Question

Какие на самом деле высшие степени окисления фтора и кислорода? с помощью электрических конфигураций объясните почему

Answer 1

У фтора макс. СО равна 0 (свободное состояние F₂), у кислорода +2 (фторид кислорода OF₂, в котором окислитель - фтор, а кислород - восстановитель, редкий и единственный случай)

Во всех соединениях фтор проявляет степень окисления -1 (валентность I), кислород - в большинстве -2 (валентность II), что не соответствует номерам их группы.

Если посмотреть на их конфигурации:

F(+9) 1s²2s²2p⁵

O(+8) 1s²2s²2p⁴,

то по логике периодической системы их максимальные валентности должны быть равны VII и VI соответственно, но это не так. Это связано с тем, что у этих двух элементов имеется всего лишь два энергетических уровня, их атомы не могут находиться в возбужденном состоянии, как например сера 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ (валентность II), 1s²2s²2p⁶3s²3p³3d¹ (валентность IV), 1s²2s²2p⁶3s¹3p³3d² (валентность VI) - у серы есть дополнительный подуровень 3d, d-орбиталь, куда могут размещаться электроны при возбуждении атома, у кислорода и фтора 2 максимальных уровня и нет подуровней, способных вместить электроны.

Если что возбужденное состояние атома - увеличение его валентности, когда электроны размещаются свободнее и на более дальних от ядра подуровнях (орбиталях). От этого же зависит валентность (и степень окисления) в соединениях.

Answer 2

Для фтора наибольшая известная степень окисления +7, которая содержится в фторовой кислоте (HFО₇).

Для кислорода наибольшая известная степень окисления +8, которая содержится в соединении кислород-фтористого кислоты (HOF₈).

Объяснение на основе электронной конфигурации:

У фтора семь электронов во внешней оболочке (2s²2p⁵). Чтобы достичь октета (заполненной внешней оболочки) в молекуле наибольшей степени окисления, фтор должен получить один электрон от другого атома. Это создает положительный заряд у фтора и позволяет ему связываться со многими отрицательно заряженными атомами, такими как кислород, что в конечном итоге приводит к образованию соединений с наибольшей степенью окисления.

Кислород имеет шесть электронов во внешней оболочке (2s²2p⁴). Для достижения максимальной степени окисления, он должен потерять свои электроны и стать катионом. Это происходит благодаря сильной электроотрицательности кислорода, которая позволяет ему притягивать электроны от других атомов. При этом образуется молекула с кислородом, в которой он имеет наибольшую степень окисления.

Таким образом, наибольшие степени окисления фтора и кислорода объясняются их электронной конфигурацией, а именно атомы этих элементов достигают максимальной степени окисления через получение или потерю электронов из своей внешней оболочки.