число окислений элементов в Периодической таблице

Некоторые элементы в периодической таблице имеют только одну степень окисления или две степени окисления. Но у некоторых много степени окисления. Степень окисления элемента в соединении может быть положительной или отрицательной или может быть нулевой.

В соединениях натрия натрий образует только степень окисления +1.

Но некоторые типы атомов, такие как хлор, образуют разные степени окисления, такие как -1, 0, +1, +3, +5, +7 степени окисления в соединениях.


В этом руководстве мы обсудим некоторые важные факты о степенях окисления и степенях окисления в таблице периодок, включая s-блок, p-блок и d-блок.


Важные факты о степени окисления

В этой главе мы обсуждаем очень важные факты о степенях окисления на примерах с различными соединениями.


Число окисления может быть положительным или отрицательным

  • Мы знаем, что металл выделяет электроны с образованием положительных ионов. Поэтому металлы всегда имеют положительную степень окисления .
  • Но неметаллы , такие как сера, фосфор, хлор, могут иметь как положительное, , так и отрицательное числа окисления .

Более одной степени окисления элемента

Некоторые элементы могут иметь более одной степени окисления.Специально d блочные элементы демонстрируют такое поведение.

Примеры более чем одной степени окисления элемента
  • Хлор: -1, 0, +1, +3, +5, +7
  • Марганец: 0, +2, +4, +7

Когда элемент не объединяется или не образует соединение

Когда элемент не объединился, его степень окисления равна 0.

Ex: степень окисления Au равна 0.


Когда элемент объединился с элементом того же типа.

Когда элемент объединяется с элементом того же типа, его степень окисления становится равной 0.

Ex: степень окисления Br в Br 2 составляет 0.


Степени окисления s-блока

  • Все щелочные металлы показывают только степень окисления +1.
  • Все щелочноземельные металлы показывают только степень окисления +2.

Обычно щелочные и щелочноземельные металлы выходят в виде соединений (NaCl, CaCO 3 ). Поэтому мы не можем рассматривать их как свободные элементы.


Степени окисления элементов p-блока

Некоторые элементы p-блока имеют много степеней окисления, такие как хлор (-1, 0, +1, +3, +5, +7) и сера (-2, 0, +4, +6). И некоторые из них имеют ограниченную степень окисления, например фтор (-1).

Периодическая таблица с числами окисления

Здесь мы собираемся объединить степени окисления всех элементов периодической таблицы в одну группу.

ПРИМЕЧАНИЕ: * обозначает редкую степень окисления

Атомный номер Элемент Число окисления
1 Водород -1, 0, +1
2 Гелий 0
3 Литий +1
4 Бериллий +2
5 Бор +3
6 Углерод -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
7 Азот -5, -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
8 Кислород -2, -1, 0, +1, +2
9 Фтор -1, 0
10 Неон 0
11 Натрий +1
12 Магний +2
13 Алюминий +3
14 Кремний 0, +4
15 фосфор 0, +1, +3, +5
16 Сера -2, 0, +2, +4, +6
17 Хлор -1, 0, +1, +3, +5, +7
18 Аргон 0
19 Калий +1
20 Кальций +2

с Блок

Изучены степени окисления элементов 1 группы 2 группы.

Водород

Водород образует три степени окисления: -1, 0, +1. Окислительное число 0 встречается только в молекуле водорода.

-1 степень окисления - Примеры

Когда водород образует соединения с металлами, степень окисления водорода равна -1. NaH и CaH 2 являются некоторыми примерами.


+1 степень окисления

Когда углерод образует соединения с неметаллическими элементами, степень окисления водорода в большинстве случаев становится +1.

  • Метан: CH 4 - Электроотрицательность углерода выше, чем у водорода. Так водород окисляется и степень окисления +1.

Щелочные металлы - Группа 1

Щелочные металлы (кроме водорода) удалить один электрон с образованием +1 иона. Так что только степень окисления щелочных металлов +1. Таким образом, литий, натрий, калий, рубидий и цезий имеют только одну степень окисления +1.

Щелочноземельные металлы - группа 2

В качестве щелочных металлов, только щелочноземельные металлы образуют степень окисления +2. Бериллий, магний, кальций, стронций, барий имеют степень окисления +2.

p Блок

Группа 3

Три элемента группы: бор, алюминий, галлеум, индий и таллий.


