Моль. молярная масса. закон авогадро

В качестве единицы количества вещества в химии используют моль. Моль – количество вещества, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.), сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода 12С.Это число точно определено, составляет 6,02.1023 моль-1 и носит название постоянная Авогадро.Обозначается количество вещества символом nB; например, nCaO= 2 моль, т.е. количество вещества оксида кальция равно 2 моль, т.е. содержит 2• 6,02.1023=12,04.1023 формульных единиц СаО.

Массу одного моля вещества В называют молярной массой (обозначение МВ). Единицами измерения молярной массы являются г/моль и кг/моль.

Вещество может быть также охарактеризовано относительной молекулярной массой, равной массе молекулы или иной структурной единицы вещества, отнесенной к 1/12 массы одного атома изотопа углерода 12С (обозначение Mr(B)). Относительная молекулярная масса является величиной безразмерной. Относительные молекулярные массы элементов, называемые обычно относительными атомными массами (Аr(B)), приведены в ПСЭМ. Относительные атомные массы наиболее употребительных элементов необходимо запомнить (табл. 1.2).

Молярная масса вещества В (символ MB , единица – кг/моль) – это масса вещества В (mB), деленная на количество вещества nB,или это масса 1 моль вещества (6,02.1023 формульных единиц вещества (атомов, молекул, ионов, электронов и т.д.)). Молярная масса вещества (МВ) численно равна относительной молекулярной массе, например: относительная молекулярная масса натрия Mr(Na)=22,98977, а молярная масса натрия равна МNa=22,98977 г/моль. Относительные атомные массы элементов используют для вычисления молярных масс соединений.

Таблица 1.2. Округленные значения относительных атомных масс некоторых элементов

Элемент Элемент
Русское название Сим- вол Относительная атомная масса   Русское название Сим- вол Относительная атомная масса  
Водород Н Фосфор P
Углерод С Сера S
Азот N Хлор Cl 35,5
Кислород O Калий K
Натрий Na Кальций Ca
Магний Mg Железо Fe
Алюмний Al Медь Cu
Кремний Si Цинк Zn

Пример 1.1. Найти молярную массу серной кислоты (H2SO4).

Решение. Молярная масса серной кислоты численно равна сумме двух относительных атомных масс водорода, одной относительной атомной массы серы и четырех относительных атомных масс кислорода и измеряется в граммах на моль (г/моль):

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Количество вещества равно отношению массы вещества, выраженной в граммах или килограммах, к молярной массе вещества:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru (1.1)

Пример 1.2. Найти количество вещества серной кислоты, если масса серной кислоты составляет 500 г.

Решение.

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Согласно закону Авогадро в равных объемах любых газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул.Из закона Авогадро следует, что при температуре 273,15 К (0 оС) и давлении 101325 Па (нормальные условия, н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 дм3 (л). Эта величина носит название молярный объем (VB).Объем газа, находящегося при произвольных условиях, может быть приведен к нормальным условиям с использованием формулы Менделеева–Клапейрона

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru (1.2)

где р – давление газа; V – объем газа; mB масса газа; МВ молярная масса газа; Т – температура в градусах термодинамической шкалы Кельвина (К); R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль•К), или (л•кПа)/(моль•К) в СИ, или 0,08206 (л•атм)/(моль•К), если давление выражено в атмосферах, или 62,36 (л•мм рт. ст.)/(моль•К), если давление выражено в мм ртутного столба.

При решении задач возможно использование округлённых значений температуры 273 К и давления 105 Па, соответствующих нормальным условиям, а также значения универсальной газовой постоянной 8,3Дж/(моль•К),

Пример 1.3. Найти количество вещества углекислого газа, если его объем при нормальных условиях составляет 5 дм3.

Решение. Составим пропорцию:

1 моль газа занимает объем 22,4 л,

х моль газа занимает объем 5 л.

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ; моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Постоянная Авогадро может быть использована для нахождения числа формульных единиц вещества*, числа атомов и т.п.

