Redoxní reakce, elektrochemie
Přihlásit se
Redoxní reakce, elektrochemie (3/14) · 8:38

Trendy oxidačních stavů v periodické tabulce Jaké jsou typické oxidační stavy u s- a p- prvků; a jak souvisí s polohou v periodické tabulce prvků?

Navazuje na Chemické reakce a rovnováhy.
Podívejme se, jestli můžeme odvodit nějaká obecná pravidla nebo nějaké obecné trendy oxidačních stavů, když se podíváme na periodickou tabulku. Takže se nejprve podívejme na alkalické kovy. Dám je do rámečku. Na vodík se podíváme za chvilku. Takže, já tady zarámuji… Oddělím tady vodík, protože je to takový zvláštní případ. Ale když se podíváme na alkalické kovy, prvky skupiny 1 tady vlevo, už jsme si o nich řekli, že nejsou zrovna moc elektronegativní. Mají jen jeden valenční elektron. Nevadí jim ten elektron odevzdat. A tak jejich oxidační stav nemusí být jen hypotetický náboj. Jde vlastně o velmi dobré kandidáty pro tvorbu iontových vazeb. A tak je velmi typické, že když jsou tyto prvky v molekule, když vytvoří vazby, tak právě tyto prvky jsou oxidované. Odevzdají jeden elektron. Takže získají typický oxidační stav, který je v jejich případě +I. Pokud se posuneme o jednu skupinu napravo ke kovům alkalických zemin, ty mají dva valenční elektrony, pořád nepříliš elektronegativní. Takže se rádi úplně nebo částečně zbaví dvou elektronů. Takže když musíte přiřadit iontovou... Kdybyste řekli: "Žádné částečné sdílení, prostě buď všechno odevzdej, nebo si to vezmi, pak tyto prvky budou mít typický oxidační stav +II. V hypotetické iontové vazbě by raději odevzdaly ty dva elektrony, protože nejsou moc elektronegativní, a dalo by jim moc práce zaplnit svou valenční slupku, aby se dostaly na 8 elektronů. Teď přejděme na druhou stranu periodické tabulky ke skupině 7, k halogenům. Halogeny jsou poměrně dost elektronegativní a jsou tady na pravé straně periodické tabulky. Ke spokojenosti jim chybí jen jeden elektron, aby měly zaplněnou valenční slupku. Takže tyhle prvky jsou obvykle redukovány. Mají obvykle oxidační stav -I. A pořád říkám obvykle, protože to tak nemusí vždycky být. Může to být i jinak. Ale tohle je takové obecné pravidlo, že budou chtít získat jeden elektron. Pokud se posuneme o jednu skupinu doleva, ke skupině 6, kde sedí ten slavný kyslík, už jsme řekli, že oxidovat něco znamená dělat to, co by s tím udělal kyslík, že oxidace je odebírání elektronů z něčeho. Takže tyhle skupiny jsou obvykle oxidovány. A kyslík je velmi dobré oxidační činidlo. Nebo jinak, kyslík obvykle odebírá elektrony. Tyhle prvky rády odebírají elektrony, a to obvykle dva elektrony. A jejich oxidační stav je obvykle -II. Opět, jde o takové jednoduché pravidlo, jejich náboj je snížen o dva elektrony. Takže se obvykle redukují. Tyhle se obvykle oxidují. Teď můžeme jít dál. Půjdeme sem, k prvkům 5. skupiny, jejich obvyklý oxidační stav je -III. A tady vidíte obecný trend. A ten obecný trend… A ještě jednou, není to žádné obecně platné pravidlo, ani pro ty krajní skupiny, ale jak se blížíte ke středu tabulky, začnete objevovat více různorodosti v typických oxidačních stavech. Zmínil jsem, že dám vodík stranou. Protože, když se nad tím zamyslíte, vodík má, ano, pouze jeden elektron. A tak byste mohli říct, no, možná ten elektron chce odevzdat, aby už žádný neměl. To by pro vodík mohla být rozumná konfigurace. Ale taky se na vodík můžete dívat trochu