Бор

Алюминий (Алюминий)

Алюминий - это металл.Таким образом, он удаляет свои три электрона из последней оболочки, чтобы показать степень окисления +3. Некоторые примерами +3 степеней окисления алюминия являются AlCl 3 , Al 2 O 3 .

Группа 4


Углерод

Число окисления углерода изменяется от -4 до +4.

  • -4: CH 4 - Метан
  • -3: CH 3 CH 3 - Этан
  • -2: CH 3 Класс
  • -1: ClCH 2 CH 2 Cl
  • 0: CH 2 Класс 2
  • +1: CH 3 -CHO - Карбонильный углерод имеет степень окисления +1.
  • +2: CHCl 3
  • +3: CH 3 -COOH - Атом углерода карбоновой кислоты имеет степень окисления +3.
  • +4: CCl 4 , CO 2

Группа 5

Группа 5 включает азот, фосфор, мышьяк, сурьму и висмут. Изменение числа окисления при спускаемся по группе.


Азот

Азот имеет различную степень окисления от -3 до +5.

фосфор

Фосфор также имеет различную степень окисления от -3 до +5.

  • -3: Na 3 P, Ca 3 P 2 , PH 3
  • -0: P 8 , P 4
  • - + 1: H 3 PO 2
  • +3: P 2 O 3 , H 3 PO 3
  • +5: H 3 PO 4 , Na 3 PO 4 , P 2 O 5

Группа 6

Мы собираемся обсудить степени окисления кислорода и серы в элементах группы 6.


Кислород

Кислород имеет второе по величине электроотрицательное значение в периодической таблице. Поэтому в большинстве случаев окисление количество кислорода отрицательное. Кислород только положительный степени окисления при сочетании с фтором.

  • +2: In F 2
  • 0: Молекула кислорода (O 2 )
  • -1: Примером для -1 степени окисления является перекись водорода (H 2 O 2 ).
  • -2: Наиболее распространенная степень окисления кислорода -2. Na 2 O, MgO, H 2 O являются примерами -2 степень окисления кислорода.
сера

Сера - это еще один элемент p-блока, который имеет различную степень окисления.

  • -2: Na 2 S, H 2 S
  • 0: S 8
  • +4: SO 2 , H 2 SO 3
  • +6: H 2 SO 4 , BaSO 4
Хлор

Хлор также имеет много степеней окисления.(от -1 до +7)


  • -1: HCl, NaCl
  • 0: Cl 2 газ
  • +1: HOCl, NaClO
  • +3: NaClO 2
  • +5: NaClO 3
  • +7: NaClO 4 , HClO 4

3d металлы

Большинство 3d-металлов имеют переменную степень окисления.Например, у железа есть две степени окисления: +2 и +3.

Цинк имеет только одну степень окисления +2.

3d металлы с переменной степенью окисления

3d металл Степень окисления
SC +3
Ti +2, +3, + 4
VA +2, +3, +4, +5
Cr +2, +3, +6
Mn +2, +4, +6, +7
Fe +2, +3
Co 2, +3
Ni +2
Cu +1, +2
Zn +2

Число окисления и цвет соединения или раствора

Рассмотрим пример.

  • FeCl2 - зеленый
  • FeCl3 - коричневый

Почему хлор имеет более широкий диапазон степеней окисления, чем сера?

Сера и хлор и находятся в 6-й и 7-й группах периодической таблицы. Итак, есть шесть и семь электронов на их конечные уровни энергии соответственно. Эти электроны могут соединяться с кислородом с образованием различных соединений. Некоторые примеры обсуждаются ниже.

Сера отдает все свои последние шесть электронов на образование молекулы серной кислоты (степень окисления +6).Хлор может дать семь электронов, чтобы хлорная кислота показала степень окисления +7.

Хлор может использовать один электрон для образования хлорид-аниона (-1 степень окисления). Сера может занять два электрона для образования сульфидного аниона. (-2 степени окисления).


Обычные степени окисления серы

Общее состояние окисления Соединение примера
-2 H 2 S
0 Элементарная сера (S 8 )
+4 СО 2
+6 SO 3 , H 2 SO 4
Обычные степени окисления хлора

Общее состояние окисления Соединение примера
-1 HCl
0 Класс 2
+1 HOCl
+3 HClO 2
+5 HClO 3
+7 HClO 4

Степень окисления хлора в Ca (OCl) 2

Заряд гипохлорит-иона OCl - равен -1.Таким образом, мы можем рассчитать степень окисления хлора.

-2 + х = -1

х = +1

степень окисления хлора в Ca (OCl) 2 равна +1.

Не путайте со степенью окисления и зарядом иона

Окислительное число и заряд иона не всегда равны.

  • Na + Степень окисления иона (+1) и заряд иона (+1) одинаковы.
  • Cl - степень окисления иона и заряд иона одинаковы.
  • Но в KMnO 4 степень окисления атома марганца +7. Но марганец не образовывал иона +7 в KMnO 4 .
  • Хром не образует +6 ионов. Но в K 2 CrO 4 степень окисления хрома составляет +6.

в сульфиде кремния, какой элемент будет иметь отрицательную степень окисления?

Сульфид кремния (SiS 2 ) содержит атомы кремния и серы.Поскольку вы хотите найти отрицательную степень окисления, выясните, у какого элемента электроотрицательность больше?

Электроотрицательность серы 2,5, кремния 1,8. Следовательно, сера более электроотрицательна, чем кремний. Таким образом, сера должна иметь отрицательную степень окисления (-2).

Какие элементы имеют самую высокую степень окисления в периодической таблице?

Как металл, марганец имеет степень окисления +7. Некоторыми примерами соединений для +7 являются перманганат калия (KMnO 4 ), Mn 2 O 7

Как неметалл, хлор имеет степень окисления +7.HClO 4 , Cl 2 O 7 являются примерами степени окисления хлора +7.

Какой элемент всегда имеет нулевую или положительную степень окисления?

Фтор всегда имеет нулевую или положительную степень окисления, потому что фтор является наиболее электроотрицательный элемент в периодической таблице. Таким образом, он всегда получает электрон, когда фтор объединяется. с другим элементом с образованием -1 степени окисления.Форма фтора с нулевой степенью окисления в F 2 молекула.

В NaF и HF степень окисления фтора равна -1.

Приведите пример реакции, чтобы хлор стал положительным числом окисления после реакции?

Газообразный хлор (степень окисления 0) реагирует с холодным разбавленным NaOH или горячим концентрированным NaOH с образованием +1 и +5 степеней окисления атома хлора соответственно.

s элементы блока имеют переменную степень окисления

Только водород имеет переменную степень окисления.Все остальные элементы имеют единую степень окисления. Элементы группы 1 показывают степень окисления +1, а элементы группы 2 показывают степень окисления +2.


Какова максимальная степень окисления в блочных элементах p?

Элементы VII группы имеют наивысшую степень окисления. Из группы VII форма хлора +7.

Какие элементы имеют степень окисления +7 и приведите примеры?

И марганец, и хлор имеют степень окисления +7.В перманганате калия (KMnO 4 ) и HMnO 4 степень окисления марганца +7. Хлор образует хлорноватую кислоту (HClO 4 ) с степенью окисления +7.

Степень окисления и кислотность

Когда степень окисления увеличивается, кислотность также увеличивается. Учитывайте кислотность разные оксиды азота.

N 2 O и NO - нейтральные кислые газы и другие оксиды азота (N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 и N 2 O 5 ) являются кислыми.N 2 O 5 - сильнокислотное соединение.

Связанные руководства

.

Периодическая таблица состояний окисления - Сложный процент

Нажмите, чтобы увеличить

Существует целый ряд периодических таблиц, и я уже добавил их в кучу с периодической таблицей данных ранее. Сегодняшний пост - еще одна вариация на эту тему: периодическая таблица, показывающая возможные и общие степени окисления каждого элемента. На прошлой неделе я искал один из них из интереса и не смог найти ни одного, в котором информация была бы представлена ​​в простой для понимания форме.Чтобы попытаться решить эту проблему, я составил таблицу, которую вы видите в верхней части сообщения здесь.

Не химикам, вероятно, стоит уточнить, что мы подразумеваем под «степенью окисления». На самом деле это довольно простая концепция для химиков, но ее сложно определить. По сути, это число, присвоенное элементу в соединении, и (на базовом уровне) обозначает количество электронов, которые были удалены или добавлены к этому элементу. Элемент, который не комбинируется с другими элементами, имеет степень окисления 0, потому что в него не добавлялись и не удалялись электроны.

Атом элемента в соединении будет иметь положительную степень окисления, если из него были удалены электроны. Сначала это может показаться нелогичным, но помните, что электроны заряжены отрицательно. Следовательно, удаление отрицательных зарядов с атома приводит к положительной степени окисления. Точно так же добавление электронов приводит к отрицательной степени окисления. Сумма всех степеней окисления различных элементов в соединении должна быть равна нулю.

Если ваш единственный опыт химии еще в школе, вы могли бы вспомнить концепцию ионов - атомов, которые приобрели или потеряли электроны, чтобы сформировать положительно или отрицательно заряженные ионы.Например, натрий (Na) может потерять электрон с образованием ионов натрия (Na + ). Они имеют степень окисления +1, такую ​​же, как заряд иона. Точно так же железо (Fe) может потерять два электрона с образованием иона Fe 2+ или потерять три электрона с образованием иона Fe 3+ . Они имеют степень окисления +2 и +3 соответственно. С ионом хлора (атом хлора, получивший один электрон, Cl - ) степень окисления будет -1.

Состояние окисления 0 наблюдается для всех элементов - это просто элемент в его элементарной форме.Как видно из таблицы, наличие других степеней окисления варьируется, но следует некоторым закономерностям. Общие степени окисления всех металлов в периодической таблице все положительны. С другой стороны, все неметаллы в таблице имеют по крайней мере одну общую отрицательную степень окисления. Металлы d-блока, показанные в таблице желтым цветом, имеют самый широкий диапазон степеней окисления.

Атомы одного и того же элемента с разными степенями окисления могут иметь разные свойства. Самый очевидный из них с внешней точки зрения - это цвет, умело иллюстрированный элементами блока d.Большинство из них имеют несколько общих степеней окисления, и они различаются по цвету. Происхождение этих разных цветов объясняется в предыдущем посте на сайте.

Это был самый короткий вводный курс по степени окисления, но, надеюсь, этого достаточно, чтобы хотя бы частично прояснить приведенный выше рисунок для нехимиков. Конечно, есть место для будущей публикации, в которой более подробно описаны состояния окисления и способы их определения! А пока вы можете загрузить в формате PDF этот рисунок ниже или приобрести его в качестве плаката здесь.

Понравились этот пост и рисунок? Подумайте о поддержке сложного процента на Patreon и получайте предварительные просмотры будущих публикаций и многое другое!

Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. См. Рекомендации по использованию содержания сайта.

Ссылки и дополнительная литература

.

Состояния окисления переходных металлов

Периодическая таблица Менделеева дает очень полезные подсказки о структуре и конфигурации электронов для данного атома. Порядок таблицы удобен для подсчета, и в большинстве случаев самый простой способ решить проблему - взять стандартный футляр и переделать его. Обычно нейтральные атомы определяются как имеющие равное количество электронов и протонов; заряд «нейтрализуется», и атомы становятся стабильными. Однако при образовании соединений валентные электроны или электроны в самых внешних оболочках атома могут образовывать связи, уменьшая общую энергию системы.Для переходных металлов частичная потеря этих диффузных электронов называется окислением. Пожалуйста, просмотрите реакции окисления-восстановления, если эта концепция вам незнакома.

Введение

Для заполнения атомных орбиталей требуется определенное количество электронов. S-блок состоит из элементов I и II групп, щелочных и щелочноземельных металлов (к этому блоку относятся натрий и кальций). Группы с XIII по XVIII состоят из p-блока, который содержит неметаллы, галогены и благородные газы (общие элементы - углерод, азот, кислород, фтор и хлор).Переходные металлы находятся в d-блоке между группами III и XII. Если следующая таблица кажется странной или если ориентация неясна, просмотрите раздел об атомных орбиталях.

Таблица 1:
с Орбитальная p Орбитали d Орбитали
1 орбиталь, 2 электрона 3 орбитали: p x , p y , p z ; 6 электронов 5 орбиталей: d x 2 -y 2 , d z 2 , d xy , d yz , d xz ; 10 электронов
Орбиталь с наибольшей энергией для данного квантового числа n Вырожденные с s-орбиталью квантового числа n + 1

Главное, что нужно помнить об электронной конфигурации , - это то, что наиболее стабильная конфигурация благородного газа идеальна для любого атома.Формирование связей - способ приблизиться к этой конфигурации. В частности, переходные металлы образуют более мягкие связи с анионами, катионами и нейтральными комплексами по сравнению с другими элементами. Это связано с тем, что d-орбиталь довольно размыта (в большей степени f-орбиталь серий лантанидов и актинидов).

Конфигурация с нейтральным атомом электронов

Счет по периодической таблице - простой способ определить, какие электроны существуют на каких орбиталях. Как упоминалось ранее, подсчитывая протоны (атомный номер), вы можете определить количество электронов в нейтральном атоме.Блочная организация ускоряет этот процесс. Если вы не уверены в этой системе счета и в заполнении электронных орбиталей, см. Раздел о конфигурации электронов.

Например, если бы мы были заинтересованы в определении электронной организации Ванадий (атомный номер 23), мы бы начали с водорода и пошли вниз (см. Периодическую таблицу).

1s (H, He), 2s (Li, Be), 2p (B, C, N, O, F, Ne), 3s (Na, Mg), 3p (Al, Si, P, S, Cl, Ar ), 4s (K, Ca), 3d (Sc, Ti, V).

Ссылка на таблицу Менделеева ниже подтверждает эту организацию. У нас есть 3 элемента на трехмерной орбите. Поэтому пишем в порядке заполнения орбиталей.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 или [Ar] 4s 2 3d 3 .

Конфигурации нейтральных атомов переходных металлов четвертого периода приведены в таблице 2.

Таблица 2:
SC Ti В Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
[Ar] 4s 2 3d 1 [Ar] 4s 2 3d 2 [Ar] 4s 2 3d 3 [Ar] 4s 2 3d 4 [Ar] 4s 2 3d 5 [Ar] 4s 2 3d 6 [Ar] 4s 2 3d 7 [Ar] 4s 2 3d 8 [Ar] 4s 2 3d 9 [Ar] 4s 2 3d 10
[Ar] 4s 1 3d 5 [Ar] 4s 1 3d 10

Что может показаться аномальным, так это случай, в котором используется вырождение.

Кратко посмотрите, где элемент Хром (атомный номер 24) находится в Периодической таблице (см. Ниже). Электронная конфигурация для хрома не

*** 4s 2 ******************* ([Ar] 4s 2 3d 4 )
*** 3d 4 x 2 -y 2 z 2 xy yz xz

, но вместо этого

*** 4s 1 ******************* ([Ar] 4s 1 3d 5 )
*** 3d 5 x 2 -y 2 z 2 xy yz xz

, особенно из-за вырождения s- и d-орбиталей.Нет никакой ошибки в предположении, что s-орбитальный электрон будет смещен, чтобы заполнить место d-орбитального электрона, потому что их связанные энергии равны. В конце концов, принцип Ауфбау утверждает, что конфигурация с самой низкой энергией состоит из неспаренных электронов в максимально возможном пространстве. Электростатическая сила обратно пропорциональна расстоянию согласно закону Кулона; этот излишне спаренный s-орбитальный электрон может быть освобожден от его избыточной энергии.

Наконец, чтобы две приведенные выше диаграммы энергии , были истинными по своей природе, расстоянием между 4-м и 3-м орбиталями можно пренебречь.Справа от блока есть небольшое разделение для переходных металлов, но для целей обсуждения ионизации указанный порядок верен. Более энергичные орбитали обозначены выше меньших.

Состояния окисления ионов переходных металлов

Рассматривая ионы, мы складываем или вычитаем отрицательные заряды атома. Учет атомных орбиталей при назначении степеней окисления помогает понять, что переходные металлы представляют собой особый случай, но не исключение из этого удобного метода.Атому, который принимает электрон для достижения более стабильной конфигурации, присваивается степень окисления -1. Пожертвование электрона тогда +1. Когда переходный металл теряет электроны, он имеет тенденцию терять свои s-орбитальные электроны раньше, чем любой из своих d-орбитальных электронов. Для более подробного обсуждения формы этих соединений см. Образование координационных комплексов.

Пример 1

Запишите электронные конфигурации:

  1. нейтральное железо,
  2. ионов железа (II) и
  3. ион железа (III).

Решение

Атомный номер железа 26, поэтому в составе 26 протонов.

  1. Fe: [Ar] 4s 2 3d 6
  2. Fe 2 + : [Ar] 3d 6
  3. Fe 3 + : [Ar] 3d 5

Обратите внимание, что s-орбитальные электроны теряются сначала , затем d-орбитальные электроны.

Пример 2

Определите более стабильную конфигурацию между следующей парой:

  1. [Kr] 5s 2 4d 6 vs.[Kr] 5s 1 4d 7
  2. Ag 1 + по сравнению с Ag 2 +

Решение

  1. Это описывает рутений.
.

Смотрите также