Степени окисления si: Степень окисления кремния (Si), формула и примеры

Содержание

Валентность кремния — основные валентные возможности и степени окисления

Валентность кремния, возможности которой изучаются в химии, отличается в зависимости от соединений и модификаций. Это второй по распространенности элемент в коре Земли. Он имеет свойства как окислителя, так и восстановителя. Его ценность заключается в массовом использовании для электронной промышленности и проводниковых элементов.

Содержание

  • Общие сведения
  • Модификации и нахождение
  • Способы получения и свойства

Общие сведения

Вещество является элементом четырнадцатой группы третьего периода системы химических элементов, атомное число равно 14. Электронное строение, которое влияет на степень окисления кремния, отражается конфигурацией в виде подуровней 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2. На внешнем орбитальном уровне находятся 4 электрона. Соответственно, максимальная валентность кремния составляет 4. +2 становится восстановителем;

  • Si-4e=Si4 также имеет восстановительные свойства.
  • Элемент является типичным неметаллом. Силициум в зависимости от превращения может проявлять свойства как окислителя, так и восстановителя. Для SiO2 степень окисления также зависит от реакции, в которой он участвует.

    Модификации и нахождение

    Различают аморфный и кристаллический кремний. Первая аллотропная модификация представлена в виде бурого порошка. Структура разупорядоченная, напоминает алмаз. Обладает сильной способностью к реакции. Твердый силициум имеет темно-серый оттенок с металлическим блеском. Структура кубическая, по способности к реагированию проявляет минимальный эффект.

    В свободной форме силициум и SiO3 (участие кислорода) не встречается, представлен только в виде соединений. Наиболее устойчив в состоянии оксида кремния или кремнезема. В природе встречается в виде песка и таких минералов, как кварц и горный хрусталь.

    Важно отметить, что неметалл входит в состав как камней в виде аметиста и яшмы, так и минералов. Основными группами являются силикаты и алюмосиликаты — это полевые шпаты, глины, слюда и другие компоненты, какие можно встретить в природе.

    Способы получения и свойства

    Кремний используется для создания различных полупроводниковых элементов (включая солнечные батареи), сплавов, восстановления металлов. Способы получения высоких и низких вариантов кремния:

  • Лабораторный метод заключается в восстановлении кремнезема магнием или алюминием. Формула такого процесса: SiO2+2Mg = Si+2MgO и 3SiO2+4Al = 3Si+2Al2O3.
  • В промышленности используют кокс как материал восстановления: SiO2+2C=Si+2CO. Кремний в таком случае содержит примеси, так как он может взаимодействовать прямым образом с углеродом и определить карбид кремния.
  • Если необходимо получение чистого силициума, то используют восстановление водородом тетрахлорида кремния при 1200 градусах или термическое разложение силана.
  • Кремний является темно-серым веществом. Он хрупкий и тугоплавкий, имеет полупроводниковые свойства. При взаимодействии с металлами образуются силициды вида Ca2Si или Mg2Si. Из-за высокой инертности неметалл взаимодействует только с фтором, проявляя свойства восстановителя. С хлором реакция идет только при нагревании от 400 до 600 градусов.

    Создание SiO возможно при нагревании. Когда температура будет равна 2000 °C, образуется карборунд, а если возбудить до 1000 °C, то можно получить нитрид кремния. Непосредственного контакта с водородом не имеется, получение силана возможно только косвенными путями.

    Что касается сложных веществ, то силициум очень устойчив к воздействию кислот, в такой среде он может занимать пространство пленкой оксида. Взаимодействие становится возможным только со смесью двух кислот — плавиковой и азотной. Со щелочами идет активная реакция, в которой проявляются слабокислые свойства. Галогеноводородные кислоты помогают образовать галогениды силициума.

    Это основные химические свойства, которые наблюдаются у силициума. Он проявляет разные степени валентности, в зависимости от степени окисления и соединений.

    Элемент активно используют в полупроводниковых элементах и других областях электроники. Можно добыть как в лабораторных, так и в промышленных условиях с применением высоких температур и катализаторов. Важно внимательно рассмотреть взаимодействие с металлами и кислотами, так как они влияют на степень окисления и валентные электроны.

    Предыдущая

    ХимияМел — свойства, происхождение и применение

    Следующая

    ХимияХимическая лабораторная посуда — описание, виды и назначение

    Соединения кремния и их свойства 9 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

    Кремний как химический элемент

     

    Кремний как химический элемент. На внешнем слое в атоме кремния 4 электрона (рис. 1).

     

    Рис. 1. Электроны в атоме кремния

    Кремний – элемент третьего периода, а значит, радиус его атома больше, чем углерода. Отсюда следует, что внешние электроны кремния слабее притягиваются к ядру, и его относительная электроотрицательность будет меньше, чем углерода.

    Кремний может проявлять степень окисления -4 в соединениях с металлами. В большинстве остальных соединений кремний проявляет степень окисления +4 (рис. 2).

    Рис. 2. Степени окисления кремния

     

    Свойства простого вещества кремния

     

     

    Для кремния известны две аллотропные модификации. Наиболее устойчивая аллотропная модификация кремния имеет строение, подобное алмазу, т. е. атомное строение. Это тугоплавкое, твердое, но хрупкое вещество, черно-серого цвета (рис. 3).

     

    Рис. 3. Кремний

    Химические свойства кремния во многом подобны углероду. Для него характерны реакции с кислородом, галогенами и металлами. В отличие от углерода, кремний не взаимодействует с водородом. Его водородное соединение получают с помощью реакции между силицидом магния и соляной кислотой.

    Si + O2 = SiO2

    Si + 2Cl2 = SiCl4

    2Mg + Si = Mg2Si

    Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4

    Наиболее характерная степень окисления кремния +4. Рассмотрим свойства некоторых соединений кремния, в которых он проявляет степень окисления +4.

     

    Оксид кремния (IV)

     

     

    Оксид кремния (IV), или кремнезем – тугоплавкий, нелетучий, практически нерастворимый в воде. Специально приготовленный порошок оксида кремния (силикагель) используется в качестве адсорбента (рис. 4). Гранулированный силикагель используется для осушки воздуха.

     

    Рис. 4. Силикагель

    По своей структуре оксид кремния представляет собой неорганический полимер, в котором атомы кремния и кислорода, связанные между собой, образуют своеобразные цепочки, ленты и сетки. Этим и объясняется тугоплавкость и твердость оксида кремния.

    В природе встречаются многие разновидности кремнезема. Главным образом, это кварц, который известен в виде обычного песка или крупных кристаллов. Некоторые разновидности кварца имеют особые названия: горный хрусталь, аметист, дымчатый топаз, агат и яшма и другие.

    По химическим свойствам оксид кремния – кислотный оксид, а значит, он вступает в реакции со щелочами, при этом образуются силикаты. Например, при взаимодействии оксида кремния с избытком гидроксида калия образуются силикат калия и вода

    SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O

    При сплавлении он взаимодействует с основными оксидами, например с оксидом кальция:

    CaO + SiO2 = CaSiO3

    В ряду специфических свойств оксида кремния следует отметить его растворение в плавиковой кислоте (поскольку оксид кремния является одной из составных частей любого стекла, эта реакция называется реакцией «травления стекла»):

    SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

    Оксид кремния не взаимодействует с водой, но ему соответствует кремниевая кислота H2SiO3.

     

    Кремниевая кислота

     

     

    Правильнее формулу кремниевой кислоты следует записывать так: SiO2*nH2O, т. к. она не имеет постоянного состава. Кремниевая кислота нестойкая и со временем разлагается на оксид кремния и воду:

     

    Н2SiO3 = SiO2 + H2O

    Соли кремниевой кислоты – силикаты. Большинство силикатов не растворяется в воде. Их строение в основном сходно со строением оксида кремния. Поэтому силикаты тоже тугоплавкие вещества.

    Так как кремниевая кислота – очень слабая, то из своих солей она вытесняется не только сильными кислотами, но и угольной кислотой, которая сильнее ее:

    Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3

     

    Список литературы

    1. Микитюк А. Д. Сборник задач и упражнений по химии. 8–11 классы / А. Д. Микитюк. – М.: Изд. «Экзамен», 2009 (с.
      124–127).
    2. Оржековский П. А. Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл. / П. А. Оржековский, Н. А. Титов, Ф. Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2007 (с. 124–128).
    3. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007 (§40).
    4. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008 (с. 78–79).
    5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003 (с. 207–212).

     

    Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

    1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) (Источник)
    2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» (Источник)

     

    Домашнее задание

    1. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007. – с. 191 №№ 1, 2.
    2. Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл. / П. А. Оржековский, Н. А. Титов, Ф. Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2007. – с. 126 № 512.

     

    Кремний. Химия кремния и его соединений

     

    1. Положение кремния в периодической системе химических элементов
    2. Электронное строение кремния
    3. Физические свойства и нахождение в природе кремния
    4. Качественные реакции на силикаты
    5. Основные соединения кремния
    6. Способы получения кремния
    7. Химические свойства кремния
    7.1. Взаимодействие с простыми веществами
    7.1.1. Взаимодействие с галогенами
    7.1.2. Взаимодействие с серой и углеродом
    7.1.3. Взаимодействие с водородом
    7.1.4. Взаимодействие с азотом
    7.1.5. Взаимодействие с активными металлами
    7.1.6. Горение
    7.2. Взаимодействие со сложными веществами
    7. 2.1. Взаимодействие с щелочами
    7.2.2. Взаимодействие с кислотами
    7.2.3. Взаимодействие с азотной кислотой

    Бинарные соединения кремния — силициды, силан и др.

    Оксид кремния (IV) 
     1. Физические свойства и нахождение в природе 
    2. Химические свойства
    2.1. Взаимодействие с щелочами и основными оксидами
    2.2. Взаимодействие с водой
    2.3. Взаимодействие с карбонатами
    2.4. Взаимодействие с кислотами
    2.5. Взаимодействие с металлами
    2.6. Взаимодействие с неметаллами

    Кремниевая кислота 
     1. Строение молекулы и физические свойства 
     2. Способы получения 
    3. Химические свойства 

    Силикаты 

    Кремний

    Положение в периодической системе химических элементов

    Кремний расположен в главной подгруппе IV группы  (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

    Электронное строение кремния

     

    Электронная конфигурация  кремния в основном состоянии:

     

    +14Si 1s22s22p63s23p2    

     

    Электронная конфигурация  кремния в возбужденном состоянии:

     

    +14Si* 1s22s22p63s13p3    

     

    Атом кремния содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

    Степени окисления атома кремния — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

     

    Физические свойства, способы получения и нахождение в природе кремния 

     

    Кремний — второй по распространенности элемент на Земле после кислорода.  Встречается только в виде соединений. Оксид кремния SiO2 образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем.

     

     

    Простое вещество кремний – атомный кристалл темно-серого цвета с металлическим блеском, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, плотность 2,33 г/см3. Полупроводник.

     

    Качественные реакции

    Качественная реакция на силикат-ионы SiO32- — взаимодействие  солей-силикатов с сильными кислотами. Кремниевая кислота – слабая. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами.

    Например, если к раствору силиката натрия прилить сильно разбавленный раствор соляной кислоты, то кремниевая кислота выделится не в виде осадка, а в виде геля. Раствор помутнеет и «застынет».

    Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

     

     

    Видеоопыт взаимодействия силиката натрия с соляной кислоты (получение кремниевой кислоты) можно посмотреть здесь.

     

    Соединения кремния

     

    Основные степени окисления кремния +4, 0 и -4.

    Наиболее типичные соединения кремния:

     

    Степень окисления Типичные соединения
    +4 оксид кремния (IV) SiO2

    кремниевая кислота H2SiO3

    силикаты MeSiO3

    бинарные соединения с неметаллами (карбид кремния SiC)

    -4 силан SiH
    4

    силициды металлов (силицид натрия Na4Si)

    Способы получения кремния

     

    В свободном состоянии кремний был получен Берцелиусом в 1822 г. Его латинское название «силиций» произошло от латинского слова «sileх», что означает «кремень». Аморфный кремний в лаборатории можно получить при прокаливании смеси металлического магния с диоксидом кремния. Для опыта диоксид кремния следует тщательно измельчить. При нагревании смеси начинается бурная реакция. Одним из продуктов этой реакции является аморфный кремний.

    SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

    Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

    Еще один способ получения кремния в лаборатории — восстановление из оксида алюминием:

    3SiO2 + 4Al → 3Si + 2Al2O3

    В промышленности использовать дорогие алюминий и магний неэффективно, поэтому используют другие, более дешевые способы:

    1. Восстановление из оксида коксом в электрических печах:

    SiO2 + 2C → Si + 2CO

    Однако в таком процессе образующийся кремний загрязнен примесями карбидов кремния, и для производства, например, микросхем уже не подходит.

