Степень окисления бериллия (Be)

Теория:

Степень окисления бериллия (Be) — это условный заряд атома в соединении, рассчитанный из предположения, что все ковалентные полярные связи имеют ионный характер.

Поэтому для него характерны две степени окисления:

0 — в свободном (элементарном) состоянии.
+2 — в соединениях (единственная устойчивая степень окисления).

Степень окисления +1 для бериллия не существует в обычных условиях, потому, что это (экстремальные лабораторные эксперименты, нестабильные газофазные частицы).

Относится к щелочноземельным металлам, которые находятся во 2-м периоде периодической таблицы (в старой форме таблицы – IIА -группа).

Причина единственной степени окисления (+2) заключается в его электронной конфигурации: 1s² 2s² (два легко отдаваемых электрона на внешнем уровне, после потери которых атом достигает стабильности Гелия).

Содержание страницы

Как определить степень окисления бериллия

Степень окисления бериллия определяется его местом в Периодической системе, электронной структурой, электроотрицательностью, химическим поведением в соединениях.

Положение в Периодической системе

Бериллий (Be) находится во 2‑й группе (главная подгруппа), 2‑й период. Для элементов главных подгрупп:
Высшая (максимальная) степень окисления обычно равна номеру группы, для него это +2.

Электронная конфигурация

Основная конфигурация: 1s²2s² (2 электрона на внешнем уровне).

Чтобы достичь устойчивой конфигурации благородного газа (He), бериллий отдаёт оба валентных электрона → образуется ион Be²⁺.

Это и даёт степень окисления +2.

Электроотрицательность

Значение по Полингу: 1,57 (относительно низкое).
В соединениях с более электроотрицательными элементами (O, F, Cl и др.) бериллий выступает как восстановитель — отдаёт электроны → СО = +2.

Типичные соединения (проверка на практике)

BeO (оксид бериллия): Be — +2, O — −2.
BeCl₂ (хлорид бериллия): Be — +2, Cl — −1.
Be(OH)₂ (гидроксид бериллия): Be — +2, OH — −1.

Во всех устойчивых соединениях бериллий имеет СО = +2.

Исключения и нюансы

В свободном состоянии (металлический Be) степень окисления = 0.
В некоторых экзотических/нестабильных системах теоретически возможна СО = +1, но это нехарактерно и не встречается в обычных условиях.

Квантовые числа

Для первого 2s‑электрона: n = 2, l = 0, mₗ = 0, mₛ = +½.
Для второго 2s‑электрона: n = 2, l = 0, mₗ = 0, mₛ = −½.

Электронная конфигурация элемента одна из важных причин для объяснения (СО). Чтобы увидеть это наглядно подробно изучите электронную формулу бериллия.

Почему степень окисления бериллия +2, +1 и 0

Степень окисления бериллия (Be) может принимать значения +2, +1 и 0, но эти значения отражают совершенно разную химическую стабильность и состояние атома.

+2 (Высшая и Единственно Стабильная)

Степень окисления +2 является основной и характерной для бериллия в химических соединениях.

Электронная конфигурация: Be имеет 1s² 2s². У него два внешних электрона (2s²).

Стабильность: Отдав оба этих электрона, Be образует ион Be²⁺ с крайне стабильной, завершённой оболочкой Гелия (1s²).

Энергетика: Первая и вторая энергии ионизации достаточно низкие, чтобы легко оторвать оба 2s-электрона.

Третья энергия ионизации резко высока, что препятствует потере третьего электрона. Это энергетически фиксирует СО на +2.

+1 (Крайне Нестабильная)

Степень окисления +1 (соответствует иону Be⁺) — редкое и неустойчивое состояние.

Это состояние возникает, когда атом Be теряет только один 2s-электрон (Be⁺ имеет конфигурацию 1s² 2s¹).

Нестабильность: Ион Be⁺ всё ещё имеет один неспаренный электрон на внешней орбитали, который он стремится немедленно отдать, чтобы перейти в стабильное состояние Be²⁺.

СО = +1 встречается только как короткоживущий промежуточный ион в условиях высокого разрежения (например, в газовой фазе) и не наблюдается в устойчивых соединениях.

0 (Низшая)

Степень окисления 0 соответствует свободному атому или металлическому бериллию (Be).

В этом состоянии атом не участвует в химических связях, и его заряд (условная степень окисления) равен нулю.

Это низшая степень окисления для бериллия.

Хотя и находиться в одной группе с элементами, однако валентность бериллия — это ключевое свойство, отличающее его химическую природу.

Примеры соединений бериллия всех степеней окисления

Для бериллия реально устойчивая и практически единственная степень окисления — +2. Степень окисления 0 присуща элементарному (свободному) бериллию.

Степени окисления +1 и иные значения не характерны для обычных химических соединений и встречаются лишь в исключительных, высокоспецифических условиях.

Соединения бериллия со степенью окисления +2 (основные и типичные)
Это подавляющее большинство известных соединений бериллия:

Оксид BeO — белое тугоплавкое вещество с высокой теплопроводностью; амфотерный.

Гидроксид Be(OH)₂ — амфотерный гидроксид (реагирует и с кислотами, и со щелочами).

Фторид BeF₂ — соль с полимерной структурой в твёрдом состоянии.

Сульфат BeSO₄ — растворяется в воде, даёт кислые растворы из‑за гидролиза.

Нитрат Be(NО₃)₂ — также образует кислые водные растворы.

Карбонат BeCO₃ — разлагается при нагревании.

Нитрид Bе₃N₂ — соединение с высокой температурой плавления, гидролизуется водой.

Фосфат Be₃(PO₄)₂ — малорастворим.

Соединения со степенью окисления 0

Элементарный бериллий (металлический Be) — в этом состоянии степень окисления равна 0.

Крайне редкие/специфические случаи (степень окисления +1)

В научной литературе описаны единичные комплексы со связью Be–Be, формально соответствующие степени окисления +1,

Пример решения, задача:

▶️ Дано:

Соединение — BeCl₂ (хлорид бериллия).

⌕ Найти:

Определить степень окисления бериллия (СО) в соединении.

✨ Решение:

Известно, что степень окисления хлора (Cl) в хлоридах всегда равна −1.

В молекуле BeCl₂ — два атома хлора, значит, их суммарный заряд:

2 × (−1) = −2.

По правилу электронейтральности сумма степеней окисления всех атомов в соединении равна нулю. Обозначим степень окисления бериллия за x:

x + (−2) = 0.

Решаем уравнение:

x = +2.

✅ Ответ:

Степень окисления бериллия в его соединении BeCl₂ (хлорид бериллия) равна +2.

Для полноценного понимания атомного строения, физических свойств и применения, переходите к нашей главной статье: бериллий химический элемент.

Часто задаваемые вопросы:

Какая степень окисления у бериллия в соединениях?

В подавляющем большинстве соединений бериллий проявляет степень окисления +2.

Бывает ли у бериллия степень окисления +1? Где она встречается?

Степень окисления +1 для бериллия крайне редка и нестабильна.

Встречается в газовой фазе при высоких температурах, в некоторых металлоорганических соединениях или кластерных структурах, в плазме.

Может ли бериллий иметь отрицательную степень окисления (например, −1 или −2)?

Нет, отрицательные степени окисления для бериллия не характерны и практически не встречаются.

Отрицательные степени окисления для Be невозможны в рамках обычной химии.