Урок №04. Валентность, степень окисления атомов.

• Приветствие участников и передача приветствий.  

• Объявление темы урока: валентность и степень окисления.  

• Обещание детального и подробного объяснения темы.  

• Повторение тем на полугодовом курсе.  

• План урока: разбор понятий валентности и степени окисления.  

• Разоблачение мифов и работа с ЕГЭ.  

• Разбор заданий, вызвавших затруднения.  

• Объяснение электроотрицательности элементов.  

• Пример с бериллием, водородом и серой.  

• Задание на выбор веществ с ковалентной неполярной связью.  

• Объяснение типов кристаллических решеток.  

• Метод исключения для определения правильного ответа.  

• Вещества немолекулярного строения имеют атомную, ионную или металлическую кристаллическую решетку.  

• Примеры: Na2O2 имеет ионную решетку, Si - атомную, N2 - молекулярную.  

• SiO2 - соединение с атомной решеткой, но не молекулярное.  

• Пероксиды металлов и неметаллов имеют ковалентные неполярные связи.  

• Кремний связан ковалентными неполярными связями.  

• Оксид кремния имеет только ковалентные полярные связи.  

• Вещества с атомной решеткой: углерод, алмаз, графит, кремний, оксид кремния SiO2, красный фосфор.  

• Эти вещества встречаются редко и важны для понимания.  

• Кислотные свойства ЛВС возрастают в направлении йода.  

• Аммиак NH3 проявляет основные свойства, а HCl - сильные кислотные.  

• Важно понимать, как меняются свойства ЛВС по таблице Менделеева.  

• Химия изучает вещества, которые делятся на простые и сложные.  

• Простые вещества состоят из одного элемента, сложные - из нескольких.  

• Химические связи образуются за счет обмена электронами между атомами.  

• Электроотрицательность атомов влияет на тип связи и валентность.  

• Валентные электроны участвуют в образовании химических связей.  

• Валентность определяется количеством связей, которые атом может образовать.  

• Пример с руками: человек может образовывать одну или две связи, аналогично атомы могут быть одновалентными или двухвалентными.  

• Валентность обозначается римскими цифрами и изображается ковалентной чертой.  

• Примеры: хлор Cl, вода H2O, аммиак NH3, метан CH4.  

• Валентность определяется количеством валентных электронов и способом образования химических связей.  

• Химическая связь образуется за счет обмена валентными электронами.  

• Неспаренные электроны необходимы для образования связей.  

• Пример: водород H2 образует одну химическую связь, валентность каждого атома равна единице.  

• Кратные связи определяются числом образованных электронных пар.  

• Пример: кислород O2 образует две связи, валентность каждого атома равна двум.  

• Азот N2 образует тройную связь, валентность азота равна трем.  

• Основное состояние атома - состояние с минимальной энергией.  

• Возбужденное состояние образуется при получении энергии извне.  

• Пример: углерод C в основном состоянии имеет два неспаренных электрона, в возбужденном состоянии - четыре.  

• Количество валентных электронов равно номеру группы.  

• Высшая валентность практически всегда равна номеру группы.  

• Для определения низшей валентности нужно из восьми вычесть номер группы.  

• Пример: сера в шестой группе имеет высшую валентность шесть, а низшую - два.  

• Исключение: три металла и три неметалла имеют высшую валентность, не равную номеру группы.  

• Втор, кислород и азот имеют высшую валентность, не равную номеру группы.  

• Это связано с отсутствием свободных орбиталей на внешнем уровне.  

• Втор может образовать одну химическую связь, кислород - две, азот - три или четыре.  

• Железо и медь также имеют высшую валентность, не равную номеру группы.  

• Железо может образовать максимум шесть связей, медь - одну или две.  

• Эти элементы имеют стабильные валентности, не равные номеру группы.  

• Элементы первой, второй и третьей главных групп имеют постоянную валентность, равную номеру группы.  

• Примеры: водород, кислород, углерод, азот, сера, фосфор, мышьяк, сурьма.  

• Важно знать, что у углерода всегда валентность четыре, у водорода - один, у кислорода - два.  

