Степень окисления лития (Li)

Теория:

Степень окисления лития определена и всегда равна +1 в химических соединениях. Это единственное возможное значение для данного элемента (в стандартных условиях).

Но в специализированных органнометаллических соединениях при экстремальных условиях могут наблюдаться более высокие степени окисления.

Практический расчет:Для того чтобы определить степень окисления лития, рассмотрим реальную химическую формулу — LiCl.

Запишем значения степеней окисления, обозначив Li как x и используя стандартное значение для Cl (которое, как более электроотрицательный элемент, имеет -1):

СО(Li) : x; СО(Cl): -1

Найти сумму степеней окисления химических элементов и определить значение x для лития:

x + (-1) = 0

x = +1

Степень окисления лития (Li): +1.

Степень окисления хлора (Cl): -1.

(Значение +1 — результат химической реальности и стабильности иона Li⁺ (конфигурация 1s²)).

Валентность лития в LiCl равна 1.

Обратите внимание: валентность лития, отражает число связей, а степень окисления — условный заряд. В данном случае они совпадают, но это не всегда так для других элементов.

Что влияет в первую очередь на степень окисления лития

1. Положение в периодической системе (I группа, 2‑й период)
2. Электронная конфигурация лития (1s²2s¹).
3. Квантовые числа валентного электрона.
4. Энергия ионизации.
5. Электроотрицательность (ЭО).
6. Валентность I.
7. Типичными реакциями, где Li отдаёт один электрон.

Энергия ионизации лития

У лития две энергии ионизации (по числу электронов: 3):

Первая энергия ионизации (I₁) — энергия отрыва одного внешнего электрона (2s¹):

Li → Li⁺ + e^—

Значение: 5,39 эВ (или 520,2 кДж/моль). (Очень низкое)

Вторая энергия ионизации (I₂) — энергия отрыва второго электрона (от иона Li⁺, т.е. от стабильной оболочки 1s²):

Li⁺ → Li²⁺ + e^—

Значение: 75,64 эВ (или 7298 кДж/моль). (Резкий скачок)

Энергия ионизации лития (5,39 эВ) делает его химически активным металлом:

Он легко отдает единственный электрон 2s¹ в обычных условиях.

Но с огромным трудом отдает второй электрон.

Обратите внимание: «Третья энергия ионизации» относится уже к иону Li²⁺, что выходит за рамки обычных химических процессов.

Квантовые числа

Квантовые числа внешнего (валентного) электрона лития (n = 2, l = 0, mₗ = 0, mₛ = ±1/2) отражают незавершенность его электронной оболочки (эти числа описывают состояние электрона в атоме).

Степень окисления лития в подавляющем большинстве случаев = +1 — следствие:

1. Незавершённой конфигурации 1s²2s¹ (наличие 2s¹ электрона).
2. Низкой первой энергии ионизации (I₁), что позволяет легко отдать 2s^1.
3. Резко высокой второй энергии ионизации (I₂), что предотвращает потерю второго электрона.
4. Высокой химической активности (стремление к состоянию иона Li⁺).

Электроотрицательность в определении степени окисления лития

Электроотрицательность (ЭО) — ключевой фактор, объясняющий, почему литий в соединениях всегда имеет степень окисления +1. Разберём механизм.

Как ЭО определяет степень окисления лития

Низкое значение ЭО лития

1. По шкале Полинга: ЭО(Li) = 0,98.
2. Это одно из самых низких значений среди всех элементов, что означает: атом лития крайне слабо притягивает электроны и легко их отдаёт.

Резкий контраст с типичными неметаллами

Например, ЭО хлора (Cl) = 3,2; кислорода (O) = 3,5; фтора (F) = 4,0.

В соединении LiCl разница ЭО: 3,2 − 0,98 = 2,22. Это гарантирует:

1. хлор «перетягивает» электронную пару;
2. литий теряет электрон и приобретает заряд +1.

Следствие: однозначная степень окисления +1

1. Из‑за низкой ЭО литий не может притягивать электроны к себе — он всегда их отдаёт.
2. В любом соединении Li выступает как восстановитель, переходя в ион Li⁺.
3. Поэтому степень окисления лития всегда +1 (в свободных атомах — 0).

Примеры соединений лития всех степеней окисления

У лития единственная характерная степень окисления в соединениях — +1, причем его валентность также равна I (1).

Это обусловлено его электронной конфигурацией (1s² 2s¹) и положением в I группе периодической системы:

1. Хлорид лития — LiCl.
2. Оксид лития — Li₂O.
3. Гидроксид лития — LiOH.
4. Карбонат лития — Li₂CO₃.
5. Сульфат лития — Li₂SO₄.

Пример решения, задача:

Часто задаваемые вопросы: