Номер 413, страница 64 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

413. Чем отличаются элементы металлы и неметаллы с точки зрения проявляемых в соединениях степеней окисления?

Решение

Основное различие между элементами-металлами и элементами-неметаллами с точки зрения проявляемых ими степеней окисления заключается в знаке и диапазоне этих степеней. Это различие обусловлено их способностью отдавать или принимать электроны, которая характеризуется электроотрицательностью.

Металлы

Атомы металлов, как правило, имеют низкую электроотрицательность и небольшое число электронов на внешнем энергетическом уровне. В химических реакциях они склонны отдавать свои валентные электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Поэтому в соединениях металлы проявляют только положительные степени окисления.

• Щелочные металлы (IА группа), например, Na, K, всегда имеют степень окисления +1.

• Щелочноземельные металлы (IIА группа), например, Ca, Mg, всегда имеют степень окисления +2.

• Алюминий (Al) в IIIА группе почти всегда проявляет степень окисления +3.

• Многие переходные металлы (d-элементы), такие как железо (Fe), медь (Cu), марганец (Mn), могут проявлять несколько положительных степеней окисления (переменную валентность). Например, у железа бывают степени окисления +2 и +3, у меди +1 и +2, а у марганца диапазон от +2 до +7 (например, в $KMnO_4$).

В виде простых веществ степень окисления металлов равна нулю. Отрицательные степени окисления для металлов крайне редки и встречаются лишь в специфических соединениях (интерметаллидах), что не рассматривается в общем курсе химии.

Неметаллы

Атомы неметаллов, наоборот, имеют высокую электроотрицательность и большое число электронов на внешнем уровне (обычно от 4 до 7). Они могут как принимать электроны, так и отдавать их (условно, при образовании ковалентных полярных связей с более электроотрицательными элементами). Поэтому неметаллы в соединениях могут проявлять как отрицательные, так и положительные степени окисления.

• Отрицательную степень окисления неметаллы проявляют в соединениях с металлами и менее электроотрицательными неметаллами (например, с водородом). Низшая (минимальная) степень окисления для неметалла, как правило, равна разности (номер группы – 8). Например, для серы (S, VIА группа) это $6-8=-2$ (в $H_2S$), для азота (N, VА группа) это $5-8=-3$ (в $NH_3$).

• Положительную степень окисления неметаллы проявляют в соединениях с более электроотрицательными неметаллами (в основном, с кислородом и фтором). Высшая (максимальная) степень окисления для большинства неметаллов равна номеру группы. Например, для серы (S, VIА группа) это +6 (в $SO_3$, $H_2SO_4$), для хлора (Cl, VIIА группа) это +7 (в $Cl_2O_7$, $HClO_4$).

Исключением является фтор (F) — самый электроотрицательный элемент. В соединениях он проявляет только степень окисления –1. Кислород (O), второй по электроотрицательности, в большинстве соединений имеет степень окисления –2, но в пероксидах –1 (например, в $H_2O_2$), а в соединении с фтором — положительную +2 (в $OF_2$).

Таким образом, неметаллы отличаются от металлов гораздо большим разнообразием проявляемых степеней окисления, включая наличие отрицательных значений.

Ответ:

Главное отличие заключается в том, что металлы в соединениях проявляют практически всегда только положительные степени окисления, так как их атомы склонны отдавать электроны. Неметаллы, обладая высокой электроотрицательностью, могут как принимать электроны, так и условно отдавать их, поэтому они проявляют как отрицательные, так и положительные степени окисления.