Степень окисления селена (Se): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления селена (Se) в наиболее устойчивых соединениях принимает значения -2, +4 и +6.

Будучи типичным неметаллом, селен проявляет окислительные свойства, особенно в высших состояниях.

Значения 0, +2 встречаются реже. Состояние +2 характерно для некоторых нестабильных соединений, таких как дихлорид селена (SeCl₂), однако они стремятся перейти в более устойчивые формы +4 или +6.

Селен находится в 16-й группе (главная подгруппа VI группы) и является p-элементом 4-го периода.

Как p-элемент, он обладает электронной конфигурацией [Ar] 3d¹⁰4s²4p⁴. В отличие от германия, у селена на внешнем p-слое находится уже четыре электрона.

Селен проявляет преимущественные степени окисления -2, +4 и +6.

Это связано с тем, что атом может либо принять два электрона до завершения октета (СО -2), либо задействовать в образовании связей свои внешние электроны (четыре 4p для СО +4 или все шесть электронов 4s и 4p для СО +6).

В отличие от серы, селен обладает чуть более выраженными металлическими признаками (полупроводниковые свойства), но его химия прочно связана с неметаллами.

Чтобы определить возможные значения, используют электронную формулу.

Например:

• Для селена (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴) — принятие двух электронов достраивает слой до устойчивого состояния (СО -2).
• Для германия (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²) — наличие лишь двух p-электронов определяет его склонность к отдаче электронов (СО +4).

Рис. 1. Возможные степени окисления селена: -2, 0, +2, +4, +6. Обратите внимание, что высшая степень окисления всегда положительная.

На их формирование влияют электронное строение (наличие четырех p-электронов на внешнем слое), положение в 16-й группе и значение электроотрицательности 2,55 по шкале Полинга.

Почему у селена переменные степени окисления?

Причина гибкости селена — наличие 6 валентных электронов и возможность как достраивать оболочку до октета (СО -2), так и поэтапно отдавать электроны (СО +4, +6).

1. В простом веществе (Se⁰): Заряд равен 0. Конфигурация: 4s [↑↓] 4p [↑↓][↑][↑].
2. В ионе (Se^-2): Селен принимает 2 электрона на 4p-уровень. Конфигурация 4s [↑↓] 4p [↑↓][↑↓][↑↓].
3. В ионе (Se⁺⁴): Селен отдает 4 электрона с 4p-уровня. Конфигурация 4s [↑↓] 4p [ ][ ][ ].
4. В ионе (Se⁺⁶): Селен отдает 4 электрона с 4p и 2 электрона с 4s. Конфигурация 4s [ ] 4p [ ][ ][ ].

Рис. 2. Процесс изменения степени окисления селена: атом Se ([Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴) может превращаться как в анион, так и в катион в зависимости от химической реакции.

Степень окисления селена в соединениях

Соединения селена демонстрируют его способность выступать в роли окислителя или восстановителя:

• Селеновая кислота (H₂SeO₄): Se +6, O -2.
• Диоксид селена (SeO₂): Se +4, O -2 (белые кристаллы).
• Селенистая кислота (H₂SeO₃): Se +4.
• Селеноводород (H₂Se): Se -2, H +1 (ядовитый газ).
• Селенид натрия (Na₂Se): Se -2.

Высшая степень окисления

Высшая степень окисления селена равна +6. Она соответствует номеру его группы (VIА) в таблице Менделеева.

Низшая степень окисления

Низшая равна -2. Она проявляется в соединениях с водородом (селеноводороде) и активными металлами (селенидах).

Важно: В отличие от кислорода, селен охотнее переходит в положительные степени окисления (+4, +6) из-за большего радиуса атома и меньшей электроотрицательности.

Почему степень окисления может быть положительной или отрицательной?

Знак заряда зависит от разности электроотрицательности (ЭО).

1. Положительная СО (+): Селен отдает электронную плотность более сильным неметаллам (F, O, Cl).
2. Отрицательная СО (-): Проявляется в соединениях с металлами или водородом, где селен притягивает электроны к себе.
3. Нулевая СО (0): Характерна для простых веществ (серый, красный или черный селен).

Как определить степень окисления селена

По таблице Менделеева

1. Семейство: p-элемент (группа халькогенов).
2. Валентные электроны: 6 (2 на s-уровне и 4 на p-уровне).
3. Атомная масса селена: 78,96 а.е.м. Для сравнения масс других элементов используй таблицу атомных масс.
4. Типичные СО: -2, +4, +6.

По валентности (Число связей)

Валентность селена чаще всего равна II, IV или VI.

1. Валентность VI: Соответствует высшей СО +6.
   • Пример: H₂SeO₄. Здесь селен шестивалентен.

«А вы знали?» Селен в своей высшей степени окисления +6 превращается в «пожирателя золота». Селеновая кислота — единственная индивидуальная кислота, способная растворить золото без посторонней помощи.

По электронной конфигурации

1. Электронная формула селена: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴. Для просмотра значений квантовых чисел используй таблицу квантовых чисел.
2. Наличие двух неспаренных p-электронов объясняет СО -2, а возможность распаривания электронов приводит к состояниям +4 и +6.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Так как Селен — неметалл 16-й группы, его степень окисления в высших оксидах рассчитывается через ЭО кислорода.

Это правило помогает находить степени окисления элементов в молекуле через простое уравнение.

Пример для SeO₂ (диоксид селена):

Сумма всех степеней окисления в молекуле равна 0.

Обозначим СО селена за x, а у кислорода она всегда -2.

1 · x + 2 · (-2) = 0
x — 4 = 0 ⇒ x = +4

Примеры степеней окисления селена

Шпаргалка для селена

• -2 — проявляется в ядовитом газе селеноводороде.
• +4 — типична для диоксида селена и селенистой кислоты.
• +6 — высшая степень, проявляет сильнейшие окислительные свойства.
• Полупроводник — в свободном состоянии (СО 0) широко применяется в фотоэлементах.

Пример решения задачи:

Проверка знаний

Отметьте правильные утверждения для Селена (Se):

1) Порядковый номер селена — 34.

2) Селен является типичным металлом.

3) Низшая степень окисления селена равна -2.

4) Селен находится в 16-й группе (халькогены).

5) В соединении SeO₂ селен имеет степень окисления +2.

Часто задаваемые вопросы