Валентность и степень окисления фтора (F)

Теория:

Валентность и степень окисления фтора (F) это: способность атома фтора образовывать одну ковалентную связь с другим атомом (валентность).

И условный заряд атома фтора в соединении, рассчитанный из предположения, что все ковалентные полярные связи имеют ионный характер (степень окисления).

Поэтому фтор в своих соединения проявляет валентность I и степень окисления -1.

Исключением является только свободная молекула фтора (F₂), где фтор, как и любой атом в простом веществе, имеет СО = 0.

В химических соединениях исключений для СО = -1 нет, кроме фторида кислорода (OF₂​) степень окисления фтора равна −1, а кислорода — +2.

Зависимость степени окисления от валентности

У фтора валентность и степень окисления жёстко связаны из‑за его уникальных свойств:

1. Он самый электроотрицательный элемент (по шкале Полинга — 4,0);
2. Его атом не имеет d‑орбиталей, поэтому не может переходить в возбуждённое состояние;
3. На внешнем уровне — 7 электронов (конфигурация 1s²2s²2p⁵), до октета нужен только 1 электрон.

Из этого следует, что:

1. Валентность всегда I (образует только одну ковалентную связь);
2. Степень окисления почти всегда −1 (притягивает к себе электронную плотность).

Важно: положительных степеней окисления у фтора нет — он никогда не отдаёт электроны, а только принимает.

Валентность (V) фтора: почему она всегда I?

Валентность определяется числом неспаренных электронов и доступных орбиталей для образования связей.

У атома фтора:

1. В основном состоянии — 1 неспаренный электрон (2p‑орбиталь);
2. Нет свободных d‑орбиталей (в отличие от хлора, брома и йода);
3. Невозможно «распарить» электроны и увеличить число неспаренных.

Поэтому:

фтор образует только одну ковалентную связь (например, в HF, F₂, CF₄);

валентность всегда I, даже в сложных соединениях.

Степень окисления (СО) фтора: почему почти всегда −1?

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, который вычисляют, предполагая, что все ковалентные полярные связи полностью ионны (т. е. электронная пара целиком «отдана» более электроотрицательному атому).

Для фтора степень окисления почти всегда равна −1

Фтор:

1. Имеет наивысшую электроотрицательность.
2. Всегда «перетягивает» электронную плотность на себя.
3. В любом соединении приобретает заряд −1.

Примеры:

F₂: СО = 0 (простое вещество);

HF: СО(F) = −1;

CaF₂: СО(F) = −1;

CF₄: СО(F) = −1.

Исключение: в гипотетических или крайне нестабильных соединениях (например, при взаимодействии с благородными газами) могут рассматриваться иные значения, но в школьной и базовой университетской химии их не учитывают.

Валентность и степень окисления на примере фтороводорода (HF)

Валентность атомов в HF

В молекуле HF:

Атом водорода (H) имеет 1 валентный электрон. Он образует одну ковалентную связь с фтором.
→ Валентность водорода = I.

Атом фтора (F) имеет 7 валентных электронов (конфигурация  2s²2p⁵).

Ему нужен ещё 1 электрон для завершения внешнего слоя. Он образует одну ковалентную связь с водородом.

→ Валентность фтора  =  I.

Степень окисления атомов в HF

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, рассчитанный из предположения, что все ковалентные полярные связи полностью ионны.

Чтобы определить степени окисления в HF, учтём:

Электроотрицательность (ЭО) фтора = 4,0 (самая высокая среди всех элементов).

Электроотрицательность водорода  =  2,1.

Связь H–F сильно полярна: электронная плотность смещена к фтору.

СО(H) + СО(F) = 0

По правилу электроотрицательности:

• более электроотрицательный атом (F) получает отрицательный заряд;
• менее электроотрицательный (H) — положительный.

Присваиваем:

СО(F) = −1 (фтор «забирает» электронную пару);

СО(H) = +1 (водород «отдаёт» свой электрон).

Проверка:

(+1) + (−1) = 0

Вывод:

Степень окисления фтора в HF = −1.

Степень окисления водорода в HF = +1.

Пример решения, задача:

Часто задаваемые вопросы: