Мы продолжаем с Вами обсуждение основ химии, науки которой занимается изучением свойств, структуры и превращении вещества как одну из форм существовании материи.

Разобравшись с тем как построено вещество и какие современные теории существуют на эту тему, можно перейти к разговору о химических реакциях, то есть о превращении вещества. Однако прежде чем говорить об этом, наверное нужно обсудить вопрос о химических формулах как базовой основой этой работы. Действительно составлять уравнения химических реакций не умея составлять формулы их участников об этом наверное говорить не приходится.

Итак, первое чему нужно Вам научиться это умение конструировать, самостоятельно выводить химические формулы различных веществ принадлежащим разным классам именно конструирование формул лежит в основе этого базового умения. Нет необходимости запоминать огромное количество химических символов и знаков, для этого у Вас есть прекрасный источник информации периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. И первое что нужно научиться в ней находить это информацию о валентности элементов, то есть о свойстве элементов которые регламентируют процесс соединения атомов друг с другом, то есть процесс объединения их в более сложные системы молекулы.

Под терминов валентность мы будем понимать самое простое понятие в этом области, то есть так называемую степень окисления.

slide-3 Превращение вещества. Составление химических формул

Степень окисления это совершенно условное формальное понятие, которое отождествляет с количеством электронов отдаваемых атомом или наоборот принимаемым атомам. Как известно электрон это носитель элементарного отрицательного заряда поэтому не трудно прейти к выводу что если некий нейтральный атом участвует в процессе отдачи электронов, то есть отрицательный электрон покидает пределы нейтрального атома, то атом превращается в положительно заряженную частицу. Если атом отдает один электрон, то заряд будет равен +1, если атом отдает 2 электрона, то заряд станет равным +2 и т. д.

Пределом этого процесса является общее число валентных электронов в атоме данного элемента, то есть максимально возможное число электронов это общее число валентных электронов данного атома, а это число совпадает с номером группы, но для большинства есть исключения, но для большинства элементов с номером группы таблица Менделеева.

Итак, высшая, то есть самая большая, максимальная, положительная степень окисления атома элемента для многих из них совпадают с номером группы, напоминаем, что это вертикальный столбик элементов в таблице. На верху стоит номер каждой группы. Итак, определить высшую степень окисления атома элемента очень легко, достаточно посмотреть в какой же группе стоит этот элемент в Менделеевской таблице. Обратный процесс, если нейтральный атом присоединяет к себе отрицательно заряженные электроны, то очевидно, что в этом процессе такой атом заряжается отрицательно.

Если некий нейтральный атом присоединил только один отрицательно заряженный электрон, то его заряд становится -1. Если в таком процессе участвуют два электрона, то атом имеет заряд -2 и т. д. Но каков предел??

Самое большое возможное число электронов на внешней электронной оболочке для всех элементов кроме элементов первого периода составляет цифру 8 так называемый электронный актет. И не случайно в таблице Менделеева всего 8 групп. 8 s 2 p 6 конфигурация это предельно возможное число электронов на внешнем электронном слое. Следовательно, максимально возможное число электронов, который атом может принять на свою внешнюю оболочку не должно превышать этой цифры. И значит низшая, то есть предельно низкое значение, минимальное значение, степень окисления атома элемента, составляет цифру которая есть разность между номером группы и числом восемь, то есть эта цифра показывает сколько же электронов может присоединить к себе нейтральный атом данного элемента.

Исключения составляют металлы эти элементы никогда не присоединяют к себе отрицательно заряженные электроны, они участвуют только в процессе отдачи электронов и являются исключительно восстановителями, то есть положительно валентная элементы металлы отрицательных степеней окисления никогда не проявляют. И поэтому для них предельно низкими значениями является значение равное нулю.

Итак, по номеру группы таблицы Менделеева, мы можем определить высшую положительную валентность верхний предел значений и низшую отрицательную. Ну предположим, элемент азот 5 группа в таблице, высшая степень окисления +5, совпадает с номером группы, а низшую можно вычислить по формуле 5-8 то есть величина равно -3. Если например анализировать элемент остат например смотрим опять в таблицу это элемент группы номер 7 и следовательно высшая положительная степень окисления составит +7, а низшая отрицательная 7-8= -1. Вот это первое базовое умение которым вы должны овладеть составление формул базируется именно на этих величинах.

На величинах высшей положительной и низшей отрицательной степени окисления. Для того чтобы разобраться с тем как же самостоятельно составить химическую формулу нужно понимать только одно обстоятельство. Если мы составляем формулу соединения, то наша практически алгебраическая задача заключается в том, чтобы подобрать соотношения между атомами входящими в состав этого соединения таким образом, чтобы вся формула была бы электро нейтральной, то есть степень окисления которую мы определили по положению элементов в таблице Менделеева и количество атомов каждого вида, все это должно обеспечить электронейтральность формулы.

Вот в принципе главный сконструированный принцип формулы. Итак, мы разделим все неорганические соединения на 4 класса, потому что каждый класс совершенно отличается от другого своими составными частями и посмотрим как в пределах этого класса можно проводить такую работу. Неорганические соединения подразделяются на 4 класса.

bf4597daafa503795c070ca27a9d3bd7 Превращение вещества. Составление химических формул

Это оксиды, основание, кислоты и соли. 4 класса неорганических соединений. По химической формуле можно сразу определить к какому же классу относится данное химическое соединение. Каковы познавательные знаки каждого из указанных классов? Оксиды это соединение элементов кислорода, оксидемум это элемент кислород поэтому название класса говорит само за себя.