    2. Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С:

    SiCl4 +2H2 → Si + 4HCl

    или цинком:

    SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2

     

    3. Также чистый кремний получается при разложении силана:

    SiH4 → Si + 2H2

     

    Химические свойства

     

    При нормальных условиях кремний существует в виде атомного кристалла, поэтому химическая активность кремния крайне невысокая.

    1. Кремний проявляет свойства окислителя (при взаимодействии с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (при взаимодействии с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому кремний реагирует и с металлами, и с неметаллами.

    1.1. При обычных условиях кремний реагирует с фтором с образованием фторида кремния (IV):

    Si  +  2F2  → SiF4

     

    При нагревании кремний реагирует с хлором, бромом, йодом:

    Si   +   2Cl2  →   SiCl4

    Si    +   2Br→   SiBr4

     

    1.2. При сильном нагревании (около 2000оС) кремний реагирует с углеродом с образованием бинарного соединения карбида кремния (карборунда):

    C   +   Si  → SiC

    При температуре выше 600°С взаимодействует с серой:

    Si   +   2S   →  SiS2

     

    1.3. Кремний не взаимодействует с водородом.

    1.4. С азотом кремний реагирует в очень жестких условиях:

    3Si  + 2N→  Si3N4

     

    1. 5. В реакциях с активными металлами кремний проявляет свойства окислителя. При этом образуются силициды:

    2Ca + Si → Ca2Si

    Si    +   2Mg   →    Mg2Si

     

    1.6. При нагревании выше 400°С кремний взаимодействует с кислородом:

    Si   +   O2   →  SiO2 

     

    2. Кремний взаимодействует со сложными веществами:

    2.1. В водных растворах щелочей кремний растворяется с образованием солей кремниевой кислоты. При этом щелочь окисляет кремний.

    Si    +   2NaOH   +   H2O   →   Na2SiO3   +   2H2

     

    Видеоопыт взаимодействия кремния с раствором щелочи можно посмотреть здесь.

     

    2.2. Кремний не взаимодействует с водными растворами кислот, но аморфный кремний растворяется в плавиковой кислоте с образованием гексафторкремниевой кислоты:

    Si    +   6HF  →   H2[SiF6]    +   2H2

     

    При обработке кремния безводным фтороводородом комплекс не образуется:

    Si(тв. )    +   4HF(г.)   =   SiF4    +   2H2

     

    С хлороводородом кремний реагирует при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.

    2.3. Кремний растворяется в смеси концентрированных азотной и плавиковой кислот:

    3Si    +   4HNO +   12HF   →  3SiF4   +   4NO   +   8H2O

     

    Бинарные соединения кремния

     

    Силициды металлов

     

    Силициды – это бинарные соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4. Химическая связь в силицидах металлов — ионная.

    Силициды, как правило, легко гидролизуются в воде или в кислой среде.

    Например, силицид магния разлагается водой на гидроксид магния и силан:

    Mg2Si   +   4H2O   →  2Mg(OH)2   +   SiH4

    Соляная кислота легко разлагает силицид магния:

    Mg2Si   +   4HCl   →  2MgCl2   +   SiH4

    Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах:

    2Mg + Si → Mg2Si

    2MgO + SiO2 + 4C → Mg2Si + 4CO

     

    Силан

     

    Силан – это бинарное соединение кремния с водородом SiH4, ядовитый бесцветный газ.

    Если поместить порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты, то на поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния:

    Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4

     

     

    Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

    На воздухе силан горит с образованием SiO2 и H2O:

    SiH4    +    2O2  → SiO2   +   2H2O

     

    Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

    Силан разлагается водой разлагается с выделением водорода:

    SiH4    +   2H2O   →  SiO +  4H2

     

    Силан разлагается (окисляется) щелочами:

    SiH4    +   2NaOH   +   H2O   →   Na2SiO3   +   4H2

     

    Силан при нагревании разлагается:

    SiH4 → Si + 2H2

     

    Карбид кремния

     

    В соединениях кремния с неметаллами — ковалентная связь.

    Рассмотрим карбид кремния – карборунд Si+4C-4. Это вещество с атомной кристаллической решеткой. Он имеет структуру, подобную структуре алмаза и характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.

    Карборунд окисляется кислородом при высокой температуре:

    SiC +2O2 → SiO2 + CO2

    Карборунд окисляется кислородом в расплаве щелочи:

    SiC + 2O2 + 4NaOH → Na2SiO3 + Na2CO3 + 2H2O

     

    Галогениды кремния

     

    Хлорид и фторид кремния – галогенангидриды кремниевой кислоты.
    SiCl4.

    Получают галогениды кремния действием хлора на сплав оксида кремния с углем:

    SiO2 + C + Cl2  →  SiCl4 + CO

    Галогениды кремния разлагаются водой до кремниевой кислоты и хлороводорода:

    SiCl4   +   3H2O   →  H2SiO3    +   4HCl

    Хлорид кремния (IV) восстанавливается водородом:

    SiCl +   2H2  →   Si  +   4HCl

     

    Оксид кремния (IV)

     

    Физические свойства и нахождение в природе

     

    Оксид кремния (IV)  –  это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

     

    Химические свойства

     

    Оксид кремния (IV) – типичный кислотный оксид. За счет кремния со степенью окисления +4 проявляет слабые окислительные свойства.

    1. Как кислотный оксид, диоксид кремния (IV) взаимодействует с растворами и расплавами щелочей и в расплаве с основными оксидами. При этом образуются силикаты.

    Например, диоксид кремния взаимодействует с гидроксидом калия:

    SiO2   +  2KOH   →    K2SiO +   H2

     

    Еще пример: диоксид кремния взаимодействует с оксидом кальция.

    SiO2   +   CaO   →   CaSiO3

     

    2. Оксид кремния (IV) не взаимодействует с водой, т. к. кремниевая кислота нерастворима.

    3. Оксид кремния (IV) реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов. При этом работает правило: менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из солей при сплавлении.

    Например, оксид кремния (IV) взаимодействует с карбонатом калия. При этом образуется силикат калия и углекислый газ:

    SiO2 + K2CO3  → K2SiO3 + CO2

     

    4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом:

    SiO2 + 4HF(г) = SiF+ 2H2O

    SiO2 + 6HF(р-р) → H2[SiF6] + 2H2O

     

    5. При температуре выше 1000 °С оксид кремния реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний.

    Например, оксид кремния взаимодействует с магнием с образованием кремния и оксида магния:

    SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

     

    Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

    При избытке восстановителя образуются силициды:

    SiO2 + 4Mg → Mg2Si + 2MgO

     

    6. Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

    Например, оксид кремния (IV) реагирует с водородом в жестких условиях. При этом оксид кремния проявляет окислительные свойства:

    SiO2 + 2Н2 → Si + 2Н2O

    Еще пример: оксид кремния взаимодействует с углеродом. При этом образуется карборунд и угарный газ:

    SiO2   +   3С → SiС   +   2СО

    При сплавлении оксид кремния взаимодействует с фосфатом кальция и углем:

    3SiO2     +   Ca3(PO4)2    +   5C   →     3CaSiO3    +    5CO    +   2P

     

    Кремниевая кислота

     

    Строение молекулы и физические свойства

     

    Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO2•mH2O. Образует коллоидный раствор в воде.

     

     

    Метакремниевая H2SiOсуществует в растворе в виде полимера:

     

    Способы получения

     

    Кремниевая кислота образуется при действии сильных кислот на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

    Например, при действии соляной кислоты на силикат натрия:

    Na2SiO3 + 2HCl  H2SiO3 + 2 NaCl

    Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

    Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

    Na2SiO3 + 2Н2O + 2CO2 → 2NaHCO3 + H2SiO3

     

    Химические свойства

     

    1.  Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами:

    Например, кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидроксидом калия:

    H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O

     

    2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду:

    H2SiO3  →  SiO2 + H2O

     

    Силикаты

     

    Силикаты — это соли кремниевой кислоты.  Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

    Способы получения силикатов:

    1. Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

    H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O

    Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

    SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O

     

    2. Сплавление с основными оксидами:

    СаО   +   SiO2   →   CaSiO3

     

    3.  Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

    K2SiO3 + CaCl2    →    CaSiO3 + 2KCl

     

    Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na2O·CaO·6SiO2.

    Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2:

    6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2

     

    Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb2+ – хрусталь; Cr3+ – имеет зеленую окраску, Fe3+ – коричневое бутылочное стекло, Co2+ – дает синий цвет, Mn2+ – красновато-лиловый.

    Понравилось это:

    Нравится Загрузка…

    Таблица степеней окисления химических элементов. Максимальная и минимальная степень окисления. Возможные степени окисления химических элементов.

    Раздел недели: Плоские фигуры. Свойства, стороны, углы, признаки, периметры, равенства, подобия, хорды, секторы, площади и т.д.


    Поиск на сайте DPVA

    Поставщики оборудования

    Полезные ссылки

    О проекте

    Обратная связь

    Ответы на вопросы.

    Оглавление

    Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник



    Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница / / Техническая информация/ / Химический справочник / / Таблица Менделеева.

    Названия. Электронные формулы. Молярные массы. Структурные формулы. Таблицы степеней окисления и валентности. Изотопы. / / Таблица степеней окисления химических элементов. Максимальная и минимальная степень окисления. Возможные степени окисления химических элементов.

    Поделиться:   

    Таблица степеней окисления химических элементов. Возможные степени окисления химических элементов. Стандартные, высшие, низшие, редкие степени окисления, исключения. Максимальная степень окисления и минимальная степень окисления.

    Степень окисления – это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все связи имеют ионный тип. Степени окисления могут иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, поэтому алгебраическая сумма степеней окисления элементов в молекуле с учётом числа их атомов равна 0, а в ионе – заряду иона. Справочно: Электронные формулы атомов химических элементов.
    1. Степени окисления металлов в соединениях всегда положительные.
    2. Высшая степень окисления соответствует номеру группы периодической системы, где находится данный элемент (исключение составляют: Au+3 (I группа), Cu+2 (II), из VIII группы степень окисления +8 может быть только у осмия Os и рутения Ru.
    3. Степени окисления неметаллов зависят от того, с каким атомом он соединён:
      • если с атомом металла, то степень окисления отрицательная;
      • если с атомом неметалла то степень окисления может быть и положительная, и отрицательная. Это зависит от электроотрицательности атомов элементов.
    4. Высшую отрицательную степень окисления неметаллов можно определить вычитанием из 8 номера группы, в которой находится данный элемент, т.е. высшая положительная степень окисления равна числу электронов на внешнем слое, которое соответствует номеру группы.
    5. Степени окисления простых веществ равны 0, независимо от того металл это или неметалл.
    6. В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической химии — валентность, так как многие из неорганических веществ имеют немолекулярное строение, а органических — молекулярное.
    Таблица: Элементы с неизменными степенями окисления.
    Элемент Характерная степень окисления Исключения

    H

    +1

    Гидриды металлов: LIH-1

    F

    -1

    O

    -2

    F2O+2; пероксиды, надпероксиды, озониды

    Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

    Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

    Al

    Справочно: как читать римские цифры и числа.
    Таблица. Степени окисления химических элементов по алфавиту.
    Элемент
    Название Степень окисления

    7N

    Азот (степень окисления)

    -III, 0, +I, II, III, IV, V

    89Ас

    Актиний (степень окисления)

    0, + III

    13Al

    Алюминий (степень окисления)

    0, +III

    95Am

    Америций (степень окисления)

    0, + II , III, IV

    18

    Ar

    Аргон (степень окисления)

    85At

    Астат (степень окисления)

    -I, 0, +I, V

    56Ba

    Барий (степень окисления)

    0, +II

    4Be

    Бериллий (степень окисления)

    0,+ IV

    97Bk

    Берклий (степень окисления)

    0, +III, IV

    5B

    Бор (степень окисления)

    -III, 0, +III

    107Bh

    Борий (степень окисления)

    0, +VII

    35Br

    Бром (степень окисления)

    -I, 0, +I, V, VII

    23V

    Ванадий (степень окисления)

    0, + II , III, IV, V

    83Bi

    Висмут (степень окисления)

    0, +III, V

    1H

    Водород (степень окисления)

    -I, 0, +I

    74W

    Вольфрам (степень окисления)

    0, +IV, VI

    64Gd

    Гадолиний (степень окисления)

    0, +III

    Элемент Название Степень окисления

    31Ga

    Галлий (степень окисления)

    0, +III

    72Hf

    Гафний (степень окисления)

    0,+IV

    2He

    Гелий (степень окисления)

    32Ge

    Германий (степень окисления)

    0, +II, IV

    67Ho

    Гольмий (степень окисления)

    0, + III

    66Dy

    Диспрозий (степень окисления)

    0, + III

    105Db

    Дубний (степень окисления)

    0, +V

    63Еu

    Европий (степень окисления)

    0, +II, III

    26Fe

    Железо (степень окисления)

    0, +II, III, VI

    79Au

    Золото (степень окисления)

    0, + I , III

    49In

    Индий (степень окисления)

    0 , + III

    77Ir

    Иридий (степень окисления)

    0, +III, IV

    39Y

    Иттрий (степень окисления)

    0, +III

    70Yb

    Иттербий (степень окисления)

    0, + II , III

    53I

    Йод (степень окисления)

    -I, 0, +I, V, VII

    48Cd

    Кадмий (степень окисления)

    0, + II

    19К

    Калий (степень окисления)

    0, +I

    98Cf

    Калифорний (степень окисления)

    0, +Ш, IV

    Элемент Название Степень окисления

    20Ca

    Кальций (степень окисления)

    0, + II

    54Xe

    Ксенон (степень окисления)

    0, + II , IV, VI, VIII

    8O

    Кислород (степень окисления)

    -II, I, 0, +II

    27Co

    Кобальт (степень окисления)

    0, +II, III

    36Кr

    Криптон (степень окисления)

    0, + II

    14Si

    Кремний (степень окисления)

    -IV, 0, +11, IV

    96Cm

    Кюрий (степень окисления)

    0, +III, IV

    57La

    Лантан (степень окисления)

    0, +III

    3Li

    Литий (степень окисления)

    0, +I

    103Lr

    Лоуренсий (степень окисления)

    0, +III

    71Lu

    Лютеций (степень окисления)

    0, +III

    12Mg

    Магний (степень окисления)

    0, + II

    25Mn

    Марганец (степень окисления)

    0, +II, IV, VI, VIII

    29Cu

    Медь (степень окисления)

    0, +I, -II

    109Mt

    Мейтнерий (степень окисления)

    0, +IV?

    101Md

    Менделевий (степень окисления)

    0, +II, III

    42Mo

    Молибден (степень окисления)

    0 , +IV, VI

    33As

    Мышьяк (степень окисления)

    — III , 0 , +III, V

    11Na

    Натрий (степень окисления)

    0, +I

    Элемент Название Степень окисления

    60Nd

    Неодим (степень окисления)

    0, +III

    10Ne

    Неон (степень окисления)

    93Np

    Нептуний (степень окисления)

    0, +III, IV, VI, VII

    28Ni

    Никель (степень окисления)

    0, +II, III

    41Nb

    Ниобий (степень окисления)

    0, +IV, V

    102No

    Нобелий (степень окисления)

    0, +II, III

    50Sn

    Олово (степень окисления)

    0, + II , IV

    76Os

    Осмий (степень окисления)

    0, +IV, VI, VIII

    46Pd

    Палладий (степень окисления)

    0, +II, IV

    91Pa.

    Протактиний (степень окисления)

    0, +IV, V

    61Pm

    Прометий (степень окисления)

    0, + III

    84Рo

    Полоний (степень окисления)

    0, +II, IV

    59Рг

    Празеодим (степень окисления)

    0, +III, IV

    78Pt

    Платина (степень окисления)

    0, +II, IV

    94PU

    Плутоний (степень окисления)

    0, +III, IV, V, VI

    88Ra

    Радий (степень окисления)

    0, + II

    37Rb

    Рубидий (степень окисления)

    0, +I

    75Re

    Рений (степень окисления)

    0, +IV, VII

    104Rf

    Резерфордий (степень окисления)

    0, +IV

    Элемент Название Степень окисления

    45Rh

    Родий (степень окисления)

    0, +III, IV

    86Rn

    Радон (степень окисления)

    0, + II , IV, VI, VIII

    44Ru

    Рутений (степень окисления)

    0, +II, IV, VI, VIII

    80Hg

    Ртуть (степень окисления)

    0 , +I, II, IV

    16S

    Сера (степень окисления)

    -II, 0, +IV, VI

    47Ag

    Серебро (степень окисления)

    0, +I

    51Sb

    Сурьма (степень окисления)

    0, +III, V

    21Sc

    Скандий (степень окисления)

    0, +III

    34Se

    Селен (степень окисления)

    -II, 0,+IV, VI

    106Sg

    Сиборгий (степень окисления)

    0, +VI

    62Sm

    Самарий (степень окисления)

    0, + II , III

    38Sr

    Стронций (степень окисления)

    0, + II

    82РЬ

    Свинец (степень окисления)

    0, +II, IV

    81Тl

    Таллий (степень окисления)

    0, + I , II

    73Ta

    Тантал (степень окисления)

    0, +IV, V

    52Te

    Теллур (степень окисления)

    -II, 0, +IV, VI

    65Tb

    Тербий (степень окисления)

    0, +III, IV

    43Tc

    Технеций (степень окисления)

    0, +IV, VII

    22Ti

    Титан (степень окисления)

    0, + II , III, IV

    Элемент Название Степень окисления

    90Th

    Торий (степень окисления)

    0, +IV

    69Tm

    Тулий (степень окисления)

    0 , +III

    6C

    Углерод (степень окисления)

    -IV, I, 0, +II, IV

    92U

    Уран (степень окисления)

    0, +III, IV, VI

    100Fm

    Фермий (степень окисления)

    0, +II, III

    15P

    Фосфор (степень окисления)

    -III, 0, +I, III, V

    87Fr

    Франций (степень окисления)

    0, +I

    9F

    Фтор (степень окисления)

    -I, 0

    108Hs

    Хассий (степень окисления)

    0, +VIII

    17Cl

    Хлор (степень окисления)

    -I, 0, +I, III, IV, V, VI, VII

    24Cr

    Хром (степень окисления)

    0, + II , III , VI

    55Cs

    Цезий (степень окисления)

    0, +I

    58Ce

    Церий (степень окисления)

    0, + III , IV

    30Zn

    Цинк (степень окисления)

    0, + II

    40Zr

    Цирконий (степень окисления)

    0, +IV

    99ES

    Эйнштейний (степень окисления)

    0, +II, III

    68Еr

    Эрбий (степень окисления)

    0, +III

    Таблица. Степени окисления химических элементов по номеру.
    Элемент Название Степень окисления

    1H

    Водород (степень окисления)

    -I, 0, +I

    2He

    Гелий (степень окисления)

    3Li

    Литий (степень окисления)

    0, +I

    4Be

    Бериллий (степень окисления)

    0,+ IV

    5B

    Бор (степень окисления)

    -III, 0, +III

    6C

    Углерод (степень окисления)

    -IV, I, 0, +II, IV

    7N

    Азот (степень окисления)

    -III, 0, +I, II, III, IV, V

    8O

    Кислород (степень окисления)

    -II, I, 0, +II

    9F

    Фтор (степень окисления)

    -I, 0

    10Ne

    Неон (степень окисления)

    11Na

    Натрий (степень окисления)

    0, +I

    12Mg

    Магний (степень окисления)

    0, + II

    13Al

    Алюминий (степень окисления)

    0, +III

    14Si

    Кремний (степень окисления)

    -IV, 0, +II, IV

    15P

    Фосфор (степень окисления)

    -III, 0, +I, III, V

    16S

    Сера (степень окисления)

    -II, 0, +IV, VI

    17Cl

    Хлор (степень окисления)

    -I, 0, +I, III, IV, V, VI, VII

    Элемент Название Степень окисления

    18Ar

    Аргон (степень окисления)

    19К

    Калий (степень окисления)

    0, +I

    20Ca

    Кальций (степень окисления)

    0, + II

    21Sc

    Скандий (степень окисления)

    0, +III

    22Ti

    Титан (степень окисления)

    0, + II , III, IV

    23V

    Ванадий (степень окисления)

    0, + II , III, IV, V

    24Cr

    Хром (степень окисления)

    0, + II , III , VI

    25Mn

    Марганец (степень окисления)

    0, +II, IV, VI, VIII

    26Fe

    Железо (степень окисления)

    0, +II, III, VI

    27Co

    Кобальт (степень окисления)

    0, +II, III

    28Ni

    Никель (степень окисления)

    0, +II, III

    29Cu

    Медь (степень окисления)

    0, +I, -II

    30Zn

    Цинк (степень окисления)

    0, + II

    31Ga

    Галлий (степень окисления)

    0, +III

    32Ge

    Германий (степень окисления)

    0, +II, IV

    33As

    Мышьяк (степень окисления)

    — III , 0 , +III, V

    34Se

    Селен (степень окисления)

    -II, 0,+IV, VI

    35Br

    Бром (степень окисления)

    -I, 0, +I, V, VII

    Элемент Название Степень окисления

    36Кr

    Криптон (степень окисления)

    0, + II

    37Rb

    Рубидий (степень окисления)

    0, +I

    38Sr

    Стронций (степень окисления)

    0, + II

    39Y

    Иттрий (степень окисления)

    0, +III

    40Zr

    Цирконий (степень окисления)

    0, +IV

    41Nb

    Ниобий (степень окисления)

    0, +IV, V

    42Mo

    Молибден (степень окисления)

    0 , +IV, VI

    43Tc

    Технеций (степень окисления)

    0, +IV, VII

    44Ru

    Рутений (степень окисления)

    0, +II, IV, VI, VIII

    45Rh

    Родий (степень окисления)

    0, +III, IV

    46Pd

    Палладий (степень окисления)

    0, +II, IV

    47Ag

    Серебро (степень окисления)

    0, +I

    48Cd

    Кадмий (степень окисления)

    0, + II

    49In

    Индий (степень окисления)

    0 , + III

    50Sn

    Олово (степень окисления)

    0, + II , IV

    51Sb

    Сурьма (степень окисления)

    0, +III, V

    52Te

    Теллур (степень окисления)

    -II, 0, +IV, VI

    53I

    Йод (степень окисления)

    -I, 0, +I, V, VII

    54Xe

    Ксенон (степень окисления)

    0, + II , IV, VI, VIII

    Элемент Название Степень окисления

    55Cs

    Цезий (степень окисления)

    0, +I

    56Ba

    Барий (степень окисления)

    0, +II

    57La

    Лантан (степень окисления)

    0, +III

    58Ce

    Церий (степень окисления)

    0, + III , IV

    59Рг

    Празеодим (степень окисления)

    0, +III, IV

    60Nd

    Неодим (степень окисления)

    0, +III

    61Pm

    Прометий (степень окисления)

    0, + III

    62Sm

    Самарий (степень окисления)

    0, + II , III

    63Еu

    Европий (степень окисления)

    0, +II, III

    64Gd

    Гадолиний (степень окисления)

    0, +III

    65Tb

    Тербий (степень окисления)

    0, +III, IV

    66Dy

    Диспрозий (степень окисления)

    0, + III

    67Ho

    Гольмий (степень окисления)

    0, + III

    68Еr

    Эрбий (степень окисления)

    0, +III

    69Tm

    Тулий (степень окисления)

    0 , +III

    70Yb

    Иттербий (степень окисления)

    0, + II , III

    71Lu

    Лютеций (степень окисления)

    0, +III

    72Hf

    Гафний (степень окисления)

    0,+IV

    73Ta

    Тантал (степень окисления)

    0, +IV, V

    Элемент Название Степень окисления

    74W

    Вольфрам (степень окисления)

    0, +IV, VI

    75Re

    Рений (степень окисления)

    0, +IV, VII

    76Os

    Осмий (степень окисления)

    0, +IV, VI, VIII

    77Ir

    Иридий (степень окисления)

    0, +III, IV

    78Pt

    Платина (степень окисления)

    0, +II, IV

    79Au

    Золото (степень окисления)

    0, + I , III

    80Hg

    Ртуть (степень окисления)

    0 , +I, II, IV

    81Тl

    Таллий (степень окисления)

    0, + I , II

    82РЬ

    Свинец (степень окисления)

    0, +II, IV

    83Bi

    Висмут (степень окисления)

    0, +III, V

    84Рo

    Полоний (степень окисления)

    0, +II, IV

    85At

    Астат (степень окисления)

    -I, 0, +I, V

    86Rn

    Радон (степень окисления)

    0, + II , IV, VI, VIII

    87Fr

    Франций (степень окисления)

    0, +I

    88Ra

    Радий (степень окисления)

    0, + II

    89Ас

    Актиний (степень окисления)

    0, + III

    90Th

    Торий (степень окисления)

    0, +IV

    91Pa.

    Протактиний (степень окисления)

    0, +IV, V

    92U

    Уран (степень окисления)

    0, +III, IV, VI

    Элемент Название Степень окисления

    93Np

    Нептуний (степень окисления)

    0, +III, IV, VI, VII

    94PU

    Плутоний (степень окисления)

    0, +III, IV, V, VI

    95Am

    Америций (степень окисления)

    0, + II , III, IV

    96Cm

    Кюрий (степень окисления)

    0, +III, IV

    97Bk

    Берклий (степень окисления)

    0, +III, IV

    98Cf

    Калифорний (степень окисления)

    0, +Ш, IV

    99ES

    Эйнштейний (степень окисления)

    0, +II, III

    100Fm

    Фермий (степень окисления)

    0, +II, III

    101Md

    Менделевий (степень окисления)

    0, +II, III

    102No

    Нобелий (степень окисления)

    0, +II, III

    103Lr

    Лоуренсий (степень окисления)

    0, +III

    104Rf

    Резерфордий (степень окисления)

    0, +IV

    105Db

    Дубний (степень окисления)

    0, +V

    106Sg

    Сиборгий (степень окисления)

    0, +VI

    107Bh

    Борий (степень окисления)

    0, +VII

    108Hs

    Хассий (степень окисления)

    0, +VIII

    109Mt

    Мейтнерий (степень окисления)

    0, +IV?


    Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

    Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела:

    Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

    Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
    Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

    Коды баннеров проекта DPVA.ru
    Начинка: KJR Publisiers

    Консультации и техническая
    поддержка сайта: Zavarka Team

    Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

    Элементы IVА группы. Кремний — Умскул Учебник

    На этой странице вы узнаете: 
    • Физические и химические свойства кремния;
    • Песок тоже с кремнием: разберем соединения кремния — силаны, оксиды, силикаты;
    • Единственная и неповторимая — поговорим о свойствах кремниевой кислоты.

    В чайном сервизе твоей бабушки обязательно найдется кремний, так как диоксид кремния входит в состав стекла. Ну а загорать на пляже без песочка (SiO2) ну просто невозможно (песок встречается на каждом шагу). 

    Кремний

    Кремний встречается во многих веществах и предметах, которые нас окружают. Достаточно вспомнить только солнечные батареи, которые служат альтернативным источником энергии! 

    Так что же из себя представляет кремний? Он, как и углерод, находится в IVA-группе и имеет конфигурацию внешнего электронного слоя 3s23p2.

    В возбужденном состоянии электроны на s-орбитали распариваются, и один из них переселяется на p-орбиталь. В результате, атом приобретает конфигурацию ns1np3.

    В возбужденном состоянии число неспаренных атомов кремния возрастает до четырех, и кремний приобретает валентность IV:

    У кремния возможны следующие степени окисления: -4, +2, +4.

    Физические свойства
    Кремний — второй по распространенности элемент на Земле (после кислорода). Кремний встречается только в виде сложных веществ, таких как горный хрусталь, кварц, кремнезем.

    Кристаллическая решётка простого вещества кремния — атомная, сам кремний представляет собой вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. Является полупроводником.

    Химические свойства кремния

    У кремния относительно низкая электроотрицательность. А что это значит? Это значит, что он будет яро проявлять восстановительные свойства, даже ещё более выраженные чем у углерода! Поэтому из неметаллов будет вступать в реакции с типичными окислителями, повышая свою степень окисления до +4:

    1. Реакции с неметаллами
    Кремний не реагирует с водородом и фосфором в силу близких значений электроотрицательностей!
    1. Реакция со щелочами 

    В отличие от других неметаллов, реагирующих со щелочами, кремний является в этих реакциях только восстановителем, повышая степень окисления до +4: 

    1. А с окислителями реакция идет? 

    Конечно! Но не со всеми. Отобрать электроны «слабенький» кремний способен только у самых слабых — у металлов. Как и углерод, кремний реагирует в основном с металлами активными и средней активности, образуя силициды:

    Как и многие другие бинарные соединения, силициды металлов могут гидролизоваться: 

    Образующийся бесцветный газ с неприятным запахом — силан — за счёт степени окисления кремния -4 проявляет восстановительные свойства и способен реагировать с окислителями (например, с кислородом): 

    (оксид кремния(IV) входит в состав песка, который мы видим на улице)

    Получение кремния

    Кремний в основном получают восстановлением из диоксида кремния SiO2 сильными восстановителями: углеродом, металлами: 

    Оксид кремния (IV) — кремнезём SiO2 

    Диоксид кремния — кислотный оксид, главный компонент почти всех земных горных пород. Из кремнезема и силикатов состоит почти 90 % массы литосферы.

    1. Реакция с водой

    Почему же диоксид кремния такой исключительный? Да все потому, что это — единственный кислотный оксид, который не реагирует с водой! Как следствие, ему соответствует нерастворимая кремниевая кислота H2SiO3.

    1. Основно-кислотное взаимодействие

    Как кислотный оксид, SiO2 проявляет кислотные свойства, а значит, способен взаимодействовать с веществами, проявляющими основные свойства, с образованием солей — силикатов:

    1. А в реакции вытеснения вступает? 

    Да! SiO2 в реакциях вытеснения — условно «сильный» оксид, способный вытеснять условно «слабые» (CO2, SO2) из их солей при сплавлении (t):  

    1. Реакции с окислителями 

    За счёт высокой степени окисления кремния +4 SiO2 проявляет слабо выраженные окислительные свойства и может вступать в ОВР, как правило, только с очень сильными восстановителями (например, углеродом или металлами):  

    Единственная и неповторимая — кремниевая кислота и силикаты

    Кремниевая кислота, хоть и нерастворима, но всё-таки проявляет кислотные свойства, взаимодействуя с сильными основаниями (щелочами): 

    А ещё силикаты различных металлов образуют красивые нитевидные кристаллы, которые используются в эксперименте « силикатный сад»! 

    Её соли — силикаты, как и другие соли, являются электролитами, а значит, способны вступать в РИО с другими электролитами: солями, основаниями, кислотами: 

    Как нерастворимый гидроксид, кремниевая кислота способна разлагаться при нагревании на воду и соответствующий оксид: 

    Фактчек
    • Кремний —  химический элемент IVA группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14.
    • Возможные степени окисления кремния: -4, +2, +4.
    • Электронная конфигурация атома кремния: 1s22s22p63s13p3.
    • Кремний за счёт низкой электроотрицательности ярко проявляет восстановительные свойства.
    • Кремний образует множество соединений, в том числе оксид кремния SiO2 — кислотный оксид, который соответствует кремниевой кислоте H2SiO3. Соли кремниевой кислоты называются силикатами

    Проверь себя 

    Задание 1.
    Сколько неспаренных электронов содержит атом кремния в возбужденном электронном состоянии? 

    1. 1 электрон;
    2. 2 электрона;
    3. 3 электрона;
    4. 4 электрона.

    Задание 2.
    С каким из следующих простых веществ не реагирует кремний? 

    1. Углерод;
    2. Бром; 
    3. Фосфор; 
    4. Кислород.

    Задание 3.
    С каким из перечисленных веществ будет реагировать диоксид кремния? 

    1. Карбонат натрия;
    2. Сульфат калия; 
    3. Хлорид рубидия;
    4. Ортофосфат кальция. 

    Задание 4.
    Какое свойство отличает кремниевую кислоту от других кислот? 

    1. Она содержит атомы кислорода;
    2. При комнатной температуре кремниевая кислота — жидкость;
    3. Она нерастворима в воде;
    4. Она проявляет амфотерные свойства. 

    Задание 5.
    Как называются бинарные соединения кремния и металлов? 

    1. Силаны;
    2. Силициды;
    3. Силикаты;
    4. Силоксаны. 

    Ответы: 1. —  4; 2. — 3; 3. — 1; 4. — 3; 5. — 2.

    Фторид кремния(IV), химические свойства, получение

    1

    H

    ВодородВодород

    1,008

    1s1

    2,2

    Бесцветный газ

    пл=-259°C

    кип=-253°C

    2

    He

    ГелийГелий

    4,0026

    1s2

    Бесцветный газ

    кип=-269°C

    3

    Li

    ЛитийЛитий

    6,941

    2s1

    0,99

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=180°C

    кип=1317°C

    4

    Be

    БериллийБериллий

    9,0122

    2s2

    1,57

    Светло-серый металл

    пл=1278°C

    кип=2970°C

    5

    B

    БорБор

    10,811

    2s2 2p1

    2,04

    Темно-коричневое аморфное вещество

    пл=2300°C

    кип=2550°C

    6

    C

    УглеродУглерод

    12,011

    2s2 2p2

    2,55

    Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

    пл=3550°C

    кип=4830°C

    7

    N

    АзотАзот

    14,007

    2s2 2p3

    3,04

    Бесцветный газ

    пл=-210°C

    кип=-196°C

    8

    O

    КислородКислород

    15,999

    2s2 2p4

    3,44

    Бесцветный газ

    пл=-218°C

    кип=-183°C

    9

    F

    ФторФтор

    18,998

    2s2 2p5

    4,0

    Бледно-желтый газ

    пл=-220°C

    кип=-188°C

    10

    Ne

    НеонНеон

    20,180

    2s2 2p6

    Бесцветный газ

    пл=-249°C

    кип=-246°C

    11

    Na

    НатрийНатрий

    22,990

    3s1

    0,93

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=98°C

    кип=892°C

    12

    Mg

    МагнийМагний

    24,305

    3s2

    1,31

    Серебристо-белый металл

    пл=649°C

    кип=1107°C

    13

    Al

    АлюминийАлюминий

    26,982

    3s2 3p1

    1,61

    Серебристо-белый металл

    пл=660°C

    кип=2467°C

    14

    Si

    КремнийКремний

    28,086

    3s2 3p2

    1,9

    Коричневый порошок / минерал

    пл=1410°C

    кип=2355°C

    15

    P

    ФосфорФосфор

    30,974

    3s2 3p3

    2,2

    Белый минерал / красный порошок

    пл=44°C

    кип=280°C

    16

    S

    СераСера

    32,065

    3s2 3p4

    2,58

    Светло-желтый порошок

    пл=113°C

    кип=445°C

    17

    Cl

    ХлорХлор

    35,453

    3s2 3p5

    3,16

    Желтовато-зеленый газ

    пл=-101°C

    кип=-35°C

    18

    Ar

    АргонАргон

    39,948

    3s2 3p6

    Бесцветный газ

    пл=-189°C

    кип=-186°C

    19

    K

    КалийКалий

    39,098

    4s1

    0,82

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=64°C

    кип=774°C

    20

    Ca

    КальцийКальций

    40,078

    4s2

    1,0

    Серебристо-белый металл

    пл=839°C

    кип=1487°C

    21

    Sc

    СкандийСкандий

    44,956

    3d1 4s2

    1,36

    Серебристый металл с желтым отливом

    пл=1539°C

    кип=2832°C

    22

    Ti

    ТитанТитан

    47,867

    3d2 4s2

    1,54

    Серебристо-белый металл

    пл=1660°C

    кип=3260°C

    23

    V

    ВанадийВанадий

    50,942

    3d3 4s2

    1,63

    Серебристо-белый металл

    пл=1890°C

    кип=3380°C

    24

    Cr

    ХромХром

    51,996

    3d5 4s1

    1,66

    Голубовато-белый металл

    пл=1857°C

    кип=2482°C

    25

    Mn

    МарганецМарганец

    54,938

    3d5 4s2

    1,55

    Хрупкий серебристо-белый металл

    пл=1244°C

    кип=2097°C

    26

    Fe

    ЖелезоЖелезо

    55,845

    3d6 4s2

    1,83

    Серебристо-белый металл

    пл=1535°C

    кип=2750°C

    27

    Co

    КобальтКобальт

    58,933

    3d7 4s2

    1,88

    Серебристо-белый металл

    пл=1495°C

    кип=2870°C

    28

    Ni

    НикельНикель

    58,693

    3d8 4s2

    1,91

    Серебристо-белый металл

    пл=1453°C

    кип=2732°C

    29

    Cu

    МедьМедь

    63,546

    3d10 4s1

    1,9

    Золотисто-розовый металл

    пл=1084°C

    кип=2595°C

    30

    Zn

    ЦинкЦинк

    65,409

    3d10 4s2

    1,65

    Голубовато-белый металл

    пл=420°C

    кип=907°C

    31

    Ga

    ГаллийГаллий

    69,723

    4s2 4p1

    1,81

    Белый металл с голубоватым оттенком

    пл=30°C

    кип=2403°C

    32

    Ge

    ГерманийГерманий

    72,64

    4s2 4p2

    2,0

    Светло-серый полуметалл

    пл=937°C

    кип=2830°C

    33

    As

    МышьякМышьяк

    74,922

    4s2 4p3

    2,18

    Зеленоватый полуметалл

    субл=613°C

    (сублимация)

    34

    Se

    СеленСелен

    78,96

    4s2 4p4

    2,55

    Хрупкий черный минерал

    пл=217°C

    кип=685°C

    35

    Br

    БромБром

    79,904

    4s2 4p5

    2,96

    Красно-бурая едкая жидкость

    пл=-7°C

    кип=59°C

    36

    Kr

    КриптонКриптон

    83,798

    4s2 4p6

    3,0

    Бесцветный газ

    пл=-157°C

    кип=-152°C

    37

    Rb

    РубидийРубидий

    85,468

    5s1

    0,82

    Серебристо-белый металл

    пл=39°C

    кип=688°C

    38

    Sr

    СтронцийСтронций

    87,62

    5s2

    0,95

    Серебристо-белый металл

    пл=769°C

    кип=1384°C

    39

    Y

    ИттрийИттрий

    88,906

    4d1 5s2

    1,22

    Серебристо-белый металл

    пл=1523°C

    кип=3337°C

    40

    Zr

    ЦирконийЦирконий

    91,224

    4d2 5s2

    1,33

    Серебристо-белый металл

    пл=1852°C

    кип=4377°C

    41

    Nb

    НиобийНиобий

    92,906

    4d4 5s1

    1,6

    Блестящий серебристый металл

    пл=2468°C

    кип=4927°C

    42

    Mo

    МолибденМолибден

    95,94

    4d5 5s1

    2,16

    Блестящий серебристый металл

    пл=2617°C

    кип=5560°C

    43

    Tc

    ТехнецийТехнеций

    98,906

    4d6 5s1

    1,9

    Синтетический радиоактивный металл

    пл=2172°C

    кип=5030°C

    44

    Ru

    РутенийРутений

    101,07

    4d7 5s1

    2,2

    Серебристо-белый металл

    пл=2310°C

    кип=3900°C

    45

    Rh

    РодийРодий

    102,91

    4d8 5s1

    2,28

    Серебристо-белый металл

    пл=1966°C

    кип=3727°C

    46

    Pd

    ПалладийПалладий

    106,42

    4d10

    2,2

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=1552°C

    кип=3140°C

    47

    Ag

    СереброСеребро

    107,87

    4d10 5s1

    1,93

    Серебристо-белый металл

    пл=962°C

    кип=2212°C

    48

    Cd

    КадмийКадмий

    112,41

    4d10 5s2

    1,69

    Серебристо-серый металл

    пл=321°C

    кип=765°C

    49

    In

    ИндийИндий

    114,82

    5s2 5p1

    1,78

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=156°C

    кип=2080°C

    50

    Sn

    ОловоОлово

    118,71

    5s2 5p2

    1,96

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=232°C

    кип=2270°C

    51

    Sb

    СурьмаСурьма

    121,76

    5s2 5p3

    2,05

    Серебристо-белый полуметалл

    пл=631°C

    кип=1750°C

    52

    Te

    ТеллурТеллур

    127,60

    5s2 5p4

    2,1

    Серебристый блестящий полуметалл

    пл=450°C

    кип=990°C

    53

    I

    ИодИод

    126,90

    5s2 5p5

    2,66

    Черно-серые кристаллы

    пл=114°C

    кип=184°C

    54

    Xe

    КсенонКсенон

    131,29

    5s2 5p6

    2,6

    Бесцветный газ

    пл=-112°C

    кип=-107°C

    55

    Cs

    ЦезийЦезий

    132,91

    6s1

    0,79

    Мягкий серебристо-желтый металл

    пл=28°C

    кип=690°C

    56

    Ba

    БарийБарий

    137,33

    6s2

    0,89

    Серебристо-белый металл

    пл=725°C

    кип=1640°C

    57

    La

    ЛантанЛантан

    138,91

    5d1 6s2

    1,1

    Серебристый металл

    пл=920°C

    кип=3454°C

    58

    Ce

    ЦерийЦерий

    140,12

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=798°C

    кип=3257°C

    59

    Pr

    ПразеодимПразеодим

    140,91

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=931°C

    кип=3212°C

    60

    Nd

    НеодимНеодим

    144,24

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1010°C

    кип=3127°C

    61

    Pm

    ПрометийПрометий

    146,92

    f-элемент

    Светло-серый радиоактивный металл

    пл=1080°C

    кип=2730°C

    62

    Sm

    СамарийСамарий

    150,36

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1072°C

    кип=1778°C

    63

    Eu

    ЕвропийЕвропий

    151,96

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=822°C

    кип=1597°C

    64

    Gd

    ГадолинийГадолиний

    157,25

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1311°C

    кип=3233°C

    65

    Tb

    ТербийТербий

    158,93

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1360°C

    кип=3041°C

    66

    Dy

    ДиспрозийДиспрозий

    162,50

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1409°C

    кип=2335°C

    67

    Ho

    ГольмийГольмий

    164,93

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1470°C

    кип=2720°C

    68

    Er

    ЭрбийЭрбий

    167,26

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1522°C

    кип=2510°C

    69

    Tm

    ТулийТулий

    168,93

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1545°C

    кип=1727°C

    70

    Yb

    ИттербийИттербий

    173,04

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=824°C

    кип=1193°C

    71

    Lu

    ЛютецийЛютеций

    174,96

    f-элемент

    Серебристый металл

    пл=1656°C

    кип=3315°C

    72

    Hf

    ГафнийГафний

    178,49

    5d2 6s2

    Серебристый металл

    пл=2150°C

    кип=5400°C

    73

    Ta

    ТанталТантал

    180,95

    5d3 6s2

    Серый металл

    пл=2996°C

    кип=5425°C

    74

    W

    ВольфрамВольфрам

    183,84

    5d4 6s2

    2,36

    Серый металл

    пл=3407°C

    кип=5927°C

    75

    Re

    РенийРений

    186,21

    5d5 6s2

    Серебристо-белый металл

    пл=3180°C

    кип=5873°C

    76

    Os

    ОсмийОсмий

    190,23

    5d6 6s2

    Серебристый металл с голубоватым оттенком

    пл=3045°C

    кип=5027°C

    77

    Ir

    ИридийИридий

    192,22

    5d7 6s2

    Серебристый металл

    пл=2410°C

    кип=4130°C

    78

    Pt

    ПлатинаПлатина

    195,08

    5d9 6s1

    2,28

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=1772°C

    кип=3827°C

    79

    Au

    ЗолотоЗолото

    196,97

    5d10 6s1

    2,54

    Мягкий блестящий желтый металл

    пл=1064°C

    кип=2940°C

    80

    Hg

    РтутьРтуть

    200,59

    5d10 6s2

    2,0

    Жидкий серебристо-белый металл

    пл=-39°C

    кип=357°C

    81

    Tl

    ТаллийТаллий

    204,38

    6s2 6p1

    Серебристый металл

    пл=304°C

    кип=1457°C

    82

    Pb

    СвинецСвинец

    207,2

    6s2 6p2

    2,33

    Серый металл с синеватым оттенком

    пл=328°C

    кип=1740°C

    83

    Bi

    ВисмутВисмут

    208,98

    6s2 6p3

    Блестящий серебристый металл

    пл=271°C

    кип=1560°C

    84

    Po

    ПолонийПолоний

    208,98

    6s2 6p4

    Мягкий серебристо-белый металл

    пл=254°C

    кип=962°C

    85

    At

    АстатАстат

    209,98

    6s2 6p5

    2,2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    пл=302°C

    кип=337°C

    86

    Rn

    РадонРадон

    222,02

    6s2 6p6

    2,2

    Радиоактивный газ

    пл=-71°C

    кип=-62°C

    87

    Fr

    ФранцийФранций

    223,02

    7s1

    0,7

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    пл=27°C

    кип=677°C

    88

    Ra

    РадийРадий

    226,03

    7s2

    0,9

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    пл=700°C

    кип=1140°C

    89

    Ac

    АктинийАктиний

    227,03

    6d1 7s2

    1,1

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    пл=1047°C

    кип=3197°C

    90

    Th

    ТорийТорий

    232,04

    f-элемент

    Серый мягкий металл

    91

    Pa

    ПротактинийПротактиний

    231,04

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    92

    U

    УранУран

    238,03

    f-элемент

    1,38

    Серебристо-белый металл

    пл=1132°C

    кип=3818°C

    93

    Np

    НептунийНептуний

    237,05

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    94

    Pu

    ПлутонийПлутоний

    244,06

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    95

    Am

    АмерицийАмериций

    243,06

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    96

    Cm

    КюрийКюрий

    247,07

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    97

    Bk

    БерклийБерклий

    247,07

    f-элемент

    Серебристо-белый радиоактивный металл

    98

    Cf

    КалифорнийКалифорний

    251,08

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    99

    Es

    ЭйнштейнийЭйнштейний

    252,08

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    100

    Fm

    ФермийФермий

    257,10

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    101

    Md

    МенделевийМенделевий

    258,10

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    102

    No

    НобелийНобелий

    259,10

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    103

    Lr

    ЛоуренсийЛоуренсий

    266

    f-элемент

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    104

    Rf

    РезерфордийРезерфордий

    267

    6d2 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    105

    Db

    ДубнийДубний

    268

    6d3 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    106

    Sg

    СиборгийСиборгий

    269

    6d4 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    107

    Bh

    БорийБорий

    270

    6d5 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    108

    Hs

    ХассийХассий

    277

    6d6 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    109

    Mt

    МейтнерийМейтнерий

    278

    6d7 7s2

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    110

    Ds

    ДармштадтийДармштадтий

    281

    6d9 7s1

    Нестабильный элемент, отсутствует в природе

    Металлы

    Неметаллы

    Щелочные

    Щелоч-зем

    Благородные

    Галогены

    Халькогены

    Полуметаллы

    s-элементы

    p-элементы

    d-элементы

    f-элементы

    Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

    Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

    Тенденции состояния окисления в группе 4

    ТЕНДЕНЦИИ СОСТОЯНИЯ ОКИСЛЕНИЯ В ГРУППЕ 4

     

    На этой странице исследуются степени окисления (степени окисления), показанные элементами группы 4 — углеродом (C), кремнием (Si), германием (Ge), оловом (Sn) и свинцом (Pb). В нем рассматривается возрастающая склонность элементов к образованию соединений, в которых их степень окисления равна +2, особенно в отношении олова и свинца.


    Примечание:   Если вас не устраивают процессы окисления и восстановления (включая использование степеней окисления), обязательно перейдите по этой ссылке, прежде чем двигаться дальше.

    Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



    Некоторые примеры тенденций изменения степеней окисления

    Общий тренд

    Типичная степень окисления элементов группы 4 равна +4, она встречается в таких соединениях, как CCl 9. 0039 4 , SiCl 4 и SnO 2 .


    Предупреждение:   Не попадитесь в ловушку, цитируя CH 4 в качестве примера углерода с типичной степенью окисления +4. Поскольку углерод более электроотрицателен, чем водород, его степень окисления в данном случае равна -4!


    Однако по мере продвижения вниз по Группе появляется все больше и больше примеров, где степень окисления равна +2, например, SnCl 2 , PbO и Pb 2+ .

    В случае с оловом состояние +4 по-прежнему более стабильно, чем +2, но к тому времени, когда вы доберетесь до свинца, состояние +2 станет более стабильным и доминирует в химическом составе свинца.

     

    Пример из химии углерода

    Единственный распространенный пример степени окисления +2 в химии углерода встречается в монооксиде углерода, CO. Оксид углерода является сильным восстановителем, поскольку он легко окисляется до диоксида углерода, где степень окисления +4 является более термодинамически стабильной.

    Например, моноксид углерода восстанавливает многие оксиды горячего металла до металла — реакция, которая используется, например, при извлечении железа в доменной печи.

     

    Примеры из химии олова

    К тому времени, когда вы дойдете до олова в группе, состояние +2 станет все более распространенным, и существует хороший диапазон соединений как олова (II), так и олова (IV). Однако олово (IV) по-прежнему является более стабильной степенью окисления олова.

    Это означает, что будет довольно легко преобразовать соединения олова (II) в соединения олова (IV). Лучше всего это проявляется в том, что ионы Sn 2+ в растворе являются хорошими восстановителями.

    Например, раствор, содержащий ионы олова (II) (например, раствор хлорида олова (II)), восстановит раствор йода до ионов йодида. При этом ионы олова (II) окисляются до ионов олова (IV).


