одом (от Н20 к Н2Ро). Таким образом, из названных соединений наиболее прочным является вода Н20, наименее прочным — Н2Ро.

Пример 9. Исходя из места в периодической системе, опишите химические свойства элемента с порядковым номером 23.

Решение.

По периодической системе определяем, что элемент с порядковым номером 23 находится в IV периоде и в побочной подгруппе V группы. Этот элемент ванадий (V). Электронная формула ванадия: Is2 2s2 2р6 3s2 Зр6 3d3 4s2. По электронной формуле заключаем, что ванадий — d-элемент.

Элемент может легко отдавать 2 электрона с 4в-подуровня, проявляя степень окисления +2.

При этом он образует оксид VO и гидроксид V(OH)2, проявляющие основные свойства. Газообразных водородных соединений ванадий не образует, т.к. расположен в побочной подгруппе.

Атом ванадия может также отдавать электроны с предвнешнего d-подуровня (3 электрона) и, таким образом, проявляет высшую степень окисления +5 (численно равную номеру группы, в которой расположен элемент). Оксид, соответствующий высшей степени окисления, Vo0_. Этот оксид обладает кислотными свойствами. В качестве гидроксида ему соответствует неустойчивая метаванадиевая кислота HV03 (соли ее — ванадаты — устойчивые соединения).

Пример 10. Атомная масса хлора 35,453 у.е. Элемент состоит из двух устойчивых изотопов: хлор 35 и хлор 37. Определить процентное содержание каждого изотопа в элементе.

Решение.

Пусть изотопа 35С1 было х %, а изотопа 37С1 — у %. Составив и решив систему уравнений, получим ответ на поставленный вопрос:

г х + у = 100,

I 35х/100 + 37/100 = 35,453. Можно составить уравнение с одним неизвестным, тогда:

35х/100 4- 37(100-х)/100 = 35,453, х = 77,35 %, у = 22,65%.

Пример II1. Природный калий состоит из трех изотопов. Часть атомов изотопа 40К распадается с испусканием (З-частиц. Изотоп какого элемента при этом получается?

Решение.

Калий имеет три изотопа: 3^К, 4?К, ^К. Естественной радиоактивностью обладает изотоп калия 49°К.

При испускании атомом К40 (З-частиц масса его остается неизменной, а заряд ядра увеличивается на единицу (*п —> ^р + р).

В результате Р-распада 4°К - р -> 4°Э. Этот изотоп —кальций, т.е. 4°Са.

Пример II2. Определить степень окисления хрома в соединении состава К2Сг207. Решение.

Рассмотрим условно молекулу К2Сг207, как бы состоящую из элементарных ионов калия, хрома и кислорода. Если кислород имеет степень окисления -2, а калий +1. Тогда имеем: заряд двух ионов калия равен 1 + 1 — +2, заряд семи ионов кислорода равен (-2) ? 7 = -14, заряд двух ионов хрома равен х. Молекула электронейтральна, поэтому:

(2+) + (-14) + х = О,

х =12,

но это заряд двух ионов, тогда заряд одного иона хрома равен +6.

Пример 12. Пользуясь понятием степени окисления, определить ее величину и знак у марганца, хрома, хлора, фосфора в соединениях К2Мп04, (NH4)2Cr207, КСЮ3, Н4Р207.

Решение.

Сумма всех степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, должна быть равна нулю, т.к. у кислорода во всех соединениях степень окисления равна -2, а у калия +1, то у К2 Мп04 сумма степеней окисления кислорода у калия будет -42 + 21 == -6, следовательно, у марганца степень окисления +6: К2Мп04.

Аналогично находим степень окисления хро-

+ 1 +6 -2 +1 + 5-2 +1 + 5-2

ма в (>Ш4)2Сг207,хлора в КС103, фосфора в Н4Р20?.

Пример 13. Составить уравнение для следующих превращений:

Mn+4 -> Mn+7, 2J- -> J°, S+6h> S"2, Сг+6-> Сг+3. Решение.

Мп+4 — это атом марганца, потерявший четыре электрона. Для того чтобы Мп+4 превратился в Мп+7, он должен потерять еще три электрона, т.е.:

Мп+4 - Зе -> Мп+7.

Аналогично:

2. 2J- - 2е J°2.

3. S+6 + 8е ч> S"2.

4. Сг+6 + Зе -> Сг+3.

Пример 14. Почему углерод в большинстве своих соединений четырехвалентен? Решение.

t t

У углерода в невозбужденном (состоянии) атоме электроны на внешнем уровне распределяются так: X

2s

п

2px2py2pz

Согласно этой схеме, углерод двухвалентен, т.к. валентность в простейшем случае определяется числом неспаренных электронов. Но у атома углерода имеется одна свободная 2р-ор-биталь, и при сравнительно небольшой затрате энергии один 2э-электрон переходит в 2р-со-стояние, в результате чего общее число неспаренныхэлектронов увеличивается до четырех:

п

2s

Энергия же, затрачиваемая для 2s — 2р-пе-рехода электрона, с избытком компенсируется энергией, которая выделяется при возникновении двух дополнительных связей.

Пример 15. Определить степень окисления азота в молекулах и ионе: a) N204; б) (NH4)2C03; в) N02. Решение.

1. Степень окисления азота х, кислорода -2.

Исходя из нейтральности молекулы, составля-

ем уравнение:

2х + 4-(-2) = О, откуда х = +4, т.е. степень окисления азота в N204 равна +4.

2. Степень окисления водорода равна +1, ки-

слорода -2, углерода в карбонатах (соли уголь-

ной кислоты Н2С03) +4, азота х.

Составляем уравнение:

2х + 24(+1) + (+4) +3-(-2) = О, откуда х =-3, т.е. степень окисления азота в (NH4)2C03 равна -3.

Степень окисления кислорода и азота равны соотве