Ch4, степень окисления углерода и водорода в нем

Рис. 4.43. Относительная степень окисления углерода и водорода при регенерации закоксованного аморфного алюмосиликатного катализатора.

    Шкала степеней окисления углерода [c.148]

    Определим в качестве примера степень окисления углерода в СО, СО2, СН4, СзНб, С2Н5ОН. Обозначим ее через х. Тогда, по.мня, что степень окисления водорода равна +1, а кислорода -2. получим  [c.262]

    При неполном окислении углерода образуется оксид углерода (II) СО (угарный газ). Он не имеет цвета и запаха. Плотность его 1,25 г/л, кип= 191,5 °С, tj, = 205 ° . В воде он плохо растворим.

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строения молекулы оксида углерода (II).

Б молекуле СО, помимо двойной связи, образованной обобществлением электронов углерода и кислорода, имеется дополнительная, третья связь, образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода (изображенная стрелкой)  [c.134]

•     Каковы валентность и степень окисления углерода и кислорода в СО  [c.219]
•     Соединения со степенью окисления углерода —4 и соединения с металлической связью [c.450]
•     С металлами средней активности углерод образует также солеподобные карбиды, но в них степень окисления углерода —4, как, на- [c.203]

    Рассмотренные нами пинаколиновая и бензиловая перегруппировки являются частными случаями важного для органической химии процесса окислительно-восстановительного диспропорционирования. Степень окисления углерода может колебаться от +4 (метан СН4) до —4 (двуокись углерода СО2). Для метилового спирта она равна +2, для формальдегида — нулю, для муравьиной кислоты равна —2.

В сложной органической молекуле обычно присутствуют углеродные атомы различных степеней окисления. На обширном классе реакций, включающих упомянутые нами перегруппировки, показано, что органическим соединениям свойственно стремление к такому изменению степени окисления атомов углерода, которое приводило бы к возможно более восстановленным и возможно более окисленным состояниям. [c.

216]

    Следует обратить внимание на то, что, несмотря на существование реакции (I), окись углерода нельзя считать ангидридом муравьиной кислоты, потому что в результате взаимодействия меняется степень окисления углерода (4+) в муравьиной кислоте и (2-f-) в окиси углерода. Именно поэтому окись углерода и относят к [c.310]

    Соединения с отрицательной степенью окисления углерода. С менее электроотрицательными, чем он сам, элементами углерод дает карбиды. Поскольку для углерода характерно образовывать гомоцепи, состав большинства карбидов не отвечает степени окисления углерода —4. По типу химической связи можно выделить ковалентные, ионно-ковалентные и металлические карбиды. [c.396]

1.     Степень окисления углерода +4 проявляется в его соединениях с более электроотрицательными, чем он сам, неметаллическими элементами  [c.453]
2.     Таким образом, в Oj степень окисления углерода + 4, а кислорода 2- [c.502]
3.     Можно ли считать эту реакцию окислительно-восстановительной Каковы валентность и степень окисления углерода в молекулах этилового спирта и этилена  [c.287]

    Б главных подгруппах устойчивость соединений, в которых элемент проявляет высшую степень окисленности, с увеличением порядкового номера элемента, как правило, уменьшается.

Так, соединения, в которых степень окисленности углерода или кремния равна +4, вполне устойчивы, тогда как аналогичные соединения свипца (например, РЬОг) мало устойчивы и легко восстанавливаются.

В побочных подгруппах проявляется обратная закономерность с возрастанием порядкового номера элемента устойчивость высших окислительных состояний повышается. Так, соединения хрома (VI)—сильные окислители, а для соединений молибдена (VI) и вольфрама(VI) окислительные свойства ие характерны. [c.648]

    Нет соответствия между ковалентностью и степенью окисления углерода в содержащих кислород органических соединениях.

