Atomun elektron quruluşu, valentlik, oksidləşmə vəziyyəti. Valentlik və oksidləşmə vəziyyəti

Elektroneqativlik (EO) atomların digər atomlarla əlaqə qurarkən elektronları cəlb etmək qabiliyyətidir .

Elektroneqativlik nüvə ilə valent elektronlar arasındakı məsafədən və valentlik qabığının tamamlanmasına nə qədər yaxın olduğundan asılıdır. Bir atomun radiusu nə qədər kiçik və valent elektronları nə qədər çox olarsa, onun EO-su bir o qədər yüksəkdir.

Flüor ən elektronmənfi elementdir. Birincisi, onun valentlik qabığında 7 elektron var (oktetdə cəmi 1 elektron çatışmır), ikincisi, bu valentlik qabığı (...2s 2 2p 5) nüvəyə yaxın yerdə yerləşir.

Qələvi və qələvi torpaq metallarının atomları ən az elektronmənfidir. Onların böyük radiusları var və xarici elektron qabıqları tam deyil. Onlar üçün valentlik elektronlarını başqa bir atoma vermək (sonra xarici qabıq tam olacaq) elektronları "qazanmaqdan" daha asandır.

Elektroneqativlik kəmiyyətlə ifadə edilə bilər və elementlər artan ardıcıllıqla sıralana bilər. Amerikalı kimyaçı L.Paulinq tərəfindən təklif olunan elektronmənfilik şkalası ən çox istifadə olunur.

Bir birləşmədəki elementlərin elektronmənfilik fərqi ( ΔX) kimyəvi bağın növünü mühakimə etməyə imkan verəcək. Əgər dəyər ΔX= 0 – əlaqə kovalent qeyri-polyar.

Elektromənfilik fərqi 2.0-ə qədər olduqda, bağ deyilir kovalent qütb, Misal üçün: H-F bağlantısı hidrogen flüorid molekulunda HF: Δ X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Elektromənfilik fərqi 2.0-dən çox olan bağlar hesab olunur ion. Məsələn: NaCl birləşməsində Na-Cl bağı: Δ X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Oksidləşmə vəziyyəti

Oksidləşmə vəziyyəti (CO) - Bu şərti ödəniş molekulun ionlardan ibarət olduğu və ümumiyyətlə elektrik cəhətdən neytral olduğu fərziyyəsi ilə hesablanmış molekuldakı atom.

İon rabitəsi yarandıqda elektron daha az elektronmənfi atomdan daha elektronmənfi atoma keçir, atomlar elektrik neytrallığını itirərək ionlara çevrilir. tam ədədlər yaranır. Kovalent qütb rabitəsi yarandıqda elektron tamamilə deyil, qismən ötürülür, buna görə də qismən yüklər yaranır (aşağıdakı şəkildə HCl). Təsəvvür edək ki, elektron hidrogen atomundan tamamilə xlora keçib və hidrogendə +1, xlorda isə -1 bütöv müsbət yük yaranıb. Belə şərti yüklərə oksidləşmə vəziyyəti deyilir.

Bu rəqəm ilk 20 element üçün xarakterik olan oksidləşmə vəziyyətini göstərir.
Qeyd. Ən yüksək CO adətən dövri cədvəldəki qrup nömrəsinə bərabərdir. Əsas alt qrupların metalları bir xarakterik CO-ya malikdir, qeyri-metallar isə, bir qayda olaraq, CO-nun səpilməsinə malikdir. Beləliklə, qeyri-metallar əmələ gəlir çoxlu sayda birləşmələrə malikdir və metallarla müqayisədə daha çox “müxtəlif” xüsusiyyətlərə malikdir.

Oksidləşmə vəziyyətinin təyini nümunələri

Birləşmələrdə xlorun oksidləşmə dərəcələrini təyin edək:

Nəzərdən keçirdiyimiz qaydalar həmişə müəyyən bir aminopropan molekulunda olduğu kimi bütün elementlərin CO-nu hesablamağa imkan vermir.

Burada aşağıdakı texnikadan istifadə etmək rahatdır:

1) Biz təsvir edirik struktur formulu molekullar, tire bir bağ, bir cüt elektrondur.

2) Biz tireni daha çox EO atomuna yönəlmiş oxa çeviririk. Bu ox elektronun atoma keçidini simvollaşdırır. İki eyni atom birləşdirilirsə, xətti olduğu kimi tərk edirik - elektronların ötürülməsi yoxdur.

3) Neçə elektronun “gəldiyini” və “solduğunu” sayırıq.

Məsələn, birinci karbon atomunun yükünü hesablayaq. Üç ox atoma doğru yönəldilir, yəni 3 elektron gəldi, yük -3.

İkinci karbon atomu: hidrogen ona bir elektron verdi, azot isə bir elektron aldı. Zaryatka deyişməyib, sıfırdır. və s.

Valentlik

Valentlik(latınca valēns "güclü") - atomların digər elementlərin atomları ilə müəyyən sayda kimyəvi bağlar yaratmaq qabiliyyəti.

Əsasən, valentlik deməkdir atomların müəyyən sayda kovalent rabitə yaratmaq qabiliyyəti. Əgər atom varsa n qoşalaşmamış elektronlar və m tək elektron cütləri, sonra bu atom meydana gələ bilər n+m digər atomlarla kovalent bağlar, yəni. onun valentliyi bərabər olacaqdır n+m. Maksimum valentliyi qiymətləndirərkən, "həyəcanlı" vəziyyətin elektron konfiqurasiyasına davam etmək lazımdır. Məsələn, berilyum, bor və azot atomunun maksimum valentliyi 4 (məsələn, Be(OH) 4 2-, BF 4 - və NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), kükürd - 6 ( H 2 SO 4), xlor - 7 (Cl 2 O 7).

