Ομάδα προσανατολισμού θετικών σπουδών

Transcript

1 Ανέστης Θεοδώρου ΧΗΜΕΙΑ Γ Λυκείου Ομάδα προσανατολισμού θετικών σπουδών ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗ ΝΕΑ Ι ΑΚΤΕΑ- ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ : : : 3 :

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Γνωρίζουμε ότι σε κάθε ανόργανη ένωση διακρίνουμε ένα θετικό (Θ +x ) και ένα αρνητικό τμήμα (A y ). Στην περίπτωση των ιοντικών ενώσεων, τα τμήματα αυτά είναι τα κατιόντα και τα ανιόντα, τα οποία μπορεί να είναι μονοατομικά ή πολυατομικά. Για τη γραφή του χημικού τύπου μιας ιοντικής ένωσης, πρέπει να γνωρίζουμε τα φορτία των ιόντων Θ +x και A y, π.χ. Na + Cl, Ca 2+ (OH ) 2, Al 2 3+ (SO 4 ) Για τη γραφή του μοριακού τύπου μιας ομοιοπολικής ένωσης, δεν μπορούμε να καθορίσουμε το θετικό και το αρνητικό τμήμα της, αφού στις ομοιοπολικές ενώσεις δεν υπάρχουν ιόντα. Για τον λόγο αυτόν έπρεπε να βρεθεί τρόπος, ώστε στις ομοιοπολικές ενώσεις να «φαίνεται» ότι υπάρχει θετικό και αρνητικό τμήμα. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε με τη χρήση του αριθμού οξείδωσης. 1..) α. Για ιοντικές ενώσεις 2 Αριθμός οξείδωσης ενός ιόντος σε μια ιοντική ένωση είναι το πραγματικό φορτίο του ιόντος. Για παράδειγμα, η ιοντική ένωση CaCl 2 αποτελείται από τα ιόντα Ca 2+ και Cl, άρα ο αριθμός οξείδωσης κάθε ιόντος θα είναι το πραγματικό του φορτίο, δηλαδή το Ca έχει Α.Ο. = +2, ενώ το Cl έχει Α.Ο. = 1. Παρατηρήστε ότι το φορτίο ενός ιόντος δηλώνεται με αριθμό και μετά το πρόσημο (2+), ενώ ο Α.Ο. δηλώνεται με το πρόσημο πρώτα και μετά τον αριθμό (+2).

3 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης β. Για ομοιοπολικές ενώσεις Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου Α σε μία ομοιοπολική ένωση ΑΒ ορίζεται το φορτίο που φαίνεται (φαινομενικό φορτίο) ότι αποκτά το άτομο αυτό, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ του Α και του Β αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο. Για παράδειγμα, στην ομοιοπολική ένωση Η F το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού θεωρούμε ότι «αποδίδεται» στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο του δεσμού, δηλαδή στο F: Με τον τρόπο αυτό το F αποκτά φαινομενικό φορτίο 1, ενώ το Η φαινομενικό φορτίο 1+. Άρα στην ομοιοπολική ένωση ΗF, το Η έχει Α.Ο. = +1, ενώ το F έχει Α.Ο. = 1. Αντίστοιχα, στο νερό Η Ο Η (ομοιοπολική ένωση) τα δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δύο απλών ομοιοπολικών δεσμών Η Ο θεωρούμε ότι «αποδίδονται» στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο, δηλαδή στο Ο. Επομένως, το Ο αποκτά φαινομενικό φορτίο 2 (1 από κάθε ζεύγος ηλεκτρονίων), ενώ κάθε Η αποκτά φαινομενικό φορτίο 1+. Άρα το Ο έχει Α.Ο. = 2, ενώ το Η έχει Α.Ο. = +1. Θυμίζουμε ότι ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου είναι η δύναμη (τάση) με την οποία το άτομο έλκει ηλεκτρόνια μέσα στα μόρια των ενώσεών του με άλλα άτομα. Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά μέσα σε μία περίοδο του Περιοδικού Πίνακα και από κάτω προς τα πάνω μέσα στην ίδια ομάδα. Παρακάτω δίνονται οι τιμές ηλεκτραρνητικότητας ορισμένων στοιχείων: Η(2,1) Li(1,0) Be(1,5) B(2,0) C(2,5) N(3,0) O(3,5) F(4,0) Na(0,9) Mg(1,2) Al(1,5) Si(1,8) P(2,1) S(2,5) Cl(3,0) K(0,8) Br(2,8) 3