    Примечание:   Для простоты я пишу это уравнение (и следующие несколько), как если бы продукт содержал простые ионы олова (IV). На самом деле простых ионов олова (IV) в растворе не существует. В этих примерах они обычно будут частью гораздо более крупного комплексного иона. Не беспокойтесь об этом на этом уровне.


    Ионы олова (II) также восстанавливают ионы железа (III) до ионов железа (II). Например, раствор хлорида олова (II) восстанавливает раствор хлорида железа (III) до раствора хлорида железа (II). При этом ионы олова (II) окисляются до более стабильных ионов олова (IV).

     

    Ионы олова (II), конечно, также легко окисляются сильными окислителями, такими как подкисленный раствор манганата калия (VII) (раствор перманганата калия). Эту реакцию можно использовать в качестве титрования для определения концентрации ионов олова (II) в растворе.


    Примечание:   Если вас не устраивают расчеты титрования (в том числе расчеты с использованием манганата калия (VII)), вас может заинтересовать моя книга по химическим расчетам.


    И напоследок. . .

    В органической химии олово и концентрированная соляная кислота традиционно используются для восстановления нитробензола до фениламина (анилина). В этой реакции олово сначала окисляется до ионов олова (II), а затем до предпочтительных ионов олова (IV).


    Примечание:   Эта реакция подробно описана в разделе сайта, посвященном органической химии, на странице, посвященной получению фениламина.

    Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу, если вы решите перейти по этой ссылке.



    Примеры из химии свинца

    Со свинцом ситуация обратная. На этот раз степень окисления свинца (II) более стабильна, и соединения свинца (IV) имеют сильную тенденцию реагировать с образованием соединений свинца (II).

    Хлорид свинца(IV), например, разлагается при комнатной температуре с образованием хлорида свинца(II) и газообразного хлора:

    . . . а оксид свинца (IV) разлагается при нагревании с образованием оксида свинца (II) и кислорода.

    Оксид свинца(IV) также реагирует с концентрированной соляной кислотой, окисляя часть ионов хлорида в кислоте до газообразного хлора. И снова опережение уменьшается с +4 до более стабильного состояния +2.

     

    Попытка объяснить тенденции изменения степеней окисления

    Нет ничего удивительного в нормальной степени окисления группы +4.

    Все элементы группы имеют внешнюю электронную структуру ns 2 np x 1 np y 1 , где n изменяется от 2 (для углерода) до 6 (для свинца). Степень окисления +4 — это когда все эти внешние электроны непосредственно участвуют в связывании.

    По мере того, как вы приближаетесь к нижней части группы, наблюдается растущая тенденция к тому, чтобы пара s 2 не использовалась в соединении. Это часто называют эффект инертных пар — и является доминирующим в химии свинца.

    Однако само название «эффект инертной пары» ничего не объясняет. Вам нужно рассмотреть два разных объяснения в зависимости от того, говорите ли вы об образовании ионных или ковалентных связей.


    Примечание:   Следующее, скорее всего, будет далеко за пределами того, что вам нужно для уровня UK A (или его эквивалента) — , и приведено в основном для интереса. Чтобы быть уверенным, обратитесь к своему учебному плану и, что более важно, к прошлым экзаменационным работам и схемам оценок. Если вы готовитесь к экзамену в Великобритании и у вас его нет, перейдите по этой ссылке на страницу учебных программ, чтобы узнать, как их получить.


    Эффект инертной пары при образовании ионных связей

    Если элементы группы 4 образуют ионы 2+, они потеряют p-электроны, оставив пару s 2 неиспользованной. Например, чтобы сформировать ион свинца (II), свинец потеряет два 6p-электрона, но 6s-электроны останутся неизменными — «инертная пара».

    Обычно вы ожидаете, что энергия ионизации будет падать по мере того, как вы спускаетесь вниз по группе по мере того, как электроны удаляются от ядра. В группе 4 этого не происходит.

    На этой первой диаграмме показано, как меняется общая энергия ионизации, необходимая для образования ионов 2+, по мере продвижения вниз по Группе. Все значения даны в кДж моль -1 .

    Обратите внимание на небольшое увеличение между оловом и свинцом.

    Это означает, что удалить р-электроны из свинца несколько труднее, чем из олова.

    Однако, если вы посмотрите на картину потери всех четырех электронов, разница между оловом и свинцом будет гораздо заметнее. Относительно большое увеличение между оловом и свинцом должно быть связано с тем, что пару 6s 2 значительно труднее удалить из свинца, чем соответствующую пару 5s 2 из олова.

    Опять же, все значения даны в кДж·моль -1 , и обе диаграммы имеют приблизительно одинаковый масштаб.

    Причины всего этого кроются в Теории Относительности. С более тяжелыми элементами, такими как свинец, есть то, что известно как релятивистское сжатие электронов, которое стремится притянуть электроны ближе к ядру, чем можно было бы ожидать. Поскольку они ближе к ядру, их труднее удалить. Чем тяжелее элемент, тем сильнее этот эффект.

    Это влияет на s-электроны гораздо больше, чем на p-электроны.

    В случае свинца релятивистское сжатие делает удаление 6s-электронов энергетически более трудным, чем можно было бы ожидать. Энерговыделения при образовании ионов (таких как энтальпия решетки или энтальпия гидратации) явно недостаточно, чтобы компенсировать эту дополнительную энергию. Это означает, что для свинца не имеет энергетического смысла образовывать ионы 4+.


    Примечание:   Если вы хотите узнать больше о релятивистском сжатии, попробуйте поискать в Google релятивистских сжатых электронов — но ожидайте, что вам придется много читать!


    Эффект инертной пары при образовании ковалентных связей

    Вам нужно подумать, почему углерод обычно образует четыре ковалентные связи, а не две.

    Используя обозначение «электроны в ящиках», внешняя электронная структура углерода выглядит следующим образом:

    Есть только два неспаренных электрона. Однако прежде чем углерод образует связи, он обычно переводит один из s-электронов на пустую р-орбиталь.

    Остаются 4 неспаренных электрона, которые (после гибридизации) могут образовывать 4 ковалентные связи.

    Стоит поставлять энергию для продвижения s-электрона, потому что тогда углерод может образовать в два раза больше ковалентных связей. Каждая образующаяся ковалентная связь высвобождает энергию, и этого более чем достаточно для снабжения энергией, необходимой для продвижения.

    Одно из возможных объяснений нежелания свинца делать то же самое заключается в падении энергии связи по мере продвижения вниз по Группе. Энергия связи имеет тенденцию падать по мере того, как атомы становятся больше, а связывающая пара находится дальше от двух ядер и лучше экранируется от них.

    Например, энергии, высвобождаемой при образовании двух дополнительных связей Pb-X (где X представляет собой H, Cl или что-то еще), может быть недостаточно для компенсации дополнительной энергии, необходимой для продвижения 6s-электрона на пустую 6p-орбиталь.

    Это, конечно, было бы еще хуже, если бы энергетический зазор между 6s- и 6p-орбиталями увеличивался за счет релятивистского сжатия 6s-орбитали.

     

    Вопросы для проверки вашего понимания

    Если это первый набор вопросов, который вы задали, пожалуйста, прочтите вводную страницу, прежде чем начать. Вам нужно будет использовать КНОПКУ НАЗАД в браузере, чтобы вернуться сюда позже.

    вопросов о тенденциях степени окисления в группе 4

    ответов

     

    Куда бы вы хотели отправиться сейчас?

    В меню группы 4 . . .

    В меню неорганической химии. . .

    В главное меню . . .

     

    © Джим Кларк, 2004 г. (последнее изменение: январь 2022 г.)

    Тенденции состояния окисления в группе 4

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    3691
    • Джим Кларк
    • Школа Труро в Корнуолле

    На этой странице рассматриваются степени окисления (степени окисления), принятые элементами группы 4 (углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb)). Он исследует растущую тенденцию элементов к образованию соединений со степенью окисления +2, особенно для олова и свинца.

    Некоторые примеры тенденций изменения степеней окисления

    Типичная степень окисления элементов группы 4 равна +4, например, CCl 4 , SiCl 4 и SnO 2 .

    CH 4 , однако, не является примером углерода со степенью окисления +4. Поскольку углерод более электроотрицателен, чем водород, его степень окисления равна -4.

    Однако ниже по группе есть еще примеры со степенью окисления +2, такие как SnCl 2 , PbO и Pb 2 + . Состояние +4 олова все еще более стабильно, чем его состояние +2, но для свинца и более тяжелых элементов состояние +2 более стабильно; он доминирует в химии свинца.

    Пример из химии углерода

    Единственным распространенным примером углерода в степени окисления +2 является окись углерода, CO. Окись углерода является сильным восстановителем, поскольку она легко окисляется до двуокиси углерода, которая имеет более термодинамически стабильное окисление состояние +4. Например, монооксид углерода восстанавливает многие оксиды горячих металлов до простых металлов; эта реакция имеет много полезных применений, одно из которых — извлечение железа в доменной печи.

    Примеры из химии олова

    Для олова и ниже состояние +2 становится все более распространенным, и существует множество соединений олова (II) и олова (IV). Однако олово (IV) является более стабильной степенью окисления; поэтому довольно легко превратить соединения олова (II) в соединения олова (IV). Лучше всего это видно на примере того, что ионы Sn 2 + в растворе являются сильными восстановителями.

    Раствор, содержащий ионы олова (II) (например, сольватированный хлорид олова (II)), восстанавливает йод до иодид-ионов. При этом ионы олова (II) окисляются до ионов олова (IV).

    Ионы олова(II) также восстанавливают ионы железа(III) до ионов железа(II): хлорид олова(II) восстанавливает хлорид железа(III) до хлорида железа(II) в растворе. При этом ионы олова (II) окисляются до более стабильных ионов олова (IV).

    Кроме того, ионы олова(II) легко окисляются сильными окислителями, такими как подкисленный манганат калия(VII) (перманганат калия). Эта реакция используется для титрования определения концентрации ионов олова (II) в растворе.

    В качестве последнего примера в органической химии олово и концентрированная соляная кислота традиционно используются для восстановления нитробензола до фениламина (анилина). Олово сначала окисляется до ионов олова (II), а затем до предпочтительных ионов олова (IV).

    Примеры из химии свинца

    Со свинцом ситуация обратная. Степень окисления свинца (II) более стабильна; соединения свинца (IV) имеют сильную склонность реагировать с образованием соединений свинца (II). Хлорид свинца (IV), например, разлагается при комнатной температуре с образованием хлорида свинца (II) и газообразного хлора:

    Оксид свинца(IV) разлагается при нагревании с образованием оксида свинца(II) и кислорода:

    Оксид свинца(IV) также реагирует с концентрированной соляной кислотой, окисляя ионы хлорида в кислоте до газообразного хлора. Опять же, свинец уменьшается с +4 до более стабильного состояния +2.

    Объяснение трендов степеней окисления

    Нет ничего необычного в стабильности степени окисления +4 в группе 4. Каждый из элементов в группе имеет внешнюю электронную структуру ns 2 np x 1 np y 1 , где n — номер периода, варьирующийся от 2 (для углерода) до 6 (для свинца). В степени окисления +4 все валентные электроны непосредственно участвуют в связывании.

    Ближе к концу группы наблюдается тенденция к тому, что пара s 2 не участвует в связывании. Это часто известно как эффект инертной пары , и он преобладает в химии свинца. Этому есть два разных объяснения, в зависимости от того, идет ли речь об образовании ионных или ковалентных связей.

    Эффект инертной пары при образовании ионных связей

    Если элементы группы 4 образуют ионы 2+, они теряют свои p-электроны, оставляя пару s 2 неиспользованной. Например, для образования иона свинца (II) свинец теряет два 6p-электрона, но 6s-электроны остаются неизменными, образуя «инертную пару».

    Энергии ионизации обычно уменьшаются по группе по мере удаления электронов от ядра. Это не относится к группе 4. Эта первая диаграмма показывает, как общая энергия ионизации, необходимая для образования иона 2+, изменяется в группе. Значения даны в кДж моль -1 .

    Обратите внимание на небольшое увеличение между оловом и свинцом. Это указывает на то, что удалить р-электроны из свинца труднее, чем из олова.

    Однако при рассмотрении картины потери всех четырех электронов на приведенной ниже диаграмме это несоответствие между оловом и свинцом становится гораздо более очевидным. Относительно большое увеличение между оловом и свинцом связано с большей трудностью удаления пары 6s 2 в свинце, чем соответствующих 5s 2 пара из жести.

    (Опять же, все значения даны в кДж·моль -1 , и обе диаграммы имеют приблизительно одинаковый масштаб. )

    Эти эффекты обусловлены теорией относительности. Более тяжелые элементы, такие как свинец, испытывают релятивистское сжатие электронов, которое притягивает электроны ближе к ядру, чем ожидалось. Поскольку они расположены ближе, их труднее удалить. Чем тяжелее элемент, тем сильнее становится этот эффект. Это влияет на s-электроны в большей степени, чем на p-электроны.

    В свинце из-за релятивистского сжатия удалить 6s-электроны энергетически труднее, чем ожидалось. Условия высвобождения энергии при образовании ионов (например, энтальпия решетки или энтальпия гидратации) не могут компенсировать эту дополнительную энергию. Поэтому для свинца не имеет энергетического смысла образовывать ионы 4+.

    Эффект инертной пары при образовании ковалентных связей

    Углерод обычно образует четыре ковалентные связи, а не две. Используя обозначение электронов в ящиках, внешняя электронная структура углерода выглядит следующим образом:

    Есть только два неспаренных электрона. Однако прежде чем углерод образует связи, он обычно переводит s-электрон на пустую р-орбиталь.

    Остаются 4 неспаренных электрона, которые (после гибридизации) могут образовывать 4 ковалентные связи.

    Стоит поставлять энергию для продвижения s-электрона, потому что тогда углерод может образовывать в два раза больше ковалентных связей. Каждая образующаяся ковалентная связь высвобождает энергию, и этого более чем достаточно для обеспечения энергии, необходимой для продвижения.

    Одно из возможных объяснений нежелания свинца делать то же самое заключается в уменьшении энергии связи вниз по группе. Энергии связи уменьшаются по мере того, как атомы становятся больше, а связывающая пара находится дальше от двух ядер и лучше экранируется от них.

    Например, энергии, высвобождаемой при образовании двух дополнительных связей Pb-X (где X представляет собой H или Cl или что-то еще), может быть недостаточно для компенсации дополнительной энергии, необходимой для продвижения 6s-электрона на пустую 6p-орбиталь. Этот эффект усиливается, если энергетический зазор между 6s- и 6p-орбиталями увеличивается за счет релятивистского сжатия 6s-орбитали.

    Авторы и ссылки

    Джим Кларк (Chemguide.co.uk)


    Эта страница под названием «Тенденции состояния окисления в группе 4» распространяется по незаявленной лицензии, ее автором, ремиксом и/или куратором является Джим Кларк.

    1. Наверх
    • Была ли эта статья полезной?
    1. Тип изделия
      Раздел или Страница
      Автор
      Джим Кларк
      Показать страницу Содержание
      нет на странице
    2. Теги
      1. химия углерода
      2. ковалентные связи
      3. группа 4
      4. инертная пара
      5. эффект инертной пары
      6. ионные связи
      7. свинец
      8. химия свинца
      9. окисление
      10. степень окисления
      11. степени окисления
      12. олово
      13. химия олова
      14. Тренды

    кремний | Элемент, атом, свойства, использование и факты

    кремний

    Посмотреть все носители

    Ключевые люди:
    Йонс Якоб Берцелиус Фредерик Марк Бекет
    Связанные темы:
    кремниевый детектор реконструкция поверхности аморфный кремний кремний-29 кремний-28

    Просмотреть весь связанный контент →

    Резюме

    Прочтите краткий обзор этой темы

    кремний (Si) , неметаллический химический элемент из семейства углерода (группа 14 [IVa] периодической таблицы). Кремний составляет 27,7% земной коры; это второй по распространенности элемент в земной коре, уступающий только кислороду.

    Название кремний происходит от латинского silex или silicis , что означает «кремень» или «твердый камень». Аморфный элементный кремний был впервые выделен и описан как элемент в 1824 году шведским химиком Йонсом Якобом Берцелиусом. Нечистый кремний был получен уже в 1811 году. Кристаллический элементарный кремний не был получен до 1854 года, когда он был получен в виде продукта электролиза. Однако в форме горного хрусталя кремний был знаком додинастическим египтянам, которые использовали его для изготовления бус и маленьких ваз; к ранним китайцам; и, вероятно, многим другим древним. Изготовлением стекла, содержащего кварц, занимались как египтяне — по крайней мере, уже в 1500 г. до н. э., так и финикийцы. Конечно, многие из встречающихся в природе соединений, называемых силикатами, использовались в различных видах строительных растворов для строительства жилищ самыми ранними людьми.

    электронная конфигурация0648
    Element Properties
    atomic number 14
    atomic weight 28.086
    melting point 1,410 °C (2,570 °F)
    boiling point 3,265 ° C (5909 °F)
    плотность 2,33 г/см 3
    степень окисления −4, (+2), +4
    1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 2

    Occurrence and distribution

    On a по массе содержание кремния в земной коре уступает только кислороду. Оценки космического содержания других элементов часто приводятся в терминах числа их атомов, приходящихся на 10 6 атомов кремния. Только водород, гелий, кислород, неон, азот и углерод превосходят кремний по космическому изобилию. Кремний считается космическим продуктом поглощения альфа-частиц при температуре около 10 9 К, по ядрам углерода-12, кислорода-16 и неона-20. Энергия, связывающая частицы, образующие ядро ​​кремния, составляет около 8,4 миллиона электрон-вольт (МэВ) на нуклон (протон или нейтрон). По сравнению с максимумом около 8,7 млн ​​электрон-вольт для ядра железа, почти в два раза более массивного, чем у кремния, эта цифра указывает на относительную стабильность ядра кремния.

    Чистый кремний слишком реакционноспособен, чтобы его можно было найти в природе, но он встречается практически во всех горных породах, а также в песке, глинах и почвах в сочетании с кислородом в виде кремнезема (SiO 2 , диоксид кремния) или с кислородом и другими элементами (например, алюминием, магнием, кальцием, натрием, калием или железом) в виде силикатов. Окисленная форма, такая как двуокись кремния и особенно силикаты, также распространена в земной коре и является важным компонентом мантии Земли. Его соединения встречаются также во всех природных водах, в атмосфере (в виде кремнеземистой пыли), во многих растениях, в скелетах, тканях и биологических жидкостях некоторых животных.

    Британская викторина

    118 Названия и символы Периодической таблицы Викторина

    Периодическая таблица состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этом тесте вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

    В соединениях диоксид кремния встречается как в кристаллических минералах (например, кварц, кристобалит, тридимит), так и в аморфных или кажущихся аморфными минералах (например, агат, опал, халцедон) во всех районах суши. Природные силикаты характеризуются обилием, широким распространением, сложностью строения и состава. В силикатных минералах содержится большинство элементов следующих групп периодической таблицы: группы 1–6, 13 и 17 (I–IIIa, IIIb–VIb, VIIa). Эти элементы считаются литофильными или камнелюбивыми. Важные силикатные минералы включают глины, полевой шпат, оливин, пироксен, амфиболы, слюды и цеолиты.

    Свойства элемента

    Элементарный кремний получают в промышленных масштабах путем восстановления кремнезема (SiO 2 ) коксом в электрической печи, а затем очищенный продукт очищают. В небольших масштабах кремний можно получить из оксида восстановлением алюминием. Почти чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния или трихлорсилана. Для использования в электронных устройствах монокристаллы выращивают путем медленного извлечения затравочных кристаллов из расплавленного кремния.

    Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Чистый кремний представляет собой твердое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском и октаэдрической кристаллической структурой, такой же, как у алмазной формы углерода, с которой кремний имеет много химических и физических сходств. Пониженная энергия связи в кристаллическом кремнии делает этот элемент менее плавящимся, более мягким и химически более активным, чем алмаз. Описана коричневая порошкообразная аморфная форма кремния, которая также имеет микрокристаллическую структуру.

    Поскольку кремний образует цепочки, подобные тем, которые образованы углеродом, кремний изучался как возможный базовый элемент для кремниевых организмов. Однако ограниченное число атомов кремния, которые могут образовывать катеты, значительно уменьшает количество и разнообразие соединений кремния по сравнению с соединениями углерода. Окислительно-восстановительные реакции необратимы при обычных температурах. В водных системах стабильны только степени окисления 0 и +4 кремния.

    Кремний, как и углерод, относительно неактивен при обычных температурах; но при нагревании он энергично реагирует с галогенами (фтором, хлором, бромом и йодом) с образованием галогенидов и с некоторыми металлами с образованием силицидов. Как и в случае с углеродом, связи в элементарном кремнии достаточно прочны, чтобы требовать больших энергий для активации или стимулирования реакции в кислой среде, поэтому на него не действуют кислоты, кроме плавиковой. При красном калении кремний подвергается воздействию водяного пара или кислорода, образуя поверхностный слой диоксида кремния. Когда кремний и углерод объединяются при температуре электропечи (2000–2600 ° C [3600–4700 ° F]), они образуют карбид кремния (карборунд, SiC), который является важным абразивом. С водородом кремний образует ряд гидридов, силанов. В сочетании с углеводородными группами кремний образует ряд кремнийорганических соединений.

    Известны три стабильных изотопа кремния: кремний-28, составляющий 92,21% элемента в природе; кремний-29, 4,70%; и кремний-30, 3,09%. Известно пять радиоактивных изотопов.

    Элементарный кремний и большинство кремнийсодержащих соединений нетоксичны. Действительно, ткани человека часто содержат от 6 до 90 миллиграммов кремнезема (SiO 2 ) на 100 граммов сухого веса, и многие растения и низшие формы жизни усваивают кремнезем и используют его в своих структурах. Вдыхание пыли, содержащей альфа-SiO 2 , однако, вызывает серьезное заболевание легких, называемое силикозом, распространенное среди шахтеров, каменотесов и керамистов, если не используются защитные устройства.

    100 нано-историй: кремний против кремния + окисление кремния! | Карлос Мануэль Харкин Санчес

    Эпизод #80: Все о кремнеземе!

    Это ваш любимый энтузиаст материаловедения и нанотехнологий! Сегодня я расскажу больше об атоме кремнезема и о том, как рассчитать степень окисления (чтобы объяснить, почему диоксид кремния является такой замечательной молекулой для аэрогелей кремнезема).0008

    Для краткого обзора того, что такое Оксидация, я рекомендую прочитать статью ниже:

    100 Нано-Историй: Оксидация!

    Эпизод #54: Объяснение состояний окисления углерода!

    cjarquin.medium.com

    TL;DR → Окисление! 🔑

    • Окисление означает количество электронов атома в химическом соединении, которое было потеряно или получено в результате процесса, известного как окисление. Это число известно как число окисления !
    • Числа окисления могут выглядеть так: (-2, +2, +4)
    • Если атом имеет отрицательное число, это означает, что элемент получил электроны от другого элемента.
    • Если элемент имеет положительное число, это означает, что элемент потерял электроны от другого элемента.
    • Чтобы рассчитать степень окисления любой органической молекулы/соединения, нужно найти количество валентных электронов основного элемента за вычетом валентных электронов от других атомов, присоединенных к этому основному элементу (на приведенной диаграмме).
    • Валентные электроны — это электроны во внешней оболочке/последнем ряду атома.

    Теперь, когда мы разобрались с основными понятиями, давайте сначала разберемся с оставшейся разницей между Silica, и Silicon!

    Сходства и различия! 🔑

    Сразу скажу, Кремний — это элемент Периодической таблицы элементов.

    Диоксид кремния/диоксид кремния состоит из атомов кремния и кислорода (основным соединением является SiO2.)

    Диоксид кремния имеет более высокую температуру плавления и кипения, чем диоксид кремния, потому что существует больше ковалентных связей, которые удерживают молекулу вместе, чем в атоме кремния. Чем больше ковалентных связей, тем выше должна быть температура, чтобы разорвать внутримолекулярные связи.

    Температура плавления кремния → 1414 °C (2577,2 °F)

    Температура плавления кремния → 1713 °C (3115,4 °F)

    Температура кипения кремния → 3265 °C (5909 °F)

    Температура кипения Силикагель → 2230°C (4046°F)

    В диоксиде кремния/диоксиде кремния все степени окисления будут равны нулю, так как диоксид кремния является стабильным и нейтральным соединением.

    Но чтобы решить окисление кремнезема, вот как выглядит соединение кремнезема:

    Основным элементом на диаграмме является атом кремния , который имеет два атома кислорода, которые связаны двойной связью с атомом кремния. .

    Степень окисления кислорода -2, так как количество валентных электронов во внешней оболочке кислорода равно 6, и нужно добавить еще 2 электрона, чтобы «удовлетворить» внешнюю оболочку кислорода.

    Нормальная степень окисления атома кремния 0, , но это не работает, потому что нам нужно, чтобы степени окисления в соединении были равны 0.

