Jag har forskat runt och vissa källor hävdar att för att hitta det lägsta och maximala oxidationsantalet du gör detta:
Maximum: gruppen elementet
Minimum: gruppen för elementet – 8
Men jag kan inte få detta att fungera för Fe? Jag skulle uppskatta ett förtydligande. 🙂 Det verkar fungera för svavel och vad jag har läst om det oxidationer.
Max: 6 Minimum: 6 – 8 = -2
Inte metaller alltid har ett positivt oxidationsnummer? Betyder detta för Fe (järn) att det är 0 till +3?
(Jag vet att det här är en duplikat, tyvärr, de andra svarades inte och frågades för många år sedan ).
Kommentarer
- Den metoden är bara en approximation. Se denna wiki-sida för en empirisk observerad lista över tillstånd. Den metoden fungerar särskilt dåligt för övergångsmetaller, eftersom de är så komplicerade.
- Observerade oxidationsnummer för järn: $ -4, -2, -1, +1 , +2, +3, +4, +5, + 6 $.
- Om du teoretiskt vill beräkna ovannämnda lista över oxidationsnummer för järn, föreslår jag att du ger upp.
- @ user34388 Vad menar du med ”varje oxidationstillstånd”? Jag tror inte att väte (II) har nått eller kommer att nås. Samtidigt tror jag väte ($ \ mathrm {-III} $) är inte heller genomförbart , men många element är kända för att visa båda dessa oxidationstillstånd.
- @ user34388 Min huvudsakliga poäng är att de flesta (kända) oxidationstillstånd ligger inom gränserna för en period, dvs jag känner inte till någon oxidation anger att ta bort kärnelektroner eller lägga till elektroner i $ n + 1 $ -skalet.
Svar
Regeln du citerade gäller i allmänhet för huvudgruppselement – men bara om du räknar grupperna i den äldre huvudgrupp / övergångsmetallformaliteten. Den nyare IUPAC-terminologin räknar grupperna s, p och d efter varandra så att svavel skulle vara i grupp 16. För den nomenklaturen måste du subtrahera 10 från gruppnumret för maximalt oxidationstillstånd.
Exempel: Fosfor (grupp 15 efter nuvarande terminologi; grupp V efter äldre terminologi). Maximalt oxidationstillstånd: $ \ mathrm {+ V} $. Lägsta oxidationstillstånd $ \ mathrm {-III} $. [1]
Detta har en allmän kvantkemisk förklaring. Dessa oxidationstillstånd adderar upp till åtta, vilket är exakt antalet elektroner som vanligtvis utgör det yttre (valens) skalet – där kemi händer.
Om vi börjar vid fosfor ($ \ mathrm {V} $ ) och vill ta bort en annan elektron, skulle vi behöva ta bort denna elektron från kärnorbitalerna. Dessa är redan ganska stabila (dvs. låga i energi) i marktillståndet, men för varje elektron som tas bort stabiliseras de ytterligare. Således hamnar de i ett mycket stabilt tillstånd och avlägsnande blir desto mycket svårare.
På samma sätt kommer varje elektron som läggs till en neutral förening att destabilisera alla atomens banor. Om tre redan är tillsatta till fosfos, vilket ger fosfor ($ \ mathrm {-III} $), skulle nästa elektron behöva läggas till en avlägsen bana, vilket återigen inte är något lätt. Det är därför det vanligtvis finns ett intervall på åtta för de kemiskt åtkomliga oxidationstillstånden för huvudgruppsmetaller.
Jag är emellertid inte villig att satsa på något att s-elementen i perioder 4 och högre (kalium nedan och kalcium och nedan) hålla sig till den regeln; av anledningen se och tolka nedan. Hittills är endast $ \ mathrm {+ I} $ och $ \ mathrm {-I} $ kända för alkaliska metaller (grupp 1) och endast $ \ mathrm {+ II} $ och $ \ mathrm {+ I} $ för alkaliska jordartsmetaller är kända (spara elementärt oxidationstillstånd $ \ pm 0 $).
Övergångsmetaller är mycket svårare. I teorin kan du anta ett intervall av antingen tio (endast d-elektroner), tolv (d och s-elektroner) eller arton (d, s och p-elektroner). I själva verket har ett intervall på tio fastställts för krom, mangan och järn medan ett intervall på tolv har fastställts för osmium och iridium. (Källa: Wikipedia )
Hittills har det högsta oxidationstillståndet hittats för iridium ($ \ mathrm {+ IX} $) . Platina ($ \ mathrm {X} $) har förutsagts. (Källa: även Wikipedia ) Observera att dessa tillstånd ligger inom den s och d-idé som jag antydde tidigare. Så vitt jag vet finns det inga bevis som pekar mot ”s, p och d” -idén.
Det finns ett stort antal okända oxidationstillstånd för övergångsmetaller, t.ex. medan krom ($ \ mathrm {-IV} $) och ($ \ mathrm {-II} $) är kända är krom ($ \ mathrm {-III} $) inte.
Uppfattningen att metaller kan bara ha positiva oxidationstillstånd är felaktigt. Som ett exempel är $ \ ce {[Fe (CO) 4] ^ 2 -} $ med ett järnoxidationstillstånd på $ \ mathrm {-II} $ känt.
Allt detta komplicerar analysen starkt. Tills mycket mer forskning har utförts bör du förmodligen inte försöka förutsäga maximala och minimala oxidationstillstånd för dessa element.
Kommentarer
- Tack för den här långa, detaljerade förklaringen! 🙂 Bara en fråga dock, skulle inte ' t oxidationsantalet Fe i Fe (CO) 4-2 vara positivt?
- @javanewbie CO är en neutral ligand och anses inte ' t anses vara " icke-oskyldig " AFAIK, så det gör det inte ' t påverkar ox. stat. Det drar ut elektroner så riktigt laddas på Fe ingenstans nära -2, och tilldelar oxe. tillstånd till liknande komplex är problematiskt.