Bəzi hallarda, valentlik oksidləşmə vəziyyəti ilə ədədi olaraq üst-üstə düşə bilər, lakin heç bir şəkildə bir-biri ilə eyni deyildir. Məsələn, N2 və CO molekullarında üçlü rabitə həyata keçirilir (yəni hər bir atomun valentliyi 3-dür), lakin azotun oksidləşmə vəziyyəti 0, karbon +2, oksigen -2-dir.

Azot turşusunda azotun oksidləşmə vəziyyəti +5-dir, azot isə 4-dən yüksək valentliyə malik ola bilməz, çünki onun xarici səviyyədə cəmi 4 orbitalı var (və bağı üst-üstə düşən orbitallar hesab etmək olar). Və ümumiyyətlə, eyni səbəbdən ikinci dövrün hər hansı elementi 4-dən çox valentliyə malik ola bilməz.

Tez-tez səhvlərə yol verilən daha bir neçə "çətin" sual.

Müxtəlif atomlar kimyəvi elementlər qoşa bilər fərqli nömrə digər atomlar, yəni müxtəlif valentliklər nümayiş etdirirlər.

Valentlik atomların digər atomlarla birləşmə qabiliyyətini xarakterizə edir. İndi atomun quruluşunu və kimyəvi bağların növlərini öyrəndikdən sonra bu anlayışı daha ətraflı nəzərdən keçirə bilərik.

Valentlik bir atomun molekuldakı digər atomlarla yaratdığı tək kimyəvi bağların sayıdır. Kimyəvi bağların sayı ortaq elektron cütlərinin sayına aiddir. Ortaq elektron cütləri yalnız kovalent əlaqə vəziyyətində əmələ gəldiyi üçün atomların valentliyi yalnız kovalent birləşmələrdə müəyyən edilə bilər.

Molekulun struktur formulunda kimyəvi bağlar tire ilə təmsil olunur. Verilmiş elementin simvolundan uzanan xətlərin sayı onun valentliyidir. Valentlik həmişə I-dən VIII-ə qədər müsbət tam dəyərə malikdir.

Xatırladığınız kimi, oksiddə kimyəvi elementin ən yüksək valentliyi adətən onun tapıldığı qrupun sayına bərabərdir. Hidrogen birləşməsində qeyri-metalın valentliyini təyin etmək üçün qrup nömrəsini 8-dən çıxarmaq lazımdır.

Ən sadə hallarda valentlik atomdakı qoşalaşmamış elektronların sayına bərabərdir, ona görə də, məsələn, oksigen (iki qoşalaşmamış elektron ehtiva edir) II valentliyə, hidrogen (bir qoşalaşmamış elektron ehtiva edir) I valentliyə malikdir.

İon və metal kristallarda ümumi elektron cütləri yoxdur, ona görə də bu maddələr üçün kimyəvi bağların sayı kimi valentlik anlayışının mənası yoxdur. Kimyəvi bağların növündən asılı olmayaraq birləşmələrin bütün sinifləri üçün oksidləşmə vəziyyəti adlanan daha universal bir konsepsiya tətbiq olunur.

Oksidləşmə vəziyyəti

Bu, bir molekul və ya kristaldakı bir atomun şərti yüküdür. Bütün kovalent qütb bağlarının ion xarakterli olduğunu fərz etməklə hesablanır.

Valentlikdən fərqli olaraq, oksidləşmə sayı müsbət, mənfi və ya sıfır ola bilər. Ən sadə ion birləşmələrində oksidləşmə dərəcələri ionların yükləri ilə üst-üstə düşür.

Məsələn, kalium xloriddə KCl (K + Cl - ) kalium oksidləşmə vəziyyətini +1 və xlorda -1, kalsium oksidi CaO (Ca +2 O -2), kalsium +2 oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirir və oksigen -2. Bu qayda bütün əsas oksidlərə aiddir: onlarda metalın oksidləşmə vəziyyəti metal ionunun yükünə bərabərdir (natrium +1, barium +2, alüminium +3), oksigenin oksidləşmə vəziyyəti isə -2-dir. Oksidləşmə vəziyyəti valentliyə bənzər elementin simvolunun üstündə yerləşdirilən ərəb rəqəmi ilə göstərilir:

Cu +2 Cl 2 -1 ; Fe +2 S -2

Sadə bir maddədə elementin oksidləşmə vəziyyəti sıfıra bərabər alınır:

Na 0, O 2 0, S 8 0, Cu 0

Kovalent birləşmələrdə oksidləşmə hallarının necə təyin olunduğunu nəzərdən keçirək.

Hidrogen xlorid HCl qütb kovalent bağı olan bir maddədir. HCl molekulunda ümumi elektron cütü daha yüksək elektronmənfiliyə malik olan xlor atomuna keçir. Biz zehni olaraq H-Cl bağını iona çeviririk (bu, əslində sulu məhlulda olur), elektron cütünü tamamilə xlor atomuna keçiririk. O, -1, hidrogen isə +1 yük alacaq. Buna görə də, bu maddədəki xlorun oksidləşmə vəziyyəti -1, hidrogen isə +1 olur:

Hidrogen xlorid molekulunda atomların real yükləri və oksidləşmə vəziyyəti

Oksidləşmə sayı və valentlik əlaqəli anlayışlardır. Bir çox kovalent birləşmələrdə elementlərin oksidləşmə vəziyyətinin mütləq qiyməti onların valentliyinə bərabərdir. Bununla belə, valentliyin oksidləşmə vəziyyətindən fərqli olduğu bir neçə hal var. Bu, məsələn, atomların oksidləşmə vəziyyətinin sıfır olduğu və valentliyin ümumi elektron cütlərinin sayına bərabər olduğu sadə maddələr üçün tipikdir:

O=O.

Oksigenin valentliyi II, oksidləşmə vəziyyəti isə 0-dır.

