Теория
Фтор (F) — это химический элемент 17-й группы (галогены), который является самым электроотрицательным элементом во всей таблице Менделеева.
Из-за этого фтор обладает уникально узким набором степеней окисления (−1 и 0).
В обычных условиях фтор представляет собой светло-желтый газ с резким запахом, проявляющий экстремально высокую химическую активность, реагируя почти со всеми веществами, включая благородные газы.
В отличие от других галогенов, у фтора отсутствуют d-орбитали на внешнем электронном слое (он находится во 2-м периоде), поэтому он не может расширять валентность и проявлять положительные степени окисления.
Фтор всегда выступает в роли окислителя, забирая один электрон у любого партнера по реакции для завершения своего электронного слоя.
Рис. Спектр степеней окисления фтора. Благодаря наличию пяти электронов на p-подуровне и отсутствию вакантных d-орбиталей 2-го уровня, фтор не способен распаривать электронные пары.
В отличие от брома, фтор не может расширять свою валентность и образует соединения только в одной постоянной степени окисления: –1.
В любых химических соединениях с другими элементами фтор всегда имеет степень окисления −1. Он никогда не бывает восстановителем и не отдает свои электроны.
Даже в соединении с кислородом (OF2), фтор забирает электронную плотность на себя, заставляя кислород проявлять редкую для него положительную степень окисления +2.
Высшая степень окисления фтора равна 0. Она проявляется только в простом веществе — молекулярном фторе (F2), где связь образована между двумя одинаковыми атомами.
Низшая степень окисления фтора — −1. Это единственное устойчивое состояние фтора во всех сложных веществах (фторидах), таких как NaF, CaF2 или HF.
В отличие от брома, валентность фтора постоянна и всегда равна I.
Это связано с тем, что у атома фтора отсутствуют свободные d-орбитали, поэтому он не может «распаривать» электроны и увеличивать число связей при возбуждении.
Важно запомнить: Для фтора состояния с валентностью III, V или VII (как у брома в бромноватой кислоте HBrO3) физически невозможны.
Так как Фтор — самый электроотрицательный элемент, его степень окисления в соединениях всегда -1. Мы можем использовать это для нахождения степеней окисления других элементов.
Пример для OF₂ (фторид кислорода):
Сумма всех степеней окисления в молекуле всегда равна 0. Обозначим степень окисления кислорода за x, а у фтора она всегда -1.
x + 2 • (-1) = 0
x — 2 = 0 ⇒ x = +2
Пример для F2 (молекула фтора):
В простых веществах, состоящих из атомов одного элемента, степень окисления всегда равна 0.
2 • x = 0 ⇒ x = 0
| СО | Класс соединений | Примеры |
|---|---|---|
| −1 | Фториды (все соединения) | HF, NaF, OF2, SF6 |
| 0 | Простое вещество | F2 |
▶️ Дано:
Соединение: OF2 (Фторид кислорода).
⌕ Найти:
Определите степени окисления обоих элементов.
✨ Решение:
1) Фтор (F) — самый электроотрицательный, его СО всегда −1.
2) Расчет для кислорода (x): x + 2 · (−1) = 0 → x − 2 = 0 → x = +2.
✅ Ответ:
СО фтора = −1, СО кислорода = +2.
Отметьте три правильных утверждения для Фтора (F):
Правильные ответы: 2, 3, 4
2) Электроотрицательность фтора (3,98) — максимальная.
3) Фтор — первый элемент в группе галогенов, стоит во 2-м периоде.
4) Из-за высокой активности фтор только принимает электроны (СО -1).
Положительная степень окисления возможна только если элемент отдает электроны более сильному окислителю.
Но более сильного окислителя, чем фтор, не существует. Кроме того, у него нет d-орбиталей для распаривания электронов.
Даже в соединении OF2 степень окисления фтора остается −1.
Это исключение для кислорода, который в данном случае вынужден отдавать электроны.
Потому что он самый «жадный» элемент в химии. Абсолютный химический чемпион, он всегда только забирает, поэтому всегда –1.