Степень окисления молибдена (Mo): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления молибдена (Mo) в наиболее устойчивых соединениях чаще всего равна +6 и +4, а в свободном состоянии (простое вещество) — 0.

Промежуточные значения (-2, -1, +1, +2, +3, +5) также существуют, что делает молибден одним из самых химически гибких переходных металлов.

Это связано с несколькими ключевыми характеристиками атома молибдена:

Заряд ядра (Z = 42): Определяет его положение в 6-й группе (побочная подгруппа VI группы) и классифицирует как тяжелый d-металл 5-го периода.
Электронная конфигурация ([Kr] 4d⁵ 5s¹): Наличие шести валентных электронов позволяет атому проявлять широкий диапазон состояний. Эффект «провала» электрона создает стабильную полузаполненную d-оболочку.
Электроотрицательность (2.16 по Полингу): Молибден обладает умеренной способностью удерживать электроны, что позволяет ему формировать как ионные, так и прочные ковалентные связи в высоких степенях окисления.
Атомная масса (95.95): Значительный размер радиуса атома способствует образованию сложных кластерных соединений и многоядерных полимолибдатов.

Например: в триоксиде молибдена (MoO₃) формула степень окисления металла достигает максимума, где он отдает все 6 валентных электронов, проявляя заряд +6.

Рис. 1. Возможные степени окисления молибдена: от -2 до +6. Самые устойчивые — +4 и +6.

Обратите внимание, что для молибдена характерно образование «молибденовой сини» — смеси соединений, где металл одновременно находится в разных промежуточных состояниях.

На их формирование влияют электронное строение (4d⁵ 5s¹), положение в 6-й группе и значение электроотрицательности 2,16 по шкале Полинга.

Содержание страницы

Почему у молибдена переменные степени окисления?

Причина многообразия состояний молибдена кроется в близости энергетических уровней 4d и 5s. Атом может задействовать их в реакциях как по отдельности, так и полностью.

В простом веществе (Mo⁰): Заряд равен 0. Конфигурация: 5s [↑] 4d [↑][↑][↑][↑][↑].
В высшем ионе (Mo⁺⁶): Молибден отдает все 6 электронов. Конфигурация: [Kr] (полная стабильность).

Рис. 2. Процесс окисления молибдена: переход от нейтрального атома к высшему состоянию окисления.

Степень окисления молибдена в соединениях

В зависимости от условий, молибден в соединениях проявляет степень окисления, которая диктует его химические свойства — от восстановительных до кислотных:

Триоксид молибдена (MoO₃): Mo +6, O -2.
Диоксид молибдена (MoO₂): Mo +4, O -2.
Сульфид молибдена(IV) (MoS₂): Mo +4, S -2.
Хлорид молибдена(V) (MoCl₅): Mo +5.
Хлорид молибдена(III) (MoCl₃): Mo +3.
Карбонил молибдена (Mo(CO)₆): Mo 0.

Высшая степень окисления

Высшая степень окисления молибдена равна +6. Она достигается при полном вовлечении всех шести электронов внешней оболочки в связь с сильными окислителями (кислород, фтор).

Низшая степень окисления

Для молибдена в веществах с металлами могут фиксироваться отрицательные значения, например -2 в редких карбонильных комплексах, но типичная низшая для расчетов в школе — 0.

Промежуточные степени окисления

Состояния +2, +3 и +5 часто встречаются в галогенидах и комплексных солях. Степень окисления молибдена в веществах такого типа делает их химически активными и склонными к реакциям окисления-восстановления.

Важно: Соединение MoS₂ (молибденит) — это основной природный источник элемента, где степень окисления молибдена формула соединения четко указывает на заряд +4.

Почему степень окисления может быть разной?

Знак заряда и его величина зависят от партнера по реакции:

Положительная СО (+): Проявляется с неметаллами. Благодаря степени окисления молибдена равной +6, он образует молибдаты (например, Na₂MoO₄).
Нулевая СО (0): Характерна для металлического молибдена, который обладает сверхвысокой температурой плавления.

Для сравнения способностей атомов притягивать электроны воспользуйся таблицей электроотрицательности .

Как определить степень окисления молибдена

По таблице Менделеева

Молибден (Mo) в таблице Менделеева находится в 6-й группе, период — 5. Его базовые валентные возможности определяют СО до +6.

Семейство: d-элемент.
Валентные электроны: 6.
Атомная масса молибдена: 95,95 а.е.м.

Для полного ознакомления воспользуйся полной таблицей периодической системы элементов .

По валентности

Валентность молибдена в стабильных оксидах равна VI, что напрямую коррелирует с его высшим зарядом.

По электронной конфигурации

Электронная формула молибдена: [Kr] 4d⁵ 5s¹. Для просмотра значений квантовых чисел электронов используй таблицу квантовых чисел.
Атому молибдена степени окисления +6 достичь легко, так как подуровни 4d и 5s стремятся к полному опустошению для стабильности.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Пример для молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄:

Группа (NH₄) имеет заряд +1, Кислород -2. Сумма равна 0.

2 · (+1) + x + 4 · (-2) = 0
2 + x — 8 = 0 ⇒ x = +6

Примеры степеней окисления молибдена

СО	Характеристика	Примеры соединений
+6	Высшая, кислотные свойства.	MoO₃, H₂MoO₄, MoF₆
+4	Стабильная, амфотерная.	MoO₂, MoS₂
+3, +5	Промежуточные, восстановители.	MoCl₃, MoCl₅
0	Металлическое состояние.	Mo (порошок или слиток)

Для ознакомления со значениями других металлов воспользуйся полной таблицей степеней окисления.

Шпаргалка для молибдена

+6 — высшая СО, образует молибденовую кислоту.
+4 — СО в самом распространенном минерале молибдените.
Легирование — молибден в СО 0 делает сталь сверхпрочной.

Молибден химический элемент: химические и физические свойства, нахождение в природе, получение, применение.

Пример решения задачи:

▶️ Дано:

Соединение: MoCl₅.

⌕ Найти:

Определите СО молибдена.

✨ Решение:

Хлор (Cl) имеет заряд −1. Уравнение: x + 5 · (−1) = 0 → x = +5.

✅ Ответ:

Mo(+5).

Проверка знаний

1) Молибден — элемент 6-й группы.

2) Высшая степень окисления молибдена равна +6.

3) В соединении MoS₂ молибден имеет СО +2.

4) Электронная формула Mo содержит «провал» электрона на 4d-уровень.

Показать ответы

Правильные ответы: 1, 2, 4.

Разбор ошибок:

3 — неверно: в MoS₂ сера имеет -2, значит молибден +4.

Часто задаваемые вопросы

Какая самая устойчивая степень окисления молибдена в растворах?

Наиболее устойчивым в водных растворах является состояние +6 в составе молибдат-ионов (MoO₄^2-).

Почему у молибдена так много степеней окисления?

Это характерно для d-элементов середины периодов. У них много неспаренных электронов на 4d-подуровне, которые могут участвовать в образовании связей по одному или группами.

Что такое «молибденовая синь»?

Это сложные продукты частичного восстановления молибдатов, в которых молибден проявляет одновременно степени окисления +5 и +6, что дает яркую синюю окраску.