Основание это соединение в состав которых входит атомы металлов и группа так называемая гидрооксидная группа, которая образована одним атомом кислорода и одним атомом водорода группа OH. Кислоты имеют главный опознавательный знак это атомы водорода в том или ином количестве и какая то группа атомов здесь возможно разнообразие, который называется кислотным остатком.

Итак, атомы водорода и нечто пока остановимся на этом уровне что называется кислотным остатком. Наконец соли, чтобы узнать формулу соли из множество прочих нужно посмотреть на состав. Любая соль образована атомами металла и кислотными остатками, то есть соль есть продукт взаимодействия основания из которого в состав соли входит металлы и кислоты из которого в состав соли входит кислотный остаток. Вот теперь когда мы разобрали общий принцип подхода, когда мы разделили все соединения на 4 важнейших класса можно перейти к составлению химических формул.

СОСТАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФОРМУЛ

Итак, составляем формулы соединений которые принадлежат каждому из 4 указанных выше классов. Первый класс оксиды. Общая формула любого оксида Э mOn где буквой Э помечен практически любой элемент периодической системы оксида наиболее распространенное соединение среди всех 4 классов. Итак, в состав такого соединения входит атомы элемента и атомы кислорода. Кислород элемент особенный, он практически всегда имеет степень окисления отрицательного. И если говорить о самой низкой отрицательной степени окисления, то для элемента 6 группы, а именно в этой группе стоит атом кислорода в таблице Менделеева эта цифра составит 6 -8= -2.

Итак, проблема поиска вот этих двух чисел, потому что проблема поиска символов элемента практически нет. Вы воспользуетесь таблицей Менделеева и в каждой клетке таблицы вы обнаружите русское название элемента и соответствующий символ. А вот проблема будет сугубо математическая, подобрать 2 числа, которые обеспечивают электро нейтральность всей системы в целом. Название оксида, а в химии принято двух уровневая система названия, то есть необходимо сообщить к какому классу относится соединение и конкретно какого элемента это соединение. Значит название оксида состоит в свете сказанного из двух слов. Слово оксид и затем в родительном падеже название элемента об оксиде которого идет речь.

V32XazbrTB5orLqgv3DM Превращение вещества. Составление химических формул

Предположим, оксид технеция (Tc) элемент группы номер 7 поэтому его высшая степень окисления. Максимальная степень окисления равна +7, а у кислорода (O) -2 и если решить математическую задачу при каком же соотношении атомов тихнеция и кислорода вы получаете электро нейтральную систему, то очевиден выбор этих двух значений. И формула высшего оксида технеция будет иметь такой вид: +7 -2 Tc 2 O 7 и при именно таком сочетании атомов мы получаем суммарный заряд двух атомов технеция +14 и суммарный заряд 7 атомов кислорода -14. Правила электро нейтральности выполнено.

MolybdenumVI-oxide Превращение вещества. Составление химических формул

Второй пример оксид молибдена (Mo) показывает нам что вот эти цифры которые Вы подбираете, эта задачка не из области химии, а сугубо алгебраическая, для того чтобы обеспечить электро нейтральность системы, должны быть минимальны. В данном случае речь идет об оксиде молибдена (Mo) 6 группа элементов отсюда значение высшей степени окисления +6 и соответственно 3 атома кислорода необходимо включить в эту химическую формулу для обеспечения ее электро нейтральности. +6 -2 Mo O 3 Тогда мы получаем суммарный заряд положительный +6, суммарный заряд отрицательный -6. Формула электро нейтральна. Последний пример оксида лития (Li) в данный момент речь идет о щелочной металле лития, который находится в таблице первой группы и по этой причине степень окисления выставлено +1 у кислорода по прежнему -2 Li 2 O . Следовательно для того чтобы обеспечить электро нейтральной системы нужно на один атом кислорода взять два атома лития. Итак, формула оксида, составленные на основании степени окисления атома, а эту величину мы определяем по номеру группы и отрицательной степени окисления кислорода. Посмотрим на степени окисления второго класса основания.

ОСНОВАНИЯ

Посмотрим на формулы соединения второго класса основания. Итак, общая формула основания имеет вот такой вид + m Me (OH) m Где Вы видите атомы некоторого металла и определенное количество гидрооксивных групп. Это количество соответствует валентности металла по какой причине? +3 -2 +1 Ga (OH)3 Эта группа состоит из атомов кислорода со степенью окисления -2 и атома водорода со степенью окисления +1. Следовательно, вся гидрооксивная группа в целом обладает зарядом -1. А поскольку единичный заряд, то стало быть количество таких групп конечно должно соответствовать валентности металла его степени окисления. По этой причине составить формулу любого основания можно только посмотрев таблицу Менделеева и установив в какой же группе стоит данный элемент.

Например, галлий (Ga) находится в третьей группе и по этой причине формула его основания имеет вид +3 -2 +1 Ga (OH)3 Магний элемент второй группы по этой причине формула его основания имеет такой вид +2 -2 +1 Cd (OH)2.