Atomning elektron tuzilishi, valentligi, oksidlanish darajasi. Valentlik va oksidlanish darajasi

Elektromanfiylik (EO) atomlarning boshqa atomlar bilan bog'langanda elektronlarni jalb qilish qobiliyatidir .

Elektromanfiylik yadro va valent elektronlar orasidagi masofaga va valentlik qobig'ining tugallanishi qanchalik yaqinligiga bog'liq. Atomning radiusi qanchalik kichik bo'lsa va valent elektronlar qancha ko'p bo'lsa, uning EO darajasi shunchalik yuqori bo'ladi.

Ftor eng elektronegativ element hisoblanadi. Birinchidan, uning valentlik qobig'ida 7 ta elektron mavjud (oktetadan faqat 1 ta elektron etishmaydi), ikkinchidan, bu valentlik qobig'i (...2s 2 2p 5) yadroga yaqin joylashgan.

Ishqoriy va ishqoriy yer metallarining atomlari eng kam elektronegativdir. Ular katta radiuslarga ega va tashqi elektron qobiqlari to'liq emas. Ularning valentlik elektronlarini boshqa atomga berish (shundan keyin tashqi qobiq to'liq bo'ladi) elektronlarni "qo'lga kiritish" dan ko'ra osonroqdir.

Elektromanfiylikni miqdoriy jihatdan ifodalash va elementlarni ortib borayotgan tartibda tartiblash mumkin. Ko'pincha amerikalik kimyogar L. Pauling tomonidan taklif qilingan elektronegativlik shkalasi qo'llaniladi.

Murakkab tarkibidagi elementlarning elektromanfiyligidagi farq ( DX) turini baholashga imkon beradi kimyoviy bog'lanish. Qiymat bo'lsa DX= 0 - ulanish kovalent qutbsiz.

Elektromanfiylik farqi 2,0 gacha bo'lsa, bog'lanish deyiladi kovalent qutb, Masalan: H-F ulanishi vodorod ftorid molekulasida HF: D X = (3,98 - 2,20) = 1,78

Elektromanfiylik farqi 2,0 dan ortiq bo'lgan bog'lanishlar hisobga olinadi ionli. Masalan: NaCl birikmasidagi Na-Cl aloqasi: D X = (3,16 - 0,93) = 2,23.

Oksidlanish holati

Oksidlanish holati (CO) - Bu an'anaviy to'lov molekuladagi atom, molekula ionlardan iborat va odatda elektr neytral hisoblanadi degan faraz asosida hisoblanadi.

Ion bog lanish hosil bo lganda, elektron kamroq elektron manfiy atomdan ko proq elektron manfiy atomga o tadi, atomlar elektr neytralligini yo qotadi va ionlarga aylanadi. butun sonli to'lovlar paydo bo'ladi. Kovalent qutbli aloqa hosil bo'lganda, elektron to'liq emas, balki qisman o'tkaziladi, shuning uchun qisman zaryadlar paydo bo'ladi (quyidagi rasmda HCl). Tasavvur qilaylik, elektron vodorod atomidan butunlay xlorga o'tdi va vodorodda +1, xlorda esa -1 musbat zaryad paydo bo'ldi. Bunday an'anaviy zaryadlar oksidlanish darajasi deb ataladi.

Bu rasmda dastlabki 20 ta elementga xos bo'lgan oksidlanish darajalari ko'rsatilgan.
Esda tuting. Eng yuqori CO odatda davriy jadvaldagi guruh raqamiga teng. Asosiy kichik guruhlarning metallari bitta xarakterli CO ga ega, metall bo'lmaganlar esa, qoida tariqasida, CO ning tarqalishiga ega. Shunday qilib, metall bo'lmaganlar hosil bo'ladi katta raqam birikmalar va metallarga nisbatan ko'proq "xilma-xil" xususiyatlarga ega.

Oksidlanish darajasini aniqlashga misollar

Xlorning birikmalardagi oksidlanish darajalarini aniqlaymiz:

Biz ko'rib chiqqan qoidalar har doim ham barcha elementlarning CO ni hisoblashga imkon bermaydi, masalan, ma'lum bir aminopropan molekulasida.

Bu erda quyidagi texnikadan foydalanish qulay:

1) Biz tasvirlaymiz strukturaviy formula molekulalar, chiziqcha - bu bog'lanish, elektronlar juftligi.

2) Biz chiziqchani ko'proq EO atomiga yo'naltirilgan o'qga aylantiramiz. Ushbu o'q elektronning atomga o'tishini anglatadi. Agar ikkita bir xil atomlar ulangan bo'lsa, biz chiziqni avvalgidek qoldiramiz - elektronlar o'tkazilmaydi.

3) Biz qancha elektronni "kelgan" va "chap" deb hisoblaymiz.

Masalan, birinchi uglerod atomining zaryadini hisoblaylik. Uchta o'q atom tomon yo'naltirilgan, ya'ni 3 ta elektron kelgan, zaryad -3.

Ikkinchi uglerod atomi: vodorod unga elektron berdi, azot esa bitta elektronni oldi. To'lov o'zgarmadi, u nolga teng. Va hokazo.

Valentlik

Valentlik(Lotin valēns "kuchga ega" dan) - atomlarning boshqa elementlarning atomlari bilan ma'lum miqdordagi kimyoviy bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati.

Asosan, valentlik degani atomlarning ma'lum miqdordagi kovalent bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati. Agar atom mavjud bo'lsa n juftlanmagan elektronlar va m yolg'iz elektron juftlari, keyin bu atom hosil bo'lishi mumkin n+m boshqa atomlar bilan kovalent aloqalar, ya'ni. uning valentligi teng bo'ladi n+m. Maksimal valentlikni baholashda "hayajonlangan" holatning elektron konfiguratsiyasidan boshlash kerak. Masalan, berilliy, bor va azot atomlarining maksimal valentligi 4 ga (masalan, Be(OH) 4 2-, BF 4 - va NH 4+), fosfor - 5 (PCl 5), oltingugurt - 6 ( H 2 SO 4), xlor - 7 (Cl 2 O 7).

Ba'zi hollarda valentlik son jihatdan oksidlanish darajasiga to'g'ri kelishi mumkin, ammo ular hech qanday tarzda bir-biriga o'xshash emas. Masalan, N2 va CO molekulalarida uchlik bog'lanish amalga oshadi (ya'ni har bir atomning valentligi 3 ga teng), lekin azotning oksidlanish darajasi 0, uglerod +2, kislorod -2.

Azot kislotasida azotning oksidlanish darajasi +5 ni tashkil qiladi, azot esa 4 dan yuqori valentlikka ega bo'lishi mumkin emas, chunki uning tashqi sathida atigi 4 ta orbital mavjud (va bog'lanishni bir-birining ustiga chiqadigan orbitallar deb hisoblash mumkin). Va umuman olganda, xuddi shu sababga ko'ra ikkinchi davrning har qanday elementi 4 dan katta valentlikka ega bo'lishi mumkin emas.

Ko'pincha xatolarga yo'l qo'yiladigan yana bir nechta "qiyin" savollar.

Har xil atomlar kimyoviy elementlar biriktira oladi boshqa raqam boshqa atomlar, ya'ni turli valentliklarni namoyon qiladi.

Valentlik atomlarning boshqa atomlar bilan birlashish qobiliyatini tavsiflaydi. Endi atomning tuzilishi va kimyoviy bog'lanish turlarini o'rganib chiqib, biz ushbu tushunchani batafsilroq ko'rib chiqishimiz mumkin.

Valentlik - atomning molekuladagi boshqa atomlar bilan hosil qiladigan yagona kimyoviy bog'lanishlar soni. Kimyoviy bog'lanishlar soni umumiy elektron juftlari sonini bildiradi. Umumiy juft elektronlar faqat kovalent bog'lanish holatida hosil bo'lganligi sababli, atomlarning valentligini faqat kovalent birikmalarda aniqlash mumkin.

Molekulaning struktura formulasida kimyoviy bog'lanishlar tire bilan ifodalanadi. Berilgan elementning belgisidan cho'zilgan chiziqlar soni uning valentligidir. Valentlik har doim I dan VIII gacha musbat butun qiymatga ega.

Esingizda bo'lsa, oksiddagi kimyoviy elementning eng yuqori valentligi odatda u topilgan guruh soniga teng. Vodorod birikmasidagi nometallning valentligini aniqlash uchun 8 dan guruh raqamini ayirish kerak.

Eng oddiy hollarda valentlik atomdagi juftlanmagan elektronlar soniga teng, shuning uchun, masalan, kislorod (ikkita juftlanmagan elektron mavjud) II valentlikka, vodorod esa (bitta juftlanmagan elektron mavjud) I valentlikka ega.

Ion va metall kristallarda umumiy juft elektronlar mavjud emas, shuning uchun bu moddalar uchun kimyoviy bog'lanishlar soni sifatida valentlik tushunchasi mantiqiy emas. Kimyoviy bog'lanish turidan qat'i nazar, barcha sinflar uchun oksidlanish darajasi deb ataladigan universal tushuncha qo'llaniladi.

Oksidlanish holati

Bu molekula yoki kristalldagi atomning an'anaviy zaryadidir. U barcha kovalent qutbli bog'lanishlar tabiatan ionli deb hisoblab chiqiladi.

Valentlikdan farqli o'laroq, oksidlanish soni musbat, manfiy yoki nolga teng bo'lishi mumkin. Eng oddiy ionli birikmalarda oksidlanish darajalari ionlarning zaryadlari bilan mos keladi.

Masalan, kaliy xlorid KCl (K + Cl -) da kaliy oksidlanish darajasi +1, xlor esa kaltsiy oksidi CaO (Ca +2 O -2), kaltsiy +2 oksidlanish darajasini ko'rsatadi; va kislorod -2. Bu qoida barcha asosiy oksidlarga taalluqlidir: ularda metallning oksidlanish darajasi metall ionining zaryadiga (natriy +1, bariy +2, alyuminiy +3), kislorodning oksidlanish darajasi esa -2 ga teng. Oksidlanish darajasi valentlikka o'xshash element belgisi ustida joylashgan arab raqami bilan ko'rsatilgan:

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

Oddiy moddadagi elementning oksidlanish darajasi nolga teng qabul qilinadi:

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

Kovalent birikmalarda oksidlanish darajasi qanday aniqlanishini ko'rib chiqamiz.

Vodorod xlorid HCl - qutbli kovalent aloqaga ega bo'lgan modda. HCl molekulasidagi umumiy elektron juftligi yuqori elektronegativlikka ega bo'lgan xlor atomiga o'tadi. Biz H-Cl aloqasini aqliy ravishda ionga aylantiramiz (bu aslida suvli eritmada sodir bo'ladi), elektron juftligini butunlay xlor atomiga o'tkazamiz. U -1 va vodorod +1 zaryadini oladi. Shuning uchun bu moddadagi xlor oksidlanish darajasi -1, vodorod esa +1:

Vodorod xlorid molekulasidagi atomlarning haqiqiy zaryadlari va oksidlanish darajalari

Oksidlanish soni va valentlik o'zaro bog'liq tushunchalardir. Ko'pgina kovalent birikmalarda elementlarning oksidlanish darajasining mutlaq qiymati ularning valentligiga teng. Biroq, valentlik oksidlanish darajasidan farq qiladigan bir nechta holatlar mavjud. Bu, masalan, atomlarning oksidlanish darajasi nolga teng va valentlik umumiy elektron juftlari soniga teng bo'lgan oddiy moddalar uchun odatiy holdir:

O=O.

Kislorodning valentligi II ga, oksidlanish darajasi esa 0 ga teng.

Vodorod periks molekulasida

H-O-O-H

kislorod ikki valentli, vodorod bir valentli. Shu bilan birga, ikkala elementning oksidlanish darajasi mutlaq qiymatda 1 ga teng:

H 2 +1 O 2 -1

Turli birikmalardagi bir xil element, u bilan bog'langan atomlarning elektromanfiyligiga qarab, ham ijobiy, ham salbiy oksidlanish darajasiga ega bo'lishi mumkin. Masalan, ikkita uglerod birikmasini ko'rib chiqing - metan CH 4 va uglerod ftorid (IV) CF 4.

Uglerod vodorodga qaraganda ko'proq elektron manfiydir, shuning uchun metanda C-H aloqalarining elektron zichligi vodoroddan uglerodga o'tadi va to'rtta vodorod atomining har biri +1 oksidlanish darajasiga ega, uglerod atomi esa -4 ga teng. Bundan farqli o'laroq, CF4 molekulasida barcha bog'larning elektronlari uglerod atomidan ftor atomlariga o'tadi, ularning oksidlanish darajasi -1, shuning uchun uglerod +4 oksidlanish darajasida. Murakkabdagi eng elektronegativ atomning oksidlanish soni har doim manfiy ekanligini unutmang.

Metan CH 4 va uglerod (IV) ftorid CF 4 molekulalarining modellari. Bog'larning polaritesi o'qlar bilan ko'rsatilgan

Har qanday molekula elektr neytraldir, shuning uchun barcha atomlarning oksidlanish darajalari yig'indisi nolga teng. Ushbu qoidadan foydalanib, bir birikmadagi bir elementning ma'lum oksidlanish darajasidan boshqasining oksidlanish darajasini elektronlarning siljishi haqida fikr yuritmasdan aniqlash mumkin.

