Степень окисления стронция (Sr): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления стронция (Sr) в сложных соединениях всегда равна +2, это состояние является единственно устойчивым для элементов его группы.

Значения, отличные от 0 и +2, для стронция в обычных условиях не характерны.

Состояние +2 обусловлено легкой отдачей двух валентных электронов с внешнего s-слоя, после чего атом приобретает стабильную электронную конфигурацию благородного газа криптона.

Стронций находится во 2-й группе (главная подгруппа II группы) и является s-элементом 5-го периода.

Как s-элемент, он обладает электронной конфигурацией [Kr] 5s². На внешнем уровне у стронция находятся два электрона, которые он легко теряет при химическом взаимодействии.

Стронций проявляет постоянную степень окисления +2 в соединениях.

Это связано с низкой энергией ионизации: атому энергетически выгодно полностью освободить 5s-подуровень. Предвнешний слой стронция при этом остается стабильным.

В отличие от магния или кальция, стронций химически более активен, что объясняется увеличением атомного радиуса и более слабым удержанием внешних электронов ядром.

Чтобы определить возможные значения, используют электронную формулу.

Например:

• Для стронция (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s²) — потеря двух внешних 5s-электронов дает устойчивую СО +2.
• Для рубидия (сосед слева, 5s¹) — наличие только одного s-электрона ограничивает максимальную СО значением +1.

Рис. 1. Возможные степени окисления стронция: 0, +2. В отличие от переходных металлов, стронций не проявляет переменной валентности в водных растворах.

На их формирование влияют электронное строение (два 5s-электрона), положение во 2-й группе (щелочноземельные металлы) и низкое значение электроотрицательности 0,95 по шкале Полинга.

Почему у стронция стабильная степень окисления?

Причина стабильности стронция — завершенность электронной оболочки, которая образуется сразу после отдачи двух внешних электронов.

1. В простом веществе (Sr⁰): Заряд равен 0. Конфигурация: 5s [↑↓].
2. В ионе (Sr⁺²): Стронций отдает 2 электрона с 5s-уровня. Конфигурация: 5s [ ].

Рис. 2. Процесс окисления стронция: атом Sr ([Kr] 5s²) легко расстается с валентными электронами, превращаясь в стабильный двухзарядный катион.

Степень окисления стронция в соединениях

Соединения стронция типичны для сильных оснований и солей активных металлов:

• Оксид стронция (SrO): Sr +2, O -2.
• Гидроксид стронция (Sr(OH)₂): Sr +2.
• Хлорид стронция (SrCl₂): Sr +2, Cl -1.
• Карбонат стронция (SrCO₃): Sr +2 (используется в пиротехнике для красного огня).
• Нитрат стронция (Sr(NO₃)₂): Sr +2.

Высшая степень окисления

Высшая степень окисления стронция равна +2. Она соответствует номеру его группы (IIА) в таблице Менделеева.

Низшая степень окисления

Низшая для металлов в свободном состоянии равна 0. Отрицательных степеней окисления стронций не проявляет из-за выраженных металлических свойств.

Важно: Стронций настолько активен, что в степени окисления 0 (чистый металл) он мгновенно окисляется на воздухе, покрываясь желтоватой оксидной пленкой.

Почему степень окисления стронция всегда положительная?

Знак заряда определяется крайне низкой электроотрицательностью (ЭО).

1. Положительная СО (+): Стронций всегда выступает донором электронов, так как почти все элементы (кроме щелочных металлов) имеют более высокую ЭО.
2. Отсутствие отрицательной СО: Атому стронция энергетически невозможно притянуть чужие электроны, так как его собственное ядро слабо удерживает даже свои внешние частицы.
3. Нулевая СО (0): Встречается только в чистом металлическом стронции, который хранят под слоем керосина.

Как определить степень окисления стронция

По таблице Менделеева

1. Семейство: s-элемент (щелочноземельные металлы).
2. Валентные электроны: 2 (на 5s-уровне).
3. Атомная масса стронция: 87,62 а.е.м. Для сравнения масс используй таблицу атомных масс.
4. Типичная СО: +2.

По валентности (Число связей)

Валентность стронция всегда равна II.

1. Валентность II: Соответствует СО +2.
   • Пример: SrO. Здесь стронций образует две связи с кислородом.

По электронной конфигурации

1. Электронная формула стронция: [Kr] 5s². Для просмотра значений квантовых чисел электронов используй таблицу квантовых чисел.
2. Наличие пары s-электронов на пятом энергетическом уровне предопределяет химическую стабильность иона Sr²⁺.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Так как Стронций — активный металл 2-й группы, его степень окисления во всех солях и оксидах всегда +2.

Это упрощает расчет других элементов в сложных солях.

Пример для SrBr₂ (бромид стронция):

Сумма всех СО в молекуле равна 0.

Обозначим СО стронция за x, а у брома (галоген) она равна -1.

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

Примеры степеней окисления стронция

Шпаргалка для стронция

• +2 — единственная степень окисления в любых химических реакциях.
• Красный огонь — ионы Sr²⁺ окрашивают пламя в характерный ярко-красный цвет.
• Аналог кальция — из-за одинаковой СО (+2) и схожего радиуса стронций может замещать кальций в костях.
• 0 — нестабильное состояние, металл быстро реагирует даже с водой.

Пример решения задачи:

Проверка знаний

Отметьте правильные утверждения для Стронция (Sr):

1) Стронций находится в одной группе с магнием и барием.

2) Степень окисления стронция в оксиде равна +2.

3) Стронций может проявлять отрицательную степень окисления -2.

4) Порядковый номер стронция в таблице — 38.

5) Стронций — это s-элемент.

Часто задаваемые вопросы