ჟანგვის ხარისხი. უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა

ქიმიური მომზადება ZNO და DPA-სთვის
ყოვლისმომცველი გამოცემა

ნაწილი და

ზოგადი ქიმია

ქიმიური ბმა და სუბსტანციის სტრუქტურა

ჟანგვის მდგომარეობა

ჟანგვის მდგომარეობა არის ატომის პირობითი მუხტი მოლეკულაში ან კრისტალში, რომელიც წარმოიქმნა მასზე, როდესაც მის მიერ შექმნილი ყველა პოლარული ბმა იონური ხასიათისა იყო.

ვალენტობისგან განსხვავებით, ჟანგვის მდგომარეობა შეიძლება იყოს დადებითი, უარყოფითი ან ნულოვანი. მარტივ იონურ ნაერთებში ჟანგვის მდგომარეობა ემთხვევა იონების მუხტს. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდში NaCl (Na + Cl -) ნატრიუმს აქვს +1 დაჟანგვის მდგომარეობა, ხოლო ქლორს -1, კალციუმის ოქსიდში CaO (Ca +2 O -2) კალციუმი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +2, ხოლო ოქსიზენი - -2. ეს წესი ვრცელდება ყველა ძირითად ოქსიდზე: მეტალის ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობა უდრის ლითონის იონის მუხტს (ნატრიუმი +1, ბარიუმი +2, ალუმინი +3), ხოლო ჟანგბადის ჟანგვის მდგომარეობა არის -2. დაჟანგვის ხარისხი მითითებულია არაბული ციფრებით, რომლებიც მოთავსებულია ელემენტის სიმბოლოს ზემოთ, როგორც ვალენტობა და ჯერ მიუთითებს მუხტის ნიშანს, შემდეგ კი მის რიცხვობრივ მნიშვნელობას:

თუ ჟანგვის მდგომარეობის მოდული უდრის ერთს, მაშინ რიცხვი "1" შეიძლება გამოტოვდეს და დაიწეროს მხოლოდ ნიშანი: Na + Cl -.

ჟანგვის მდგომარეობა და ვალენტობა დაკავშირებული ცნებებია. ბევრ ნაერთში ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის აბსოლუტური მნიშვნელობა ემთხვევა მათ ვალენტობას. თუმცა, არის ბევრი შემთხვევა, როდესაც ვალენტობა განსხვავდება ჟანგვის მდგომარეობიდან.

მარტივ ნივთიერებებში - არალითონებში, არის კოვალენტური არაპოლარული ბმა, ერთობლივი ელექტრონული წყვილი გადაადგილებულია ერთ-ერთ ატომში, ამიტომ ელემენტთა დაჟანგვის ხარისხი მარტივ ნივთიერებებში ყოველთვის ნულის ტოლია. მაგრამ ატომები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ანუ ისინი აჩვენებენ გარკვეულ ვალენტობას, როგორც, მაგალითად, ჟანგბადში, ჟანგბადის ვალენტობა არის II, ხოლო აზოტში, აზოტის ვალენტობა არის III:

წყალბადის ზეჟანგის მოლეკულაში ჟანგბადის ვალენტობა ასევე არის II, ხოლო წყალბადი არის I:

შესაძლო ხარისხების განსაზღვრა ელემენტის დაჟანგვა

ჟანგვის მდგომარეობები, რომლებიც ელემენტებს შეუძლიათ აჩვენონ სხვადასხვა ნაერთებში, უმეტეს შემთხვევაში შეიძლება განისაზღვროს გარე ელექტრონული დონის სტრუქტურით ან ელემენტის ადგილით პერიოდულ სისტემაში.

მეტალის ელემენტების ატომებს შეუძლიათ მხოლოდ ელექტრონების შემოწირულობა, ამიტომ ნაერთებში ისინი ავლენენ დადებით ჟანგვის მდგომარეობებს. მისი აბსოლუტური მნიშვნელობა ხშირ შემთხვევაში (გარდად -ელემენტები) უდრის ელექტრონების რაოდენობას გარე დონეზე, ანუ ჯგუფის რიცხვს პერიოდულ სისტემაში. ატომებიდ -ელემენტებს ასევე შეუძლიათ ელექტრონების შეწირვა წინა დონიდან, კერძოდ შეუვსებელიდანდ -ორბიტალები. ამიტომ, ამისთვისდ - ელემენტები, გაცილებით რთულია ყველა შესაძლო ჟანგვის მდგომარეობის დადგენა, ვიდრე ამისთვის s- და p-ელემენტები. თამამად შეიძლება ითქვას, რომ უმრავლესობად -ელემენტები ავლენენ ჟანგვის მდგომარეობას +2 გარე ელექტრონული დონის ელექტრონების გამო, ხოლო მაქსიმალური დაჟანგვის მდგომარეობა უმეტეს შემთხვევაში ჯგუფის რიცხვის ტოლია.

არალითონური ელემენტების ატომებს შეუძლიათ გამოავლინონ როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი ჟანგვის მდგომარეობა, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ელემენტის ატომთან ქმნიან კავშირს. თუ ელემენტი უფრო ელექტროუარყოფითია, მაშინ იგი ავლენს უარყოფით ჟანგვის მდგომარეობას, ხოლო თუ ნაკლებად ელექტროუარყოფითი - დადებითი.

