3. Валентность, степени окисления и электроотрицательность: степень окисления, валентность

Степень окисления $+5$ характерна для элементов V группы и некоторых элементов VI группы в кислородсодержащих анионах.

• $N$ образует анион $NO_3^-$, где $N$ имеет степень окисления $+5$.
• $Cl$ образует анион $ClO_3^-$, где $Cl$ имеет степень окисления $+5$.

$S$ обычно имеет $+6$ в сульфатах, $Zn$ и $Mg$ — металлы, таких анионов не образуют.

Валентность I могут проявлять: $Cl$ — в соединениях типа $HCl$, $Cl_2O$, $Cu$ — в соединениях типа $CuCl$.

• $S$ обычно II, IV, VI
• $Si$ обычно IV
• $Mg$ обычно II.

В анионе $EO_x^{2-}$ кислород имеет степень окисления $-2$.

• $Se$ образует анион $SeO_4^{2-}$:
  $ x + 4 \cdot (-2) = -2$
  $ x = +6$
• $Cr$ образует анион $CrO_4^{2-}$:
  $ x + 4 \cdot (-2) = -2$
  $ x = +6$

$As$ обычно образует $AsO_4^{3-}$, а не анион вида $EO_x^{2-}$. $Al$ и $O$ таких анионов не образуют.

Одинаковую степень окисления в анионах вида $EO_x^{2-}$ имеют $Se$ и $Cr$.

• $Sn$ может проявлять степень окисления $+4$, например в $SnO_2$, $SnCl_4$.
• $K$ обычно имеет степень окисления $+1$.
• $B$ обычно проявляет степень окисления $+3$.
• $C$ может проявлять степень окисления $+4$, например в $CO_2$.
• $Ca$ обычно имеет степень окисления $+2$.

Подходят $Sn$ и $C$.

• $S$ может иметь степень окисления $+4$ (например, $SO_2$).
• $Na$ имеет только $+1$.
• $Al$ обычно имеет $+3$.
• $C$ может иметь $+4$ (например, $CO_2$).
• $Mg$ имеет $+2$.

Подходят $S$ и $C$.

• $Fe$ может проявлять степени окисления $+2$, $+3$, иногда $+6$ (например, в ферратах $FeO_4^{2-}$).
• $Mg$ в соединениях обычно имеет степень окисления $+2$.
• $S$ может проявлять степень окисления $+6$, например в $SO_3$, $H_2SO_4$, $SO_4^{2-}$.
• $P$ может проявлять степень окисления $+5$, но не $+6$.
• $Cu$ может проявлять степени окисления $+1$ и $+2$.

Подходят $Fe$ и $S$.

Высшие оксиды:

• $Al_2O_3$ → $Al +3$,
• $SO_3$ → $S +6$,
• $CrO_3$ → $Cr +6$,
• $P_2O_5$ → $P +5$,
• $SiO_2$ → $Si +4$.

Подходят $S$ и $Cr$.

• $Br$ обычно имеет минимальную степень окисления $-1$.
• $Cl$ обычно имеет минимальную степень окисления $-1$.
• $K$ в соединениях имеет степень окисления $+1$.
• $S$ может иметь степень окисления $-2$, например в $H_2S$.
• $Se$ может иметь степень окисления $-2$, например в $H_2Se$.

Подходят $S$ и $Se$.

В анионе $EO_x^-$ кислород имеет степень окисления $-2$.

• $Br$ образует анион $BrO_3^-$:
  $x + 3 \cdot (-2) = -1$
  $x = +5$
• $N$ образует анион $NO_3^-$:
  $x + 3 \cdot (-2) = -1$
  $x = +5$
• $Se$ обычно образует $SeO_3^{2-}$ или $SeO_4^{2-}$, а не анион вида $EO_x^-$.
• $Si$ и $Ca$ таких анионов не образуют.

Подходят $N$ и $Br$.

• $O$ может иметь степень окисления $-1$ в пероксидах, например $H_2O_2$.
• $Cu$ проявляет положительные степени окисления $+1$ и $+2$.
• $Al$ обычно имеет степень окисления $+3$.
• $Cl$ может иметь степень окисления $-1$ в хлоридах, например $HCl$, $NaCl$.
• $Na$ обычно имеет степень окисления $+1$.

Подходят $O$ и $Cl$.