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 2. Πρακτικά, για να υπολογίσουμε τον αριθμό οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση ή σε ένα ιόν, ακολουθούμε τους παρακάτω κανόνες. Οι πρακτικοί αυτοί κανόνες προκύπτουν με βάση τον ορισμό του αριθμού οξείδωσης και τις τιμές ηλεκτραρνητικότητας των στοιχείων. Οι κανόνες αυτοί είναι: 1. Τα στοιχεία σε ελεύθερη κατάσταση π.χ. Na, Cl 2 έχουν Α.Ο. ίσο με το μηδέν O Α.Ο. ενός ατόμου σε μονατομικό ιόν ισούται με το φορτίο του ιόντος: π.χ. Al 3+ (A.O. = +3), Zn 2+ (A.O. = +2). To φθόριο (F) στις ενώσεις του έχει πάντα Α.Ο. = 1. Καθένα από τα υπόλοιπα αλογόνα (Cl, Br, I) έχει σε δυαδικές ενώσεις Α.Ο. = 1 (π.χ. ΗCl), εκτός από την περίπτωση όπου το δεύτερο στοιχείο είναι το οξυγόνο ή άλλο ηλεκτραρνητικότερο αλογόνο To οξυγόνο (O) στις ενώσεις του έχει Α.Ο. = 2, εκτός από: το OF , όπου έχει A.O. = +2 και τα υπεροξείδια π.χ O Α.Ο. του υδρογόνου (H) είναι: +1, όταν ενώνεται με αμέταλλα, π.χ. +1 HCl 1 H O (H O O H), όπου έχει A.O. = , όταν ενώνεται με μέταλλα, π.χ. στα υδρίδια Na +1 H 1, Ca +2 H Τα μέταλλα στις ενώσεις τους έχουν θετικό Α.Ο. (π.χ. Fe +2, Mn +7 ). Τα αλκάλια (π.χ. K, Na) έχουν Α.Ο. = +1, ενώ οι αλκαλικές γαίες (π.χ. Ca, Mg) έχουν Α.Ο. = +2. 4

5 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 7. To αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. των ατόμων: Σε μια ένωση ισούται με το μηδέν. Σε πολυατομικό ιόν ισούται με το φορτίο του ιόντος. Συνήθεις αριθμοί οξείδωσης ατόμων στοιχείων σε ενώσεις τους: Li, Na, K, Ag +1 H +1 Mg, Ba, Ca, Zn +2 F 1 Al, Au +3 Cl, Br, I 1,+3,+5,+7 Cu, Hg +1, +2 O 2 Co, Fe, Ni +2, +3 S 2,+4,+6 Sn, Pb +2, +4 C, Si 4, +4 ( ) Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του αζώτου (Ν) στην ένωση NaNO 3. Θέτουμε ως άγνωστο x τον αριθμό οξείδωσης του Ν και εφαρμόζουμε τους κανόνες υπολογισμού τού αριθμού οξείδωσης. Οι αριθμοί οξείδωσης για το Na είναι +1 και για το O είναι 2. Επειδή το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο. όλων των ατόμων σε μια ένωση είναι ίσο με το μηδέν, έχουμε:... Ο δείκτης κάθε στοιχείου, δηλαδή ο αριθμός των ατόμων του, πολλαπλασιάζεται με τον Α.Ο. του στοιχείου. Επομένως, ο αριθμός οξείδωσης του αζώτου Ν είναι +5. 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ ( ) Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του άνθρακα (C) στο ιόν 2 CO 3. Έστω x ο αριθμός οξείδωσης του άνθρακα (C). Το οξυγόνο έχει Α.Ο. = 2 και επειδή έχουμε πολυατομικό ιόν, το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης των ατόμων του θα ισούται με το φορτίο του, δηλαδή είναι: Επομένως, ο αριθμός οξείδωσης του άνθρακα C είναι +4. 6

7 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται ο υπολογισμός του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου σε μία ένωση ή σε ένα πολυατομικό ιόν. Υπολογίζουμε τον αριθμό οξείδωσης εφαρμόζοντας σωστά τους κανόνες που αναφέρθηκαν στη θεωρία. 1 ( ) Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων στις ενώσεις: Br 2, Zn, SF 6, Na 2 O, Ca 3 (PO 4 ) 2. Θέτουμε ως άγνωστο x τον αριθμό οξείδωσης του υπογραμμισμένου στοιχείου σε κάθε περίπτωση και εφαρμόζουμε τους κανόνες υπολογισμού τού αριθμού οξείδωσης. Για το Br 2 καθώς και τον Zn: A.O.= x = 0, αφού τα στοιχεία σε ελεύθερη κατάσταση έχουν αριθμό οξείδωσης μηδέν. Για το SF 6 : το φθόριο (F) έχει πάντα στις ενώσεις του Α.Ο. = 1 και επειδή το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν, θα έχουμε: x 1 SF : 1 A.O. (S) + 6 A.O. (F) = 0 ή 1x+6( 1) = 0 ή x 6 = 0 ή x = Για το Na 2 O (υπεροξείδιο του νατρίου): το οξυγόνο (Ο) στα υπεροξείδια έχει Α.Ο. ίσο με 1. Για το Ca 3 (PO 4 ) 2 : το Ca έχει Α.Ο. = +2 (αλκαλική γαία) και το Ο έχει Α.Ο. = 2. Επειδή το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν, θα έχουμε: +2 x 2 Ca ( PO ) : 3 A.O.(Ca) + [1 A.O. (P) + 4 A.O.(O)] 2 = 0 ή 3(+2) + [1x + 4( 2) ]2 = 0 ή 6 + (x 8)2 = 0 ή 6 +2x 16 = 0 ή x = +5. 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 2 ( ) Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων στα ιόντα: ΝΗ 4 +, ΜnO 4, Cr 2 O 7 2. Έστω x ο αριθμός οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων. Γνωρίζουμε ότι Α.Ο.(Η) = +1 και Α.Ο.(Ο) = 2. Επειδή έχουμε πολυατομικά ιόντα, το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης των ατόμων τους ισούται με το φορτίο τους, δηλαδή είναι: ΝΗ 4 + : 1x + 4(+1) = +1(το φορτίο) ή x + 4 = 1 ή x = 3. ΜnO 4 : 1x + 4( 2) = 1(το φορτίο) ή x 8 = 1 ή x = +7. Cr 2 O 7 2 : 2x + 7( 2) = 2(το φορτίο) ή 2x 14 = 2 ή x = ( ) Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του αζώτου Ν στις ενώσεις: ΗΝΟ 3, ΝΟ 2, ΗΝΟ 2, ΝΟ, Ν 2 Ο, NH 2 OH, N 2 H 4 και ΝΗ 3. Τι παρατηρείτε για τον μέγιστο και τον ελάχιστο Α.Ο. του Ν σε σχέση με τη θέση του στον Περιοδικό Πίνακα; Δίνεται ο ατομικός αριθμός του Ν: Ζ = 7). Θέτουμε ως x τον αριθμό οξείδωσης του Ν και είναι Α.Ο.(Η) = +1, Α.Ο.(Ο) = 2. Επειδή έχουμε ουδέτερες ενώσεις, το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων τους θα είναι ίσο με το μηδέν. Έχουμε: ΗΝΟ 3 : 1(+1)+1x+3( 2)=0 ή x = +5. ΝΟ 2 : 1x+2( 2)=0 ή x = ΗΝΟ 2 : 1(+1)+1x+2( 2)=0 ή x = +3. ΝΟ : 1x+1( 2)=0 ή x = +2. Ν 2 Ο : 2x+1( 2)=0 ή x = +1. NH 2 OH : x+2(+1)+1( 2)+1(+1)=0 ή x = 1. N 2 H 4 : 2x+4(+1)=0 ή x = 2. ΝΗ 3 : 1x+3(+1)=0 ή x = 3.

9 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης Η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του αζώτου είναι 7 Ν: Κ(2)L(5). Επειδή έχει 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα, ανήκει στην VA ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. Παρατηρούμε ότι: Ο μέγιστος Α.Ο.= +5 είναι ίσος με τον αριθμό της ομάδας (VA). Ο ελάχιστος Α.Ο.= 3 είναι ίσος με τον αριθμό της ομάδας μείον 8, δηλαδή 5 8= 3. Γενικά για ένα αμέταλλο, εκτός του F και του Ο, ισχύουν: Ο μέγιστος αριθμός οξείδωσής του είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχει στην εξωτερική του στιβάδα, δηλαδή ταυτίζεται με τον αριθμό της κύριας ομάδας του Π.Π. στην οποία ανήκει. Ο ελάχιστος Α.Ο. αντιστοιχεί στο φορτίο που θα αποκτήσει αν προσλάβει τόσα ηλεκτρόνια, ώστε να συμπληρώσει την οκτάδα ηλεκτρονίων της εξωτερικής του στιβάδας. Δηλαδή είναι ίσος με τον αριθμό (Ν) της κύριας ομάδας του Π.Π. όπου ανήκει, μείον 8 (Α.Ο. = Ν 8). Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται ο υπολογισμός του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου σε μία ένωση, με βάση τον ορισμό. Είναι σημαντικό να αναγνωρίζουμε αν η ένωση που μας δίνεται είναι ιοντική ή ομοιοπολική. Για τις ιοντικές ενώσεις ο Α.Ο. ενός ιόντος είναι το φορτίο του ιόντος. Θυμίζουμε ότι ο ιοντικός δεσμός αναπτύσσεται μεταξύ ετεροατόμων, συνήθως μεταξύ ενός μετάλλου (ΙΑ, ΙΙΑ, ΙΙΙΑ ομάδες του Π.Π.) και ενός αμετάλλου (VA, VIA, VIIA ομάδες του Π.Π.) ή ενός αρνητικού πολυατομικού ιόντος. Για τον υπολογισμό του Α.Ο. ενός στοιχείου Α σε μια ομοιοπολική ένωση ΑΒ πρέπει: α. Να σχηματίσουμε πρώτα τον ηλεκτρονιακό τύπο της ένωσης και β. να αποδώσουμε τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ του Α και του Β στο ηλεκτραρνητικότερο στοιχείο. Για κάθε απόδοση ενός κοινού ζεύγους ηλεκτρονίων το ηλεκτραρνητικότερο στοιχείο αποκτά Α.Ο. = 1, ενώ το λιγότερο ηλεκτραρνητικό Α.Ο. = +1. Θυμίζουμε ότι ο ομοιοπολικός δεσμός μπορεί να σχηματιστεί από αμέταλλα των ομάδων IVA, VA, VIA και VIIA, καθώς και το υδρογόνο. Χαρακτηριστική περίπτωση ομοιοπολικών ενώσεων είναι οι οργανικές ενώσεις. 9