Пример 1.4. Найти число формульных единиц серной кислоты, число атомов водорода, серы и кислорода, содержащихся в 1000 г H2SO4.

Решение. Найдем количество вещества серной кислоты, используя формулу (1.1):

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Составим пропорцию:

1 моль кислоты содержит 6,02.1023 формульных единиц H2SO4,

10,2 моль - “ - - “- х - “- - “- .

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru H2SO4.

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

* Термин «формульная единица» может быть использован в тех случаях, когда термин «молекула» не соответствует реальным структурным единицам вещества. Так, в кристаллическом хлориде натрия невозможно выделить отдельные молекулы NaCl. Поэтому вместо термина «молекула NaCl» правильнее использовать термин «формульная единица NaCl» как отражающий состав соединения. Это применимо и к серной кислоте.

Одна формульная единица серной кислоты содержит 2 атома водорода, следовательно, 1000 г, или 10,2 моль, серной кислоты содержат 2•6,14.1024=1,228•1025 атомов водорода. Соответственно число атомов серы и кислорода составит 1•6,14•1024=6,14.1024 атомов серы и 4•6,14•1024=2,456•1025 атомов кислорода.

Химические формулы

Химические формулы выражают количественный и качественный состав соединения и одновременно обозначают массу, соответствующую 1 моль вещества. Например, формула азотной кислоты HNO3 означает: 1) это вещество образовано 1 атомом водорода, 1 атомом азота и 3 атомами кислорода или одним ионом водорода (Н+) и одним нитрат-ионом ( моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ); 2) на 1 массовую часть водорода в азотной кислоте приходится 14 массовых частей азота и 48 массовых частей кислорода; 3) масса 1 моль азотной кислоты равна 63г; 4) количество вещества азотной кислоты равно 1 моль; 5) 6,02•1023 формульных единиц азотной кислоты содержится в 1 моль этого вещества. Химические формулы используются для разнообразных расчётов.

Пример 1.5. Найти процентное содержание кальция, водорода и кислорода в гидроксиде кальция Са(OН)2.

Решение. Найдем молярную массу гидроксида кальция. Для этого в таблице ПСЭМ найдем относительные атомные массы кальция, кислорода и водорода и подставим их в формулу:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru Можно также воспользоваться более удобной формулой:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Для нахождения процентного содержания кальция составим пропорцию:

74 г Са(OН)2 содержат 40 г кальция,

100 г - “ - - “ - х г - “ – .

Следовательно, процентное содержание кальция в Са(OН)2 составит:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Аналогично находим процентное содержание водорода и кислорода:

74 г Са(OН)2 содержат 2 г водорода,

100 г - “ - - “ - х г - “ – ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ;

74 г Са(OН)2 содержат 32 г кислорода,

100 г - “ - - “ - х г - “ – ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Проверим правильность вычислений. Суммарное содержание всех трех элементов в гидроксиде кальция составляет:

54,05+2,70+43,24=99,99 %.

Отклонение полученной величины от 100 % на 0,01% связано с округлением результатов.

Пример 1.6. Найти массу одной формульной единицы (молекулы) хлорида натрия (поваренной соли).

Решение.

1 моль NaCl содержит 6,02•1023 формульных единиц (молекул). Молярная масса хлорида натрия составляет

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Составим пропорцию:

масса 6,02•1023 молекул NaCl составляет 58,5 г,

масса 1 - “ - - “ - - “ - - “ - х г,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Пример 1.7.Найти простейшую формулу соединения, содержащего (по массе) 40 % углерода, 6,7 % водорода, 53,3 % кислорода, если плотность его паров по водороду составляет 15.

Решение. Обозначим числа атомов углерода, водорода и кислорода в простейшей формуле соединения через x, y и z. Молекулярные массы этих элементов равны 12, 1 и 16. Поэтому массы углерода, водорода и кислорода в составе соединения относятся как 12x:1y:16z. По условиям задачи это отношение равно 40:6,7:53,3. Следовательно,

12x:y:16z=40:6,7:53,3,

откуда моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим его члены на меньшее из них:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Таким образом, простейшая формула соединения – СН2О. Относительная молекулярная масса соединения Мr=12+2+16=30. Относительная молекулярная масса, определенная по относительной плотности, составляет

М = 2.15=30.