В соединениях с литием литий имеет степень окисления $+1$, значит второй элемент имеет отрицательную степень окисления.

• $N$ → $Li_3N$ → $N −3$.
• $Al$ → $LiAlH_4$ не подходит, обычный бинарный — нет $−1, −2, −3$ с $Li$.
• $As$ → $Li_3As$ → $As −3$.
• $Cl$ → $LiCl$ → $Cl −1$.
• $S$ → $Li_2S$ → $S −2$.

Одинаковая степень окисления у $N$ и $As$ (−3).

• $V$ — металл, в соединениях проявляет только положительные степени окисления.
• $B$ может иметь отрицательную степень окисления, например в боридах.
• $Li$ — щелочной металл, имеет степень окисления $+1$.
• $C$ может иметь отрицательную степень окисления, например в $CH_4$ степень окисления углерода $-4$.
• $He$ — инертный газ, соединений практически не образует.

Подходят $B$ и $C$.

• $Na$ в соединениях проявляет валентность I.
• $Cl$ может проявлять валентность I, например в $HCl$.
• $Si$ обычно проявляет валентность IV.
• $Mn$ проявляет переменную валентность, но валентность I для него нехарактерна.
• $Cr$ обычно проявляет валентность II, III, VI.

Подходят $Na$ и $Cl$.

Валентность I характерна для галогенов в соединениях с водородом и металлами.

• $Br$ проявляет валентность I, например в $HBr$, $KBr$.
• $S$ обычно проявляет валентность II, IV, VI.
• $As$ обычно проявляет валентность III и V.
• $I$ проявляет валентность I, например в $HI$, $KI$.
• $V$ — переходный металл, валентность I для него нехарактерна.

Подходят $Br$ и $I$.

Рассмотрим типичные анионы вида $EO_4^{x-}$:

• $S$ образует $SO_4^{2-}$, где степень окисления серы:
  $x + 4 \cdot (-2) = -2$,
  $x = +6$.
• $Cr$ образует $CrO_4^{2-}$, где степень окисления хрома:
  $x + 4 \cdot (-2) = -2$,
  $x = +6$.
• $P$ обычно образует $PO_4^{3-}$, где $P$ имеет $+5$.
• $Si$ обычно не рассматривают как образующий устойчивый анион такого типа в школьном курсе.
• $Ca$ таких анионов не образует.

Одинаковую степень окисления имеют $S$ и $Cr$.

• $Mg$ — группа II → валентность II проявляет.
• $P$ — группа V → может проявлять валентность V.
• $N$ — группа V → максимальная валентность IV (нет d-орбиталей), валентность V не проявляет.
• $O$ — группа VI → валентность II, VI не проявляет.
• $Ti$ — переходный элемент, может проявлять валентность IV (номер группы побочной подгруппы не совпадает с валентностью, но правило про номер группы применяют к главным подгруппам). В школьных заданиях обычно не выбирают.

Не проявляют валентность, равную номеру группы: $N$ и $O$.

• $Sc$ обычно проявляет степень окисления $+3$.
• $F$ в соединениях имеет только степень окисления $-1$.
• $N$ может проявлять степень окисления $+4$, например в $NO_2$.
• $C$ может проявлять степень окисления $+4$, например в $CO_2$.
• $Ca$ обычно проявляет степень окисления $+2$.

Подходят $N$ и $C$.

• $Na$ в соединениях всегда имеет степень окисления $+1$.
• $Al$ в соединениях имеет постоянную степень окисления $+3$.
• $Br$ проявляет разные степени окисления: $-1$, $+1$, $+3$, $+5$, $+7$.
• $Cu$ проявляет степени окисления $+1$ и $+2$.
• $Se$ проявляет степени окисления $-2$, $+4$, $+6$.

Подходят $Na$ и $Al$.

Рассмотрим возможные анионы вида $EO_x^{2-}$.

• $Cr$ образует анион $CrO_4^{2-}$:
  $x + 4 \cdot (-2) = -2$
  $x = +6$
• $S$ образует анион $SO_4^{2-}$:
  $x + 4 \cdot (-2) = -2$
  $x = +6$
• $Cl$ обычно образует анионы $ClO^-$, $ClO_2^-$, $ClO_3^-$, $ClO_4^-$, но не $EO_x^{2-}$.
• $H$ и $Mg$ таких анионов не образуют.

Одинаковую степень окисления имеют $Cr$ и $S$.