არალითონური ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის აბსოლუტური მნიშვნელობა შეიძლება განისაზღვროს გარე ელექტრონული ფენის სტრუქტურიდან. ატომს შეუძლია მიიღოს იმდენი ელექტრონი, რომ რვა ელექტრონი განლაგებულია მის გარე დონეზე: VII ჯგუფის არალითონური ელემენტები იღებენ ერთ ელექტრონს და აჩვენებენ ჟანგვის მდგომარეობას -1, VI ჯგუფი - ორი ელექტრონი და აჩვენებს ჟანგვის მდგომარეობას - 2 და ა.შ.

არამეტალურ ელემენტებს შეუძლიათ გამოსცეს სხვადასხვა რაოდენობის ელექტრონები: მაქსიმუმ იმდენი, რამდენიც განლაგებულია გარე ენერგეტიკულ დონეზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არალითონური ელემენტების მაქსიმალური დაჟანგვის მდგომარეობა უდრის ჯგუფის რაოდენობას. ატომების გარე დონეზე ელექტრონების დაგროვების გამო, დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობა, რომელთა გაცემაც ატომს შეუძლია ქიმიურ რეაქციებში, იცვლება, ამიტომ არამეტალურ ელემენტებს შეუძლიათ გამოავლინონ სხვადასხვა შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობა.

შესაძლო ჟანგვის მდგომარეობები s - და p-ელემენტები

PS ჯგუფი
უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა
შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობა
დაბალი ჟანგვის მდგომარეობა

ნაერთებში ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრა

ნებისმიერი ელექტრულად ნეიტრალური მოლეკულა, ამიტომ ყველა ელემენტის ატომების ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი უნდა იყოს ნული. განვსაზღვროთ გოგირდის დაჟანგვის ხარისხი (I V) ოქსიდი SO 2 ტაუფოსფორი (V) სულფიდი P 2 S 5.

გოგირდის (და V) ოქსიდი SO 2 წარმოიქმნება ორი ელემენტის ატომებით. მათგან ჟანგბადს აქვს ყველაზე დიდი ელექტრონეგატიურობა, ამიტომ ჟანგბადის ატომებს ექნებათ უარყოფითი დაჟანგვის მდგომარეობა. ჟანგბადისთვის ეს არის -2. ამ შემთხვევაში გოგირდს აქვს დადებითი ჟანგვის მდგომარეობა. სხვადასხვა ნაერთებში გოგირდს შეუძლია აჩვენოს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობა, ამიტომ ამ შემთხვევაში უნდა გამოითვალოს. მოლეკულაში SO2 ჟანგბადის ორი ატომი ჟანგვის მდგომარეობით -2, ამიტომ ჟანგბადის ატომების მთლიანი მუხტი არის -4. იმისათვის, რომ მოლეკულა იყოს ელექტრულად ნეიტრალური, გოგირდის ატომმა უნდა გაანეიტრალოს ჟანგბადის ორივე ატომის მუხტი, ამიტომ გოგირდის დაჟანგვის მდგომარეობაა +4:

ფოსფორის მოლეკულაში V) სულფიდი P 2 S 5 რაც უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტია გოგირდი, ანუ ის ავლენს უარყოფით ჟანგვის მდგომარეობას, ხოლო ფოსფორი დადებითს. გოგირდისთვის უარყოფითი დაჟანგვის მდგომარეობა არის მხოლოდ 2. ერთად გოგირდის ხუთი ატომს აქვს უარყოფითი მუხტი -10. ამიტომ ფოსფორის ორმა ატომმა უნდა გაანეიტრალოს ეს მუხტი საერთო მუხტით +10. ვინაიდან მოლეკულაში ფოსფორის ორი ატომია, თითოეულს უნდა ჰქონდეს ჟანგვის მდგომარეობა +5:

არაორობითი ნაერთების - მარილების, ფუძეებისა და მჟავების ჟანგვის ხარისხის გამოთვლა უფრო რთულია. მაგრამ ამისათვის ასევე უნდა გამოვიყენოთ ელექტრული ნეიტრალიტეტის პრინციპი და ასევე გახსოვდეთ, რომ უმეტეს ნაერთებში ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობა არის -2, წყალბადი +1.

განვიხილოთ ეს კალიუმის სულფატის მაგალითის გამოყენებით K2SO4. ნაერთებში კალიუმის დაჟანგვის მდგომარეობა შეიძლება იყოს მხოლოდ +1, ხოლო ჟანგბადი -2:

ელექტრონეიტრალურობის პრინციპიდან ვიანგარიშებთ გოგირდის ჟანგვის მდგომარეობას:

2(+1) + 1(x) + 4(-2) = 0, აქედან გამომდინარე x = +6.

ნაერთებში ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრისას უნდა დაიცვან შემდეგი წესები:

1. ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა მარტივ ნივთიერებაში არის ნული.

2. ფტორი ყველაზე ელექტროუარყოფითი ქიმიური ელემენტია, ამიტომ ფტორის დაჟანგვის მდგომარეობა ყველა ნაერთში არის -1.

3. ჟანგბადი ფტორის შემდეგ ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტია, ამიტომ ჟანგბადის ჟანგვის მდგომარეობა ყველა ნაერთში, ფტორის გარდა, უარყოფითია: უმეტეს შემთხვევაში არის -2, ხოლო პეროქსიდებში - -1.

4. წყალბადის დაჟანგვის მდგომარეობა ნაერთების უმეტესობაში არის +1, ხოლო მეტალის ელემენტების ნაერთებში (ჰიდრიდები) - -1.

5. ნაერთებში ლითონების ჟანგვის მდგომარეობა ყოველთვის დადებითია.

6. უფრო ელექტროუარყოფით ელემენტს ყოველთვის აქვს უარყოფითი დაჟანგვის მდგომარეობა.

7. მოლეკულაში ყველა ატომის ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი არის ნული.

ბევრ სასკოლო სახელმძღვანელოში და სახელმძღვანელოში ისინი ასწავლიან თუ როგორ უნდა დაწერონ ფორმულები ვალენტობისთვის, თუნდაც იონური ბმების მქონე ნაერთებისთვის. ფორმულების შედგენის პროცედურის გასამარტივებლად, ეს, ჩვენი აზრით, მისაღებია. მაგრამ თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ ეს არ არის მთლიანად სწორი ზემოაღნიშნული მიზეზების გამო.

უფრო უნივერსალური კონცეფციაა ჟანგვის ხარისხის კონცეფცია. ატომების ჟანგვის მდგომარეობების მნიშვნელობებით, ისევე როგორც ვალენტობის მნიშვნელობებით, შესაძლებელია ქიმიური ფორმულების შედგენა და ფორმულის ერთეულების ჩაწერა.

ჟანგვის მდგომარეობაარის ატომის პირობითი მუხტი ნაწილაკში (მოლეკულა, იონი, რადიკალი), გამოითვლება იმ მიახლოებით, რომ ნაწილაკში ყველა ბმა იონურია.

ჟანგვის მდგომარეობების დადგენამდე აუცილებელია შემაერთებელი ატომების ელექტრონეგატიურობის შედარება. უფრო მაღალი ელექტროუარყოფითობის ატომს აქვს უარყოფითი ჟანგვის მდგომარეობა, ხოლო დაბალი ელექტრონეგატიურობის ატომს აქვს დადებითი.

იმისათვის, რომ ობიექტურად შევადაროთ ატომების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები ჟანგვის მდგომარეობების გაანგარიშებისას, 2013 წელს IUPAC რეკომენდირებულია ალენის სკალის გამოყენება.

* ასე, მაგალითად, ალენის შკალაზე აზოტის ელექტრონეგატიურობა არის 3,066, ხოლო ქლორის 2,869.

მაგალითებით ავხსნათ ზემოაღნიშნული განმარტება. მოდით შევქმნათ წყლის მოლეკულის სტრუქტურული ფორმულა.

კოვალენტური პოლარული O-H ბმები ნაჩვენებია ლურჯად.

წარმოიდგინეთ, რომ ორივე ბმა არ არის კოვალენტური, არამედ იონური. თუ ისინი იონური იყვნენ, მაშინ ერთი ელექტრონი გადავა წყალბადის თითოეული ატომიდან უფრო ელექტროუარყოფით ჟანგბადის ატომში. ჩვენ აღვნიშნავთ ამ გადასვლებს ლურჯი ისრებით.

*Იმაშიმაგალითად, ისარი ემსახურება ელექტრონების სრული გადაცემის ილუსტრირებას და არა ინდუქციური ეფექტის ილუსტრირებას.

ადვილი მისახვედრია, რომ ისრების რაოდენობა აჩვენებს გადატანილი ელექტრონების რაოდენობას, ხოლო მათ მიმართულებას – ელექტრონების გადაცემის მიმართულებას.

ორი ისარი მიმართულია ჟანგბადის ატომზე, რაც ნიშნავს, რომ ჟანგბადის ატომში გადადის ორი ელექტრონი: 0 + (-2) = -2. ჟანგბადის ატომს აქვს მუხტი -2. ეს არის ჟანგბადის დაჟანგვის ხარისხი წყლის მოლეკულაში.

წყალბადის თითოეულ ატომს ერთი ელექტრონი ტოვებს: 0 - (-1) = +1. ეს ნიშნავს, რომ წყალბადის ატომებს აქვთ ჟანგვის მდგომარეობა +1.

ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი ყოველთვის უდრის ნაწილაკების მთლიან მუხტს.

მაგალითად, წყლის მოლეკულაში დაჟანგვის მდგომარეობების ჯამია: +1(2) + (-2) = 0. მოლეკულა არის ელექტრული ნეიტრალური ნაწილაკი.

თუ გამოვთვლით იონში ჟანგვის მდგომარეობებს, მაშინ ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი, შესაბამისად, უდრის მის მუხტს.

ჟანგვის მდგომარეობის მნიშვნელობა ჩვეულებრივ მითითებულია ელემენტის სიმბოლოს ზედა მარჯვენა კუთხეში. უფრო მეტიც, ნიშანი იწერება ნომრის წინ. თუ ნიშანი არის რიცხვის შემდეგ, მაშინ ეს არის იონის მუხტი.

მაგალითად, S-2 არის გოგირდის ატომი ჟანგვის მდგომარეობაში -2, S 2- არის გოგირდის ანიონი მუხტით -2.

S +6 O -2 4 2- - ატომების ჟანგვის მდგომარეობების მნიშვნელობები სულფატ ანიონში (იონის მუხტი ხაზგასმულია მწვანეში).

