Валентность и степень окисления водорода (H)

Теория:

Водород (H) обладает постоянной валентностью I и переменной степенью окисления: −1, 0, +1.

Валентность (V) водорода постоянна и всегда равна I (Один).

Это обусловлено тем, что атом H имеет всего один электрон и в подавляющем большинстве химических соединений он образует только одну ковалентную связь.

Это количество связей не меняется независимо от того, связан ли водород с более электроотрицательным элементом (как в H₂O) или с менее электроотрицательным (как в NaH).

Содержание страницы

Связывающая способность H – почему валентность всегда I

Особенности электронного строения водорода

Водород — самый легкий элемент, атом которого имеет всего один электрон (1s¹).

Чтобы достичь стабильной электронной оболочки гелия (1s², дублет), водороду нужно либо отдать свой единственный электрон, либо принять один дополнительный.

Эта простая структура обусловливает его постоянную валентность и переменную степень окисления.

Валентность (V) Водорода постоянна и всегда равна I (Один).

Это означает, что атом H может образовать только одну химическую связь в любом соединении (например, в H₂O или CH₄).

Валентность описывает лишь количество связей, не указывая на их полярность.

Зависимость валентности от степени окисления простыми словами

Это легко можно объяснить с точки некой задачи, где человек приходит на работу с одной рукой (его валентность 1), но его «кошелёк» зависит от партнера:

Поэтому с неметаллом (HCl): Cl сильнее и забирает электрон (H отдаёт).

И чувствует себя бедным (положительно заряженным): СО = +1. (Окисление)

С металлом (NaH): Na слабее и отдаёт электрон (H принимает).

И чувствует себя богатым (отрицательно заряженным): СО = −1. (Восстановление)

Это значит, что валентность фиксирована (сколько рук), а степень окисления переменна (какой заряд остался после «перетягивания» электронов).

Сравнение: СО как Катион (+1) vs. Анион (−1)

Степень окисления (СО) Водорода, напротив, переменна и может принимать значения −1,0,+1.

СО отражает, в какую сторону смещается единственный электрон H при образовании связи:

СО = +1 (Окисление): H отдает свой электрон более электроотрицательному атому (практически всем неметаллам, таким как Cl или O).

В этом случае H находится в окисленном состоянии и может существовать как ион H⁺.

Это наиболее распространенная степень окисления (например, в HCl и H₂SO₄).

СО = −1 (Восстановление): H принимает электрон от менее электроотрицательного атома (металла, такого как Na или Ca).

В этом случае H находится в восстановленном состоянии и существует как гидрид-ион H⁻.

Это состояние встречается в гидридах металлов (NaH).

СО = 0: Нейтральное состояние в простом веществе (H₂ газ).

Валентность (Связи) vs. Степень Окисления (Заряд)

Случай водорода идеально иллюстрирует разницу между этими понятиями.

В соединениях HCl и NaH:

Валентность V(H) одинакова (I) в обоих случаях, потому что H образует только одну связь.

Степень окисления СО(H) различна (+1 и −1), потому что в HCl электрон смещен от H, а в NaH электрон смещен к H.

СО является условным зарядом, возникающим при этом смещении.

Пример решения, задача:

▶️ Дано:

⌕ Найти:

Валентность (V) водорода в каждом соединении.
Степень окисления (СО) водорода в каждом соединении.
Роль H (окислитель или восстановитель) относительно H₂ (СО = 0).

✨ Решение:

Валентность (V): Водород всегда имеет V=I (Одну связь), поэтому во всех трех соединениях V(H) = I.

Степень окисления (СО):

H₂O: Кислород (O) более электроотрицателен, поэтому СО(H) повышается до +1.

NaH: Натрий (Na) менее электроотрицателен, поэтому СО(H) понижается до −1.

H₂ (Простое вещество): СО(H) = 0.

Роль:

В H₂O (СО = +1): СО повысилась (0 → +1), H — Восстановитель.

В NaH (СО = −1): СО понизилась (0 → −1), H — Окислитель.

✅ Ответ:

Валентность (V): V(H)=I во всех трех случаях.

Степени Окисления (СО): H₂O (+1), NaH (−1), H₂ (0).

Роль H: В H₂O — Восстановитель; в NaH — Окислитель.

Часто задаваемые вопросы:

Какая валентность у водорода и почему?

Валентность водорода всегда I (один). Это потому, что атом H имеет только один внешний электрон и может образовать только одну химическую связь.

Какие степени окисления может проявлять водород?

Водород проявляет три степени окисления: +1, 0, −1.

Может ли H быть окислителем и восстановителем?

Да. H₂ является восстановителем, когда его СО повышается (0→ +1), и окислителем, когда его СО понижается (0 → −1).