h3O2, степень окисления кислорода и водорода в нем

Общие сведения о пероксиде водорода и степени окисления в h3O2

Молекула пероксида водорода имеет угловое строение (рис. 1). Энергия связи О-О (210кДж/моль) значительно меньше энергии связи О-Н (468 кДж/моль).

Рис. 1. Строение молекулы пероксида водорода с указанием валентных углов между связями и длин химических связей.

Вследствие несимметричного распределения связей Н-О молекула пероксида водорода сильно полярна (дипольным момент равен 0,7×10^-29Кл×м). Между молекулами пероксида водорода возникает прочная водородная связь, приводящая к их ассоциации. Поэтому в обычных условиях пероксид водорода – сиропообразная жидкость (плотность – 1,44 г/см³), с довольно высокой температурой кипения (150,2^oC). Температура плавления равна 0,41^oC. Она имеет бледно-голубую окраску. Брутто-формула – H₂O₂. Молярная масса – 34 г/моль.

Пероксид водорода – хороший ионизирующий растворитель. С водой смешивается в любых соотношениях благодаря возникновению новых водородных связей. Из растворов выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H

2O₂×2H₂O.

h3O2, степени окисления элементов в нем

Чтобы определить степени окисления элементов, входящих в состав пероксида водорода, сначала необходимо разобраться с тем, для каких элементов эта величина точно известна.

Пероксид водорода, как и вода, представляет собой гидрид кислорода, а которых водород, как известно, проявляет степень окисления (+1). Для нахождения степени окисления кислорода примем её значение за «х» и определим его при помощи уравнения электронейтральности:

2× (+1) + 2×х = 0;

2 + 2х = 0;

2х = -2;

x = -1.

Значит степень окисления кислорода в пероксиде водорода равна (-1):

H⁺¹₂O^—1₂.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Тест 19

1. Только ковалентные полярные связи содержатся в молекулах:

а) H₂O₂; б) NH₃; в) H₂O; г) P₄.

2. Между элементами с атомными номерами 3 и 9 возникает связь:

а) ковалентная; б) ионная; в) металлическая; г) водородная.

3. Температура плавления вещества возрастает в ряду:

а) фтороводород – фтор – фторид натрия; б) фтор – фтороводород – фторид натрия;

в) фтор – фторид натрия – фтороводород; г) фторид натрия – фтороводород – фтор.

4. Укажите формулы молекул, в которых электроны связи смещены к атому кислорода:

а) OF₂; б) NO; в) Cl₂O; г) H₂O.

5. Прочность связи в ряду F₂ → O₂ →

   N₂:

а) возрастает; б) не изменяется; в) уменьшается; ) сначала уменьшается, затем растёт.

6. В каких случаях правильно указана максимальная степень окисления атомов элементов?

а) O⁺²; б) Cl⁺⁵; в) H⁺; г) S⁺⁴.

7. Валентность, равную номеру группы, могут проявляться:

а) углерод; б) азот; в) кислород; г) сера.

8. Сколько валентных электронов атомов азота и водорода в сумме участвуют в образовании химической связи в молекуле аммиака?

а) 10; б) 6; в) 7; г) 3.

9. Вещества с молекулярной кристаллической решёткой:

а) легкоплавки; б) тугоплавки; в) летуче; г) нелетучее.

10. Валентность и степень окисления кислорода в молекуле пероксида водорода соответственно равны:

а) II и – 2; б) II и – 1; в) I и – 2; г) ׀׀ и + 1.

Почему в пероксиде кислород имеет степень окисления -1,хотя в остальных соединениях -2?заранее спасибо!

Степень окисления — условный заряд, который образуется на атоме в результате сдвига общей электронной пары (к нему или от него) . Так как кислород — самый электроотрицательный элемент (кроме фтора) , именно к нему сдвигаются два электрона от любых атомов, потому и степень окисления -2! В перекиси (строение Н-О-О-Н) каждый атом кислорода перетягивает на себя лишь один электрон, от атома водорода, потому и степень окисления -1

К оксидам относятся все соед. элементов с кислородом, кроме содержащих атомы О, соединенные друг с другом -пероксиды Пероксиды (R — О — О — R) и гидроперекиси (R — О — О -Н) — это первичные продукты окисления углеводородов топлива. Они образуются при прямом присоединении молекулы кислорода к углеводородам. Если присоединение молекулы происходит по С — С связи, получается перекись, а если по С — Н связи, то гидроперекись. При дальнейшем окислении накапливаются альдегиды, органические кислоты, спирты и другие соединения Конечными продуктами являются углекислый газ и вода.

Всякий пероксид содержит пероксидную цепочку ( -О-О-) ,в которой два атома кислорода затрачивают по одной единице валентности на связь друг с другом, и у каждого атома кислорода остается еще по одной свободной валентности. Эти валентности ковалентно связывают пероксидную цепочку с двумя атомами водорода. В молекуле Н2О2 связи между атомами водорода и кислорода полярны. Строение пероксида водорода можно выразить структурной формулой: Н-О-О-Н. Степень окисления (О )——> -1

Еще немного о валентности. Информация для вдумчивых

← Начало статьи

В первой статье о валентности мы рассмотрели классическое определение этого понятия, привели несколько простых примеров. К сожалению, «формальное правило» определения валентности не всегда «работает».

