فيديو السؤال: تحديد مدى حالات التأكسد لعناصر المجموعة ‪15‬‏ الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

املأ الفراغ. عناصر المجموعة 15 يمكن أن تكون لها حالات تأكسد تتراوح بين (فراغ). أ: سالب خمسة وموجب ثلاثة، ب: سالب ثلاثة وموجب خمسة، ج: سالب ثلاثة وموجب ستة، د: سالب اثنين وموجب خمسة، هـ: موجب ثلاثة وموجب خمسة.

للبدء في الإجابة عن هذا السؤال، دعونا نتذكر أولًا ما نعنيه بحالة التأكسد. تشير حالة التأكسد إلى عدد الإلكترونات المفقودة أو المكتسبة من ذرة ما. ويمكن تحديد حالات التأكسد بالنظر إلى بنية لويس. وعند النظر إلى بنية لويس الخاصة بأحد عناصر المجموعة 15، مثل الفوسفور، سنلاحظ بالتأكيد أن العنصر يحتوي على خمسة إلكترونات تكافؤ. ويرجع السبب في أهمية النظر إلى بنية لويس إلى أن ذلك يمكن أن يساعدنا في تحديد عدد إلكترونات التكافؤ التي سيكتسبها العنصر أو يفقدها لكي يصل إلى ثمانية إلكترونات تكافؤ، وهو ما سيسمح بالاستقرار الكيميائي.

من الممكن أن يكتسب العنصر الموجود في المجموعة 15، ما يصل إلى ثلاثة إلكترونات لكي يحدث الاستقرار الكيميائي. وعندما تكتسب ذرة أو أيون إلكترونات، تسمى هذه العملية اختزالًا. دعونا نتناول ما يحدث أثناء الاختزال. عند اكتساب إلكترون، يكون للأيون عدد أكبر من الإلكترونات مقارنة بعدد البروتونات، ومن ثم تكون له شحنة سالبة. يكتسب الفوسفور ثلاثة إلكترونات بحد أقصى، وفي هذه الحالة تكون الشحنة سالب ثلاثة.

لاحظ المجموعة المكونة من ثمانية إلكترونات في بنية لويس لمستوى الطاقة الخارجي لعنصر المجموعة 15. في هذه الحالة الكيميائية المستقرة، لا يمكن للعنصر اكتساب أي إلكترونات أخرى. وبما أن أقل حالة تأكسد هي سالب ثلاثة، فإن كلًّا من الخيار أ؛ أي بين سالب خمسة وموجب ثلاثة، والخيار د؛ أي بين سالب اثنين وموجب خمسة، والخيار هـ؛ أي بين موجب ثلاثة وموجب خمسة، غير صحيح.

والآن، بعد أن استعرضنا ما يحدث في حالة التأكسد عند اكتساب الإلكترونات، دعونا نتناول ما يحدث عند فقد إلكترونات. عندما تفقد الذرة إلكترونات، تعرف هذه العملية بالأكسدة. عند فقد إلكترون، يكون للأيون عدد أقل من الإلكترونات مقارنة بعدد البروتونات، ومن ثم تكون له شحنة موجبة. إذا فقد الفوسفور إلكترونًا واحدًا، فستكون شحنته موجب واحد. عند فقد إلكترونين، تكون الشحنة موجب اثنين. وعند فقد ثلاثة إلكترونات، تكون الشحنة موجب ثلاثة. وعند فقد أربعة إلكترونات، تكون الشحنة موجب أربعة. أما عند فقد خمسة إلكترونات، فتكون الشحنة موجب خمسة.

عند النظر إلى بنية لويس للفوسفور في الحالة موجب خمسة، نلاحظ أن الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي قد فقدت. والإلكترونات الثمانية في مستوى الطاقة الأدنى تسمح لعنصر المجموعة 15 بأن يكون مستقرًّا كيميائيًّا. وبما أن أعلى حالة تأكسد يمكن أن تكون موجب خمسة، فهذا يعني أن الخيار ج؛ أي بين سالب ثلاثة وموجب ستة، غير صحيح. إذن، الإجابة الصحيحة هي الخيار ب. فعناصر المجموعة 15 يمكن أن تكون لها حالات تأكسد تتراوح بين سالب ثلاثة وموجب خمسة.