Номер 2, страница 165 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 38. Степень окисления. Глава 5. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции - номер 2, страница 165.

2. Назовите элементы с постоянной и переменной степенью окисления. Как соотносится положение химического элемента в таблице Д. И. Менделеева со значениями его степеней окисления?

Элементы с постоянной и переменной степенью окисления

Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи в соединении являются ионными. Некоторые химические элементы проявляют в соединениях только одну, постоянную степень окисления, в то время как другие могут иметь несколько, то есть переменную степень окисления.

Элементы с постоянной степенью окисления:

• Щелочные металлы (элементы IA-группы): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. В соединениях их степень окисления всегда равна $+1$.
• Щелочноземельные металлы (элементы IIA-группы): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Их степень окисления всегда равна $+2$.
• Алюминий (Al, IIIA-группа) всегда проявляет степень окисления $+3$.
• Цинк (Zn) и Кадмий (Cd) (элементы IIB-группы) всегда имеют степень окисления $+2$.
• Фтор (F, VIIA-группа), как самый электроотрицательный элемент, всегда имеет степень окисления $-1$.

Элементы с переменной степенью окисления:

• Большинство переходных металлов (d-элементы). Например:
  • Железо (Fe) может иметь степени окисления $+2$ и $+3$.
  • Марганец (Mn) проявляет широкий диапазон степеней окисления: $+2, +3, +4, +6, +7$.
  • Медь (Cu) образует соединения со степенями окисления $+1$ и $+2$.
• Большинство неметаллов (p-элементы). Например:
  • Сера (S) может иметь степени окисления $-2, 0, +2, +4, +6$.
  • Азот (N) проявляет все степени окисления от $-3$ до $+5$.
  • Хлор (Cl), кроме $-1$, может иметь положительные степени окисления: $+1, +3, +5, +7$.

Ответ: Элементы с постоянной степенью окисления — это, как правило, металлы IA, IIA групп, а также Al, Zn, Cd и самый электроотрицательный неметалл F. Элементы с переменной степенью окисления — это большинство переходных металлов и неметаллов, которые могут образовывать соединения, отдавая или принимая разное число электронов.

Соотношение положения химического элемента в таблице Д. И. Менделеева со значениями его степеней окисления

Положение элемента в Периодической системе (номер группы и периода) позволяет прогнозировать его возможные степени окисления.

Для элементов главных подгрупп (A-групп):

• Высшая положительная степень окисления, как правило, равна номеру группы элемента. Например, у серы (S), расположенной в VIA-группе, высшая степень окисления равна $+6$. У хлора (Cl) из VIIA-группы — $+7$. Исключениями являются фтор (у него только $-1$) и кислород (высшая $+2$ в соединении $OF_2$).
• Низшая отрицательная степень окисления для неметаллов вычисляется по формуле: $N_{группы} - 8$. Например, для азота (N) из VA-группы низшая степень окисления равна $5 - 8 = -3$. Для селена (Se) из VIA-группы — $6 - 8 = -2$.
• Промежуточные степени окисления у многих неметаллов отличаются на две единицы (например, у хлора: $+7, +5, +3, +1$), что связано с последовательным отрывом электронных пар.

Для элементов побочных подгрупп (B-групп, переходных металлов):

• Переменная степень окисления обусловлена участием в образовании связей не только внешних s-электронов, но и d-электронов предыдущего энергетического уровня.
• Высшая степень окисления для многих из них также совпадает с номером группы (например, марганец Mn из VIIB-группы имеет высшую степень окисления $+7$). Эта закономерность в основном соблюдается до VIIB-группы.

Таким образом, номер группы является ключевым показателем для определения высшей положительной и (для неметаллов) низшей отрицательной степеней окисления. Принадлежность к главной или побочной подгруппе определяет характер проявления степеней окисления.

Ответ: Положение элемента в таблице Менделеева напрямую связано с его степенями окисления. Для элементов главных подгрупп высшая положительная степень окисления обычно равна номеру группы, а низшая отрицательная (для неметаллов) рассчитывается как (номер группы - 8). Для переходных металлов также наблюдается связь высшей степени окисления с номером группы, а переменчивость их степеней окисления объясняется участием d-электронов.