ახლა განვიხილოთ შემთხვევა, როდესაც ნაერთს აქვს შერეული ბმები: Na 2 SO 4 . სულფატის ანიონსა და ნატრიუმის კათიონებს შორის კავშირი იონურია, გოგირდის ატომსა და ჟანგბადის ატომებს შორის არსებული ბმები კოვალენტური პოლარულია. ჩვენ ვწერთ ნატრიუმის სულფატის გრაფიკულ ფორმულას, ხოლო ისრები მიუთითებს ელექტრონის გადასვლის მიმართულებაზე.

*სტრუქტურული ფორმულა ასახავს კოვალენტური ბმების რიგს ნაწილაკში (მოლეკულა, იონი, რადიკალი). სტრუქტურული ფორმულები გამოიყენება მხოლოდ კოვალენტური ბმის მქონე ნაწილაკებისთვის. იონური ბმის მქონე ნაწილაკებისთვის, სტრუქტურული ფორმულის კონცეფცია უაზროა. თუ ნაწილაკში არის იონური ბმები, მაშინ გამოიყენება გრაფიკული ფორმულა.

ჩვენ ვხედავთ, რომ ექვსი ელექტრონი ტოვებს გოგირდის ცენტრალურ ატომს, რაც ნიშნავს, რომ გოგირდის დაჟანგვის მდგომარეობა არის 0 - (-6) = +6.

ტერმინალური ჟანგბადის ატომები იღებენ ორ ელექტრონს, რაც ნიშნავს, რომ მათი დაჟანგვის მდგომარეობაა 0 + (-2) = -2.

ხიდის ჟანგბადის ატომები იღებენ ორ ელექტრონს, მათი დაჟანგვის მდგომარეობაა -2.

ასევე შესაძლებელია დაჟანგვის ხარისხის დადგენა სტრუქტურულ-გრაფიკული ფორმულით, სადაც ტირეები კოვალენტურ ბმას მიუთითებს, იონები კი მუხტს.

ამ ფორმულაში, ჟანგბადის ატომებს უკვე აქვთ ერთეული უარყოფითი მუხტები და მათთან დამატებითი ელექტრონი მოდის გოგირდის ატომიდან -1 + (-1) = -2, რაც ნიშნავს, რომ მათი დაჟანგვის მდგომარეობაა -2.

ნატრიუმის იონების ჟანგვის მდგომარეობა უდრის მათ მუხტს, ე.ი. +1.

მოდით განვსაზღვროთ ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობა კალიუმის სუპეროქსიდში (სუპეროქსიდი). ამისათვის ჩვენ შევიმუშავებთ კალიუმის სუპეროქსიდის გრაფიკულ ფორმულას, ჩვენ ვაჩვენებთ ელექტრონების გადანაწილებას ისრით. O-O ბმა კოვალენტური არაპოლარულია, ამიტომ მასში ელექტრონების გადანაწილება არ არის მითითებული.

* სუპეროქსიდის ანიონი არის რადიკალური იონი. ერთი ჟანგბადის ატომის ოფიციალური მუხტი არის -1, ხოლო მეორე, დაუწყვილებელი ელექტრონით, არის 0.

ჩვენ ვხედავთ, რომ კალიუმის ჟანგვის მდგომარეობაა +1. ჟანგბადის ატომის დაჟანგვის მდგომარეობა, რომელიც ჩაწერილია კალიუმის საპირისპირო ფორმულაში არის -1. მეორე ჟანგბადის ატომის დაჟანგვის მდგომარეობა არის 0.

ანალოგიურად შესაძლებელია სტრუქტურულ-გრაფიკული ფორმულით დაჟანგვის ხარისხის დადგენა.

წრეები მიუთითებს კალიუმის იონის და ჟანგბადის ერთ-ერთი ატომის ფორმალურ მუხტებზე. ამ შემთხვევაში, ფორმალური მუხტების მნიშვნელობები ემთხვევა ჟანგვის მდგომარეობის მნიშვნელობებს.

ვინაიდან სუპეროქსიდის ანიონში ჟანგბადის ორივე ატომს აქვს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობა, შეგვიძლია გამოვთვალოთ საშუალო არითმეტიკული დაჟანგვის მდგომარეობაჟანგბადი.

ტოლი იქნება / 2 \u003d - 1/2 \u003d -0.5.

საშუალო არითმეტიკული დაჟანგვის მდგომარეობების მნიშვნელობები ჩვეულებრივ მითითებულია მთლიანი ფორმულებით ან ფორმულის ერთეულებით, რათა აჩვენონ, რომ ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი უდრის სისტემის მთლიან მუხტს.

სუპეროქსიდის შემთხვევისთვის: +1 + 2(-0.5) = 0

ჟანგვის მდგომარეობების დადგენა ადვილია ელექტრონული წერტილოვანი ფორმულების გამოყენებით, რომლებშიც ცალკეული ელექტრონული წყვილი და კოვალენტური ბმების ელექტრონები მითითებულია წერტილებით.

ჟანგბადი არის VIA ჯგუფის ელემენტი, ამიტომ მის ატომში არის 6 ვალენტური ელექტრონი. წარმოიდგინეთ, რომ წყლის მოლეკულაში ბმები იონურია, ამ შემთხვევაში ჟანგბადის ატომი მიიღებს ელექტრონების ოქტეტს.

ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობა შესაბამისად ტოლია: 6 - 8 \u003d -2.

და წყალბადის ატომები: 1 - 0 = +1

გრაფიკული ფორმულების გამოყენებით ჟანგვის ხარისხის განსაზღვრის უნარი ფასდაუდებელია ამ კონცეფციის არსის გასაგებად, რადგან ეს უნარი საჭირო იქნება ორგანული ქიმიის კურსში. თუ არაორგანულ ნივთიერებებთან გვაქვს საქმე, მაშინ აუცილებელია მოლეკულური ფორმულებითა და ფორმულის ერთეულებით დაჟანგვის ხარისხის დადგენა.

ამისათვის, პირველ რიგში, თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ ჟანგვის მდგომარეობები მუდმივი და ცვალებადია. ელემენტები, რომლებიც აჩვენებენ მუდმივ ჟანგვის მდგომარეობას, უნდა დაიმახსოვროთ.

ნებისმიერი ქიმიური ელემენტი ხასიათდება უფრო მაღალი და დაბალი ჟანგვის მდგომარეობებით.

ყველაზე დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობაარის მუხტი, რომელსაც ატომი იძენს გარე ელექტრონულ შრეზე ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობის მიღების შედეგად.

ამის გათვალისწინებით, ყველაზე დაბალი ჟანგვის მდგომარეობა უარყოფითია,გარდა ლითონებისა, რომელთა ატომები არასოდეს იღებენ ელექტრონებს დაბალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობების გამო. ლითონებს აქვთ ყველაზე დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობა 0.

ძირითადი ქვეჯგუფების არამეტალების უმეტესობა ცდილობს შეავსოს მათი გარე ელექტრონული ფენა რვა ელექტრონით, რის შემდეგაც ატომი იძენს სტაბილურ კონფიგურაციას ( ოქტეტის წესი). ამიტომ, ყველაზე დაბალი ჟანგვის მდგომარეობის დასადგენად, საჭიროა გავიგოთ, რამდენი ვალენტური ელექტრონი აკლია ატომს ოქტეტს.

მაგალითად, აზოტი არის VA ჯგუფის ელემენტი, რაც ნიშნავს, რომ აზოტის ატომში არის ხუთი ვალენტური ელექტრონი. აზოტის ატომს სამი ელექტრონი აკლდება ოქტეტს. ასე რომ, აზოტის ყველაზე დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობაა: 0 + (-3) = -3

ქიმიური ელემენტების დაჟანგვის ხარისხის პოვნის უნარი აუცილებელი პირობაა რედოქსის რეაქციების აღწერის ქიმიური განტოლებების წარმატებული ამოხსნისთვის. ამის გარეშე, თქვენ ვერ შეძლებთ შეადგინოთ ზუსტი ფორმულა ნივთიერებისთვის, რომელიც წარმოიქმნება სხვადასხვა ქიმიურ ელემენტებს შორის რეაქციის შედეგად. შედეგად, ასეთი განტოლებების საფუძველზე ქიმიური ამოცანების ამოხსნა ან შეუძლებელი იქნება ან მცდარი.

ქიმიური ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობის კონცეფცია
ჟანგვის მდგომარეობა- ეს არის პირობითი მნიშვნელობა, რომლის დახმარებით ჩვეულებრივ აღწერს რედოქს რეაქციები. რიცხობრივად, ის უდრის იმ ელექტრონების რაოდენობას, რომლებსაც ატომი იძენს დადებით მუხტს, ან ელექტრონების რაოდენობას, რომლებსაც ატომი იძენს უარყოფით მუხტს, ანიჭებს საკუთარ თავს.

რედოქს რეაქციებში, ჟანგვის მდგომარეობის კონცეფცია გამოიყენება რამდენიმე ნივთიერების ურთიერთქმედების შედეგად წარმოქმნილი ელემენტების ნაერთების ქიმიური ფორმულების დასადგენად.

ერთი შეხედვით, შეიძლება ჩანდეს, რომ ჟანგვის მდგომარეობა ექვივალენტურია ქიმიური ელემენტის ვალენტობის კონცეფციასთან, მაგრამ ეს ასე არ არის. შინაარსი ვალენტობაგამოიყენება ელექტრონული ურთიერთქმედების რაოდენობრივად გასაზომად კოვალენტურ ნაერთებში, ანუ ნაერთებში, რომლებიც წარმოიქმნება საერთო ელექტრონული წყვილების წარმოქმნით. ჟანგვის მდგომარეობა გამოიყენება რეაქციების აღსაწერად, რომლებსაც თან ახლავს ელექტრონების დონაცია ან მომატება.

ვალენტობისგან განსხვავებით, რომელიც ნეიტრალური მახასიათებელია, ჟანგვის მდგომარეობას შეიძლება ჰქონდეს დადებითი, უარყოფითი ან ნულოვანი მნიშვნელობა. დადებითი მნიშვნელობა შეესაბამება შემოწირული ელექტრონების რაოდენობას, ხოლო უარყოფითი მნიშვნელობა შეესაბამება მიმაგრებული ელექტრონების რაოდენობას. ნულის მნიშვნელობა ნიშნავს, რომ ელემენტი არის ან მარტივი ნივთიერების სახით, ან დაჟანგვის შემდეგ ის შემცირდა 0-მდე, ან დაჟანგდა ნულამდე წინა შემცირების შემდეგ.

როგორ განვსაზღვროთ კონკრეტული ქიმიური ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა
კონკრეტული ქიმიური ელემენტისთვის ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრა ექვემდებარება შემდეგ წესებს:

1. მარტივი ნივთიერებების ჟანგვის მდგომარეობა ყოველთვის ნულის ტოლია.
   
2. ტუტე ლითონებს, რომლებიც პერიოდული ცხრილის პირველ ჯგუფში არიან, აქვთ ჟანგვის მდგომარეობა +1.
   
3. დედამიწის ტუტე ლითონებს, რომლებიც პერიოდულ სისტემაში მეორე ჯგუფს იკავებს, აქვთ +2 ჟანგვის მდგომარეობა.
   
4. წყალბადი სხვადასხვა არამეტალების ნაერთებში ყოველთვის ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +1, ხოლო ლითონებთან ნაერთებში +1.
   
5. არაორგანული ქიმიის სასკოლო კურსში განხილულ ყველა ნაერთში მოლეკულური ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობა არის -2. ფტორი -1.
   
6. ქიმიური რეაქციების პროდუქტებში დაჟანგვის ხარისხის განსაზღვრისას ისინი გამომდინარეობენ ელექტრული ნეიტრალიტეტის წესიდან, რომლის მიხედვითაც ნივთიერების შემადგენელი სხვადასხვა ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი უნდა იყოს ნულის ტოლი.
   
7. ალუმინი ყველა ნაერთში ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +3.
   

გარდა ამისა, როგორც წესი, სირთულეები იწყება, რადგან დარჩენილი ქიმიური ელემენტები აჩვენებენ და აჩვენებენ ცვლადი დაჟანგვის მდგომარეობას, რაც დამოკიდებულია ნაერთში ჩართული სხვა ნივთიერებების ატომების ტიპებზე.

არსებობს უმაღლესი, ქვედა და შუალედური ჟანგვის მდგომარეობები. უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა, ისევე როგორც ვალენტობა, შეესაბამება პერიოდულ სისტემაში ქიმიური ელემენტის ჯგუფის რაოდენობას, მაგრამ მას აქვს დადებითი მნიშვნელობა. ყველაზე დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობა რიცხობრივად უდრის ელემენტთა ჯგუფის 8 რიცხვს შორის სხვაობას. შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობა იქნება ნებისმიერი რიცხვი ყველაზე დაბალი ჟანგვის მდგომარეობიდან უმაღლესამდე დიაპაზონში.

ქიმიური ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობების მრავალფეროვნებაში ნავიგაციისთვის, თქვენს ყურადღებას ვაქცევთ შემდეგ დამხმარე ცხრილს. აირჩიეთ თქვენთვის საინტერესო ელემენტი და მიიღებთ მისი შესაძლო დაჟანგვის მდგომარეობებს. იშვიათად წარმოქმნილი მნიშვნელობები მითითებული იქნება ფრჩხილებში.

ნაერთებში ელემენტების მდგომარეობის დასახასიათებლად შემოღებულ იქნა ჟანგვის ხარისხის კონცეფცია. ჟანგვის მდგომარეობა გაგებულია, როგორც ატომის პირობითი მუხტი ნაერთში, გამოითვლება იმ ვარაუდით, რომ ნაერთი შედგება იონებისგან. დაჟანგვის ხარისხი მითითებულია არაბული რიცხვით, რომელიც მოთავსებულია ელემენტის სიმბოლოს წინ, "+" ან "-" ნიშნით, რომელიც შეესაბამება ელექტრონების შემოწირულობას ან შეძენას. ჟანგვის მდგომარეობა უბრალოდ მოსახერხებელი ფორმაა ელექტრონების გადაცემის გასათვალისწინებლად, ის არ უნდა ჩაითვალოს მოლეკულაში ატომის ეფექტურ მუხტად (მაგალითად, LiF მოლეკულაში, Li და F-ის ეფექტური მუხტებია + 0,89 და −0,89, შესაბამისად, ხოლო დაჟანგვის ხარისხი +1 და -1), ან როგორც ელემენტის ვალენტობა (მაგალითად, ნაერთებში CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2, ნახშირბადის ვალენტობა არის 4. , და დაჟანგვის მდგომარეობები არის შესაბამისად -4, -2, +2, +4).

ვალენტობის რიცხვითი მნიშვნელობები და დაჟანგვის ხარისხი შეიძლება ემთხვეოდეს აბსოლუტურ მნიშვნელობას მხოლოდ მაშინ, როდესაც წარმოიქმნება იონური ბმის მქონე ნაერთები. ჟანგვის ხარისხის განსაზღვრისას გამოიყენება შემდეგი წესები:

1. თავისუფალ მდგომარეობაში ან მარტივი ნივთიერების მოლეკულების სახით მყოფი ელემენტების ატომებს აქვთ ჟანგვის მდგომარეობა ნულის ტოლი, მაგალითად, Fe, Cu, H 2, N 2 და ა.შ.

2. იონური სტრუქტურის მქონე ნაერთში მონატომური იონის სახით ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობა უდრის ამ იონის მუხტს, მაგ.

3. ნაერთების უმეტესობაში წყალბადს აქვს +1 დაჟანგვის მდგომარეობა, გარდა ლითონის ჰიდრიდების (NaH, LiH), რომლებშიც წყალბადის ჟანგვის მდგომარეობაა −1.