• Элементы с переменной валентностью имеют разные валентности в зависимости от условий.  

• Примеры: фосфор, мышьяк, сурьма - высшая валентность пять, промежуточная - три.  

• Сера, селен, теллур - высшая валентность шесть, промежуточная - четыре, две.  

• Азот может образовывать четыре связи по донорно-акцепторному механизму.  

• Валентность важна в органической химии, но может быть определена и в неорганических соединениях.  

• Пример: хлор и кислород образуют ковалентную полярную связь, где кислород имеет валентность два, а хлор - один.  

• Водород образует одинарную связь, где каждый атом водорода имеет валентность один.  

• В неорганической химии структурные формулы не используются, поэтому валентности определяются по постоянным.  

• Пример: фосфорная кислота H3PO4 имеет фосфор с валентностью пять, кислород с валентностью два и водород с валентностью один.  

• В неорганической химии структурные формулы не записываются, так как это не выгодно.  

• Степень окисления - это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что все связи ионные.  

• Пример: в молекуле HCl хлор имеет степень окисления минус один, а водород - плюс один.  

• Степень окисления обозначается цифрой над элементом и может быть как положительной, так и отрицательной.  

• В простых веществах степень окисления любого элемента равна нулю.  

• Сумма всех степеней окисления в соединении должна быть равна нулю, чтобы обеспечить электронейтральность.  

• Металлы в сложных соединениях проявляют только положительные степени окисления.  

• Электроотрицательность элементов определяет их степени окисления.  

• Более электроотрицательный элемент имеет отрицательную степень окисления, менее электроотрицательный — положительную.  

• В соединении NH3 азот более электроотрицателен, поэтому имеет отрицательную степень окисления.  

• В соединении CS2 сера более электроотрицательна, поэтому имеет отрицательную степень окисления.  

• В соединении BrCl хлор более электроотрицателен, поэтому имеет отрицательную степень окисления.  

• Высшая степень окисления элемента равна номеру группы.  

• Низшая степень окисления равна номеру группы минус восемь.  

• Элементы четных групп проявляют четные степени окисления, нечетных групп — нечетные.  

• Металлы первой, второй и третьей главных групп имеют постоянную положительную степень окисления, равную номеру группы.  

• Фтор имеет постоянную отрицательную степень окисления.  

• Водород может иметь степень окисления плюс один или минус один в зависимости от соединения.  

• Кислород чаще всего имеет степень окисления минус два, но может иметь положительную степень окисления в соединениях с фтором и водородом.  

• Важно понимать, с какого элемента начинать определение степени окисления.  

• Элементы с переменными степенями окисления определяются количеством неспаренных электронов.  

• Элементы четных групп чаще проявляют четные степени окисления, нечетных групп — нечетные.  

• Примеры элементов с переменными степенями окисления: водород, углерод, азот, кислород, сера, хлор, бром, йод, железо, медь.  

• Железо имеет степени окисления +2, +3 и +6.  

• Медь имеет степени окисления +1, +2 и +3.  

• Высшая степень окисления железа +6 встречается редко, но важна для ЕГЭ.  

• Степень окисления можно считать по элементам или через разницу в электроотрицательности.  

• Пример: Al2O3: Al +3, O -2, в сумме 0.  

• Пример: Cu: Cu 0, Cr3+: Cr +6, KOH: K +1, H -1, MgO: Mg +2, O -2, H +1, NH3: H +1, N -3.  

• Ионы могут быть простыми или сложными.  

• Пример: NH4+: H +1, N -3, NO3-: O -2, N +5, SO42-: O -2, S +6.  

• Определение степени окисления в ионах помогает понять заряд и состав сложных веществ.  

• NH4NO2: NH4 +, NO2 -; H +1, N -3, O -2, N +3.  

• FePO4: Fe 3+, PO4 3-, O -2, Fe +3, P +5.  

• Определение степени окисления через ионы помогает понять состав сложных веществ и их заряды.  

• Подготовка к практике: скрипты, тетради.  

• Примеры соединений: HCl, CF4, OF2, FeS4, Na2O, PCl3, NH4NO3, Cr2O7.  

• Определение степеней окисления: HCl, CF4, OF2, FeS4, Na2O, PCl3, NH4NO3, Cr2O7.  

• Валентность: условное число связей атома.  

• Степень окисления: условный заряд атома.  

• Примеры: N2, H2O, азот.  

• Азот: три неспаренных электрона, максимальная валентность четыре.  

• Участие электронов: пять электронов, степень окисления +5.  

• Валентности: три и четыре, не равна степени окисления.  

• Химия не заучиваются, важно разбираться.  

• Вопросы и ошибки: нормальны, помогают учиться.  

• Азот не имеет валентности пять, это плод воображения.  

• Обсуждение применения знаний о валентностях и степенях окисления.  

• Практика на примере задания с пятью элементами.  

• Выбор двух элементов, которые могут проявлять степень окисления +4.  

• Определение высшей степени окисления элементов.  

• Примеры: олово, калий, бор, углерод, кальций.  

• Правильный ответ: олово и углерод.  

• Задание, требующее знания математики.  

• Выбор двух элементов с одинаковой разностью между высшей и низшей степенью окисления.  

• Пример с натрием, алюминием, кремнием, азотом и ванадием.  

• Подсчет разности степеней окисления для каждого элемента.  

• Примеры: натрий, алюминий, кремний, азот, ванадий.  

• Важность внимательности при выполнении задания.  

• Выбор двух элементов, которые могут проявлять валентность +3.  

• Пример с натрием, хлором, кремнием, марганцем и хромом.  

• Использование высшей валентности для выбора элементов.  

• Натрий имеет валентность один.  

• Хлор имеет высшую валентность семь и низшую один.  

• Кремний имеет высшую валентность четыре и низшую четыре.  

• Марганец имеет высшую валентность семь, но не имеет валентности один.  

• Хром имеет высшую валентность шесть и может проявлять валентности два и три.  

• Анионы — это отрицательно заряженные частицы.  

• Элементы должны образовывать анионы с одинаковой степенью окисления.  

• Натрий не может образовывать анионы с кислородом.  

• Хлор может образовывать однозарядные анионы, но не двухзарядные.  

• Водород не может образовывать анионы.  

• Углерод и сера могут образовывать анионы с одинаковой степенью окисления.  

• Калий, кислород, мышьяк, железо и марганец имеют высшую валентность, не равную номеру группы.  

• Калий имеет валентность один, кислород — два, мышьяк — пять, железо — шесть, марганец — семь.  

• Хлор, марганец, фтор и сера могут образовывать гидроксиды состава аш элемент о четыре.  

• Высшая степень окисления фтора равна нулю, низшая — минус один.  

• В простом веществе фтор имеет степень окисления ноль.  

• В соединении с кислородом фтор может проявлять степень окисления плюс два.  

• В органических молекулах степень окисления определяется по блокам.  

• В следующем блоке будет подробно изучаться этот принцип.  

• Валентности элементов зависят от их электронного строения и состояния.  

• Пример с серой показывает, как валентности могут изменяться в зависимости от состояния элемента.  

• Сера может иметь валентность два в молекуле H2S.  

• В возбужденном состоянии сера может распарить три p-электрона, образуя четыре неспаренных электрона и валентность четыре.  

• В серной кислоте S02 сера реализует все свои шесть электронов, образуя шесть связей и валентность шесть.  

• Азот может иметь валентность три в молекуле аммиака NH3.  

• В ионе аммония NH4+ азот образует три связи по обменному механизму и одну по донорно-акцепторному, что дает валентность четыре.  

• В азотной кислоте HNO3 азот имеет степень окисления +5, но валентность четыре, образуя три связи по обменному механизму и одну по донорно-акцепторному.  

• В молекуле CO CO2 кислород имеет валентность три, образуя две связи по обменному механизму и одну по донорно-акцепторному.  

• В CO кислород переносит свою электронную пару на атом углерода, что делает молекулу CO CO2.  

• Важно понимать, как валентность и степень окисления связаны.  

• На ЕГЭ такие сложные конфигурации не требуются, но они важны для понимания химии.  

• Видео завершается обсуждением валентности железа и других элементов, а также свойств воздуха.