jako na halogen. Takže na něj můžete pohlížet jako na alkalický kov. Ale teoreticky bychom ho mohli dát i na tohle místo periodické tabulky. Mohli bychom dát vodík sem, protože vodík, aby zaplnil svou první slupku, potřebuje jen jeden elektron. Takže teoreticky by vodík mohl být i tady. Vodík by tedy mohl mít oxidační stav buď +I nebo -I. A jenom pro příklad, podívejme se na situaci, kdy vodík je tím oxidačním činidlem. Takovým příkladem by mohl být hydrid lithný. Hydrid lithný. Tady. V hydridu lithném je to tak, že vodík je více elektronegativní. Lithium není příliš elektronegativní, rádo by odevzdalo jeden elektron. A v tomto případě, vodík je to, co oxiduje lithium. Lithium redukuje vodík. Vodík je ten, který poutá elektron. Takže oxidační stav lithia je tady +I. A oxidační stav vodíku je tady -I. A znovu, rád bych se ujistil, že si rozumíme v těch pojmech. Lithium bylo zoxidováno vodíkem. Vodík byl zredukován lithiem. Teď se podívejme na příklad, kde vodík hraje tu druhou roli. Představme si hydroxid. Hydroxidový anion, kde máme vodík a kyslík. V podstatě bychom si mohli představit molekulu vody, která ztratila proton z vodíku, ale nechala si jeho elektron. A to celé má záporný náboj. Tohle má náboj –1. Ale co se to tady děje? Já to teď namaluju, protože je zábavné si to představit. Takže tohle je situace, kde kyslík obvykle má 1, 2, 3, 4, 5, 6 elektronů. A když je to voda, máte 2 vodíky, asi takhle. A pak sdílíte. A tak máte kovalentní vazbu sdílením tohohle páru a kovalentní vazbu sdílením druhého páru. Abychom získali hydroxid, kyslík v zásadě chytí oba tyhle elektrony, aby se stal… Tady máme tenhle pár a tenhle pár. Takže teď máme… Nakreslím to jinou barvou. Teď tady máme i tenhle pár. A pak máme tu druhou kovalentní vazbu k tomu druhému vodíku. A teď z tohohle vodíku zbyl jen proton. Tohle má teď záporný náboj. Takže je to hydroxid. Tohle celé má záporný náboj. A kyslík, jak už jsme si řekli, je elektronegativnější než vodík. Takže poutá ty elektrony. A když se na to tady podíváte, řeknete hele, vodík, kdybychom měli, kdybychom museli -- vzpomeňte si, oxidační stavy jsou jen myšlenková pomůcka, která se ukázala být užitečnou. Kdybychom měli předstírat, že to není kovalentní vazba, ale iontová vazba, pak bychom řekli dobře, možná by tenhle vodík úplně ztratil jeden elektron, takže by získal oxidační stav +I. Byl by oxidován tím kyslíkem. A ten kyslík by zcela získal jeden elektron. Řekli bychom, pokud bychom museli, jestliže bychom to museli brát jako iontovou vazbu, řekli bychom, že získá dva elektrony. Takže má oxidační stav –II. A zase, ten zápis, kdy používáme horní index pro oxidační stav (římské číslice) a náboj iontu (arabské číslice), píšeme znaménko za číslicí. To je taková zvyklost. Smysl těch dvou příkladů byl ukázat, že vodík může mít oxidační stav -I nebo +I. Ale ještě jedna věc je tu zajímavá. Všimněte si, že oxidační stavy molekul tady, sečtou se k celému… Nebo oxidační stav každého atomu v nějaké molekule, můžeme je sečíst a získat celkový náboj celé molekuly. Takže když sečtete +1 a -1, získáte nulu. A to dává smysl, protože celá molekula hydridu lithného je neutrální. Nemá žádný náboj. Podobně, vodík, oxidační stav +I; kyslík, oxidační číslo nebo stav -II, tyhle dva sečtete, máte celkový náboj –1 pro hydroxidový anion, což je přesně ten náboj, který máme tady.
video