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 4 ( ) Χρησιμοποιώντας τον ορισμό του αριθμού οξείδωσης, να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων στις ενώσεις: α. ZnSO 4. β. H 2 S. γ. Cl 2. δ. CO 2. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: Η (Ζ=1), S (Ζ=16), Cl (Z=17). α. ZnSO 4 : ιοντική ένωση. Αποτελείται από το κατιόν Zn 2+ και από το πολυατομικό ανιόν [SO 4 ] 2. Με βάση τον ορισμό, ο αριθμός οξείδωσης του Zn θα είναι ίσος με το φορτίο του ιόντος Zn 2+, δηλαδή Α.Ο. = +2. β. H 2 S: ομοιοπολική ένωση (Η, S αμέταλλα). Επειδή το S είναι ηλεκτραρνητικότερο του Η, τα δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δύο απλών ομοιοπολικών δεσμών Η S θεωρούμε ότι «αποδίδονται» στο άτομο του S. Επομένως, το άτομο S αποκτά φαινομενικό φορτίο 2 (1 από κάθε ζεύγος ηλεκτρονίων) ενώ κάθε άτομο Η αποκτά φαινομενικό φορτίο 1+. Άρα το άτομο του θείου S έχει Α.Ο = 2. γ. Cl 2 : μόριο χημικού στοιχείου (ομοιοπολική ένωση). Στο μόριο του Cl 2 ενώνονται δύο άτομα Cl σχηματίζοντας έναν απλό ομοιοπολικό δεσμό Cl Cl. Επειδή έχουν την ίδια τιμή ηλεκτραρνητικότητας, το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού δεν μπορεί να αποδοθεί σε κανένα από τα δύο άτομα. Έτσι, το κάθε ατόμο Cl έχει Α.Ο. = 0. δ. CΟ 2 : ομοιοπολική ένωση. Στο μόριο του CΟ 2 υπάρχουν δύο διπλοί ομοιοπολικοί δεσμοί C = O. Επειδή το O είναι ηλεκτραρνητικότερο του C, τα δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων του διπλού δεσμού (C = O) αποδίδονται στο Ο. Επομένως, καθένα από τα δύο άτομα O αποκτούν φαινομενικό φορτίο 2, ενώ το άτομο του C αποκτά φαινομενικό φορτίο 4+. Άρα το άτομο του C έχει Α.Ο. =

11 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 5 ( ) Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης του άνθρακα C στις ενώσεις: CH 4, HCHO, CH 3 OH, HCOOH, C 3 H 8. Θέτουμε x τον αριθμό οξείδωσης του C και είναι Α.Ο.(Η) = +1, Α.Ο.(Ο) = 2. Επειδή έχουμε ουδέτερες ενώσεις, το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων τους θα είναι ίσο με το μηδέν. Έχουμε: CH 4 : x + 4(+1) = 0 ή x = 4 HCHO : 1(+1) + x + 1(+1) + 1( 2) = 0 ή x = 0. CH 3 OH : x + 3(+1) + 1( 2) +1(+1) = 0 ή x = 2. HCOOH : 1(+1) + x + 2( 2) + 1(+1 )= 0 ή x = C 3 H 8 : 3x + 8(+1) = 0 ή 3x = 8 ή x =. 3 Στο τελευταίο παράδειγμα, παρατηρούμε ότι, με βάση τους πρακτικούς κανόνες, ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου μπορεί να είναι κλασματικός αριθμός. Αυτό συμβαίνει, γιατί δεν έχουν όλα τα άτομα άνθρακα στο μόριο του C 3 H 8 την ίδια τιμή αριθμού οξείδωσης. Αυτό μπορούμε να το διαπιστώσουμε αν γράψουμε αναλυτικά τον συντακτικό τύπο του προπανίου C 3 H 8 (ο οποίος εύκολα μετατρέπεται σε ηλεκτρονιακό) και εφαρμόσουμε τον ορισμό του αριθμού οξείδωσης για τις ομοιοπολικές ενώσεις: Επειδή ο C είναι πιο ηλεκτραρνητικός από το Η, κάθε κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων των δεσμών C H αποδίδεται στον C, ενώ τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δεσμών C C, δεν αποδίδονται σε κανένα από τα δύο άτομα C (επειδή δεν υπάρχει διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ τους). 11

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Συνεπώς: Στο 1ο άτομο άνθρακα (C 1 ) αποδίδονται 3 κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων, οπότε αποκτά Α.Ο. 3. Στο 2ο άτομο άνθρακα (C 2 ) αποδίδονται 2 κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων, οπότε αποκτά Α.Ο. 2. Στο 3ο άτομο άνθρακα (C 3 ) αποδίδονται 3 κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων, οπότε αποκτά Α.Ο Επομένως η τιμή για τον αριθμό οξείδωσης που υπολογίστηκε με βάση τους 3 κανόνες αντιπροσωπεύει τον μέσο όρο των αριθμών οξείδωσης των τριών ατόμων άνθρακα: (C )..(C )..(C ) ( 3) ( 2) ( 3) 8 A.O Επομένως, σε οργανικές ενώσεις που έχουν δύο ή περισσότερα άτομα C πρέπει να υπολογίζουμε τον αριθμό οξείδωσης κάθε ατόμου C, με βάση τον ορισμό του αριθμού οξείδωσης για ομοιοπολικές ενώσεις, δηλαδή χρησιμοποιώντας ηλεκτρονιακό τύπο (ή και συντακτικό). 12

13 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης Στα θέματα 1-30 που ακολουθούν να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. 1. Στις ομοιοπολικές ενώσεις ο αριθµός οξείδωσης κάθε ατόµου ισούται µε: α. Tον αριθµό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής του στιβάδας. β. Tο φαινομενικό φορτίο που αποκτά το άτοµο µετά την απόδοση των κοινών ηλεκτρονίων του στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο. γ. Tο ηλεκτρικό του φορτίο. δ. Tον αριθµό των ηλεκτρονίων που συνεισφέρει το άτοµο για τη δημιουργία του ομοιοπολικού δεσμού. 2. Ο αριθµός οξείδωσης ενός ιόντος ισούται: α. Mε το φορτίο του πυρήνα του. β. Mε τον αριθµό ηλεκτρονίων της εξωτερικής του στιβάδας. γ. Mε το ηλεκτρικό του φορτίο. δ. Mε τον αριθµό ηλεκτρονίων που συνεισφέρει το άτοµο. 3. Ο αριθµός οξείδωσης ενός αλκαλίου σε μια ιοντική ένωση είναι: α. +1. β. 1. γ. 0. δ Ο αριθµός οξείδωσης του Η 2 είναι: α. +1. β. 1. γ. 0. δ Ένα μέταλλο Μ δεν μπορεί να έχει αριθμό οξείδωσης: α. +1. β. 1. γ. +3. δ Στο µόριο F 2 το κάθε άτοµο του F έχει αριθµό οξείδωσης µηδέν, διότι: α. Το µόριο F 2 είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. β. Ο χηµικός δεσµός στο µόριο F 2 δεν είναι πολωµένος. γ. Το κάθε άτοµο του F έχει αποκτήσει δοµή ευγενούς αερίου. δ. Ο χηµικός δεσµός δεν είναι ιοντικός. 7. Το Br στην ένωση HBr έχει αρνητικό αριθµό οξείδωσης, διότι: α. Προσλαμβάνει ένα ηλεκτρόνιο. β. Έχει πραγματικό φορτίο 1. γ. Έχει σε όλες τις ενώσεις του αριθµό οξείδωσης 1. δ. Είναι ηλεκτραρνητικότερο του Η. β γ α γ β β δ 13

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 8. Από τις χηµικές ουσίες C, CO 2, CHCl 3, CH 2 Cl 2, HCH=O ο άνθρακας έχει αριθµό οξείδωσης µηδέν µόνο: α. Στον C. β. Στις CO 2 και CHCl 3. γ. Στις C, CHCl 3 και HCH=O. δ. Στις C, CH 2 Cl 2 και HCH=O. 9. Ο αριθµός οξείδωσης του οξυγόνου στις χημικές ενώσεις Νa 2 O, Νa 2 O 2 είναι: α. 2, 1. β. 2, +1. γ. 1, +2. δ. 1, Ο αριθµός οξείδωσης του ξένου στην ένωση XeF 6 είναι: α. 0. β. +6. γ. 1. δ Ο αριθµός οξείδωσης του υδρογόνου στο Η 2 SO 4 είναι: α. +1. β. +6. γ. 2. δ Ο αριθµός οξείδωσης του Η είναι 1 στην ένωση: α. Η 2 Ο. β. NaH. γ. HF. δ. HCN. 13. Ο αριθµός οξείδωσης του σιδήρου στο Fe 2 O 3 είναι: α. +2. β. +6. γ. 3. δ Ο αριθµός οξείδωσης του Κ και του Μn στο ΚΜnO 4 είναι: α. +1, +5. β. 1, 7. γ. +1, +7. δ. +4, Ο αριθµός οξείδωσης του σιδήρου στο Fe 3 O 4 είναι: 8 4 α.. β. +2. γ.. δ Ο αριθµός οξείδωσης του S στο SO 2 4 είναι: α. 6. β. +6. γ. +2. δ Ο αριθµός οξείδωσης του N στο NO 3 είναι: α. 2. β. +7. γ. +5. δ Σωστή είναι η πρόταση: α. Το φθόριο έχει πάντοτε αριθμό οξείδωσης ίσο με 1. β. Το υδρογόνο έχει πάντοτε αριθμό οξείδωσης ίσο με +1. γ. Τα αλκάλια έχουν αριθμό οξείδωσης ίσο με +2. δ. Ο σίδηρος (Fe) εμφανίζει δύο αριθμούς οξείδωσης: +1 και +2. δ α β α β δ γ α β γ α 14