Например, в этиловом спирте один из атомов С, связанный с кислородом, имеет степень окисления +1, если считать связь С — Н неполярной (если же считать атомы Н, связанные с углеродом, окисленными, то степень окисления этого атома С будет равна —1).

Ковалентность углерода в этом, как и в подавляющем большинстве органических соединений, равна 4. [c.254]

    Составьте формулу а) карбида бериллия б) карбида алюминия в) соединения углерода с фтором. Укажите степень окисления углерода в этих соединениях. [c.102]

Соединения, содержащие углерод и степени окисления +4, обычно не подвергаются окислению, если только они не содержат других окисля.ющихся элементов. Так, например, диоксид углерода, тетрафторид Ср4, тетрахлорид ССЦ, фреоны СРгС12, фосген СОСЬ и т. п.

соединения обычно (по крайней мере под действием кислорода) не окисляются такие же соединения, как, например, сероуглерод С5о, легко окисляются, но только за счет содержащейся в их составе серы.

Углеводороды и многие другие водородсодержащие органические вещества в атмосфере кислорода обычно сгорают с образованием таких конечных продуктов окисления, как диоксид углерода и вода. Таким образом, при горении органических соединений окислению обычно подвергаются как углерод, так и водород.

Под действием более слабых окислителей или даже кислорода, но в мягких условиях многие органические соединения окисляются не до конечных продуктов, а с образованием соединений, содержан1Их углерод в некоторых промежуточных степенях окисления—Н1, +2, +3. Так, [c.140]

    В последних реакциях меняются степени окисления углерода от С (2- -) до С (4 + ) и азота от N (4+) до N(3+)hN(5+). [c.250]

    В соединениях неметаллов, ие включающих водород и кислород, неметалл с большей электроотрицательностью считается отрицательно заряженным. Степень окисления такого неметалла полагается равной заряду его наиболее распространенного отрицательного иона. Например, в I4 степень окисления хлора — 1, а углерода + 4.

В СН4 степень окисления водорода + 1, а углерода — 4, В SF степень окисления фтора — 1, а серы + 6, но в S2 степень окисления серы — 2, а степень окисления углерода -I- 4. В молекулах типа N4S4 с ковалентными связями (где соединяющиеся атомы имеют близкие или совпадаюшие электроотрицательности) понятие степени окисления теряет смысл.

 [c.416]

    У неметаллов сгепень окисления в водородшлх соединениях может быть определена по разности (Г — 8), где Г — номер группь[, в которой располагается данный неметалл. Следовательно, каждьнЧ атом неметалла может соединяться с (8 — Г) атомами водорода.

Так, один атом углерола (IV группа) может соединиться с четырьмя атомами водорода, поскольку степень окисления углерода равна (4 — 8)= —4. Высшая положительная степень окисления неметаллов обычно равна -Н Г. Например, степень окисления хлора в НСЮд равна + 7.

 [c.229]

    В большинстве неорганических соединений углерод имеет степень окисления h4, в оксиде углерода СО и карбонилах металлов степень окисления углерода равна +2, в дициане 2N2 и галоген-цнанах + (по ряду химических свойств галогенцианы напомн-нают молекулы галогенов, поэтому степень окислення галогенов в галогенцианах целесообразно считать равной 0). [c.352]

    Углерод непосредственно соединяется со многими металлами, образуя карбиды — соединения, в которых углерод электроотрицателен. Степень окисления углерода в карбидах различна. Различны и химические свойства карбидов.

С активными металлами — щелочными и щелочноземельными — углерод образует солеподобные карбиды, в которых атомы углерода связаны между собой тройной связью в группировку — С С —, как, например, в СаС . Степень окисления углерода в них —1.