    Итак, мы можем рассчитать степень окисления кремния в кремнеземе, умножив степени окисления обоих атомов кислорода на (- 2 х 2 = -4). -4 — это степень окисления для обоих атомов кислорода, что дает нам следующий вывод:

    • Чтобы степени окисления диоксида кремния были равны нулю, атом кремния должен иметь степень окисления +4.
    • A -4 степень окисления от обоих атомов кислорода и “+4” степень окисления равна нулю от общей степени окисления кремния!

    Теперь это должно дать нам лучшее объяснение того, почему диоксид кремния/диоксид кремния является таким ценным соединением при изготовлении аэрогелей на основе диоксида кремния и почему он используется во многих областях (например, в аэрогелях).

    Я расскажу последние разделы об оптических свойствах кремнеземного аэрогеля в последних эпизодах (Эпизоды № 81– № 85), прежде чем вернуться к сочетанию химии и математики в аэрогелях, прежде чем объявить об идее, которую я хотел бы изучить подробнее!

    До скорой встречи с оптическими свойствами кремнеземных аэрогелей для применения в солнечной энергетике! ✌🏽

    Окисление Число электронов атома в химическом соединении, которое было потеряно или получено в результате процесса, известного как окисление. Это число известно как Число окисления!

    Ковалентные связи Они связаны химически, потому что электроны распределены поровну! Ковалентные связи образуются между двумя неметаллами! Делиться заботой! 😄

    Валентные электроны Электроны во внешней оболочке/последнем ряду атома.

    Диоксид кремния/диоксид кремния Соединение, состоящее из атомов кремния и кислорода (основным соединением является SiO2.)

    Почему диоксид кремния имеет более высокую температуру плавления, чем сера?

    Диоксид кремния (SiO2) имеет макромолекулярную структуру. Это означает, что он образует тысячи ковалентных связей между своими…

    www.mytutor.co.uk

    100 Nano-Stories: «В закладках!» 🔖

    Все статьи в одном месте!

    cjarquin.medium.com

    © 2021, Карлос Мануэль Харкин Санчес. Все права защищены.

    Сверхчистые наночастицы кремния, синтезированные лазером, с различными степенями окисления для биомедицинских применений

    Сверхчистые лазерно-синтезированные наночастицы кремния с переменной степенью окисления для биомедицинских применений

    Ахмед Аль-Каттан, и Юрий В. Рябчиков, аб Тарек Баати, cd Владимир Красная, и Хуан Ф. Санчес-Ройо, и Марк Сентис, или Диана Брагер, cg Виктор Ю. Тимошенко, бфх Мари-Энн Эстев cg а также Андрей В. Кабашин* ах

    Принадлежности автора

    * Соответствующие авторы

    и Экс-Марсельский университет, CNRS, LP3 UMR 7341, Campus de Luminy, Case 917, Marseille cedex 9, Франция
    Электронная почта: [email protected] univ-mrs.fr

    б П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект, 53, Москва, Россия

    в Экс-Марсельский университет, INSERM, CRO2 UMR 911, Faculté de Pharmacie, Марсель Седекс 5, Франция

    д Laboratoire des Substances Naturelles, Национальный институт физико-химических исследований и анализа (INRAP), технополь Сиди Табет Ариана 2020, Тунис

    и UMDO – Unidad Asociada a CSIC-IMM, Instituto de Ciencias de los Materiales, Universidad de Valencia, PO Box 22085, 46071 Валенсия, Испания

    ф Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (Московский инженерно-физический институт), Инженерно-физический институт биомедицины (ФизБио), Лаборатория бионанофотоники, Каширское ш. , 31, 115409 Москва, Россия

    г Assistance Publique – Hôpitaux de Marseille, Hôpital Timone, Marseille cedex 5, Франция

    ч Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, физфак, 119992 Москва, Россия

    Аннотация

    Число окисления элементов в периодической таблице

    Некоторые элементы периодической таблицы имеют только одну или две степени окисления. Но некоторые из них имеют много степеней окисления. Степень окисления элемента в соединении может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

    В соединениях натрия натрий имеет степень окисления только +1.

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

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


    Важные факты о степенях окисления

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


    Степень окисления может быть положительной или отрицательной

    • Мы знаем, что металлов выделяют электроны с образованием положительных ионов. Поэтому металлы всегда образуют положительных степеней окисления.
    • Но неметаллы , такие как сера, фосфор, хлор, могут показывать оба положительные или отрицательные степени окисления.

    Более одной степени окисления элемента

    Некоторые элементы могут иметь более одной степени окисления. Специально d блочные элементы показывают это поведение.

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

    Когда элемент не соединяется или не образует соединения

    Когда элемент не соединяется, его степень окисления равна 0.

    Пример: степень окисления Au равна 0.


    Когда элемент соединяется с элементом того же типа.

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

    Пример: степень окисления Br в Br 2 равна 0.


    Степени окисления s-блока

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

    Обычно щелочные металлы 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, например, хлор (-1, 0, +1, +3, +5, +7) и сера (-2, 0, + 4, +6). Некоторые из них имеют ограниченную степень окисления, например фтор (-1).

    Периодическая таблица со степенями окисления

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

    ПРИМЕЧАНИЕ. Helium 0 3 Lithium +1 4 Beryllium +2 5 Boron +3 6 Углерод -4 , -3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3 , +4 7

    Азот 90 , -4 , -3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3 8 Кислород -2 , -1 , 0 , +1 , +2

    7 9 Фтор -1 , 0 10 Неон 0 11 + натрий 11 90
    0013 12 Magnesium +2 13 Aluminium +3 14 Silicon 0 , +4 15 Phosphorous 0 , +1, +3, +5 16 Sulfur -2, 0, +2, +4, +6 17 Хлор -1, 0, +1, ++1, +1, +1, +1, +1, +1, +1, +1, +1, +1, +1, + 3 , +5 , +7 18 Argon 0 19 Калий +1 20 .

    Водород

    Водород образует три степени окисления: -1, 0, +1. Степень окисления 0 происходит только в молекуле водорода.

    -1 степень окисления — Примеры

    Когда водород образует соединения с металлами, степень окисления водорода равна -1. NaH и CaH 2 вот несколько примеров.


    +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. Так, литий, натрий, калий, рубидий, цезий имеют только одну степень окисления +1.

    Щелочноземельные металлы — группа 2

    Как и щелочные металлы, щелочноземельные металлы имеют степень окисления только +2. Бериллий, магний, кальций, стронций, барий имеют степень окисления +2.

    p Блок

    Группа 3

    Элементы третьей группы: бор, алюминий, галлий, индий и таллий.


    Бор
    • +3: BCl 3 , BF 3

    Алюминий (алюминий)

    Алюминий – это металл. Таким образом, он удаляет свои три электрона из последней оболочки, чтобы показать степень окисления +3. Немного примерами +3 степеней окисления алюминия являются AlCl 3 , Ал 2 О 3 .


    Группа 4


    Углерод

    Степень окисления углерода изменяется от -4 до +4.

    • -4: Ch 4 -Метан
    • -3: Ch 3 CH 3 -Ethane
    • -2: Ch 3 CL
    • -1: CL 2 CL
    • -1: Clch 2 CL
    • -1: CL 2 . Cl
    • 0 : CH 2 Cl 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 степени окисления при спуск группы.


    Азот

    Азот имеет различные степени окисления от -3 до +5.

    • -3: Аммиак (NH 3 ), хлорид аммония (NH 4 Cl)
    • -1: Гидроксиламин (NH 2 OH)
    • 0: Газообразный азот (N 2 )
    • +1: Закись азота (N 2 O)
    • +2: оксид азота (НО)
    • +3: Диназот триоксид (N 2 O 3 )
    • +4: азотистый диоксид (NO 2 ), триоксид диазота (N 2 O 4 )
    • +5: диазот пентоксид (N 2 O 5 )

    Фосфор

    Фосфор также имеет различные степени окисления от -3 до +5.

    • -3: NA 3 P, CA 3 P 2 , PH 3
    • -0: P 8 , P 4
    • -+1: H 4
    • 9
    • -+1: H 4
    • 9
    • -+1: H 4
    • 9
    • -+10039. 2
    • +3: P 2 O 3 , H 3 PO 3
    • +5: H 3 PO 4 , NA 3 3 PO 4 , NA 3 39. 2 О 5

    Группа 6

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


    Кислород

    Кислород занимает второе место по величине электроотрицательности в периодической таблице. Поэтому в большинстве случаев окисление число кислорода отрицательно. Кислород образует только положительные степени окисления при соединении с фтором.

    • +2: In F 2
    • 0: Молекула кислорода (O 2 )
    • -1: Примером степени окисления -1 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 — еще один элемент р-блока, который имеет разные степени 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 множество степеней окисления. (от -1 до +7)


    • -1: HCl , NaCl
    • 0: Cl 2 газ
    • +1 : HOCl , NaClO
    • +3: NaClO 9059 2 3
    • +7: NaClO 4 , HClO 4

    3d-металлы

    Большинство 3d-металлов имеют переменную степень окисления. Например, железо имеет две степени окисления +2 и +3.

    • +2: FeO, FeCl 2
    • +3: Fe 2 O 3

    Цинк имеет только одну степень окисления +2.

    3d metals variable oxidation states

    3d Metal Oxidation state
    Sc +3
    Ti +2 , +3 ,+4
    Va + 2 , +3 , +4 , +5
    Кр +2 , +3 , +6
    Mn +2 , +4 , +6 , +7
    Fe +2 , +3
    Co 2 , +3
    Ni +2
    Cu +1 , +2
    Zn +2

    Степень окисления и цвет соединения или раствора Возьмем пример


    8 90.

    • FeCl2 — зеленый
    • FeCl3 — коричневый

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

    Сера и хлор находятся в 6-й и 7-й группах периодической таблицы. Таким образом, у нас есть шесть и семь электронов. их конечные энергетические уровни соответственно. Эти электроны могут объединяться с кислородом, образуя различные соединения. Некоторые примеры обсуждаются ниже.

    Сера отдает все свои последние шесть электронов, образуя молекулу серной кислоты (степень окисления +6). Хлор может отдать семь электронов, чтобы сделать хлорную кислоту со степенью окисления +7.

    Хлор может принять один электрон для образования аниона хлорида (степень окисления -1). Сера может принять два электрона, чтобы сформировать анион сульфида. (степень окисления -2).


    Common oxidation states of sulfur

    9079 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9075 9. 1071070
    Common Oxidation State Example Compound
    -2 H 2 S
    0 Elemental sulfur (S 8 )
    +4 SO 2
    +6 SO 3 , H 2 SO 4
    9

    9078 9.107.0039 2

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

    -2 + x = -1

    x = +1

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

    Не путать со степенью окисления и зарядом иона

    Степень окисления и заряд иона не всегда равны.

    • Na + Степень окисления иона (+1) и заряд иона (+1) одинаковы.
    • Степень окисления иона Cl и заряд иона одинаковы.
    • Но в KMnO 4 степень окисления атома марганца +7. Но марганец не образовывал ион +7 в KMnO 4 .
    • Хром не образует ион +6. А вот в K 2 CrO 4 степень окисления хрома +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, найдите электроотрицательность какого элемента 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 самые высокие степени окисления в периодической таблице?

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

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


    Какой элемент всегда имеет нулевую или отрицательную степень окисления?

    Фтор всегда имеет нулевую или отрицательную степень окисления, потому что фтор является наиболее электроотрицательным элементом в периодической таблице. Таким образом, он всегда получает электрон, когда фтор соединяется с другим элементом, образуя степень окисления -1. Фтор образует нулевую степень окисления в молекуле F 2 .

    В NaF и HF степень окисления фтора равна -1.

    Приведите пример реакции на хлор с положительной степенью окисления после реакции?

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

    • +1: NaClO
    • +5: NaClO 3

    s блочные элементы имеют ли они переменные степени окисления

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


    Какова максимальная степень окисления элементов р-блока?

    Элементы группы VII образуют самые высокие степени окисления. Из группы VII хлор образует степень окисления +7.

    Какие элементы имеют степень окисления +7 и приведите примеры?

    Как марганец, так и хлор имеют степень окисления +7. В перманганате калия (KMnO 4 ) и HMnO 4 степень окисления марганца равна +7. Хлор образует хлористую кислоту (HClO 4 ) со степенью окисления +7.

    Степень окисления и кислотность

    При увеличении степени окисления также увеличивается сила кислотности. Учитывайте кислотность различные оксиды азота.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    © 2015 - 2019 Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение «Таловская средняя школа»

    Карта сайта

    Common Oxidation State Example Compound
    -1 HCl
    0 Cl 2
    +1 HOCl
    +3 HCLO 2
    +5 HCLO 3
    +7 HCLO 4 HCLO 4 13