Hidrogen peroksid molekulunda

H-O-O-H

oksigen ikivalent, hidrogen birvalentdir. Eyni zamanda, hər iki elementin oksidləşmə vəziyyəti mütləq dəyərdə 1-ə bərabərdir:

H 2 +1 O 2 -1

Müxtəlif birləşmələrdəki eyni element, onunla əlaqəli atomların elektronmənfiliyindən asılı olaraq həm müsbət, həm də mənfi oksidləşmə vəziyyətinə malik ola bilər. Məsələn, iki karbon birləşməsini nəzərdən keçirək - metan CH 4 və karbon florid (IV) CF 4.

Karbon hidrogendən daha elektronmənfidir, buna görə metanda C-H bağlarının elektron sıxlığı hidrogendən karbona keçir və dörd hidrogen atomunun hər birinin oksidləşmə vəziyyəti +1, karbon atomu isə -4-dür. Bunun əksinə olaraq, CF4 molekulunda bütün bağların elektronları karbon atomundan oksidləşmə vəziyyəti -1 olan flüor atomlarına keçir, buna görə də karbon +4 oksidləşmə vəziyyətindədir. Unutmayın ki, birləşmədəki ən elektronegativ atomun oksidləşmə nömrəsi həmişə mənfi olur.

Metan CH 4 və karbon (IV) flüorid CF 4 molekullarının modelləri. Bağların polaritesi oxlarla göstərilir

Hər hansı bir molekul elektrik cəhətdən neytraldır, ona görə də bütün atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəmi sıfırdır. Bu qaydadan istifadə edərək, bir birləşmədəki bir elementin məlum oksidləşmə vəziyyətindən, elektronların yerdəyişməsi ilə bağlı mülahizələrə müraciət etmədən digərinin oksidləşmə vəziyyətini təyin edə bilərsiniz.

Nümunə olaraq, xlor(I) oksidi Cl 2 O götürək. Biz hissəciyin elektrik neytrallığından çıxış edirik. Oksidlərdəki oksigen atomu -2 oksidləşmə vəziyyətinə malikdir, yəni hər iki xlor atomu +2 ümumi yük daşıyır. Buradan belə nəticə çıxır ki, onların hər biri +1 yükə malikdir, yəni xlor +1 oksidləşmə vəziyyətinə malikdir:

Cl 2 +1 O -2

Müxtəlif atomların oksidləşmə vəziyyətinin əlamətlərini düzgün yerləşdirmək üçün onların elektronmənfiliyini müqayisə etmək kifayətdir. Elektromənfiliyi yüksək olan atomun mənfi oksidləşmə vəziyyəti, aşağı elektronmənfiliyi olan atomun isə müsbət oksidləşmə vəziyyəti olacaqdır. Müəyyən edilmiş qaydalara görə, mürəkkəb düsturda ən elektronmənfi elementin simvolu sonuncu yerdə yazılır:

I +1 Cl -1 , O +2 F 2 -1 , P +5 Cl 5 -1

Su molekulunda atomların real yükləri və oksidləşmə vəziyyəti

Birləşmələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcələrini təyin edərkən aşağıdakı qaydalara əməl olunur.

Sadə bir maddədə elementin oksidləşmə vəziyyəti sıfırdır.

Flüor ən elektronmənfi kimyəvi elementdir, buna görə də F2 istisna olmaqla, bütün maddələrdə flüorun oksidləşmə vəziyyəti -1-dir.

Oksigen flüordan sonra ən elektronmənfi elementdir, buna görə də ftoridlərdən başqa bütün birləşmələrdə oksigenin oksidləşmə vəziyyəti mənfidir: əksər hallarda -2, hidrogen peroksiddə isə H 2 O 2 -1 olur.

Hidrogenin oksidləşmə vəziyyəti qeyri-metallarla birləşmələrdə +1, metallarla (hidridlər) birləşmələrində -1-dir; sadə maddədə sıfır H 2.

Birləşmələrdə metalların oksidləşmə dərəcələri həmişə müsbətdir. Əsas alt qrupların metallarının oksidləşmə vəziyyəti adətən qrup nömrəsinə bərabərdir. İkinci dərəcəli alt qrupların metalları çox vaxt bir neçə oksidləşmə vəziyyətinə malikdir.

Kimyəvi elementin maksimum mümkün müsbət oksidləşmə vəziyyəti qrup nömrəsinə bərabərdir (istisna – Cu +2).

Metalların minimum oksidləşmə vəziyyəti sıfırdır, qeyri-metallarınki isə qrup nömrəsi mənfi səkkizdir.

Bir molekuldakı bütün atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəmi sıfırdır.

Naviqasiya

• Maddənin kəmiyyət xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq birləşdirilmiş məsələlərin həlli
• Problemin həlli. Maddələrin tərkibinin sabitlik qanunu. Maddənin “molyar kütləsi” və “kimyəvi miqdarı” anlayışlarından istifadə edərək hesablamalar
• Maddənin kəmiyyət xarakteristikası və stokiometrik qanunlar əsasında hesablama məsələlərinin həlli
• Maddənin qaz halının qanunları əsasında hesablama məsələlərinin həlli
• Atomların elektron konfiqurasiyası. İlk üç dövrün atomlarının elektron qabıqlarının quruluşu

Kimyəvi elementlərin atomlarının digər xassələri kimi elektronmənfilik də artdıqca dəyişir seriya nömrəsi elementi vaxtaşırı:

Yuxarıdakı qrafik elementin atom nömrəsindən asılı olaraq əsas altqrupların elementlərinin elektronmənfiliyindəki dəyişikliklərin dövriliyini göstərir.

Dövri cədvəlin alt qrupundan aşağıya doğru hərəkət etdikdə kimyəvi elementlərin elektronmənfiliyi azalır, dövr ərzində sağa doğru hərəkət etdikdə isə artır.

Elektromənfilik elementlərin qeyri-metallığını əks etdirir: elektromənfilik dəyəri nə qədər yüksəkdirsə, elementin qeyri-metal xüsusiyyətləri bir o qədər çoxdur.

Oksidləşmə vəziyyəti

Bir birləşmədə bir elementin oksidləşmə vəziyyətini necə hesablamaq olar?

1) Kimyəvi elementlərin oksidləşmə dərəcəsi sadə maddələr həmişə sıfıra bərabərdir.

2) Mürəkkəb maddələrdə sabit oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirən elementlər var:

3) Birləşmələrin böyük əksəriyyətində sabit oksidləşmə vəziyyəti nümayiş etdirən kimyəvi elementlər var. Bu elementlərə aşağıdakılar daxildir:

Element	Demək olar ki, bütün birləşmələrdə oksidləşmə vəziyyəti	İstisnalar
hidrogen H	+1	Qələvi və qələvi torpaq metallarının hidridləri, məsələn:
oksigen O	-2	Hidrogen və metal peroksidlər: Oksigen ftorid -

4) Molekuldakı bütün atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəbri cəmi həmişə sıfırdır. İonun bütün atomlarının oksidləşmə dərəcələrinin cəbri cəmi ionun yükünə bərabərdir.

5) Ən yüksək (maksimum) oksidləşmə vəziyyəti qrup nömrəsinə bərabərdir. Bu qaydaya aid olmayan istisnalar I qrupun ikinci dərəcəli alt qrupunun elementləri, VIII qrupun ikincili alt qrupunun elementləri, həmçinin oksigen və flüordur.

Qrup nömrəsi ən yüksək oksidləşmə vəziyyəti ilə üst-üstə düşməyən kimyəvi elementlər (xatırlamaq məcburidir)

6) Metalların ən aşağı oksidləşmə vəziyyəti həmişə sıfırdır və qeyri-metalların ən aşağı oksidləşmə vəziyyəti düsturla hesablanır:

qeyri-metalın ən aşağı oksidləşmə vəziyyəti = qrup nömrəsi − 8

Yuxarıda göstərilən qaydalara əsasən, hər hansı bir maddədə kimyəvi elementin oksidləşmə vəziyyətini təyin edə bilərsiniz.

Müxtəlif birləşmələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin tapılması

Misal 1

Kükürd turşusunun bütün elementlərinin oksidləşmə dərəcələrini təyin edin.

Həll:

Sülfürik turşunun düsturunu yazaq:

Bütün mürəkkəb maddələrdə hidrogenin oksidləşmə vəziyyəti +1-dir (metal hidridlərdən başqa).

Bütün mürəkkəb maddələrdə oksigenin oksidləşmə vəziyyəti -2-dir (peroksidlər və oksigen ftorid OF 2 istisna olmaqla). Məlum oksidləşmə hallarını sıralayaq:

Kükürdün oksidləşmə vəziyyətini kimi qeyd edək x:

Kükürd turşusu molekulu, hər hansı bir maddənin molekulu kimi, ümumiyyətlə elektrik cəhətdən neytraldır, çünki molekuldakı bütün atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəmi sıfırdır. Sxematik olaraq bunu aşağıdakı kimi təsvir etmək olar:

Bunlar. aşağıdakı tənliyi əldə etdik:

Gəlin həll edək:

Beləliklə, kükürdün kükürd turşusunda oksidləşmə vəziyyəti +6-dır.

Misal 2

Ammonium bixromatın bütün elementlərinin oksidləşmə vəziyyətini təyin edin.

Həll:

Ammonium dikromatın düsturunu yazaq:

Əvvəlki vəziyyətdə olduğu kimi, hidrogen və oksigenin oksidləşmə vəziyyətlərini təşkil edə bilərik:

Ancaq görürük ki, eyni anda iki kimyəvi elementin - azot və xromun oksidləşmə dərəcələri naməlumdur. Buna görə də, əvvəlki nümunəyə bənzər oksidləşmə vəziyyətlərini tapa bilmərik (iki dəyişənli bir tənliyin tək həlli yoxdur).

Bu maddənin duzlar sinfinə aid olduğuna və müvafiq olaraq ion quruluşuna malik olduğuna diqqət yetirək. Onda haqlı olaraq deyə bilərik ki, ammonium dikromatın tərkibinə NH 4+ kationları daxildir (bu katyonun yükünü həllolma cədvəlində görmək olar). Nəticədə, ammonium dikromatın formula vahidi iki müsbət tək yüklü NH 4 + kationlarından ibarət olduğundan, bütövlükdə maddə elektrik cəhətdən neytral olduğundan, dikromat ionunun yükü -2-yə bərabərdir. Bunlar. maddə NH 4 + kationlarından və Cr 2 O 7 2- anionlarından əmələ gəlir.

Biz hidrogen və oksigenin oksidləşmə vəziyyətlərini bilirik. İonun bütün elementlərinin atomlarının oksidləşmə dərəcələrinin cəminin yükə bərabər olduğunu bilmək və azot və xromun oksidləşmə dərəcələrini belə ifadə etmək. x Və y uyğun olaraq yaza bilərik:

Bunlar. iki müstəqil tənlik alırıq:

Hansını həll edərək tapırıq x Və y:

Beləliklə, ammonium dikromatda azotun oksidləşmə dərəcələri -3, hidrogen +1, xrom +6 və oksigen -2-dir.

Elementlərin oksidləşmə dərəcələrini necə təyin etmək olar üzvi maddələr oxuya bilərsiniz.

Valentlik

Atomların valentliyi Roma rəqəmləri ilə göstərilir: I, II, III və s.

Atomun valentlik qabiliyyəti kəmiyyətdən asılıdır:

1) qoşalaşmamış elektronlar

2) valentlik səviyyələrinin orbitallarında tək elektron cütləri

3) valentlik səviyyəsinin boş elektron orbitalları

Hidrogen atomunun valentlik imkanları

Hidrogen atomunun elektron qrafik formulunu təsvir edək:

Bildirilib ki, valentlik imkanlarına üç amil təsir edə bilər - qoşalaşmamış elektronların olması, xarici səviyyədə tək elektron cütlərinin olması və xarici səviyyədə boş (boş) orbitalların olması. Xarici (və yalnız) enerji səviyyəsində bir qoşalaşmamış elektron görürük. Buna əsasən, hidrogen mütləq I valentliyinə malik ola bilər. Lakin birinci enerji səviyyəsində yalnız bir alt səviyyə var - s, olanlar. Xarici səviyyədə hidrogen atomunun nə tək elektron cütləri, nə də boş orbitalları var.

Beləliklə, bir hidrogen atomunun nümayiş etdirə biləcəyi yeganə valentlik I-dir.

Karbon atomunun valentlik imkanları

Karbon atomunun elektron quruluşunu nəzərdən keçirək. Əsas vəziyyətdə, onun xarici səviyyəsinin elektron konfiqurasiyası aşağıdakı kimidir:

Bunlar. əsas vəziyyətdə, həyəcanlanmamış karbon atomunun xarici enerji səviyyəsində 2 qoşalaşmamış elektron var. Bu vəziyyətdə II valentlik nümayiş etdirə bilər. Bununla belə, karbon atomu ona enerji verildikdə çox asanlıqla həyəcanlı vəziyyətə keçir və bu halda xarici təbəqənin elektron konfiqurasiyası belə bir forma alır:

Karbon atomunun həyəcanlanması prosesinə müəyyən miqdarda enerji sərf edilməsinə baxmayaraq, xərclər dörd kovalent bağın əmələ gəlməsi ilə kompensasiya olunur. Bu səbəbdən IV valentlik karbon atomu üçün daha xarakterikdir. Beləliklə, məsələn, karbon karbon dioksid molekullarında IV valentliyə malikdir, karbon turşusu və tamamilə bütün üzvi maddələr.

Qoşalaşmamış elektronlar və tək elektron cütləri ilə yanaşı, vakant ()valentlik səviyyəli orbitalların olması da valentlik imkanlarına təsir göstərir. Doldurulmuş səviyyədə belə orbitalların olması atomun elektron cüt qəbuledicisi kimi çıxış edə bilməsinə səbəb olur, yəni. donor-akseptor mexanizmi vasitəsilə əlavə kovalent bağlar əmələ gətirir. Məsələn, gözlənilənlərin əksinə olaraq, karbonmonoksit CO molekulunda bağ ikiqat deyil, aşağıdakı şəkildə aydın şəkildə göstərildiyi kimi üçqatdır:

Azot atomunun valentlik imkanları

Azot atomunun xarici enerji səviyyəsinin elektron qrafik formulunu yazaq:

Yuxarıdakı təsvirdən göründüyü kimi, normal vəziyyətdə olan azot atomunun 3 qoşalaşmamış elektronu var və buna görə də onun III valentlik nümayiş etdirə biləcəyini düşünmək məntiqlidir. Həqiqətən, ammiak (NH 3), azot turşusu (HNO 2), azot trixlorid (NCl 3) və s. molekullarında üç valentlik müşahidə olunur.

Yuxarıda deyildi ki, kimyəvi element atomunun valentliyi təkcə qoşalaşmamış elektronların sayından deyil, həm də tək elektron cütlərinin mövcudluğundan asılıdır. Bu onunla bağlıdır ki, kovalent kimyəvi bağ yalnız iki atom bir-birini bir elektronla təmin etdikdə deyil, həm də tək elektron cütü olan bir atom - donor () onu başqa bir atoma boşluqla təmin etdikdə də yarana bilər () ) orbital valentlik səviyyəsi (akseptor). Bunlar. Azot atomu üçün IV valentlik də donor-akseptor mexanizmi ilə əmələ gələn əlavə kovalent rabitə hesabına mümkündür. Məsələn, ammonium kationunun əmələ gəlməsi zamanı biri donor-akseptor mexanizmi ilə əmələ gələn dörd kovalent bağ müşahidə olunur:

Kovalent bağlardan birinin donor-akseptor mexanizminə görə əmələ gəlməsinə baxmayaraq, bütün N-H əlaqələri ammonium kationunda tamamilə eynidir və bir-birindən heç bir şəkildə fərqlənmir.

Azot atomu V-ə bərabər valentlik nümayiş etdirməyə qadir deyil. Bu, bir azot atomunun iki elektronun birinin enerji səviyyəsinə ən yaxın olan sərbəst orbitala keçidi ilə qoşalaşdığı həyəcanlı vəziyyətə keçməsinin qeyri-mümkün olması ilə əlaqədardır. Azot atomu yoxdur d-alt səviyyəli və 3s orbitalına keçid enerji baxımından o qədər baha başa gəlir ki, enerji xərcləri yeni bağların formalaşması hesabına ödənilmir. Çoxları maraqlana bilər ki, azotun valentliyi nə qədərdir, məsələn, azot turşusu HNO 3 və ya azot oksidi N 2 O 5 molekullarında? Qəribədir ki, aşağıdakı struktur düsturlardan göründüyü kimi orada valentlik də IV-dür:

Şəkildəki nöqtəli xətt sözdə olanı göstərir delokalizasiya olunub π -bağlantı. Bu səbəbdən terminal NO istiqrazlarını “bir yarım istiqraz” adlandırmaq olar. Oxşar bir yarım bağlar ozon O 3, benzol C 6 H 6 və s. molekullarında da mövcuddur.

Fosforun valentlik imkanları

Fosfor atomunun xarici enerji səviyyəsinin elektron qrafik formulunu təsvir edək:

Gördüyümüz kimi, əsas vəziyyətdə olan fosfor atomunun və azot atomunun xarici təbəqəsinin quruluşu eynidir və buna görə də fosfor atomu üçün, eləcə də azot atomu üçün mümkün valentlikləri gözləmək məntiqlidir. Təcrübədə müşahidə edildiyi kimi I, II, III və IV.

Bununla birlikdə, azotdan fərqli olaraq, fosfor atomu da var d-5 boş orbital ilə alt səviyyə.

Bu baxımdan o, həyəcanlı vəziyyətə keçməyə, elektronları buxarlamağa qadirdir 3 s-orbitallar:

Beləliklə, azot üçün əlçatmaz olan fosfor atomu üçün V valentliyi mümkündür. Məsələn, fosfor atomu, fosfor turşusu, fosfor (V) halidləri, fosfor (V) oksidi və s. kimi birləşmələrin molekullarında beş valentliyə malikdir.

Oksigen atomunun valentlik imkanları

Oksigen atomunun xarici enerji səviyyəsinin elektron qrafik formulunun forması belədir:

2-ci səviyyədə iki qoşalaşmamış elektron görürük və buna görə də oksigen üçün II valentlik mümkündür. Qeyd etmək lazımdır ki, oksigen atomunun bu valentliyi demək olar ki, bütün birləşmələrdə müşahidə olunur. Yuxarıda, karbon atomunun valentlik imkanlarını nəzərdən keçirərkən, karbonmonoksit molekulunun əmələ gəlməsini müzakirə etdik. CO molekulundakı bağ üçqatdır, buna görə də oradakı oksigen üçvalentdir (oksigen elektron cüt donorudur).

Oksigen atomunun xarici olmadığına görə d-alt səviyyəli, elektron cütləşməsi s Və p- orbitallar qeyri-mümkündür, buna görə də oksigen atomunun valentlik imkanları onun alt qrupunun digər elementləri, məsələn, kükürdlə müqayisədə məhduddur.

Kükürd atomunun valentlik imkanları

Həyəcansız vəziyyətdə olan kükürd atomunun xarici enerji səviyyəsi:

Kükürd atomu, oksigen atomu kimi, normal olaraq iki qoşalaşmamış elektrona malikdir, beləliklə, kükürd üçün iki valentliyin mümkün olduğu qənaətinə gələ bilərik. Həqiqətən, kükürd II valentliyə malikdir, məsələn, hidrogen sulfid molekulunda H 2 S.

Gördüyümüz kimi, kükürd atomu xarici səviyyədə görünür d-boş orbitallarla alt səviyyə. Bu səbəbdən kükürd atomu həyəcanlı vəziyyətlərə keçdiyi üçün oksigendən fərqli olaraq valentlik imkanlarını genişləndirə bilir. Beləliklə, tək elektron cütünü qoşalaşdırarkən 3 səh-alt səviyyəli, kükürd atomu aşağıdakı formada xarici səviyyənin elektron konfiqurasiyasını əldə edir:

Bu vəziyyətdə kükürd atomunun 4 qoşalaşmamış elektronu var ki, bu da bizə kükürd atomlarının IV valentliyini nümayiş etdirə biləcəyini bildirir. Həqiqətən, kükürd SO 2, SF 4, SOCl 2 və s. molekullarda IV valentliyə malikdir.

3-də yerləşən ikinci tək elektron cütü cütləşdirərkən s-alt səviyyə, xarici enerji səviyyəsi konfiqurasiya əldə edir:

Bu vəziyyətdə VI valentliyin təzahürü mümkün olur. VI valentli kükürdlü birləşmələrə misal olaraq SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 və s.

Eynilə, digər kimyəvi elementlərin valentlik imkanlarını nəzərdən keçirə bilərik.

Video dərslik 2: Kimyəvi elementlərin oksidləşmə vəziyyəti

Video dərsliyi 3: Valentlik. Valentliyin təyini

Mühazirə: Elektromənfilik. Kimyəvi elementlərin oksidləşmə vəziyyəti və valentliyi

Elektromənfilik

Elektromənfilik atomların onlara qoşulmaq üçün digər atomlardan elektronları cəlb etmək qabiliyyətidir.

Cədvəldən istifadə edərək müəyyən bir kimyəvi elementin elektronmənfiliyini qiymətləndirmək asandır. Yadınızdadırsa, dərslərimizin birində deyilirdi ki, dövri cədvəldə dövrlər arasında soldan sağa, qruplar vasitəsilə aşağıdan yuxarıya doğru hərəkət edərkən artır.

Məsələn, təklif olunan sıradan hansı elementin daha çox elektronmənfi olduğunu müəyyən etmək tapşırığı verildi: C (karbon), N (azot), O (oksigen), S (kükürd)? Cədvələ baxırıq və bunun O olduğunu görürük, çünki o, sağda və digərlərindən daha yüksəkdir.

Elektromənfiliyə hansı amillər təsir edir? Bu:

• Atomun radiusu nə qədər kiçikdirsə, elektronmənfiliyi bir o qədər yüksəkdir.
• Valentlik qabığı elektronlarla doludur; elektronlar nə qədər çox olarsa, elektronmənfilik də bir o qədər yüksəkdir.

Bütün kimyəvi elementlərdən flüor ən elektronmənfidir, çünki kiçik atom radiusuna və valentlik qabığında 7 elektrona malikdir.

Aşağı elektronmənfiliyi olan elementlərə qələvi və qələvi torpaq metalları daxildir. Onların xarici qabıqda böyük radiusları və çox az elektronları var.

Bir atomun elektronmənfilik dəyərləri sabit ola bilməz, çünki bir çox amillərdən, o cümlədən yuxarıda sadalananlardan, eləcə də eyni element üçün fərqli ola bilən oksidləşmə dərəcəsindən asılıdır. Buna görə də, elektronmənfilik dəyərlərinin nisbiliyindən danışmaq adətdir. Aşağıdakı tərəzilərdən istifadə edə bilərsiniz:

İki elementdən ibarət ikili birləşmələr üçün düsturlar yazarkən elektronmənfilik dəyərlərinə ehtiyacınız olacaq. Məsələn, mis oksidi Cu 2 O düsturu - ilk element elektronmənfiliyi daha aşağı olanı yazmalıdır.

Kimyəvi rabitənin yaranma anında elementlər arasında elektronmənfilik fərqi 2,0-dan çox olarsa, kovalent qütb rabitəsi, az olarsa, ion rabitəsi əmələ gəlir.

Oksidləşmə vəziyyəti

Oksidləşmə vəziyyəti (CO)- bu birləşmədəki atomun şərti və ya həqiqi yüküdür: şərti - rabitə qütb kovalentdirsə, real - rabitə iondursa.

Atom elektron verdikdə müsbət yük, elektron qəbul etdikdə isə mənfi yük alır.

Oksidləşmə halları işarə ilə simvolların üstündə yazılır «+»/«-» . Ara CO-lar da var. Elementin maksimum CO müsbət və qrup nömrəsinə bərabərdir və metallar üçün minimum mənfi sıfırdır, qeyri-metallar üçün = (Qrup №-8). Maksimum CO olan elementlər yalnız elektronları qəbul edir və minimum CO olan elementlər yalnız elektronları verir. Aralıq CO-ları olan elementlər həm elektron verə, həm də qəbul edə bilər.

CO-nu təyin etmək üçün riayət edilməli olan bəzi qaydalara baxaq:

Bütün sadə maddələrin CO sıfırdır.

Bir molekuldakı bütün CO atomlarının cəmi də sıfıra bərabərdir, çünki hər hansı bir molekul elektrik cəhətdən neytraldır.

Kovalent qeyri-qütb bağı olan birləşmələrdə CO sıfıra bərabərdir (O ​​2 0), ion bağı ilə isə ionların yüklərinə bərabərdir (Na + Cl - natrium CO +1, xlor -1). Kovalent qütb rabitəsi olan birləşmələrin CO elementləri ion rabitəli hesab olunur (H:Cl = H + Cl -, H +1 Cl -1 deməkdir).

Ən böyük elektronmənfiliyə malik olan birləşmədəki elementlər mənfi oksidləşmə vəziyyətinə, ən az elektronmənfiliyə malik olanlar isə müsbət oksidləşmə vəziyyətinə malikdir. Buna əsaslanaraq, metalların yalnız "+" oksidləşmə vəziyyətinə sahib olduğu qənaətinə gələ bilərik.

Davamlı oksidləşmə halları:

Qələvi metallar +1.

İkinci qrupun bütün metalları +2. İstisna: Hg +1, +2.

Alüminium +3.

• Hidrogen +1. İstisna: hidrogenin oksidləşmə vəziyyətinin –1 olduğu aktiv metalların hidridləri NaH, CaH 2 və s.

  oksigen - 2. İstisna: F 2 -1 O +2 və oksigenin oksidləşmə vəziyyətinin –1 olduğu –O–O– qrupunu olan peroksidlər.

Nə vaxt formalaşır ion bağı, elektronun müəyyən bir keçidi baş verir, daha az elektronmənfi atomdan daha böyük elektronegativliyə malik bir atoma. Həmçinin, bu prosesdə atomlar həmişə elektrik neytrallığını itirir və sonradan ionlara çevrilir. Tam ədədli ödənişlər də formalaşır. Qütb kovalent rabitə yarandıqda elektron yalnız qismən ötürülür, buna görə də qismən yüklər yaranır.

Valentlik

Valentlikatomların n yaratmaq qabiliyyətidir - digər elementlərin atomları ilə kimyəvi bağların sayı.

Valentlik eyni zamanda bir atomun digər atomları özünə yaxın tutma qabiliyyətidir. Məktəbinizin kimya kursundan bildiyiniz kimi, müxtəlif atomlar bir-birinə xarici enerji səviyyəsindən elektronlar vasitəsilə bağlanır. Qoşalaşmamış elektron başqa bir atomdan bir cüt axtarır. Bu xarici səviyyəli elektronlara valent elektronlar deyilir. Bu o deməkdir ki, valentlik atomları bir-birinə bağlayan elektron cütlərinin sayı kimi də müəyyən edilə bilər. Suyun struktur formuluna baxın: H – O – H. Hər bir tire elektron cütüdür, yəni valentliyi göstərir, yəni. burada oksigenin iki xətti var, bu o deməkdir ki, iki valentli, hidrogen molekulları hər biri bir xəttdən gəlir, yəni hidrogen monovalentdir. Yazarkən valentlik Roma rəqəmləri ilə göstərilir: O (II), H (I). Elementin üstündə də göstərilə bilər.

Valentlik sabit və ya dəyişən ola bilər. Məsələn, metal qələvilərdə sabitdir və I-ə bərabərdir. Amma müxtəlif birləşmələrdə xlor I, III, V, VII valentliklər nümayiş etdirir.

Elementin valentliyini necə təyin etmək olar?

Dövri cədvələ bir daha nəzər salaq. Əsas yarımqrupların metalları sabit valentliyə malikdir, buna görə də birinci qrupun metalları I, ikincisi isə II valentliyə malikdir. Yan alt qrupların metalları isə dəyişkən valentliyə malikdir. Qeyri-metallar üçün də dəyişkəndir. Atomun ən yüksək valentliyi qrup nömrəsinə bərabərdir, ən aşağısı = qrup nömrəsinə bərabərdir - 8. Tanış bir formulasiya. Bu, valentliyin oksidləşmə vəziyyəti ilə üst-üstə düşməsi demək deyilmi? Unutmayın ki, valentlik oksidləşmə vəziyyəti ilə üst-üstə düşə bilər, lakin bu göstəricilər bir-biri ilə eyni deyil. Valentliyin =/- işarəsi ola bilməz, həmçinin sıfır ola bilməz.

İkinci üsul, elementlərdən birinin sabit valentliyi məlumdursa, kimyəvi düsturdan istifadə edərək valentliyi təyin etməkdir. Məsələn, mis oksidin düsturunu götürək: CuO. Oksigen valentliyi II. Bu düsturda bir oksigen atomu üçün bir mis atomunun olduğunu görürük, bu da misin valentliyinin II-yə bərabər olduğunu göstərir. İndi daha mürəkkəb bir düstur götürək: Fe 2 O 3. Oksigen atomunun valentliyi II-dir. Burada üç belə atom var, 2*3 =6-nı çoxaldın. İki dəmir atomu üçün 6 valentlik olduğunu gördük. Bir dəmir atomunun valentliyini öyrənək: 6:2=3. Bu o deməkdir ki, dəmirin valentliyi III-dür.

Bundan əlavə, "maksimum valentliyi" qiymətləndirmək lazım olduqda, həmişə "həyəcanlı" vəziyyətdə mövcud olan elektron konfiqurasiyadan başlamaq lazımdır.

Fəsil 3. KİMYİ BAĞLAR

Kimyəvi element atomunun başqa bir elementin müəyyən sayda atomunu birləşdirmək və ya əvəz etmək qabiliyyətinə elementin valentliyi deyilir.

Valentlik I-dən VIII-ə qədər dəyişən müsbət tam ədəd kimi ifadə edilir. Valentlik 0-a bərabər və ya daha çox VIII no. Sabit valentlik hidrogen (I), oksigen (II), qələvi metallar - əsas yarımqrupun birinci qrupunun elementləri (I), qələvi torpaq elementləri - əsas yarımqrupun (II) ikinci qrupunun elementləri ilə nümayiş olunur. Digər kimyəvi elementlərin atomları nümayiş etdirilir dəyişən valentlik. Beləliklə, keçid metalları - bütün ikinci dərəcəli alt qrupların elementləri - I-dən III-ə qədər nümayiş etdirirlər. Məsələn, birləşmələrdə dəmir iki və ya üçvalentli, mis mono və ikivalentli ola bilər. Digər elementlərin atomları qrup nömrəsinə və aralıq valentliyə bərabər birləşmələrdə valentlik nümayiş etdirə bilər. Məsələn, kükürdün ən yüksək valentliyi IV, ən aşağısı II, aralıqları isə I, III və IV-dür.

Valentlik kimyəvi elementin atomunun digər elementlərin atomlarına bağlandığı kimyəvi bağların sayına bərabərdir. kimyəvi birləşmə. Kimyəvi bağ tire (-) ilə göstərilir. Molekulda atomların birləşmə qaydasını və hər bir elementin valentliyini göstərən düsturlara qrafik deyilir.

Oksidləşmə vəziyyəti molekuldakı atomun şərti yüküdür, bütün bağların ion təbiətli olduğu fərziyyəsi ilə hesablanır. Bu o deməkdir ki, daha elektronmənfi atom bir elektron cütünü tamamilə özünə doğru sıxışdıraraq 1- yükü əldə edir. Qütb olmayan kovalent bağ eyni atomlar arasında oksidləşmə vəziyyətinə kömək etmir.

Bir birləşmədə bir elementin oksidləşmə vəziyyətini hesablamaq üçün aşağıdakı müddəalardan çıxış etmək lazımdır:

1) sadə maddələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcələri sıfır qəbul edilir (Na 0; O 2 0);

2) molekulu təşkil edən bütün atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəbri cəmi sıfıra bərabərdir və kompleks ionda bu cəm ionun yükünə bərabərdir;

3) atomlar sabit oksidləşmə vəziyyətinə malikdirlər: qələvi metallar(+1), qələvi torpaq metalları, sink, kadmium (+2);

4) hidrogenin oksidləşmə vəziyyətinin –1 olduğu metal hidridləri (NaH və s.) istisna olmaqla, birləşmələrdə hidrogenin oksidləşmə vəziyyəti +1-dir;

5) peroksidlər (–1) və oksigen flüorid OF2 (+2) istisna olmaqla, birləşmələrdə oksigenin oksidləşmə vəziyyəti –2-dir.

Elementin maksimum müsbət oksidləşmə vəziyyəti adətən onun qrup nömrəsi ilə üst-üstə düşür Dövri Cədvəl. Elementin maksimum mənfi oksidləşmə vəziyyəti maksimum müsbət oksidləşmə vəziyyəti mənfi səkkizə bərabərdir.

İstisnalar flüor, oksigen, dəmirdir: onların ən yüksək oksidləşmə vəziyyəti, dəyəri aid olduqları qrupun sayından aşağı olan nömrə ilə ifadə edilir. Mis yarımqrupunun elementləri, əksinə, I qrupa aid olsalar da, birdən çox ən yüksək oksidləşmə vəziyyətinə malikdirlər.

Kimyəvi elementlərin atomları (nəcib qazlar istisna olmaqla) bir-biri ilə və ya b.m. mürəkkəb hissəciklər - molekullar, molekulyar ionlar və sərbəst radikallar. Kimyəvi bağ yaranır elektrostatik qüvvələr atomlar arasında , olanlar. elektronlar və atom nüvələri arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri. Atomlar arasında kimyəvi bağların yaranmasında əsas rol oynayır valent elektronlar, yəni. xarici qabıqda yerləşən elektronlar.