ნაერთებში ჟანგბადის ყველაზე გავრცელებული ჟანგვის მდგომარეობაა –2, გარდა პეროქსიდების (Na 2 O 2, H 2 O 2 - ჟანგბადის ჟანგვის მდგომარეობაა -1) და F 2 O (ჟანგბადის ჟანგვის მდგომარეობაა + 2).

ცვლადი ჟანგვის მდგომარეობის მქონე ელემენტებისთვის, მისი მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს ნაერთის ფორმულის ცოდნით და იმის გათვალისწინებით, რომ მოლეკულაში ყველა ატომის ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი ნულია. კომპლექსურ იონში ეს ჯამი უდრის იონის მუხტს. მაგალითად, ქლორის ატომის ჟანგვის მდგომარეობა HClO 4 მოლეკულაში, გამოითვლება მოლეკულის მთლიანი მუხტიდან = 0, x არის ქლორის ატომის დაჟანგვის მდგომარეობა), არის +7. SO იონში გოგირდის ატომის დაჟანგვის მდგომარეობაა +6.

ელემენტის რედოქს თვისებები დამოკიდებულია მისი დაჟანგვის ხარისხზე. ერთი და იგივე ელემენტის ატომებს აქვთ ქვედა , უფრო მაღალი და შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობა.

ნაერთში ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობის გაცნობით, შესაძლებელია წინასწარ განსაზღვროთ, ავლენს თუ არა ამ ნაერთს ჟანგვის ან შემცირების თვისებები.

მაგალითად, განვიხილოთ გოგირდი S და მისი ნაერთები H 2 S, SO 2 და SO 3. კავშირი გოგირდის ატომის ელექტრონულ სტრუქტურასა და ამ ნაერთებში მის რედოქს თვისებებს შორის ნათლად არის ნაჩვენები ცხრილში 7.1.

სწორად განთავსება ჟანგვის მდგომარეობებიოთხი წესია გასათვალისწინებელი.

1) მარტივ ნივთიერებაში ნებისმიერი ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა არის 0. მაგალითები: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) უნდა გახსოვდეთ ის ელემენტები, რისთვისაც დამახასიათებელია მუდმივი ჟანგვის მდგომარეობა. ყველა მათგანი ჩამოთვლილია ცხრილში.

3) ელემენტის უმაღლესი დაჟანგვის მდგომარეობა, როგორც წესი, ემთხვევა იმ ჯგუფის რაოდენობას, რომელშიც ეს ელემენტი მდებარეობს (მაგალითად, ფოსფორი არის V ჯგუფში, ფოსფორის უმაღლესი SD არის +5). მნიშვნელოვანი გამონაკლისები: F, O.

4) დარჩენილი ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობების ძიება ეფუძნება მარტივ წესს:

ნეიტრალურ მოლეკულაში ყველა ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი ნულის ტოლია, ხოლო იონში - იონის მუხტი.

რამდენიმე მარტივი მაგალითი ჟანგვის მდგომარეობის დასადგენად

მაგალითი 1. აუცილებელია ამიაკის ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობების პოვნა (NH 3).

გადაწყვეტილება. ჩვენ უკვე ვიცით (იხ. 2), რომ ხელოვნება. ᲙᲐᲠᲒᲘ. წყალბადი არის +1. რჩება აზოტის ამ მახასიათებლის პოვნა. მოდით x იყოს სასურველი დაჟანგვის მდგომარეობა. ჩვენ ვადგენთ უმარტივეს განტოლებას: x + 3 (+1) \u003d 0. ამოხსნა აშკარაა: x \u003d -3. პასუხი: N -3 H 3 +1.

მაგალითი 2. მიუთითეთ ყველა ატომის დაჟანგვის მდგომარეობა H 2 SO 4 მოლეკულაში.

გადაწყვეტილება. უკვე ცნობილია წყალბადისა და ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობები: H(+1) და O(-2). ჩვენ ვადგენთ განტოლებას გოგირდის დაჟანგვის ხარისხის დასადგენად: 2 (+1) + x + 4 (-2) \u003d 0. ამ განტოლების ამოხსნით, ვპოულობთ: x \u003d +6. პასუხი: H +1 2 S +6 O -2 4 .

მაგალითი 3. გამოთვალეთ ყველა ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობა Al(NO 3) 3 მოლეკულაში.

გადაწყვეტილება. ალგორითმი უცვლელი რჩება. ალუმინის ნიტრატის „მოლეკულის“ შემადგენლობაში შედის Al (+3) ერთი ატომი, ჟანგბადის 9 ატომი (-2) და 3 აზოტის ატომები, რომელთა დაჟანგვის მდგომარეობა უნდა გამოვთვალოთ. შესაბამისი განტოლება: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. პასუხი: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

მაგალითი 4. განსაზღვრეთ ყველა ატომის ჟანგვის მდგომარეობა (AsO 4) 3- იონში.

გადაწყვეტილება. ამ შემთხვევაში ჟანგვის მდგომარეობების ჯამი აღარ იქნება ნულის ტოლი, არამედ იონის მუხტის, ანუ -3. განტოლება: x + 4 (-2) = -3. პასუხი: როგორც(+5), ო(-2).