Пример 6. Установите валентности элементов в молекуле Н₂О₂

(это вещество — известная всем перекись водорода).

Решение. «Ну, что же, ничего сложного! — скажете вы. — Валентность водорода известна (I), составим уравнение: 2 • 1 = 2 • Х. Вывод: валентность кислорода также = I. Правильно?»

Нет, друзья, неверно! Взгляните на перечень элементов с постоянной валентностью. Разве для кислорода она равна I?

«Хорошо, попробуем иначе, — скажете вы. — Валентность кислорода = II, валентность водорода = Х,
2 • 2 = 2 • х, следовательно, валентность водорода также равна II. На этот раз верно?»

Нет, снова промах! В той же таблице видим, что валентность Н всегда равна I. Кроме того, водород находится в I группе, значит, его валентность не может быть больше одного.

«Как же это возможно? — возмутитесь вы. — У кислорода всегда II, у водорода — I. Но ведь 2 • 2 не равно 2 • 1! Похоже, что наше правило не работает!»

Да, верно, формальное правило в данном случае оказывается бессильным. Но нет никаких причин для беспокойства! Молекула пероксида водорода имеет следующую структуру: H-O-O-Н. Мы видим, что валентность кислорода действительно равна двум (т. к. атом О образует две связи), а водорода — единице (по одной связи на каждый атом Н).

---

Для большинства органических соединений применение «формального правила» вообще приводит к абсурдным цифрам.

Пример 7. Установите валентности элементов в молекуле С₃Н₇ (пропан).

Решение. Валентность водорода нам известна, следовательно, для углерода получаем значение … 7/3. Абсурд!

В действительности, все не так уж плохо. Структурная формула пропана имеет вид СH₃-CH₂-CH₃. Каждый атом углерода соединен с четырьмя соседями. Валентность углерода в пропане равна IV. Кстати, в подавляющем большинстве органических соединений углерод имеет такую же валентность.

«Формальное правило» неэффективно в данном случае, поскольку часть валентных возможностей углерода тратится не на водород, а на связь с соседними атомами С.

Приведенные примеры показывает, что даже в бинарном соединении определить валентность не всегда легко. Но если бы дело было только в этом! Существует масса примеров, когда понятие валентности вообще теряет смысл.

Пример 8. Чему равна валентность кальция в простом веществе?

Аналогичный вопрос можно было бы задать по поводу магния, железа, урана или любого другого металла. Люди, знакомые со строением металлов и с понятием «металлическая связь», понимают, что вопрос о валентности задавать в данном случае вообще бессмысленно! Можно говорить о координационном числе, но это уже совершенно другое понятие.

Пример 9. Определите валентность железа в комплексном соединении K₃[Fe(CN)₆].

Степень окисления железа в данном веществе равна +3, а вот валентность …

С этим вновь проблемы. Опять корректнее говорить не о валентности, а о координационном числе атома Fe. Координационное число = 6.

---

Пример 10. Чему равна валентность железа в FeO?

Ну, с формальной точки зрения все очень просто: валентность железа, разумеется, равна II. Мы так и называем это вещество: оксид железа (II).

Не будем, однако, спешить с выводами. Во-первых, оксид железа — вещество немолекулярного строения. Если мы рассматриваем, например, оксид SO₂, можно выделить отдельные молекулы, в каждой из которых атомы кислорода соединены двумя ковалентными связями с атомом серы. В случае с FeO подобные рассуждения ошибочны. В кристаллической решетке нет «молекул» FeO.

Но и это еще не все. Состав оксида железа (II) вообще неправильно описывать формулой FeO. Правильнее записывать: Fe_хO, где х находится в диапазоне 0,9-0,95. Да-да, это соединение т. н. переменного состава. Вопреки канонам «классической» химии, его состав зависит от метода и условий получения. Вот и думайте тут о валентности! Считать ее переменной или считать, что различные атомы железа в кристалле имеют разную валентность?

В любом случае, о двухвалентном железе в данной ситуации можно забыть!

Прежде чем переходить к следующей части статьи, рекомендую вам задуматься над следующими вопросами:

1. Чему равна валентность азота в ионе аммония (NH₄⁺)? Если вы считаете, что валентность выше трех, как это согласуется с тем фактом, что в атоме азота имеется три неспаренных электрона?
2. Некоторые утверждают, что валентность азота в HNO₃ равна V. Возможно ли такое?
3. В молекуле СО углерод и кислород связаны тремя ковалентными связями, однако в основном состоянии в атоме углерода два неспаренных электрона, а в первом возбужденном состоянии — четыре. Как можно объяснить данное противоречие?
4. А как вообще можно утверждать, что валентность углерода в СО равна III? Как это доказать экспериментальным путем?

В следующей части мы ответим на эти вопросы и рассмотрим еще несколько интересных соединений.

Продолжение статьи →