Вспомните!, страница 210 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Вспомните!

Дайте характеристику углерода по его положению в Периодической системе. Назовите возможные валентности углерода и степени окисления. Что вы знаете о количественном и качественном составе веществ? Как можно определить валентность элементов в соединениях? Что такое степень окисления? Как можно записать структурную формулу соединения?

Дайте характеристику углерода по его положению в Периодической системе. Назовите возможные валентности углерода и степени окисления.

Углерод (символ C) — химический элемент 14-й группы (по старой классификации — IV группы главной подгруппы), 2-го периода Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Его атомный номер — 6, относительная атомная масса — приблизительно 12,011.

Электронная конфигурация атома углерода: $1s^22s^22p^2$. На внешнем электронном слое находится 4 валентных электрона, что определяет его химические свойства. Углерод является неметаллом.

В основном (невозбужденном) состоянии атом углерода имеет два неспаренных электрона, поэтому может проявлять валентность II. Однако при поглощении небольшого количества энергии один из $2s$-электронов переходит на свободную $2p$-орбиталь, и атом переходит в возбужденное состояние с электронной конфигурацией $1s^22s^12p^3$. В этом состоянии у него четыре неспаренных электрона, что позволяет ему образовывать четыре химические связи. Таким образом, наиболее характерная валентность углерода — IV.

Степени окисления углерода очень разнообразны и могут принимать значения от -4 до +4.

• -4 (в метане $CH_4$ и других алканах, карбидах активных металлов, например, $Al_4C_3$);

• -2 (например, в этилене $C_2H_4$);

• 0 (в простых веществах — алмаз, графит, фуллерен);

• +2 (в оксиде углерода(II) $CO$, некоторых карбидах переходных металлов);

• +4 (в оксиде углерода(IV) $CO_2$, угольной кислоте $H_2CO_3$ и её солях — карбонатах).

Ответ: Углерод (C) — элемент 2-го периода, 14-й (IVA) группы, атомный номер 6. Неметалл. Возможные валентности: II и IV (наиболее характерна IV). Возможные степени окисления: от -4 до +4, включая -4, 0, +2, +4.

Что вы знаете о количественном и качественном составе веществ?

Состав любого вещества характеризуется с двух сторон: качественной и количественной.

Качественный состав отвечает на вопрос «из каких элементов состоит вещество?». Он показывает, атомы каких химических элементов входят в состав данного вещества. Например, качественный состав воды ($H_2O$) — это элементы водород (H) и кислород (O).

Количественный состав отвечает на вопрос «сколько атомов каждого элемента содержится в веществе?». Он показывает соотношение атомов элементов в молекуле или формульной единице вещества. Это соотношение отражается с помощью индексов в химической формуле. Например, количественный состав воды ($H_2O$) — два атома водорода и один атом кислорода. Количественный состав также может быть выражен через массовые доли элементов в веществе.

Ответ: Качественный состав показывает, из атомов каких элементов состоит вещество. Количественный состав показывает соотношение атомов каждого элемента в веществе (отражается индексами в формуле) или их массовые доли.

Как можно определить валентность элементов в соединениях?

Валентность — это способность атома образовывать определённое число химических связей. Определить валентность можно несколькими способами:

1. По положению элемента в Периодической системе. Для элементов главных подгрупп высшая валентность, как правило, равна номеру группы. Для неметаллов валентность в соединениях с водородом часто равна $8 - N$, где $N$ — номер группы.

2. Для бинарных соединений по валентности другого элемента. Существуют элементы с постоянной валентностью (например, H — I, O — II, щелочные металлы — I, щелочноземельные металлы — II). Зная валентность одного элемента, можно найти валентность другого, используя правило: произведение валентности первого элемента на число его атомов равно произведению валентности второго элемента на число его атомов. Например, в $Al_2O_3$ валентность кислорода II. Тогда общая валентность трёх атомов кислорода равна $3 \cdot II = 6$. Эту валентность должны скомпенсировать два атома алюминия, значит, валентность каждого атома Al равна $6 / 2 = III$.

3. По структурной (графической) формуле соединения. Валентность атома равна числу химических связей (черточек), которые отходят от его символа в структурной формуле.

Ответ: Валентность можно определить по положению элемента в Периодической системе, по известной валентности связанного с ним элемента в бинарном соединении или подсчитав число связей у атома в структурной формуле.

Что такое степень окисления?

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что все связи в этом соединении являются ионными (то есть все связывающие электронные пары полностью смещены к более электроотрицательным атомам). Это формальная величина, которая помогает отслеживать перемещение электронов в окислительно-восстановительных реакциях. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равной нулю. В отличие от валентности, которая всегда положительна и обычно является целым числом, степень окисления может иметь и дробное значение.

Ответ: Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, рассчитанный исходя из предположения, что все химические связи в ней имеют ионный характер.

Как можно записать структурную формулу соединения?

Структурная (или графическая) формула — это изображение, показывающее порядок соединения атомов в молекуле и типы связей между ними. Чтобы записать структурную формулу, необходимо:

1. Знать химическую формулу вещества (например, $C_2H_6$).

2. Определить валентность каждого элемента в данном соединении (для $C_2H_6$ валентность C — IV, H — I).

3. Изобразить атомы в виде их химических символов.

4. Соединить символы атомов черточками, каждая из которых обозначает одну химическую связь (одну валентность). Одинарная связь обозначается одной черточкой (–), двойная — двумя (=), тройная — тремя (≡).

5. Расположить атомы и связи так, чтобы число черточек, отходящих от каждого атома, соответствовало его валентности.

Например, для этана $C_2H_6$: сначала соединяем два атома углерода связью $C–C$. У каждого атома углерода остается по три свободных валентности, которые насыщаются тремя атомами водорода. В итоге каждый атом углерода связан с другим атомом углерода и тремя атомами водорода, и его валентность равна IV, а валентность каждого атома водорода равна I.

Ответ: Структурную формулу записывают, изображая атомы химическими символами и соединяя их черточками (химическими связями) в соответствии с валентностью каждого атома в молекуле.