При взаимодействии этих карбидов с водой они подвергаются гидролизу с образованием гидроксида металла и ацетилена  [c.203]

    Степень окисления углерода в СОз равна — -4. Следовательно, все четыре валентных электрона ц. а. использ ются на образование связей число несвязывающих электронных пар равно нулю. [c.180]

в большинстве случаев металла) и не связаны друг с другом, окислительное число углерода должно быть —4. Однако такие карбиды известны лишь у немногих сравнительно активных легких металлов, а именно у бериллия и алюминия. Они представляют собой кристаллические вещества, по виду напоминающие обычные соли.

Эти карбиды отличаются тем, что легко разлагаются водой и кислотами с выделением метана  [c.194]

    Следует подчеркнуть, что понятие степень окисления является ( рмальным и обычно не дает представления об истинном заряде рассматриваемого атома в соединении. Во многих случаях степень окисления не равна также валентности данного элемента.

Например, для углерода в метане СН , метаноле СНзОН, формальдегиде СНаО, муравьиной кислоте НСООН и диоксиде углерода СО1 степени окисления углерода составляют соответственно -4, -2, О, +2 и +4, в то время как валентность углерода (число связей атома) во всех этих соединениях равна четырем. [c.49]

    В органических соединениях — метане СН4, метиловом спирте СН3ОН, формальдегиде СН2О, муравьиной кислоте НСООН, а также в диоксиде углерода степени окисления углерода соответственно равны —4, 2, 4 2> +4, тогда как валентность углерода во всех указанных веществах равна четырем. [c.83]

    К карбидам, являющимся производными углеводорода метана, примыкают некоторые субкарбиды, в которых степень окисления углерода также —4, но атомы металла связаны друг с другом, напрпмер субкарбид марганца МпзС. Последний разлагается водой и кислотами с выделеиием метана и водорода  [c.355]

    Степень окисления углерода в СОг равна +4. Следовательно, все четыре валентных электрона ц. а. используются на образование связей число несиязы-вающих электронных пар равно нулю. Координационному числу ц. а.

, имеет место хр-гибри-дизация валентных орбиталей углерода  [c.73]

    В простых веществах только бл 1городных газов, представляющих собой одноатомные молекулы при н.у., вачентность элемента равна нулю. Атомы остальных элементов проявляют ненулевую валентность, например, валентность углерода в алмазе равна четырем.

Однако степень окисления углерода при этом принимается равной нулю, так как нет преимущественных смещений электронной плотности между эквивалентными атомами углерода и, следовательно, нет оснований предстгшить вещество алмаз состоящим из ионов С и.

Поэтому степень окисления является лишь отображением валентности, но не совпадает с ней. [c.261]

    В главных подгруппах устойчивость соединений, в которых элемент проявляет высшую степень окисления, при переходе от элемента пятого периода к элементу шестого периода уменьшается. Так, соединения, в которых степень окисления углерода, кремния, германия и олова равна -1-4, являются характерными и устойчивыми.

Аналогичные соединения свинца (например, РЬОг) мало устойчивы и легко восстанавливаются. В побочных подгруппах проявляется обратная закономерность с возрастанием порядкого номера элемента устойчивость соединений элемента в высшей степени окисления повышается.

Так, соединения хрома (VI) — сильные окислители, а для соединений молибдена (VI) и вольфрама (VI) окислительные свойства не характерны. [c.498]

    Какова степень окисления углерода в соединениях СО и H I3  [c.47]

    Из других соединений углерода с неметаллами, где степень окисления углерода +4, следует отметить галогениды СНаЦ, сульфид СЗа, оксо- и сульфогалогениды СОНаЬ и СЗНаЬ. Так ССЦ широко применяется в качестве негорючего растворителя органических веществ, а также жидкости для огнетушителей. [c.273]

Источник: https://www.chem21.info/info/18040/

Как решить состояние окисления CH4

Концепция окисления в химии несколько запутана, главным образом потому, что она предшествует пониманию структуры атома и того, как происходят химические реакции. Термин возник, когда химики анализировали реакции с участием кислорода, который был первым известным окислителем.

Для современных химиков, знакомых с обменом электронами в реакциях, окисление относится к потере электронов и сокращению до выигрыша электронов.

Современное определение относится к реакциям, в которых участвует кислород, а также к реакциям, в которых нет, таких как производство метана (CH4) из углерода и водорода. Когда вы добавляете кислород к метану для производства углекислого газа и воды, это тоже окисление.

Атом углерода теряет электроны, и его состояние окисления изменяется, в то время как атомы кислорода приобретают электроны и восстанавливаются. Это известно как окислительно-восстановительная реакция.

Степень окисления углерода в метане

Из-за четырех валентных электронов углерод может существовать в различных степенях окисления, в диапазоне от +4 до -4. Вот почему он образует так много соединений, больше, чем любой другой элемент. Чтобы определить его состояние в конкретном соединении, вы обычно должны смотреть на связи, которые он образует с другими элементами в соединении.

Водород имеет только один валентный электрон, и поскольку этот электрон находится в своей первой оболочке, ему нужен только один электрон для заполнения оболочки. Это делает его электронным аттрактором со степенью окисления +1.

Чтобы вычислить степень окисления углерода в молекуле метана, вы рассматриваете каждую углерод-водородную связь, как если бы она была ионной. Молекула не имеет чистого заряда, поэтому сумма всех углерод-водородных связей должна быть равна 0. Это означает, что атом углерода отдает четыре электрона, что делает его состояние окисления -4.

• Состояние окисления углерода изменяется при сжигании метана
• Когда вы объединяете метан с кислородом, продукты — это углекислый газ, вода и энергия в форме тепла и света. Сбалансированное уравнение для этой реакции
• CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O + энергия

Углерод претерпевает резкое изменение степени окисления в этой реакции. В то время как его степень окисления в метане составляет -4, в углекислом газе — +4. Это потому, что кислород является акцептором электронов, который всегда имеет степень окисления -2, и на каждый атом углерода в СО2 приходится два атома кислорода. Степень окисления водорода, с другой стороны, остается неизменной.

Источник: http://www.winstein.org/publ/1-1-0-5129

Как расставлять степени окисления в органических соединениях?

Степени окисления в органических соединениях требуется уметь расставлять для решения заданий ЕГЭ по химии, в которых дается цепочка превращений органических веществ, часть из которых неизвестна. На данный момент это задания номер 32.

Для определения степени окисления в органических соединениях существует два метода. Суть их одинакова, но выглядят применение данных методов по-разному.

Первый способ я бы назвал методом блоков.

Метод блоков

Берем органическую молекулу, например, такого вещества, как 2-гидроксипропаналь

и изолируем друг от друга все фрагменты молекулы, содержащие по одному атому углерода следующим образом:

Суммарный заряд каждого такого блока принимаем равным нулю, как у отдельной молекулы. В органических соединениях водород всегда имеет степень окисления, равную +1, а кислород — -2. Обозначим степень окисления атома углерода в первом блоке переменной х. Таким образом, мы можем найти степень окисления первого атома углерода, решив уравнение:

• x + 3∙(+1) = 0, где x – степень окисления атома углерода, +1 – степень окисления атома водорода, а 0 – заряд выбранного блока.
• Решаем далее:
• x + 3 = 0, отсюда x = -3.
• Таким образом, степень окисления атома углерода в первом блоке равна -3.
• Во второй блок, помимо одного атома углерода и двух атомов водорода, входит также и атом кислорода, который, как мы уже сказали, имеет в органических соединениях практически всегда степень окисления, равную -2. Как и в первом случае, обозначим степень окисления атома углерода второго блока через х, тогда получим следующее уравнение:

x+2∙(+1)+(-2) = 0, решая которое находим, что х = 0. Т.е. степень окисления второго атома углерода в молекуле равна нулю.

1. Третий блок состоит из одного атома углерода, одного атома водорода и одного атома кислорода. Аналогично составим уравнение:
2. x +1∙(-2)+ 1 = 0, отсюда х, то есть степень окисления атома углерода в третьем блоке равна +1.
3. Второй метод расстановки степеней окисления в органических веществах я называю «метод стрелок».

Метод стрелок

Для того, чтобы его использовать, нужно нарисовать сначала развернутую структурную формулу органического вещества:

Под черточками между символами элементов понимают их общие электронные пары, которые между одинаковыми атомами можно считать распределенными поровну, а между разными – смещенными к одному из атомов, обладающему большей электроотрицательностью.

Среди трех элементов С, Н и О наибольшую элетроотрицательность имеет кислород, затем углерод, а самое малое значение электроотрицательности у водорода.

Поэтому, если показать стрелочкой смешение электронов в сторону более электроотрицательных атомов, мы получим следующую картинку:

Как можно заметить, между атомами углерода мы не стали рисовать стрелку, оставив обычную черточку, поскольку считается, что общая электронная пара между двумя атомами углерода практически не смещена ни к одному из них.

Будет интерпретировать последний рисунок следующим образом: каждый атом, из которого стрелка исходит, «теряет» один электрон, а каждый атом, в который стрелка входит, «принимает» электрон. При этом помним, что заряд электрона отрицателен и равен -1.

Таким образом, первому атому углерода достается от трех атомов водорода по одному электрону (три входящих стрелки), в результате чего он приобретает условный заряд, т.е. степень окисления, равную -3, а каждый атома водорода — +1 (по одной исходящей стрелке).

К атому кислорода направлены две стрелки, значит, он имеет степень окисления, равную -2, а от всех атомов водорода исходит по одной стрелке. То есть степень окисления всех атомов водорода равна +1.

В последний атом углерода входит одна стрелка от Н и исходит две стрелки к О, таким образом, «входит» один электрон и «выходят» два. Значит, степень окисления равна +1.

Нужно отметить, что на самом деле оба описанных метода весьма условны, как, собственно, и условно само понятие «степень окисления» в случае органических веществ.

Тем не менее, в рамках школьной программы данные методы вполне справедливы и, главное, позволяют использовать их при расстановке коэффициентов в реакциях ОВР с органическими веществами. Лично мне нравится больше метод «стрелок».

Советую усвоить оба метода: одним из них вы можете определять степени окисления, а вторым — убедиться в правильности полученных значений.

Источник: https://scienceforyou.ru/poleznye-spravochnye-materialy-k-egje/stepeni-okislenija-v-organicheskih-soedinenijah

Какие степени окисления проявляет углерод в соединениях? Привести примеры соединений и охарактеризовать их. Проиллюстрировать основные химические свойства этих соединений уравнениями реакций

Углерод проявляет степени окисления от -4 до +4 включительно.Степень окисления -4.Метан CH4 — органическое соединение, связи ковалентные полярные, степень полярности невысока, поскольку невысока разница электроотрицательностей водорода и углерода. В связи с этим невысока и его реакционная способность.

  Метан реагирует с небольшим числом элементов — с галогенами (реакции замещения), кислородом (реакция горения).

 При этом для начала реакции нужно сообщить энергию (световую hv, тепловую Q), хотя в итоге реакции идут с выделением значительного количества теплоты:                   hvCH4 + Cl2   =   CH3Cl + HCl + Q                     hvCH4 + 4 Cl2  =  CCl4 + 4 HCl + Q                                          qCH4 + 2 O2  =  CO2 + 2 H2O + Q;

Al4C3 + 12 H2O = 4 Al(OH)3↓ + 3 CH4 ↑   С кислотами реагирует подобно солям слабых кислот — с вытеснением «слабой кислоты» CH4:Al4C3 + 12 HCl = 4 AlCl3 + 3 CH4↑

Степень окисления -3 и -2 во многих органических соединениях.

