Степень окисления никеля (Ni): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления никеля в наиболее устойчивых соединениях равна +2. Также существуют состояния 0, +3 и +4.

Причем высшие степени окисления (+3, +4) проявляются преимущественно в щелочной среде или в составе сложных комплексных соединений.

Это определяется его положением в периодической системе: никель (Ni) — элемент 10‑й группы (устаревшая ПС побочная подгруппа VIII группы), 4‑го периода.

Никель завершает «подгруппу железа» (триаду), которую образуют элементы: железо, кобальт и никель.

Как переходный металл (d-элемент), он имеет десять валентных электронов на внешнем и предвнешнем уровнях (3d⁸4s²).

Никель способен проявлять переменные степени окисления, однако из-за высокой энергии ионизации последующих электронов, состояние +2 является доминирующим и наиболее стабильным.

В отличие от железа и кобальта, для никеля состояние Ni³⁺ гораздо менее характерно и легко переходит в Ni²⁺, выступая сильным окислителем.

Чтобы определить все возможные значения, используют электронную формулу.

Например:

Для никеля (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²) — потеря двух электронов с 4s-подуровня объясняет самую устойчивую СО +2.
Для калия (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹) — наличие одного электрона на внешнем слое ограничивает единственную устойчивую СО значением +1.

Схема: степени окисления никеля (Ni) = 0, +2, +3, +4. Свойства (Ni), которые определяют СО: положение в ПС (10-я группа), электронная формула Ni [Ar] 3d⁸ 4s², электроотрицательность 1,91 по шкале Полинга.

Рис. Степень окисления никеля 0, +2, +3, +4. Факторы, влияющие на СО — наличие восьми d-электронов и двух s-электронов, возможность их последовательной отдачи.

Никель чаще всего проявляет степень окисления +2, приобретая конфигурацию [Ar] 3d⁸, которая является эталонной для большинства его солей и минералов.

Содержание страницы

Почему у никеля переменные степени окисления?

Причина гибкости никеля — наличие десяти валентных электронов на 3d и 4s подуровнях.

В простом веществе (Ni⁰): Все электроны остаются при атоме. Заряд равен 0. 3d [↑↓][↑↓][↑↓][↑][↑] 4s [↑↓].
В ионе (Ni⁺²): Никель отдает 2 электрона с 4s. Остается конфигурация 3d [↑↓][↑↓][↑↓][↑][↑] 4s [ ].

Схема изменения степени окисления никеля: атом Ni отдаёт 2 электрона, превращаясь в ион Ni⁺².

Рис. 2. Схема окисления атома никеля: Атом Ni ([Ar] 3d⁸ 4s²) теряет 4s-электроны, образуя стабильный катион никеля (II).

Степень окисления никеля в соединениях

Никель меняет свойства в зависимости от СО, что отражается на цвете соединений:

Диоксид никеля (NiO₂): Ni +4, O -2 (черный, сильный окислитель).
Оксид никеля(III) (Ni₂O₃): Ni +3, O -2 (серо-черный).
Сульфат никеля(II) (NiSO₄): Ni +2, S +6, O -2 (ярко-зеленый).
Хлорид никеля(II) (NiCl₂): Ni +2, Cl -1 (травянисто-зеленый).

Высшая степень окисления

Максимально достижимая в лабораторных условиях СО никеля равна +4 (например, в пероксидах или комплексных фторидах). Она крайне неустойчива.

Низшая степень окисления

Низшая равна 0 (металл никель).

Почему степень окисления может быть положительной или отрицательной?

Знак степени окисления (заряда) зависит от электроотрицательности (ЭО).

Положительная СО (+): Никель — типичный металл, он отдает электроны неметаллам (S, O, Cl, F), становясь положительно заряженным ионом.
Отрицательная СО (-): Для никеля нехарактерна.
Нулевая СО (0): Проявляется в металлическом никеле.

Важно: Как и другие металлы триады, никель может проявлять формально отрицательные СО в карбонилах, например в тетракарбонилникеле [Ni(CO)₄], хотя чаще его там рассматривают как СО 0.

Для сравнения способностей атомов притягивать электроны воспользуйся таблицей электроотрицательности , где указаны символ, название и точное значение ЭО для всех элементов.

Как определить степень окисления никеля

По таблице Менделеева

Никель (Ni) в таблице Менделеева находится в 10-й группе, период — 4.

Семейство: d-элемент (триада железа).
Валентные электроны: 10 (8 на d-уровне и 2 на s-уровне).
Атомная масса никеля : 58,693 а.е.м. Для сравнения масс других элементов используй таблицу атомных масс.
Типичные СО: +2.

Для полного ознакомления воспользуйся полной таблицей периодической системы элементов , где указаны символ, название, группа и период для всех элементов.

По валентности (Число связей)

Валентность никеля переменна, наиболее характерное значение — II. В редких случаях проявляет III и IV.

Валентность II: В молекуле NiSO₄ или NiO никель образует две химические связи.

По электронной конфигурации

Электронная формула никеля: [Ar] 3d⁸ 4s². Для просмотра значений (n, l, m_l, m_s) каждого электрона используй таблицу квантовых чисел.
Стабильность иона Ni²⁺ объясняется лёгкой потерей внешних 4s‑электронов.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Пример для NiCl₂:

Сумма СО = 0. Cl = -1. Расчет: x + 2 · (−1) = 0 → x = +2.

Примеры степеней окисления никеля

СО	Цвет в растворе/кристаллах	Примеры соединений (с индексами)
+4	Черный / Темно-синий	NiO₂, K₂NiF₆ (гексафтороникелат)
+3	Черно-бурый / Фиолетовый	Ni₂O₃, NiO(OH), [Ni(NH₃)₆]Cl₃
+2	Травянисто-зеленый (гидрат)	NiCl₂ , NiSO₄, NiO
0	Серебристый (металл)	Ni (Никель), [Ni(CO)₄] (тетракарбонил)

Для ознакомления со значениями других металлов и неметаллов воспользуйся
полной таблицей степеней окисления, где указаны символ, название и возможные заряды для всех элементов.

Шпаргалка для никеля

0 — чистый металл (блестящий, твердый).
+2 — «классика никеля»: всё зеленое — это Ni²⁺.
+4 — редкий «гость» в мощных аккумуляторах.

Никель химический элемент: химические, физические свойства, получение, применение в нержавеющей стали и никелировании.

Пример решения задачи:

▶️ Дано:

Соединение: NiSO₄.

⌕ Найти:

Определите СО никеля.

✨ Решение:

Сульфат-ион (SO₄) имеет суммарный заряд −2. Следовательно: x + (−2) = 0 → x = +2.

✅ Ответ:

Ni(+2).

Проверка знаний

Отметьте правильные утверждения для Никеля (Ni):

1) Порядковый номер никеля — 28.

2) Соединения Ni²⁺ в растворах обычно имеют розовый цвет.

3) Никель является d-элементом 4-го периода.

4) Высшая устойчивая степень окисления никеля — +2.

Показать ответы

Правильные ответы: 1, 3, 4.

Разбор ошибок:
• 2 — неверно: растворы солей никеля(II) имеют зеленый цвет. Розовый цвет характерен для кобальта.

Часто задаваемые вопросы

Максимальная степень окисления никеля?

Максимальная СО никеля: +4. Она встречается крайне редко, в основном в составе фторидов (например, K₂NiF₆) или специфических оксидов.

Возможные степени окисления?

+2 — самая распространенная и стабильная (соли никеля, гидроксосоединения).

0 — в карбонилах, например [Ni(CO)₄].

+3 и +4 — редко, в сильных окислителях (фториды, оксиды).

-1, +1 — крайне редко, в сложных органических комплексах. В 99% случаев ты столкнешься с +2.

Какие отличия между степенью окисления и валентностью никеля?

Разница в том, что валентность — это количество связей, а степень окисления — это условный заряд атома.

У него: Степень окисления: Показывает, сколько электронов атом «отдал» или «принял».Обозначается знаком и цифрой (+2, +3). В большинстве солей у никеля она +2.

Валентность: Показывает, сколько химических связей образовал атом (палочек на схеме). Обозначается римской цифрой без знака (II, III, IV).