Определите валентность и степень окисления CO, C5H12, C4H10, C6H12.

Рассмотрим каждый из указанных соединений по отдельности, определяя валентность и степень окисления углерода:

1. CO (угарный газ, монооксид углерода)

Молекулярная формула: CO

• Степень окисления углерода:
  Кислород в соединениях обычно имеет степень окисления −2. Пусть у углерода степень окисления — x. Тогда:
  x + (−2) = 0, откуда x = +2.
  → Степень окисления углерода: +2

• Валентность углерода:
  В молекуле CO между углеродом и кислородом — тройная связь (одна сигма и две пи-связи), плюс одна донорно-акцепторная связь. Это означает, что углерод формирует 4 ковалентные связи, то есть он четырёхвалентен.
  → Валентность углерода: IV

2. C₅H₁₂ (пентан)

Молекулярная формула: C₅H₁₂

Это насыщенный углеводород (алкан). Все атомы углерода связаны между собой и с водородами только простыми (одинарными) связями.

• Степень окисления углерода:
  В углеводородах атомы углерода могут иметь разные степени окисления в зависимости от их окружения. Рассчитывается по правилу: водород даёт +1, а связи C–C не учитываются.

  Например:

  • Концевой CH₃ (метильный) атом: C связан с тремя H и одним C → степень окисления: −3

  • Вторичный CH₂: C связан с двумя H и двумя C → степень окисления: −2

  • Третичный CH: C связан с одним H и тремя C → степень окисления: −1

  → Степени окисления углерода: от −3 до −1 (в зависимости от положения атома в молекуле)

• Валентность углерода:
  В органических соединениях валентность углерода всегда IV — он образует 4 связи.
  → Валентность углерода: IV

3. C₄H₁₀ (бутан)

Молекулярная формула: C₄H₁₀

Также алкан, аналогичен пентану по химической природе.

• Степень окисления углерода:
  Аналогично пентану, в зависимости от положения атома в молекуле (метильный, метиленовый, третичный), степень окисления варьируется:
  → Степени окисления углерода: от −3 до −1

• Валентность углерода:
  Как и во всех органических соединениях, углерод образует 4 ковалентные связи.
  → Валентность углерода: IV

4. C₆H₁₂ (гексен, циклогексан и др.)

Молекулярная формула: C₆H₁₂

Существует несколько изомеров с такой формулой. Два основных класса:

• Алкены (например, гексен) — имеют одну двойную связь

• Циклоалканы (например, циклогексан) — все связи одинарные, но есть кольцо

Рассмотрим оба варианта:

Вариант 1: Гексен (алкен)

• У атома углерода, участвующего в двойной связи, одна из связей — пи-связь.

• Степень окисления углерода:
  В алкенах также зависит от окружения:

  • CH₂ в двойной связи: C с двумя H и одним C (двойная) → степень: −2

  • CH (в двойной связи): C с одним H и тремя C → степень: −1
    Остальные — как в алканах (от −3 до −1)

• Валентность углерода:
  Углерод по-прежнему формирует 4 связи, включая двойные → валентность IV

Вариант 2: Циклоалкан (например, циклогексан)

• Все связи — одинарные, но молекула замкнута в кольцо

• Степени окисления углерода — такие же, как у алканов: от −3 до −1

• Валентность углерода: IV

Итоговая таблица: