Типы химической связи и степени окисления: анализ и решение задач

В молекуле Cl₂:

• Атомы хлора имеют одинаковую электроотрицательность.
• Каждый атом хлора имеет 7 электронов на внешней оболочке и стремится получить еще один электрон для завершения октета.
• Два атома хлора образуют ковалентную неполярную связь путем обобществления одной пары электронов. Каждый атом предоставляет по одному электрону для образования общей электронной пары.
• Схема образования: \(\text{Cl} \cdot + \cdot \text{Cl} \rightarrow \text{Cl}:\text{Cl}\) или \(\text{Cl-Cl}\).

В молекуле HCl:

• Атом хлора более электроотрицателен, чем атом водорода.
• Водород имеет 1 электрон на внешней оболочке, хлор — 7.
• Атомы водорода и хлора образуют ковалентную полярную связь, обобществляя одну пару электронов.
• Из-за разницы в электроотрицательности электронная пара смещается к более электроотрицательному атому хлора. Хлор приобретает частичный отрицательный заряд (\(\delta^-\)), а водород — частичный положительный заряд (\(\delta^+\)).
• Схема образования: \(\text{H} \cdot + \cdot \text{Cl} \rightarrow \text{H}:\text{Cl}\) или \(\text{H-Cl}\).

• Названия: Сульфид кальция.
• Степень окисления: Ca = +2, S = -2.

• Названия: Иодоводород.
• Степень окисления: H = +1, I = -1.

• Названия: Бромид бария.
• Степень окисления: Ba = +2, Br = -1.

• Названия: Селеноводород.
• Степень окисления: H = +1, Se = -2.

• Названия: Гидрид алюминия.
• Степень окисления: Al = +3, H = -1.

• Названия: Хлорид лития.
• Степень окисления: Li = +1, Cl = -1.

• Названия: Оксид углерода(II) или угарный газ.
• Степень окисления: C = +2, O = -2.

• Названия: Оксид азота(I).
• Степень окисления: N = +1, O = -2.

• Названия: Оксид хлора(III).
• Степень окисления: Cl = +3, O = -2.

• Названия: Оксид серы(VI).
• Степень окисления: S = +6, O = -2.

• Названия: Карбид калия.
• Степень окисления: K = +1, C = -1.

• Названия: Сульфид натрия.
• Степень окисления: Na = +1, S = -2.

• Названия: Оксид фосфора(V).
• Степень окисления: P = +5, O = -2.

• Названия: Нитрид калия.
• Степень окисления: K = +1, N = -3.

• Названия: Оксид стронция.
• Степень окисления: Sr = +2, O = -2.

• Названия: Фосфид кальция.
• Степень окисления: Ca = +2, P = -3.

• Названия: Хлорид железа(III).
• Степень окисления: Fe = +3, Cl = -1.

• Названия: Сульфид меди(I).
• Степень окисления: Cu = +1, S = -2.

Ионная связь (металл + неметалл):

• CaS: Ca⁰ - 2e⁻ → Ca²⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻. Образуется ионная связь между Ca²⁺ и S²⁻.
  \(\text{Ca} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2e^-\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(\text{Ca}^{2+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{CaS}\)
• BaBr₂: Ba⁰ - 2e⁻ → Ba²⁺; Br⁰ + 1e⁻ → Br⁻ (каждый атом брома).
  \(\text{Ba} \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2e^-\)
  \(2\text{Br} + 2e^- \rightarrow 2\text{Br}^{-}\)
  \(\text{Ba}^{2+} + 2\text{Br}^{-} \rightarrow \text{BaBr}_2\)
• LiCl: Li⁰ - 1e⁻ → Li⁺; Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻.
  \(\text{Li} \rightarrow \text{Li}^{+} + e^{-}\)
  \(\text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}\)
  \(\text{Li}^{+} + \text{Cl}^{-} \rightarrow \text{LiCl}\)
• Na₂S: 2Na⁰ - 2e⁻ → 2Na⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻.
  \(2\text{Na} \rightarrow 2\text{Na}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(2\text{Na}^{+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{Na}_2\text{S}\)
• K₃N: 3K⁰ - 3e⁻ → 3K⁺; N⁰ + 3e⁻ → N³⁻.
  \(3\text{K} \rightarrow 3\text{K}^{+} + 3e^{-}\)
  \(\text{N} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{3-}\)
  \(3\text{K}^{+} + \text{N}^{3-} \rightarrow \text{K}_3\text{N}\)
• SrO: Sr⁰ - 2e⁻ → Sr²⁺; O⁰ + 2e⁻ → O²⁻.
  \(\text{Sr} \rightarrow \text{Sr}^{2+} + 2e^{-}\)
  \(\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{O}^{2-}\)
  \(\text{Sr}^{2+} + \text{O}^{2-} \rightarrow \text{SrO}\)
• Ca₃P₂: 3Ca⁰ - 6e⁻ → 3Ca²⁺; 2P⁰ + 6e⁻ → 2P³⁻.
  \(3\text{Ca} \rightarrow 3\text{Ca}^{2+} + 6e^{-}\)
  \(2\text{P} + 6e^- \rightarrow 2\text{P}^{3-}\)
  \(3\text{Ca}^{2+} + 2\text{P}^{3-} \rightarrow \text{Ca}_3\text{P}_2\)
• FeCl₃: Fe⁰ - 3e⁻ → Fe³⁺; Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻ (каждый атом хлора).
  \(\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3e^{-}\)
  \(3\text{Cl} + 3e^- \rightarrow 3\text{Cl}^{-}\)
  \(\text{Fe}^{3+} + 3\text{Cl}^{-} \rightarrow \text{FeCl}_3\)
• Cu₂S: 2Cu⁰ - 2e⁻ → 2Cu⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻.
  \(2\text{Cu} \rightarrow 2\text{Cu}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(2\text{Cu}^{+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{Cu}_2\text{S}\)
• K₂C₂: 2K⁰ - 2e⁻ → 2K⁺; C₂⁰ + 2e⁻ → C₂²⁻ (где связь C-C ковалентная).
  \(2\text{K} \rightarrow 2\text{K}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{C}_2 + 2e^- \rightarrow \text{C}_2^{2-}\)
  \(2\text{K}^{+} + \text{C}_2^{2-} \rightarrow \text{K}_2\text{C}_2\)

Ковалентная полярная связь (неметалл + неметалл с разной электроотрицательностью):

• HI: H⁰ + Cl⁰ → H:Cl (смещение электронной пары к Cl).
  \(\text{H} \cdot + \cdot \text{I} \rightarrow \text{H}:\text{I}\)
• AlH₃: Al⁰ + 3H⁰ → Al:H:H:H (смещение электронной пары к Al, но водород имеет отрицательную степень окисления).
  \(\text{Al} \cdot + 3\text{H} \cdot \rightarrow \text{H}:\text{Al}:\text{H}\)
  \(:\text{H}:\)
• H₂Se: 2H⁰ + Se⁰ → H:Se:H.
  \(2\text{H} \cdot + \cdot \text{Se} \cdot \rightarrow \text{H}:\text{Se}:\text{H}\)
• CO: C⁰ + O⁰ → C:O (тройная связь, смещение к O).
  \(: \text{C} \equiv \text{O} :\)
• N₂O: 2N⁰ + O⁰ → N:N:O (сложная структура, например, N≡N-O или N=N=O).
  Например: \(: \text{N} \equiv \text{N} - \text{O} :\)
• Cl₂O₃: 2Cl⁰ + 3O⁰ → Cl-O-Cl-O-Cl (структура сложная, с полярными связями Cl-O).
• SO₃: S⁰ + 3O⁰ → O:S:O (с двойными связями S=O, смещение к O).
  \(:\text{O} = \text{S} = \text{O}:\)
  \(:\text{O}:\)
• P₂O₅: 2P⁰ + 5O⁰ → (структура сложная, например, два атома P связаны через O, каждый P связан с 3 атомами O).
  Например: \(:\text{O} = \text{P} - \text{O} - \text{P} = \text{O}:\)
  \(:\text{O} \qquad \qquad \text{O}:\)
• Cl₂O₃: (уже было выше, но для полноты)
• FeCl₃: (рассмотрено как ионная связь, но может быть и ковалентной полярной)

В молекуле Cl₂:

• Атомы хлора имеют одинаковую электроотрицательность.
• Каждый атом хлора имеет 7 электронов на внешней оболочке и стремится получить еще один электрон для завершения октета.
• Два атома хлора образуют ковалентную неполярную связь путем обобществления одной пары электронов. Каждый атом предоставляет по одному электрону для образования общей электронной пары.
• Схема образования: \(\text{Cl} \cdot + \cdot \text{Cl} \rightarrow \text{Cl}:\text{Cl}\) или \(\text{Cl-Cl}\).

В молекуле HCl:

• Атом хлора более электроотрицателен, чем атом водорода.
• Водород имеет 1 электрон на внешней оболочке, хлор — 7.
• Атомы водорода и хлора образуют ковалентную полярную связь, обобществляя одну пару электронов.
• Из-за разницы в электроотрицательности электронная пара смещается к более электроотрицательному атому хлора. Хлор приобретает частичный отрицательный заряд (\(\delta^-\)), а водород — частичный положительный заряд (\(\delta^+\)).
• Схема образования: \(\text{H} \cdot + \cdot \text{Cl} \rightarrow \text{H}:\text{Cl}\) или \(\text{H-Cl}\).

• Названия: Сульфид кальция.
• Степень окисления: Ca = +2, S = -2.

• Названия: Иодоводород.
• Степень окисления: H = +1, I = -1.

• Названия: Бромид бария.
• Степень окисления: Ba = +2, Br = -1.

• Названия: Селеноводород.
• Степень окисления: H = +1, Se = -2.

• Названия: Гидрид алюминия.
• Степень окисления: Al = +3, H = -1.

• Названия: Хлорид лития.
• Степень окисления: Li = +1, Cl = -1.

• Названия: Оксид углерода(II) или угарный газ.
• Степень окисления: C = +2, O = -2.

• Названия: Оксид азота(I).
• Степень окисления: N = +1, O = -2.

• Названия: Оксид хлора(III).
• Степень окисления: Cl = +3, O = -2.

• Названия: Оксид серы(VI).
• Степень окисления: S = +6, O = -2.

• Названия: Карбид калия.
• Степень окисления: K = +1, C = -1.

• Названия: Сульфид натрия.
• Степень окисления: Na = +1, S = -2.

• Названия: Оксид фосфора(V).
• Степень окисления: P = +5, O = -2.

• Названия: Нитрид калия.
• Степень окисления: K = +1, N = -3.

• Названия: Оксид стронция.
• Степень окисления: Sr = +2, O = -2.

• Названия: Фосфид кальция.
• Степень окисления: Ca = +2, P = -3.

• Названия: Хлорид железа(III).
• Степень окисления: Fe = +3, Cl = -1.

• Названия: Сульфид меди(I).
• Степень окисления: Cu = +1, S = -2.

Ионная связь (металл + неметалл):

• CaS: Ca⁰ - 2e⁻ → Ca²⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻. Образуется ионная связь между Ca²⁺ и S²⁻.
  \(\text{Ca} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2e^-\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(\text{Ca}^{2+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{CaS}\)
• BaBr₂: Ba⁰ - 2e⁻ → Ba²⁺; Br⁰ + 1e⁻ → Br⁻ (каждый атом брома).
  \(\text{Ba} \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2e^-\)
  \(2\text{Br} + 2e^- \rightarrow 2\text{Br}^{-}\)
  \(\text{Ba}^{2+} + 2\text{Br}^{-} \rightarrow \text{BaBr}_2\)
• LiCl: Li⁰ - 1e⁻ → Li⁺; Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻.
  \(\text{Li} \rightarrow \text{Li}^{+} + e^{-}\)
  \(\text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}\)
  \(\text{Li}^{+} + \text{Cl}^{-} \rightarrow \text{LiCl}\)
• Na₂S: 2Na⁰ - 2e⁻ → 2Na⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻.
  \(2\text{Na} \rightarrow 2\text{Na}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(2\text{Na}^{+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{Na}_2\text{S}\)
• K₃N: 3K⁰ - 3e⁻ → 3K⁺; N⁰ + 3e⁻ → N³⁻.
  \(3\text{K} \rightarrow 3\text{K}^{+} + 3e^{-}\)
  \(\text{N} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{3-}\)
  \(3\text{K}^{+} + \text{N}^{3-} \rightarrow \text{K}_3\text{N}\)
• SrO: Sr⁰ - 2e⁻ → Sr²⁺; O⁰ + 2e⁻ → O²⁻.
  \(\text{Sr} \rightarrow \text{Sr}^{2+} + 2e^{-}\)
  \(\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{O}^{2-}\)
  \(\text{Sr}^{2+} + \text{O}^{2-} \rightarrow \text{SrO}\)
• Ca₃P₂: 3Ca⁰ - 6e⁻ → 3Ca²⁺; 2P⁰ + 6e⁻ → 2P³⁻.
  \(3\text{Ca} \rightarrow 3\text{Ca}^{2+} + 6e^{-}\)
  \(2\text{P} + 6e^- \rightarrow 2\text{P}^{3-}\)
  \(3\text{Ca}^{2+} + 2\text{P}^{3-} \rightarrow \text{Ca}_3\text{P}_2\)
• FeCl₃: Fe⁰ - 3e⁻ → Fe³⁺; Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻ (каждый атом хлора).
  \(\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3e^{-}\)
  \(3\text{Cl} + 3e^- \rightarrow 3\text{Cl}^{-}\)
  \(\text{Fe}^{3+} + 3\text{Cl}^{-} \rightarrow \text{FeCl}_3\)
• Cu₂S: 2Cu⁰ - 2e⁻ → 2Cu⁺; S⁰ + 2e⁻ → S²⁻.
  \(2\text{Cu} \rightarrow 2\text{Cu}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{S} + 2e^- \rightarrow \text{S}^{2-}\)
  \(2\text{Cu}^{+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{Cu}_2\text{S}\)
• K₂C₂: 2K⁰ - 2e⁻ → 2K⁺; C₂⁰ + 2e⁻ → C₂²⁻ (где связь C-C ковалентная).
  \(2\text{K} \rightarrow 2\text{K}^{+} + 2e^{-}\)
  \(\text{C}_2 + 2e^- \rightarrow \text{C}_2^{2-}\)
  \(2\text{K}^{+} + \text{C}_2^{2-} \rightarrow \text{K}_2\text{C}_2\)

Ковалентная полярная связь (неметалл + неметалл с разной электроотрицательностью):

• HI: H⁰ + Cl⁰ → H:Cl (смещение электронной пары к Cl).
  \(\text{H} \cdot + \cdot \text{I} \rightarrow \text{H}:\text{I}\)
• AlH₃: Al⁰ + 3H⁰ → Al:H:H:H (смещение электронной пары к Al, но водород имеет отрицательную степень окисления).
  \(\text{Al} \cdot + 3\text{H} \cdot \rightarrow \text{H}:\text{Al}:\text{H}\)
  \(:\text{H}:\)
• H₂Se: 2H⁰ + Se⁰ → H:Se:H.
  \(2\text{H} \cdot + \cdot \text{Se} \cdot \rightarrow \text{H}:\text{Se}:\text{H}\)
• CO: C⁰ + O⁰ → C:O (тройная связь, смещение к O).
  \(: \text{C} \equiv \text{O} :\)
• N₂O: 2N⁰ + O⁰ → N:N:O (сложная структура, например, N≡N-O или N=N=O).
  Например: \(: \text{N} \equiv \text{N} - \text{O} :\)
• Cl₂O₃: 2Cl⁰ + 3O⁰ → Cl-O-Cl-O-Cl (структура сложная, с полярными связями Cl-O).
• SO₃: S⁰ + 3O⁰ → O:S:O (с двойными связями S=O, смещение к O).
  \(:\text{O} = \text{S} = \text{O}:\)
  \(:\text{O}:\)
• P₂O₅: 2P⁰ + 5O⁰ → (структура сложная, например, два атома P связаны через O, каждый P связан с 3 атомами O).
  Например: \(:\text{O} = \text{P} - \text{O} - \text{P} = \text{O}:\)
  \(:\text{O} \qquad \qquad \text{O}:\)
• FeCl₃: (рассмотрено как ионная связь, но может быть и ковалентной полярной)