Валентные возможности фосфора

Элемент фосфор находится в третьем периоде, в главной подгруппе пятой группы. Электронная конфигурация его валентных электронов 3s23p3 или

Являясь аналогом азота, фосфор также может проявлять валентности I, II, III и IV. Но так как для элементов третьего периода доступны вакантные 3d-орбитали, атом фосфора может перейти в возбужденное состояние, переведя один из s-электронов на d-подуровень:

Таким образом, атом фосфора может образовать пять ковалентных связей по обменному механизму. Максимальную валентность V фосфор проявляет, например, в таких молекулах как PF5, H3PO4, POCl3 и др.:

 

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

Определение

Степень окисления - это условный заряд атома в соединении в предположении, что все связи в этом соединении ионные (т.е. все связывающие электронные пары полностью смещены к атому более электроотрицательного элемента).

Другими словами, степень окисления - это число, которое показывает, сколько электронов отдал (заряд «+») или принял (заряд «–») атом при образовании химической связи с другим атомом.

В отличие от валентности, степень окисления имеет знак - она может быть отрицательной, нулевой или положительной.

Для подсчета степеней окисления атомов в соединении имеется ряд простых правил:

• Степень окисления элемента в составе простого вещества принимается равной нулю. Если вещество находится в атомарном состоянии, то степень окисления его атомов также равна нулю.
• Ряд элементов проявляют в соединениях постоянную степень окисления. Среди них фтор (−1), щелочные металлы (+1), щелочно-земельные металлы, бериллий, магний и цинк (+2), алюминий (+3).
• Кислород, как правило, проявляет степень окисления −2 за исключением пероксидов H2O2 (−1), супероксидов MO2 (−12), озонидов MIO3, MII(O3)2 (−13) и фторида кислорода OF2 (+2).
• Водород в соединении с металлами (в гидридах) проявляет степень окисления −1, а в соединениях с неметаллами, как правило, +1 (кроме SiH4, B2H6).
• Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю, а в сложном ионе - заряду этого иона.

Высшая положительная степень окисления равна, как правило, номеру группы элемента в периодической системе.

Так, сера (элемент VIA группы), проявляет высшую степень окисления +6, азот (элемент V группы) - высшую степень окисления +5, марганец - переходный элемент VIIБ группы - высшую степень окисления +7. Это правило не распространяется на элементы побочной подгруппы первой группы, степени окисления которых обычно превышают +1, а также на элементы побочной подгруппы VIII группы. Также не проявляют своих высших степеней окисления, равных номеру группы, элементы кислород и фтор.

Низшая отрицательная степень окисления для элементов-неметаллов определяется вычитанием номера группы из числа 8.

Так, сера (элемент VIA группы), проявляет низшую степень окисления −2, азот (элемент V группы) - низшую степень окисления −3.

На основании приведенных выше правил можно найти степень окисления элемента в любом веществе.

Пример 1

Найти степень окисления серы в кислотах H2SO3, H2S2O5, H2S3O10.

РЕШЕНИЕ

Очевидно, что степень окисления водорода равна +1, кислорода −2. Обозначим степень окисления серы как q. Тогда можно записать:

2⋅(+1)+q+3⋅(−2)=0q=+4

2⋅(+1)+2q+5⋅(−2)=0q=+4

2⋅(+1)+3q+10⋅(−2)=0q=+6

Таким образом, в первых двух кислотах степень окисления серы одинакова и равна +4, в последней кислоте +6.

Пример 2

Найти степень окисления хлора в соединениях:

а) KClO3;

б) Ca(ClO4)2;

в) Al(ClO2)3.

РЕШЕНИЕ

Сначала найдем заряд сложных ионов, в состав которых входит хлор, помня при этом, что молекула в целом электронейтральна.

H+1ClO3⏞Ca+2(ClO4)⏞2Al+3(ClO2)⏞3

+1+x=0+2+2x=0+3+3x=0

x=−1x=−1x=−1

(xClO3−2)−1

Алгоритм определения степени окисления и валентности элемента в соединении