რა უნდა გააკეთოს, თუ ორი ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა უცნობია

შესაძლებელია თუ არა ერთდროულად რამდენიმე ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობის დადგენა მსგავსი განტოლების გამოყენებით? თუ ამ პრობლემას მათემატიკის თვალსაზრისით განვიხილავთ, პასუხი უარყოფითი იქნება. ორი ცვლადის მქონე წრფივ განტოლებას არ შეიძლება ჰქონდეს უნიკალური ამონახსნი. მაგრამ ჩვენ არ ვხსნით მხოლოდ განტოლებას!

მაგალითი 5. განსაზღვრეთ ყველა ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა (NH 4) 2 SO 4-ში.

გადაწყვეტილება. ცნობილია წყალბადისა და ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობა, მაგრამ გოგირდისა და აზოტის არა. ორი უცნობი პრობლემის კლასიკური მაგალითი! ჩვენ განვიხილავთ ამონიუმის სულფატს არა როგორც ერთ „მოლეკულას“, არამედ როგორც ორი იონის კომბინაციას: NH 4 + და SO 4 2-. ჩვენ ვიცით იონების მუხტები, თითოეული მათგანი შეიცავს მხოლოდ ერთ ატომს დაჟანგვის უცნობი ხარისხით. წინა პრობლემების გადაჭრაში მიღებული გამოცდილების გამოყენებით, ჩვენ ადვილად ვიპოვით აზოტისა და გოგირდის ჟანგვის მდგომარეობებს. პასუხი: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

დასკვნა: თუ მოლეკულა შეიცავს რამდენიმე ატომს უცნობი ჟანგვის მდგომარეობით, შეეცადეთ მოლეკულა რამდენიმე ნაწილად „გაყოთ“.

როგორ მოვაწყოთ ჟანგვის მდგომარეობები ორგანულ ნაერთებში

მაგალითი 6. მიუთითეთ ყველა ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობა CH 3 CH 2 OH.

გადაწყვეტილება. ორგანულ ნაერთებში ჟანგვის მდგომარეობის პოვნას თავისი სპეციფიკა აქვს. კერძოდ, აუცილებელია ცალ-ცალკე ვიპოვოთ ჟანგვის მდგომარეობები თითოეული ნახშირბადის ატომისთვის. შეგიძლიათ მსჯელობა შემდეგნაირად. განვიხილოთ, მაგალითად, ნახშირბადის ატომი მეთილის ჯგუფში. ეს C ატომი დაკავშირებულია 3 წყალბადის ატომთან და მიმდებარე ნახშირბადის ატომთან. C-H ბმაზე ელექტრონის სიმკვრივე გადადის ნახშირბადის ატომისკენ (რადგან C-ის ელექტრონეგატიურობა აღემატება წყალბადის EO-ს). თუ ეს გადაადგილება სრული იქნებოდა, ნახშირბადის ატომი შეიძენს მუხტს -3.

-CH 2 OH ჯგუფში C ატომი დაკავშირებულია წყალბადის ორ ატომთან (ელექტრონის სიმკვრივის ცვლა C-მდე), ერთ ჟანგბადის ატომთან (ელექტრონის სიმკვრივის ცვლა O-მდე) და ერთ ნახშირბადის ატომთან (შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ელექტრონის სიმკვრივის ცვლილებები ამ შემთხვევა არ ხდება). ნახშირბადის ჟანგვის მდგომარეობაა -2 +1 +0 = -1.

პასუხი: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

არ აურიოთ ცნებები "ვალენტობა" და "დაჟანგვის მდგომარეობა"!

ჟანგვის მდგომარეობა ხშირად აირია ვალენტობასთან. ნუ დაუშვებ მაგ შეცდომას. მე ჩამოვთვლი მთავარ განსხვავებებს:

• ჟანგვის მდგომარეობას აქვს ნიშანი (+ ან -), ვალენტობა - არა;
• ჟანგვის ხარისხი შეიძლება იყოს ნულის ტოლი რთულ ნივთიერებაშიც კი, ვალენტობის ტოლობა ნულთან ნიშნავს, როგორც წესი, რომ ამ ელემენტის ატომი არ არის დაკავშირებული სხვა ატომებთან (ჩვენ არ განვიხილავთ რაიმე სახის ჩართვის ნაერთებს და სხვა "ეგზოტიკა" აქ);
• ჟანგვის ხარისხი არის ფორმალური კონცეფცია, რომელიც რეალურ მნიშვნელობას იძენს მხოლოდ იონური ბმების მქონე ნაერთებში, პირიქით, "ვალენტობის" ცნება ყველაზე მოხერხებულად გამოიყენება კოვალენტურ ნაერთებთან მიმართებაში.

ჟანგვის მდგომარეობა (უფრო ზუსტად, მისი მოდული) ხშირად რიცხობრივად უდრის ვალენტობას, მაგრამ უფრო ხშირად ეს მნიშვნელობები არ ემთხვევა. მაგალითად, CO 2-ში ნახშირბადის დაჟანგვის მდგომარეობა არის +4; ვალენტობა C ასევე IV-ის ტოლია. მაგრამ მეთანოლში (CH 3 OH), ნახშირბადის ვალენტობა იგივე რჩება, ხოლო C-ის დაჟანგვის მდგომარეობა არის -1.

მცირე ტესტი თემაზე "ჟანგვის ხარისხი"

დაუთმეთ რამდენიმე წუთი, რათა შეამოწმოთ როგორ გაიგეთ ეს თემა. თქვენ უნდა უპასუხოთ ხუთ მარტივ კითხვას. Წარმატებები!