15 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 19. Ο αριθμός οξείδωσης του αζώτου Ν στην αμμωνία (ΝΗ 3 ) είναι: α. +3. β. 3. γ. 0. δ Ο αριθμός οξείδωσης του Al στο Αl 2 (SO 4 ) 3 είναι: α. +3. β. 3. γ. +2. δ Το άζωτο (Ν) εμφανίζει μικρότερο αριθμό οξείδωσης στο ιόν: α. ΝΟ 3. β. ΝΟ 2. γ. Ν 3. δ. Ν Ο αριθμός οξείδωσης του άνθρακα (C) στο ανιόν HCΟ 3 είναι: α. +4. β. 2. γ. +2. δ Το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης των ατόμων της ένωση CΗ 3 Cl είναι: α. +4. β. 2. γ. 0. δ Έναν και μοναδικό αριθμό οξείδωσης εμφανίζει το στοιχείο: α. F. β. Ο. γ. Η. δ. Fe. 25. Το S εμφανίζει αριθμό οξείδωσης +4 στην ένωση: α. Η 2 SO 4. β. SO 4 2. γ. HSO 4. δ. SO Το Ν εμφανίζει αριθμό οξείδωσης +1 στην ένωση: α. NO. β. ΝH 3. γ. Ba(NO 3 ) 2. δ. N 2 O. 27. Στο διχρωµικό ιόν (Cr 2 O 7 2 ) ο αριθµός οξείδωσης του Cr είναι ίσος µε: α. 2. β. +6. γ. +7. δ Ο αριθμός οξείδωσης του κοβαλτίου (Co) στο πολυατομικό ιόν Co(NH 3 ) 6 3+ είναι: α. 3. β. +6. γ. +3. δ Το S εμφανίζει αριθμό οξείδωσης 0 στη περίπτωση: α. SO 2. β. SO 4 2. γ. HSO 4. δ. S Ο αριθμός οξείδωσης του C στο ιόν HCOO είναι: α. 0. β. +2. γ. +4. δ. 2. β α γ α γ α δ δ β γ δ β 15

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 31. Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς οξείδωσης του S της στήλης (I) µε τις ενώσεις της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) Α. +5 α. SO 2 Β. 2 β. H 2 S Γ. +4 γ. S 2 F 10 Δ. +6 δ. H 2 SO Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς οξείδωσης του H της στήλης (I) µε τις ενώσεις της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) Α. 1 α. H 2 Β. 0 β. H 2 O Γ. +1 γ. NaAlH Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς οξείδωσης του Cl της στήλης (I) µε τα ιόντα της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) Α. 1 α. ClO 4 Β. +1 β. ClO Γ. +5 γ. Cl Δ. +7 δ. ClO Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς οξείδωσης του O της στήλης (I) µε τις ενώσεις της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) Α. 1 α. O 2 Β. 0 β. H 2 O 2 Γ. 2 γ. H 2 O Δ. +1 δ. OF 2 16

17 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 35. Να αντιστοιχίσετε αµφιµονοσήµαντα τα στοιχεία της στήλης (I) µε τους αριθµούς οξείδωσης της στήλης (II) και τις ενώσεις της στήλης (III), ώστε κάθε στοιχείο να έχει στην ένωση με την οποία αντιστοιχίζεται τον αριθµό οξείδωσης της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) (ΙΙΙ) Α. F α ΗF Β. C β OF 2 Γ. Cl γ HClO 3 Δ. O δ CCl 4 Ε. S ε S Να αντιστοιχίσετε αµφιµονοσήµαντα τα στοιχεία της στήλης (I) µε τους αριθµούς οξείδωσης της στήλης (II) και τις ενώσεις της στήλης (III), ώστε κάθε στοιχείο να έχει στην ένωση με την οποία αντιστοιχίζεται τον αριθµό οξείδωσης της στήλης (II). (Ι) (ΙΙ) (ΙΙΙ) Α. H α HNO 2 Β. O β HClO 3 Γ. N γ H 2 S Δ. S δ H 2 Ε. Cl ε H 2 O 2 - Στα θέματα που ακολουθούν να χαρακτηρίσετε κάθε πρόταση ως σωστή (Σ) ή λανθασμένη (Λ). 37. α. Ο αριθµός οξείδωσης του οξυγόνου στις ενώσεις του είναι πάντα 2. β. Ο αριθµός οξείδωσης του άνθρακα στο C 2 H 4 είναι +2. γ. Το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων στην ένωση NH 3 είναι ίσο με μηδέν. δ. Το άζωτο ( 7 Ν) εμφανίζει μέγιστο αριθμό οξείδωσης ίσο με α. Ο αριθµός οξείδωσης του φθορίου στις ενώσεις του είναι πάντα 1. β. Ο αριθµός οξείδωσης του άνθρακα στο CΟ 2 είναι +2. γ. Το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων στο πολυατομικό ιόν Cr 2 O 2 7 είναι ίσο με +6. δ. Το θείο ( 16 S) εμφανίζει ελάχιστο αριθμό οξείδωσης ίσο με 2. 17

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 39. α. Τα μέταλλα εμφανίζουν μόνο θετικούς αριθμούς οξείδωσης. β. Ο Fe έχει μοναδικό αριθμό οξείδωσης το +2. γ. Όλα τα άτομα άνθρακα (C) μιας οργανικής ένωσης έχουν τον ίδιο αριθμό οξείδωσης. δ. Χημικό στοιχείο κύριας ομάδας του Περιοδικού Πίνακα μπορεί να εμφανίσει αριθμό οξείδωσης ίσο με α. Το Ca έχει μοναδικό αριθμό οξείδωσης το +2. β. Ο Cu εμφανίζει μόνο δυο αριθμούς οξείδωσης: το +1 και το+2. γ. Το Ο στο υπεροξείδιο του νατρίου έχει αριθμό οξείδωσης το 2. δ. Ο αριθμός οξείδωσης μας διευκολύνει στη γραφή των μοριακών τύπων των χημικών ενώσεων. 2 Οι ασκήσεις που φέρουν υπογράμμιση (π.χ. 42) λειτουργούν ως ασκήσεις εμπέδωσης της αμέσως προηγούμενης άσκησης. 41. Ο αριθµός οξείδωσης του άνθρακα (C) είναι µηδέν στην ένωση: α. CCl 4. β. CO. γ. CH 4. δ. CH 2 Cl 2. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση, αιτιολογώντας την επιλογή σας. 42. Ο αριθµός οξείδωσης του άνθρακα (C) είναι µηδέν στην ένωση: α. CH 3 OH. β. CO 2. γ. HCHtO. δ. CHCl 3. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση, αιτιολογώντας την επιλογή σας. 43. Ο αριθµός οξείδωσης του αζώτου (Ν) έχει τη μεγαλύτερη τιμή στην ένωση: α. ΝΟ 2. β. Ν 2 O. γ. HΝΟ 3. δ. ΝH 3. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση, αιτιολογώντας την επιλογή σας. 44. Ο αριθµός οξείδωσης του θείου (S) έχει τη μικρότερη τιμή στο ιόν: α. S 2. β. SO 3 2. γ. HSO 4. δ. Cr 2 (SO 4 ) 3. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση, αιτιολογώντας την επιλογή σας. 45. Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων: ΗΝΟ 2, SO 2, F 2, CO 2, NO 3, Fe(NO 3 ) 2. 18

19 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 46. Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης των υπογραμμισμένων στοιχείων: NaCl, NH 3, HClO 4, O 2, IrO 4 +, CaSO Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης όλων των ατόμων άνθρακα (C) των παρακάτω οργανικών ενώσεων: CH 3 CH 2 OH, CH 3 CH(OH)CH 3 και CH(CH 3 ) Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης όλων των ατόμων άνθρακα (C) των παρακάτω οργανικών ενώσεων: CH 3 CHO, CH 3 COCH 3 και CH 3 COOH. 49. Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης όλων των ατόμων άνθρακα (C) των παρακάτω οργανικών ενώσεων: HCOOH, CH 3 CH(Br)CH 3 και HOOCCOOH. 50. Να υπολογίσετε τους αριθμούς οξείδωσης όλων των ατόμων άνθρακα (C) των παρακάτω οργανικών ενώσεων: HCOONa, CH 3 COCI 3 και NaOOCCOONa. 19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ min Στις παρακάτω προτάσεις να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Α1. Το άτομο του χλωρίου (Cl) στην ένωση ΗCl έχει αριθμό οξείδωσης 1, διότι: α. Προσλαμβάνει ένα ηλεκτρόνιο. β. Το ΗCl είναι ομοιοπολική ένωση. γ. Έχει πραγματικό φορτίο 1. δ. Σχηματίζει πολωμένο ομοιοπολικό δεσμό με το Η. Α2. Ο αριθμός οξείδωσης του αζώτου (Ν) στις ενώσεις Ν 2 Ο 5, ΝΟ, ΗΝΟ 3 και NaNO 2 είναι αντίστοιχα: α. +5, +1, +3, +2. β. +2, +1, +1, +3. γ. +5, +2, +5, +3. δ. +5, +2, +4, +3. Να υπολογίσετε τον αριθμό οξείδωσης: α. Του Cr στο ιόν Cr 2 O 7 2. β. Του Cl στην ένωση ClF. γ. Του S στην ένωση MgS. δ. Του Ν στην ένωση Ν 2 Ο 4. ε. Όλων των ατόμων άνθρακα (C) στο μόριο CH 3 C(Br)CH(Br). 20

21 Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 1. β 11. α 21. γ 2. γ 12. β 22. α 3. α 13. δ 23. γ 4. γ 14. γ 24. α 5. β 15. α 25. δ 6. β 16. β 26. δ 7. δ 17. γ 27. β 8. δ 18. α 28. γ 9. α 19. β 29. δ 10. β 20. α 30. β 31. Αγ Ββ Γα Δδ 32. Αγ Βα Γβ 33. Αγ Ββ Γδ Δα 34. Αβ Βα Γγ Δδ 35. Αα1 Βε4 Γβ3 Δγ2 Εδ5 36. Αγ4 Ββ5 Γδ1 Δα3 Εε2-37. Λ, Λ, Σ, Σ. 38. Σ, Λ, Λ, Σ. 39. Σ, Λ, Λ, Λ. 40. Σ, Σ, Λ, Σ. 21

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 41. Σωστή επιλογή είναι η δ. Ο άνθρακας (C) εμφανίζει αριθμό οξείδωσης μηδέν στο μόριο CΗ 2 Cl 2. Επειδή πρόκειται για ομοιοπολική ένωση, γράφουμε τον συντακτικό τύπο και στη συνέχεια τον ηλεκτρονιακό : Επειδή το Cl είναι ηλεκτραρνητικότερο του C, αποδίδονται σε αυτό τα δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δύο ομοιοπολικών δεσμών C Cl. Επομένως, ο άνθρακας αποκτά φαινομενικό φορτίο 2+. Επιπλέον, επειδή ο C είναι ηλεκτραρνητικότερος του Η, αποδίδονται σε αυτόν τα δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δύο ομοιοπολικών δεσμών C Η, έτσι αποκτά φαινομενικό φορτίο 2. Τελικά, ο C αποκτά συνολικό φαινομενικό φορτίο +2 2 = 0. Άρα με βάση τον ορισμό του αριθμού οξείδωσης για τις ομοιοπολικές ενώσεις, ο C εμφανίζει Α.Ο.= Σωστή επιλογή είναι η γ. 43. Σωστή επιλογή είναι η γ. Θέτουμε x στον Α.Ο. του Ν: α. ΝΟ 2 : x + 2( 2) = 0 ή x = +4. β. Ν 2 Ο: 2x +1( 2) = 0 ή x = +1. γ. HΝΟ 3 : 1(+1) + x +3( 2) = 0 ή x = +5. δ. ΝH 3 : x +3(+1) = 0 ή x = 3. Άρα στην ένωση HΝΟ 3 το Ν έχει τον μεγαλύτερο Α.Ο.= Σωστή επιλογή είναι η α. 45. Θέτουμε x στον Α.Ο. του κάθε υπογραμμισμένου στοιχείου. Έχουμε: ΗΝΟ 2 : 1(+1) + x +2( 2) = 0 ή x = +3. SO 2 : x + 2( 2) = 0 ή x = +4. F 2 : x = 0. CO 2 : x + 2( 2) = 0 ή x = +4. NO 3 : x + 3( 2) = 1 ή x = +5. Fe(NO 3 ) 2 : ιοντική ένωση ( Fe 2+, NO 3 ), άρα και εδώ Α.Ο. (Ν) =

23 46. Σε παρένθεση οι Α.Ο. των υπογραμμισμένων στοιχείων: NaCl ( 1) NH 3 ( 3) HClO 4 (+7) O 2 (0) IrO 4 + (+9) CaSO 4 (+6). Ενότητα 1η: Αριθμός οξείδωσης 47. Έχουμε οργανικές ενώσεις (ομοιοπολικές) με πάνω από ένα άτομο άνθρακα, άρα υπολογίζουμε τους Α.Ο. με βάση τον ορισμού. Λαμβάνοντας υπόψη τη σειρά ηλεκτραρνητικότητας Ο > C > H, υπολογίζουμε τους ζητούμενους Α.Ο. οι οποίοι σημειώνονται πάνω σε κάθε άτομο C. : Για να υπολογίσουμε γρήγορα τον Α.Ο. ενός ατόμου C σε μια οργανική ένωση, εφαρμόζουμε τον ακόλουθο κανόνα*: Το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης ενός ατόμου C και όλων των άλλων διαφορετικών ατόμων με τα οποία ενώνεται είναι ίσο με μηδέν. Ο κανόνας εφαρμόζεται για τις παραπάνω ενώσεις ως εξής: * Ο κανόνας αυτός θα αξιοποιηθεί στο κεφάλαιο της Οργανικής Χημείας. 23

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 48. Οι αριθμοί οξείδωσης των ατόμων C σημειώνονται κατά σειρά μέσα σε παρένθεση CH 3 CHO ( 3, +1), CH 3 COCH 3 ( 3, +2, 3) και CH 3 COOH ( 3, +3) HCOONa (+2), CH 3 COCI 3 ( 3, +2, +3) και NaOOCCOONa (+3, +3). 24