Электроотрицательность, СО и валентность — теория для ЕГЭ

Коротко о главном

Электроотрицательность (ЭО), степень окисления (СО) и валентность — три разных, но связанных понятия. ЭО показывает способность атома притягивать электроны в связи, СО — условный заряд атома при допущении, что связи полностью ионные, валентность — число химических связей, которые образует атом. В задании 3 ЕГЭ чаще всего проверяют умение определять СО элементов в соединениях и ионах, сравнивать ЭО и валентность.

Определения и формулы/правила

Понятие	Определение	Как определить
Электроотрицательность (ЭО)	Способность атома притягивать общую электронную пару в химической связи	По шкале Полинга; растёт по периоду →, убывает по группе ↓; максимум у F
Степень окисления (СО)	Условный заряд атома в соединении, если считать связи ионными	Вычисляют по правилам ниже
Валентность	Число химических связей, образованных атомом (число общих электронных пар)	Определяется числом неспаренных/донорных электронов, часто равна модулю СО, но не всегда

Правила определения СО:

1. СО свободного атома и атома в простом веществе $=0$ (например, $Fe^0$, $O_2^0$).
2. Сумма СО всех атомов в нейтральной молекуле $=0$; в ионе — равна заряду иона.
3. СО щелочных металлов (IA) всегда $+1$; щёлочноземельных (IIA) — $+2$; алюминия — $+3$.
4. СО водорода $+1$ (кроме гидридов металлов, где $-1$: $NaH$, $CaH_2$).
5. СО кислорода $-2$ (кроме $F_2O$ — $+2$, пероксидов — $-1$, надпероксидов — $-1/2$).
6. Фтор всегда имеет СО $-1$.
7. Металлы в соединениях всегда имеют положительную СО.
8. У элемента максимальная (высшая) положительная СО равна номеру группы (для главных подгрупп), минимальная — $8-N$ (для неметаллов).

Связь ЭО и типа связи:

$$\Delta ЭО = ЭО_{более\ ЭО} - ЭО_{менее\ ЭО}$$

Чем больше $\Delta ЭО$, тем более полярна (ионна) связь. Атом с большей ЭО в соединении получает отрицательную СО, с меньшей — положительную.

Определение валентности:

Валентность равна числу связей у атома в структурной формуле. Для элементов главных подгрупп высшая валентность обычно равна номеру группы (кроме O, F, N — есть исключения). Валентность — величина без знака, СО — со знаком.

Как применять

Пример 1. Определить СО элементов в $H_2SO_4$. $H$: $+1$ (×2 = $+2$); $O$: $-2$ (×4 = $-8$); сумма должна быть 0: $$2(+1) + x + 4(-2) = 0 \Rightarrow x = +6$$ СО серы $= +6$.

Пример 2. Определить СО хлора в ионе $ClO_3^-$. $O$: $-2$ (×3 = $-6$); сумма зарядов $= -1$: $$x + 3(-2) = -1 \Rightarrow x = +5$$ СО хлора $= +5$.

Пример 3. Сравнить ЭО и определить полярность связи в $HCl$. ЭО($Cl$) = 3,16; ЭО($H$) = 2,20. Хлор более электроотрицателен, поэтому в молекуле $Cl$ имеет СО $-1$, а $H$ — $+1$; связь полярная ковалентная.

Типичные ошибки

• Путают валентность и СО: валентность всегда положительна (без знака), СО может быть отрицательной.
• Забывают исключения для кислорода (пероксиды $H_2O_2$: СО $O = -1$) и водорода (гидриды металлов: СО $H = -1$).
• Неверно считают сумму СО в сложном ионе — забывают учитывать заряд иона, а не 0.
• Считают, что высшая СО всегда равна номеру группы для всех элементов (не работает для O и F).
• Путают понятие ЭО (свойство атома в шкале) с СО (расчётная величина в конкретном соединении).

Где встречается на экзамене

Задание 3 ЕГЭ по химии: определение степени окисления элемента в веществе или ионе, сравнение ЭО элементов, установление валентности по формуле соединения. Также СО активно используется в заданиях на окислительно-восстановительные реакции (составление электронного баланса, задания 30).