Степень окисления -2 в метиленовой группе  — СH2 —.  Как видно, в этой группе две связи углерод образует с соседними атомами углерода, то есть они не вносят вклад в степень окисления, две другие связи углерод образует с атомами водорода (как в метане), что дает в сумме степень окисления -2. Из метиленовых групп образуются цепи углеводородов и их производных: CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — …- CH2 — CH3Степень окисления -3 в метильной группе  -СH3.Углерод образует 3 связи с атомами водорода и одну связь с атомом углерода. Степень окисления в сумме -3. Метильными группами оканчиваются цепи углеводородов и их производных:CH3 — CH3 (этан),  CH3 — CH2 — CH3 (пропан),  (CH3)₄С (2,2-диметилпропан)

*Примечание. Если углерод в метильных и метиленовых группах соединяется не с атомами углерода, а с другими атомами, то степень окисления будет другой, в зависимости от природы этих атомов. Например, в CH3-Cl (хлорметан) степень окисления углерода -2, в Cl-CH2-Cl (метиленхлорид, дихлорметан) степень окисления 0.

Степень окисления -1 в этине (ацетилене) H-С≡C-H и его однозамещенных  гомологах.Этин вступает во многие реакции, в отличие от этана и других алканов.Связь водород-углерод в этине намного более полярна, чем в этане. Она близка к ионной, поэтому водород замещается на атомы металлов с образованием солеобразных продуктов: C2H2 + 2 CuCl  = Cu2C2 ↓ + 2 HCl C2H2 + Ag2O = Ag2C2 ↓ + H2O 

Ацетилен получают из карбида кальция CaC2, в котором углерод также имеет степень окисления -1. Связи в карбиде кальция  близки к ионным.

С водой он реагирует с выделением ацетилена: CaC2 + 2 H2O  =  H2C2 ↑ + Ca(OH)2

• Степень окисления 0 встречается в простых веществах, образованных углеродом — в графите, алмазе, графене.
• CH3 — С — СH3  (2,2-диметилпропан)
• Или, как уже упоминалось, в случае метиленхлорида (дихлорметана) CH2Cl2

Кроме того, степень окисления 0 может быть и в сложных веществах, если атом углерода соединяется с 4 другими атомами углерода:           CH3           |           |           CH3

Степень окисления +1, встречается, например, в галогеналканах, в частности, в трет-бутилхлориде (CH₃)₃С — Сl. Три метильные группы не влияют на степень окисления, один атом хлора дает для углерода степень окисления +1. Хлоралканы более реакционноспособны по сравнению с соответствующими алканами. В частности, атом хлора может замещаться на другие группы, в частности на гидроксильную. В нашем случае из трет-бутилхлорида образуется трет-бутиловый спирт. В полученном спирте степень окисления атома углерода, связанного с кислородом, будет также +1:

 (CH₃)₃С — Cl  +  KOH =  (CH₃)₃С — OH  +  KCl       

Степень окисления +2 встречается в монооксиде углерода CO и в органических соединениях, где присутствует

метиленовая группа — CH2 — .CO не реагирует ни с кислотами и щелочами, ни с водой. Однако способен реагировать с металлами с образованием карбонильных комплексов: Fe + 5 CO = Fe(CO)5СO cгорает с образованием CO2:2 CO + O2 = 2 CO2

1. Степень окисления +3 встречается в тригалогеналканах, например, в трихлорэтане H3C — CCl3. (Соответствующие спирты -С(OH)3 или альдегидоспирты -CO(OH) — довольно экзотические вещества, как правило, легко превращающиеся в другие, более стабильные вещества)
2. Степень окисления +4 в диоксиде углерода CO2 и его производных или в тетрахлорметане CCl4
3. Оцени ответ

Оба вещества не горят, не реагируют с водой и кислотами. Но CO2 реагирует с щелочами и основными оксидами с образованием солей:CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CO2 + K2O = K2CO3   

Источник: https://napyaterku.com/himiya/pid248463.html