Следовательно, простейшая и истинная формулы соединения совпадают.

Отметим, что простейшие и истинные формулы веществ совпадают далеко не всегда. Например, простейшая формула глюкозы имеет вид СН2О, а истинная – С6Н12О6. Следовательно, простейшая формула отражает только соотношение числа атомов элементов в молекуле (формульной единице), но не число этих атомов в молекуле. Для определения истинной формулы помимо простейшей формулы обязательно определение молярной массы соединения.

Химические уравнения

Химические уравнения показывают вещества, вступающие в химическую реакцию, и образующиеся в результате продукты, а также количественные отношения между всеми участниками реакции. Например, уравнение

2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O

означает, что в реакцию вступают 2 моль соляной кислоты и 1 моль гидроксида кальция; образуются 1 моль хлорида кальция и 2 моль воды, а массы исходных веществ и продуктов реакции удовлетворяют соотношению

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Пример 1.8. Серная кислота (H2SO4) реагирует с гидроксидом калия по уравнению

H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O.

Найти массу гидроксида калия, необходимую для реакции с 20 г серной кислоты, и массы сульфата калия и воды, образующиеся в результате реакции.

Решение. Молярные массы участников реакции составляют соответственно 98 (H2SO4); 56 (KOH); 176 (K2SO4) и 8 (H2O) г/моль. Из уравнения реакции следует, что 1 моль серной кислоты реагирует с 2 моль гидроксида калия или 98 г H2SO4 взаимодействуют с 2•56=112 г KOH. Составим пропорцию:

98 г H2SO4 реагируют со 112 г КОН,

20 г - “ - - “ - х г - “ - ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Аналогично в соответствии с уравнением реакции запишем:

из 98 г H2SO4 образуется 176 г K2SO4 ,

из 20 г - “ - - “ - х г - “ - ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ;

из 98 г H2SO4 образуется 36 г Н2O,

из 20 г - “ - - “ - х г - “ – ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Пример 1.9. При взаимодействии серной кислоты и карбоната натрия выделилось 5,0 л углекислого газа (н.у.). Найти массы серной кислоты и карбоната натрия, взятые для реакции, а также массу сульфата натрия и воды, образовавшихся в результате реакции.

Решение. Запишем уравнение реакции:

H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2 + H2O.

Из уравнения реакции следует, что в реакцию вступают 1 моль серной кислоты и 1 моль карбоната натрия и образуются по 1 моль сульфата натрия, углекислого газа и воды. Иначе говоря, в реакцию вступают 98 г H2SO4 и 106 г Na2CO3, а образуются 142 г Na2SO4, 44 г CO2 и 18 г H2O. 1 моль углекислого газа, или 44 г, занимает при нормальных условиях объем, равный 22, 4 дм3 (л).

Молярные массы участников реакции составят:

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Из уравнения реакции следует:

для получения 22,4 л CO2 необходимо взять 98 г H2SO4,

- “ - - “ - 5 л - “ - - “ - х г - “ - ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Количество углекислого газа можно выразить в граммах:

масса 22,4 л CO2 составляет 44 г,

- “ - 5 л - “ - - “ - х г,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ,

и при последующих вычислениях использовать массу газа, а не объём.

Основываясь на уравнении реакции, найдём массы Na2CO3, Na2SO4 и H2O.

Для получения 44 г CO2 необходимо взять 106 г Na2CO3,

- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ – ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ;

при получении 44 г CO2 образуется 142 г Na2SO4,

- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ – ,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru ;

при получении 44 г CO2 образуется 18 г H2O,

- “ - - “ - 9,82 г - “ - - “ - х г - “ –,

моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru .

Контрольные задачи

1. Найдите количество вещества азотной кислоты, если её масса составляет 100 г.

Ответ: 1,59 моль.

2. Найдите количество вещества азота, если его объем при нормальных условиях составляет 15 дм3.

Ответ: 0,67 моль.

3. Найдите число формульных единиц гидрокарбоната кальция, число атомов кальция, водорода, углерода и кислорода, содержащихся в 300 г Ca(HCO3)2.

Ответ: моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

4. Найдите процентное содержание магния, азота и кислорода в нитрате магния Mg(NO3)2.

Ответ: ωMg=16,2; ωN=18,9;ωО=64,9 %.

5.Найдите массу одной молекулы хлора.

Ответ:1,18.10-22г.

6. Найдите массу гидроксида кальция, необходимую для реакции с 10 г хлороводорода, и массы хлорида кальция и воды, образующиеся в результате реакции

2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O.

Ответ: моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

7. Найдите массы оксида кальция, воды и объем углекислого газа, образующиеся при термическом разложении 200 г гидрокарбоната кальция по реакции

Сa(HCO3)2=CaO+H2O+2 CO2.

Ответ: моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

8. Найдите массы карбоната натрия и хлорида кальция, необходимые для получения 10 г карбоната кальция по реакции

Na2CO3 + СаCl2 = СаCO3↓ + 2NaCl.

Ответ: моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

9. Найдите объём газообразного аммиака (н.у.) и массу серной кислоты, необходимые для получения 50 г сульфата аммония по реакции 2NH3 + H2SO4 =( NH4 )2SO4.

Ответ: моль. молярная масса. закон авогадро - student2.ru

Строение атома

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро состоит из заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Число протонов равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ. Например, порядковый номер кальция в ПСЭМ равен 20, следовательно, ядро кальция содержит 20 протонов. Число нейтронов определяется как разность между атомной массой изотопа элемента и его порядковым номером. Например, порядковый номер углерода в ПСЭМ равен 6, следовательно, ядро изотопа углерода 12С содержит 12 – 6 = 6 нейтронов, а изотоп углерода 14С содержит 14 – 6 = 8 нейтронов. Атомные массы элементов, приведенные в ПСЭМ, представляют собой средние атомные массы природной смеси различных изотопов элементов, поэтому эти величины не всегда могут быть использованы для нахождения числа нейтронов в ядре атома.

Заряд протона принято считать положительным. Он численно равен заряду электрона, который принято считать отрицательным. Атомы элементов электронейтральны, следовательно, число электронов в атоме равно числу протонов в ядре и равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ.

Электроны в атоме образуют электронные уровни и подуровни. Число электронных уровней атома равно номеру периода в ПСЭМ, в котором располагается элемент. Например, элемент калий находится в четвертом периоде, следовательно, его электроны располагаются на 4 электронных уровнях. Электронные уровни могут быть обозначены целыми положительными числами от 1 до 7, что соответствует числу периодов в ПСЭМ. Эти числа носят название главного квантового числа, которое обозначается буквой n. В пределах электронного уровня электроны располагаются на электронных подуровнях. Максимально возможное число электронных подуровней на данном электронном уровне равно номеру уровня, однако в действительности число электронных уровней не превышает четырёх. Например, на 3-м электронном уровне может быть 3 электронных подуровня, а на 5-м и 6-м уровнях имеется только по 4 подуровня. Электронные подуровни обозначаются буквами латинского алфавита s,p,d,f и носят название орбитального или побочного квантового числа. На 1-м электронном уровне имеется только один электронный подуровень – s. Это записывается как 1s. На втором электронном уровне находятся 2 электронных подуровня s и p. Эти подуровни обозначаются как 2s и 2p. Соответственно на 3-м электронном уровне электроны располагаются на трёх подуровнях – 3s, 3p и 3d, а на 4-м – на четырёх подуровнях – 4s, 4p, 4d и 4f. Максимальное количество электронов на s-подуровне составляет 2, на p-подуровне – 6, на d-подуровне – 10, а на f-подуровне – 14. Количество электронов, находящихся на электронном подуровне, обозначается правым верхним индексом. Например, если на р-подуровне 2-го электронного уровня находятся 3 электрона, то это записывается как 2p3, а 7 электронов на d-подуровне 3-го электронного уровня обозначаются как 3d7.

Если на электронном уровне находятся несколько подуровней, то электроны в первую очередь заполняют s-подуровень, затем – p-подуровень, далее – d-подуровень и в последнюю очередь – f-подуровень. Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням называется электронной формулой элемента.

Пример 1.10. Записать электронную формулу атома элемента хлор.

Решение. Порядковый номер хлора в ПСЭМ равен 17, следовательно, ядро атома хлора содержит 17 протонов и нейтральный атом имеет 17 электронов. Хлор находится в 3-м периоде ПСЭМ, следовательно, электроны расположены на трех электронных уровнях. На 1-м уровне имеется только один электронный подуровень s, на котором могут находиться максимально 2 электрона (1s2). На 2-м уровне имеются 2 подуровня – s и p, на которых могут располагаться максимально 2 и 6 электронов, (соответственно (2s2 и 2p6)). На 3-м уровне могут быть 3 подуровня – s, p и d. Но на этом уровне у атома хлора находятся только 17-(2+2+6)=7 электронов. Два из них находятся на s- подуровне(3s2) и 5 – на p-подуровне (3p5). Таким образом, электронная формула хлора будет иметь вид 1s22s22p63s23p5.

Электронные формулы первых 20 элементов ПСЭМ приведены в табл. 1.3.

Отметим, что изложенное применимо в полной мере только к элементам первых трёх периодов ПСЭМ.

Периодическая система

Периодический закон Д.И. Менделеева формулируется так: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Таблица периодического закона (табл.1.4) состоит из 8 вертикальных колонок, называемых группами, и 7 горизон-

тальных строк, называемых периодами. Группы состоят из 2

подгрупп, называемых главными и побочными. Главные подгруппы начинаются с элементов 1-го или 2-го периода

(водорода, гелия, лития, бериллия, бора, углерода, азота, кислорода, фтора),а побочные – с элементов 4-го периода (скандия,

Таблица 1.3.Электронные формулы элементов ПСЭМ

Пери-од Порядко-вый номер   Элемент Электронная конфигурация  
Сим- вол Название  
  H He Водород Гелий 1s1 1s2
Li Be B С N O F Ne Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон 1s22s1 1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6
Na Mg Al Si P S Cl Ar Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон 1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6
K Ca Калий Кальций 1s22s22p63s23p34s1 1s22s22p63s23p34s2

титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка). Периоды делятся на малые (1,2 и 3-й) и боль- шие (4,5,6 и 7-й). Малые периоды состоят из одного ряда,а большие – из двух рядов. Кроме того, две группы элементов (лантаниды и актиниды) располагаются отдельно, в нижней части таблицы.

Элементы, находящиеся в одной группе и одной подгруппе, обладают большим сходством химических свойств.

Это связано с тем, что химические свойства элементов определяются в значительной степени числом электронов на внешней электронной оболочке, а элементы из одной группы и подгруппы имеют одинаковое число электронов на внешней электронной оболочке и аналогичное строение этой оболочки.

Таблица 1.4.Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Периоды Ряды Группы элементов
I II III IV V VI VII VIII
I H             He
II Li Be B С N O F Ne
III Na Mg Al Si P S Cl Ar
IV K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni
V Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
VI 37 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd
VII Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
VIII Cs Ba 57* La Hf Ta W Re Os Ir Pt
IX Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
X Fr Ra 89* Ac Ku Ns Sg Bh Hs Mt Ds
                           

* Л А Н Т А Н И Д Ы

58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu
  **А КТ И Н И Д Ы  
90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 (No) 103 (Lr)

Например, азот и фосфор находятся в главной подгруппе 5-й группы. На внешней оболочке каждого из этих элементов находится по 5 электронов, а строение внешних оболочек выражается формулами 2s22p3 (N) и 3s23p2 (Р). Число электронов на внешней электронной оболочке определяет способность атома образовывать соединения с другими атомами посредством химических связей. Один электрон на внешней оболочке может обычно образовывать одну химическую связь. Так, азот и фосфор могут образовывать 5 связей, а литий и натрий, у которых на внешней оболочке находится только по одному электрону (2s1 – Li и 3s1 – Na), образуют по одной связи. Атом химического элементаможет образовывать или постоянное, или переменное число связей. Например, кальций всегда образует только 2 связи, а азот может образовывать 1, 2, 3, 4 или 5 связей. Образование химических связей может сопровождаться потерей электронов атомом. В этом случае говорят, что атом проявляет положительную степень окисления (СО). Примерами могут быть литий, натрий, калий, магний, кальций. Эти элементы в химических реакциях всегда отдают электроны, т.е. проявляют положительные СО. Атомы ряда элементов, напротив, в химических реакциях принимают электроны и проявляют отрицательные СО.Примерами могут быть кислород и фтор. Очень многие элементы, в зависимости от конкретной реакции, могут как отдавать, так и принимать электроны.

Часть элементов могут проявлять только одну СО, равную номеру группы. Эта СО называется высшей СО элемента. К таким элементам относятся, например, литий, натрий, магний, кальций, алюминий. Другие элементы помимо высшей СО могут проявлять и другие, низшие, СО. Например, фосфор может проявлять СО +5 и +3, а сера – +6 и +4.

Исключениями из элементов главных подгрупп являются фтор, который проявляет только СО, равную -1, а также гелий, неон и аргон, которые химических соединений не образуют, т.е. их СО равна нулю.

Степень окисления является важнейшим свойством элемента, определяющим его химические свойства. Основные СО ряда элементов ПСЭМ приведены в табл. 1.5.

Степень окисления элемента может быть использована для составления формулы химического соединения.

Таблица 1.5. Основные степени окисления некоторых элементов ПСЭМ

Пе- риод Группы
H +1; -1             He
Li +1 Be +2 B +3 C +(2,4) -4 N +(1,2,3,4,5) -3 O -2 F -1 Ne
Na +1 Mg +2 Al +3 Si P 3,5 S +(2,4,6) -2 Cl +(1,3,5,7) -1 Ar
K +1 Ca +2            

Пример 1.11. Составить формулы соединений с кислородом натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора, серы и хлора в высших степенях окисления.

Решение. Сумма СО элементов в соединении, состоящем из двух элементов (бинарное соединение), должна быть равна нулю. Следовательно, формула оксида натрия будет иметь вид Na2O, т.е. сумма СО атома кислорода (-2) и сумма СО двух атомов натрия [2(+1)=+2] будет равна нулю. Аналогично получим формулы оксидов других элементов: MgO; Al2O3; SiO2; P2O5; SO3; Cl2O7.

Очевидно, что все элементы, находящиеся в одной и той же подгруппе, будут иметь аналогичные формулы высших оксидов, например, элементы 5-й группы главной подгруппы (азот, мышьяк, сурьма и висмут) будут иметь высшие оксиды состава N2O5, As2O5, Sb2O5, Bi2O5.

Контрольные вопросы и задачи

1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержит атом изотопа 25Mg? Ответ: 12, 13, 12.

2. Какие из следующих элементов на внешнем уровне имеют 2 р-электрона ( натрий, углерод, фосфор, сера, кальций, кремний) ?

Ответ: углерод, кремний.

3. Запишите электронную формулу элемента, имеющего в ПСЭМ порядковый номер 15.

Ответ: 1s22s22p63s23p3.

4. Составьте формулу соединения мышьяка с серой, если СО мышьяка равна +5, а серы – - 2.

Ответ: As2 S5.

5. Найдите СО серы в соединении Al2S3.

Ответ: -2.

Наши рекомендации