Степень окисления теллура (Te)

Теория

Теллур (Te) — химический элемент 16‑й группы (халькогены), располагающийся в 5‑м периоде под селеном.

По положению в таблице Менделеева он является типичным полуметаллом.

Поэтому теллур может проявлять разные степени окисления: от −2 до +6 (наиболее характерны −2, +4 и +6).

Атомам теллура свойственна двойственная химическая природа: обладая высокой электроотрицательностью, он может притягивать электроны от металлов, но легко отдаёт их более активным неметаллам, таким как кислород или фтор.

Его электронная конфигурация [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴ определяет способность:

• Принимать два электрона для завершения внешнего уровня до стабильного октета (состояние −2);
• Отдавать до шести электронов при взаимодействии с сильными окислителями (состояния +4 и +6).

Нахождение теллура в 5‑м периоде делает его валентные электроны менее прочно связанными с ядром по сравнению с серой или кислородом.

Как определить степень окисления теллура

Определение степени окисления теллура (Te) — это базовая задача в химии, позволяющая понять роль этого полуметалла в конкретной химической реакции.

Теллур относится к 16-й группе (халькогены), что делает его химическое поведение схожим с серой и селеном, но с учетом более выраженных металлических свойств.

Чтобы правильно определить степень окисления, необходимо учитывать пять ключевых факторов:

1. По таблице Менделеева (границы).
2. По валентности (число связей).
3. По химическому соединению (расчёт через X).
4. По конфигурации (распаривание электронов).
5. По электроотрицательности (знак заряда).

По таблице Менделеева (границы)

Этот метод позволяет мгновенно определить «рамки», за которые значения заряда теллура не могут выйти.

• Высшая степень окисления: соответствует номеру группы — +6. Это ситуация, когда атом отдает все свои валентные электроны.

• Низшая степень окисления: вычисляется по формуле «Номер группы минус 8» (6 − 8 = −2). Столько электронов нужно атому, чтобы заполнить свой внешний слой.

По валентности (число связей)

Валентность теллура — это количество химических связей, которые атом образует с другими атомами. У теллура она переменная:

• Валентность II: соответствует степени окисления −2 (в соединениях с водородом и металлами, например, H₂Te).

• Валентность IV: самая стабильная. Дает степень окисления +4 (например, в диоксиде TeO₂).

• Валентность VI: соответствует высшей степени окисления +6 (например, в теллуровой кислоте H₆TeO₆).

По химическому соединению (расчёт через X)

Самый практичный метод, основанный на правиле: сумма зарядов всех атомов в молекуле равна 0.

• Возьмем формулу TeO₂. Мы знаем, что у кислорода (O) степень окисления всегда −2.

• Составляем уравнение: x + (2 · −2) = 0.

• Решаем: x − 4 = 0 → x = +4.

По конфигурации (распаривание электронов)

Этот способ объясняет природу степеней окисления через квантовую химию.

Электронная формула внешнего слоя теллура — 5s² 5p⁴.

• В обычном состоянии у него 2 неспаренных электрона (степень −2).

• При возбуждении один электрон с p-подуровня переходит на свободный d-подуровень, образуя 4 неспаренных электрона (степень +4).

• При максимальном возбуждении электроны с s-подуровня также распариваются, давая 6 одиночных электронов (степень +6).

По электроотрицательности (знак заряда)

Электроотрицательность (ЭО) определяет, в какую сторону смещаются электроны. У теллура ЭО ≈ 2.1.

• Отрицательный знак (−): если теллур связан с элементами, у которых ЭО ниже (металлы, водород). Теллур сильнее притягивает электроны к себе.

• Положительный знак (+): если теллур в паре с «сильными» неметаллами (фтор, кислород, хлор). Они забирают электроны у теллура, оставляя ему положительный заряд.

Почему и как теллур проявляет такие степени окисления

Способность теллура (Te) менять свой заряд зависит от того, сколько электронов он принимает или отдает для достижения стабильности.

На его внешнем слое находится 6 электронов (5s²5p⁴).

Степень окисления −2

Атому теллура не хватает всего 2-х электронов до полного заполнения внешнего слоя (до конфигурации благородного газа).

Он проявляет эту степень при взаимодействии с элементами, которые легко отдают электроны (металлы и водород).

Примеры:

• H₂Te — теллуроводород

• Na₂Te — теллурид натрия

Степень окисления +4

Это самая стабильная степень для теллура. Она возникает, когда 4 электрона с p-подуровня участвуют в создании связей с сильными неметаллами.

При этом пара s-электронов остается «нетронутой» (эффект инертной пары), что делает такие соединения очень устойчивыми.

Примеры:

• TeO₂ — диоксид теллура

• TeCl₄ — тетрахлорид теллура

Степень окисления +6

Теллур задействует все свои 6 валентных электронов, включая s-пару.

Это происходит только в реакциях с самыми агрессивными окислителями (фтор, кислород в составе кислот), которые способны «вытянуть» все электроны с внешнего уровня на пустующие d-орбитали.

Примеры:

• TeF₆ — гексафторид теллура

• H₆TeO₆ — теллуровая кислота

Степень окисления +2 (редкая)

Возникает при частичном распаривании электронов или в специфических условиях взаимодействия с галогенами, когда теллур отдает только два p-электрона.

Соединения обычно неустойчивы и склонны к распаду.

Примеры:

• TeCl₂ — дихлорид теллура

• TeBr₂ — дибромид теллура

Типичные окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

Теллур меняет свою степень окисления в зависимости от силы партнёра по реакции.

Основные сценарии:

А) Теллур как восстановитель (повышение степени)

При взаимодействии с сильными окислителями (например, концентрированными кислотами) свободный теллур окисляется до +4:

Здесь теллур Te⁰ отдаёт 4 электрона, превращаясь в диоксид.

Б) Соединения Te(+4) как окислители

В промежуточной степени окисления теллур часто проявляет свойства окислителя, стремясь вернуться в состояние простого вещества (0):

Это классическая реакция выделения чистого теллура из растворов его солей.

В) Реакция диспропорционирования

В горячих щелочных растворах теллур может одновременно повышать и понижать степень окисления:

Теллур превращается в теллурид (−2) и теллурит (+4).

Г) Самый сильный окислитель для Теллура

Чтобы перевести теллур в высшую степень окисления +6, нужны очень мощные реагенты.

Единственный элемент, который легко делает это — фтор:

Фтор переводит теллур в максимальное состояние.

Пример решения, задача:

Проверка знаний: Степени окисления Теллура (Te)

Выберите три утверждения, которые абсолютно верно описывают изменение зарядов атома теллура в химических реакциях.

По каким признакам можно определить степень окисления Теллура в соединениях?

1) Диапазон изменения степеней окисления теллура составляет от -2 до +6.

2) В соединении с кислородом (TeO₂) теллур проявляет степень окисления +2.

3) Степень окисления -2 проявляется в теллуридах, например, в соединении с водородом (H₂Te).

4) Высшая степень окисления +6 достигается, когда атом теллура отдаёт все 6 валентных электронов внешнего слоя.

5) Теллур проявляет только чётные степени окисления: -2, +2, +4, +6.

6) Степень окисления теллура в простых веществах (Te) всегда равна +4.

Часто задаваемые вопросы: