Степень окисления криптона (Kr): высшая, низшая, примеры, задача

Теория:

Степень окисления криптона (Kr) в подавляющем большинстве случаев равна 0. Это естественное состояние для благородных газов с полностью заполненной электронной оболочкой.

Значения +2 встречаются крайне редко и только в искусственно синтезированных соединениях с фтором (например, KrF₂).

Другие степени окисления, такие как +4 или +6, теоретически предсказаны, но на практике не получены из-за колоссальной инертности элемента.

Криптон находится в 18-й группе (главная подгруппа VIII группы) и является p-элементом 4-го периода.

Как p-элемент, он обладает завершенной электронной конфигурацией [Ar] 3d¹⁰4s²4p⁶. В отличие от селена, у криптона внешний p-слой полностью укомплектован шестью электронами.

Криптон проявляет преимущественную степень окисления 0. Это связано с тем, что «октет» электронов обеспечивает атому максимальную энергетическую стабильность, исключая необходимость отдавать или принимать электроны в обычных условиях.

В отличие от более легких инертных газов (гелия, неона, аргона), криптон способен вступать в химические реакции при экстремальном воздействии, что сближает его по свойствам с ксеноном.

Чтобы определить возможные значения, используют электронную формулу.

Например:

• Для криптона (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶) — завершенный слой делает СО 0 основной.
• Для селена (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴) — нехватка двух электронов заставляет его проявлять активность, которой лишен криптон.

Рис. 1. Возможные степени окисления криптона: 0, +2. Это самый узкий диапазон среди элементов 4-го периода.

На их формирование влияют стабильное электронное строение (октет), положение в 18-й группе и очень высокая энергия ионизации.

Почему у криптона почти нет переменных степеней окисления?

Причина инертности криптона — отсутствие свободных орбиталей на внешнем уровне и прочное удержание своих электронов ядром.

1. В простом веществе (Kr⁰): Заряд равен 0. Конфигурация: 4s [↑↓] 4p [↑↓][↑↓][↑↓]. Слой полностью закрыт.
2. В соединении (Kr⁺²): Под действием фтора происходит частичное возбуждение электронов, позволяющее образовать две ковалентные связи. Конфигурация условно меняется для участия в связи.

Рис. 2. Состояние криптона: атом Kr ([Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶) крайне неохотно вступает в реакции, оставаясь в нейтральном состоянии.

Степень окисления криптона в соединениях

Количество соединений криптона крайне мало, и почти все они нестабильны при комнатной температуре:

• Дифторид криптона (KrF₂): Kr +2, F -1 (сильнейший фторирующий агент).
• Соли катиона KrF⁺: Kr +2.
• Комплексы (например, [KrF][SbF₆]): Kr +2.
• Клатбиты (соединения включения): Kr 0 (химическая связь отсутствует).

Высшая степень окисления

Высшая практически полученная степень окисления криптона равна +2. Формально, по номеру группы (VIII), она могла бы достигать +8, но для криптона это недостижимо.

Низшая степень окисления

Низшая равна 0. Отрицательных степеней окисления у криптона не существует, так как он не способен принимать дополнительные электроны.

Важно: Криптон — первый из благородных газов (по весу), для которого удалось получить твердое соединение, стабильное при низких температурах.

Почему степень окисления почти всегда нулевая?

Знак заряда и его наличие зависят от энергии ионизации.

1. Нулевая СО (0): Электроны криптона находятся в идеальном балансе, энергия для их отрыва требуется колоссальная.
2. Положительная СО (+): Проявляется только в паре с фтором (самым электроотрицательным элементом), который способен «вытянуть» электроны даже из инертного газа.

Как определить степень окисления криптона

По таблице Менделеева

1. Семейство: p-элемент (инертные газы).
2. Валентные электроны: 8 (полный октет).
3. Атомная масса криптона: 83,79 а.е.м. Для сравнения масс используй таблицу атомных масс.
4. Типичная СО: 0.

По валентности (Число связей)

Валентность криптона в обычном состоянии равна 0, очень редко в соединениях — II.

1. Валентность II: Соответствует СО +2.
   • Пример: KrF₂. Криптон образует две связи с фтором.

По электронной конфигурации

1. Электронная формула криптона: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶. Используй таблицу квантовых чисел для анализа уровней.
2. Заполненность всех орбиталей 4-го уровня (s и p) — главная причина химического «спокойствия» элемента.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Для криптона расчет актуален только для фторидов.

Пример для KrF₂ (дифторид криптона):

Сумма всех степеней окисления в молекуле равна 0.

Обозначим СО криптона за x, а у фтора она всегда -1.

1 · x + 2 · (-1) = 0
x — 2 = 0 ⇒ x = +2

Примеры степеней окисления криптона

Шпаргалка для криптона

• 0 — стандарт во всех условиях.
• +2 — возможно только в лаборатории при низких температурах.
• KrF₂ — единственное бинарное соединение, которое можно выделить.
• 18 группа — причина абсолютной стабильности.

Пример решения задачи:

Проверка знаний

Отметьте правильные утверждения для Криптона (Kr):

1) Криптон относится к благородным газам.

2) Основная степень окисления криптона равна 0.

3) Криптон может проявлять степень окисления -1.

4) Соединение KrF₂ существует.

5) Электронная оболочка криптона завершена.

Часто задаваемые вопросы