Степени окисления металлов и амфотерные элементы
У большинства металлов степень окисления одна, и это сильно упрощает задачи.
5. Характерные СО металлов
Выберите переходный металл для просмотра его соединений:
Степени окисления Хрома (Cr)
| СО | Оксид (Свойства) | Гидроксид / Кислота | Соль (Пример) | Анион / Катион |
|---|---|---|---|---|
| +6 | CrO3 (Кислотный) |
H2CrO4
(хромовая) H2Cr2O7 (дихромовая) |
Na2CrO4
(хромат) Na2Cr2O7 (дихромат) |
CrO42- Cr2O72- |
| +3 | Cr2O3 (Амфотерный) | Cr(OH)3 | KCrO2
(хромит) K3[Cr(OH)6] |
CrO2-
(анион) [Cr(OH)6]3- Cr3+ (катион) |
| +2 | CrO (Основный) | Cr(OH)2 | CrCl2 | Cr2+ (катион) |
Степени окисления Железа (Fe)
| СО | Оксид | Гидроксид | Соль | Анион / Катион |
|---|---|---|---|---|
| +6 | - | - | Na2FeO4 (феррат) | FeO42- |
| +3 | Fe2O3 (Амф/Осн) | Fe(OH)3 | KFeO2
(феррит) Fe2(SO4)3 |
FeO2- Fe3+ (катион) |
| +2 | FeO (Основный) | Fe(OH)2 | FeSO4 | Fe2+ (катион) |
Степени окисления Марганца (Mn)
| СО | Оксид | Гидроксид / Кислота | Соль | Анион / Катион |
|---|---|---|---|---|
| +7 | Mn2O7 (Кислотный) | HMnO4 (марганцовая) | KMnO4 (перманганат) | MnO4- |
| +6 | - | H2MnO4 (марганцовистая) | K2MnO4 (манганат) | MnO42- |
| +4 | MnO2 (Амфотерный) | - | - | - |
| +2 | MnO (Основный) | Mn(OH)2 | MnSO4 | Mn2+ (катион) |
Степени окисления Меди (Cu)
| СО | Оксид | Гидроксид | Соль | Катион |
|---|---|---|---|---|
| +2 | CuO (Осн) | Cu(OH)2 | CuSO4, CuCl2 | Cu2+ |
| +1 | Cu2O (Осн) | CuOH (неуст.) | [Cu(NH3)2]Cl | Cu+ |
Вопрос 1: Отрицательные степени у металлов
ПроверкаВыберите все металлы из списка, способные проявлять отрицательную степень окисления в сложных соединениях: натрий, медь, железо, алюминий.
Ответ: Ни один из перечисленных.
Пояснение: Металлы (из-за своей низкой электроотрицательности) выступают исключительно в роли восстановителей, поэтому в сложных соединениях их степени окисления всегда только положительные.
Вопрос 2: Смешанные оксиды
ПроверкаКакую степень окисления проявляет железо в железной окалине ($Fe_3O_4$)?
Ответ: Это смешанный оксид, содержащий атомы железа в степенях +2 и +3.
Пояснение: Железную окалину химически можно рассматривать как смесь двух оксидов: $FeO \cdot Fe_2O_3$. В её структуре один атом железа имеет степень окисления +2, а два других атома — +3.
6. Амфотерные элементы (Be, Zn, Al)
Эти элементы проявляют амфотерные свойства: образуют и катионы (в солях с кислотами), и анионы (в солях с щелочами).
| Элемент | СО | Оксид / Гидроксид | Соль (катион) | Соль (комплекс / анион) |
|---|---|---|---|---|
| Be | +2 | BeO, Be(OH)2 | BeCl2 |
Na2[Be(OH)4] Na2BeO2 |
| Zn | +2 | ZnO, Zn(OH)2 | ZnSO4 |
Na2[Zn(OH)4] Na2ZnO2 |
| Al | +3 | Al2O3, Al(OH)3 | AlCl3 |
Na[Al(OH)4] NaAlO2 |
Вопрос 1: Степени окисления цинка
ПроверкаВыберите соли, в которых цинк проявляет степень окисления +2: $ZnCl_2$, $Na_2[Zn(OH)_4]$, $ZnSO_4$, $K_2ZnO_2$.
Ответ: Во всех перечисленных солях.
Пояснение: Цинк — d-элемент побочной подгруппы II группы. Для него характерна единственная постоянная степень окисления +2 во всех химических соединениях: простых солях, комплексных солях и цинкатах.
Вопрос 2: Сложные соли
ПроверкаЧему равна степень окисления алюминия в алюмокалиевых квасцах $KAl(SO_4)_2$?
Ответ: +3.
Пояснение: Алюминий проявляет постоянную степень окисления +3. Это легко проверить по заряду ионов: калий $K^+$ (+1), алюминий $Al^{3+}$ (+3), два сульфат-иона $2 \times SO_4^{2-}$ (-4). В сумме $1 + 3 - 4 = 0$.