Misol tariqasida, xlor (I) oksidi Cl 2 O ni olaylik. Biz zarrachaning elektr neytralligidan chiqamiz. Oksidlardagi kislorod atomi -2 oksidlanish darajasiga ega, ya'ni ikkala xlor atomi ham +2 umumiy zaryadga ega. Bundan kelib chiqadiki, ularning har biri +1 zaryadga ega, ya'ni xlor +1 oksidlanish darajasiga ega:

Cl 2 +1 O -2

Turli atomlarning oksidlanish darajasi belgilarini to'g'ri joylashtirish uchun ularning elektromanfiyligini solishtirish kifoya. Elektromanfiyligi yuqori bo'lgan atom manfiy oksidlanish darajasiga ega bo'ladi va elektron manfiyligi past bo'lgan atom ijobiy oksidlanish darajasiga ega bo'ladi. Belgilangan qoidalarga ko'ra, eng elektronegativ elementning belgisi murakkab formulada oxirgi o'rinda yoziladi:

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

Suv molekulasidagi atomlarning real zaryadlari va oksidlanish darajalari

Birikmalardagi elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlashda quyidagi qoidalarga amal qilinadi.

Oddiy moddadagi elementning oksidlanish darajasi nolga teng.

Ftor eng elektromanfiy kimyoviy elementdir, shuning uchun F2 dan tashqari barcha moddalarda ftorning oksidlanish darajasi -1 ga teng.

Kislorod ftordan keyin eng elektronegativ elementdir, shuning uchun ftoridlardan tashqari barcha birikmalarda kislorodning oksidlanish darajasi manfiy: ko'p hollarda -2, vodorod periksda esa H 2 O 2 -1.

Vodorodning oksidlanish darajasi nometallar bilan birikmalarda +1, metallar (gidridlar) bilan birikmalarda -1; oddiy moddada nolga teng H 2.

Metalllarning birikmalardagi oksidlanish darajalari har doim ijobiy bo'ladi. Asosiy kichik guruhlardagi metallarning oksidlanish darajasi odatda guruh soniga teng. Ikkilamchi kichik guruhlarning metallari ko'pincha bir nechta oksidlanish darajasiga ega.

Kimyoviy elementning maksimal mumkin bo'lgan ijobiy oksidlanish darajasi guruh raqamiga teng (istisno - Cu +2).

Metalllarning minimal oksidlanish darajasi nolga teng, nometalllarniki esa minus sakkiz guruh raqami.

Molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng.

Navigatsiya

• Moddaning miqdoriy xarakteristikalari asosida birlashtirilgan masalalarni yechish
• Muammoni hal qilish. Moddalar tarkibining doimiylik qonuni. Moddaning “molyar massasi” va “kimyoviy miqdori” tushunchalari yordamida hisob-kitoblar
• Moddaning miqdoriy xarakteristikalari va stexiometrik qonunlar asosida hisoblash masalalarini yechish
• Moddaning gaz holati qonuniyatlari asosida hisoblash masalalarini yechish
• Atomlarning elektron konfiguratsiyasi. Birinchi uch davr atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishi

Elektromanfiylik, kimyoviy elementlar atomlarining boshqa xususiyatlari kabi, ortib borishi bilan o'zgaradi ishlab chiqarish raqami vaqti-vaqti bilan element:

Yuqoridagi grafik elementning atom raqamiga qarab asosiy kichik guruhlar elementlarining elektr manfiyligidagi o'zgarishlar davriyligini ko'rsatadi.

Davriy jadvalning kichik guruhi bo'ylab pastga siljishda kimyoviy elementlarning elektr manfiyligi pasayadi va davr bo'ylab o'ngga o'tganda u ortadi.

Elektromanfiylik elementlarning metall bo'lmaganligini aks ettiradi: elektronegativlik qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, elementning metall bo'lmagan xususiyatlari shunchalik ko'p bo'ladi.

Oksidlanish holati

Murakkab tarkibidagi elementning oksidlanish darajasini qanday hisoblash mumkin?

1) kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi oddiy moddalar har doim nolga teng.

2) O'zini namoyon qiladigan elementlar mavjud murakkab moddalar doimiy oksidlanish holati:

3) birikmalarning aksariyatida doimiy oksidlanish holatini ko'rsatadigan kimyoviy elementlar mavjud. Bu elementlarga quyidagilar kiradi:

Element	Deyarli barcha birikmalarda oksidlanish holati	Istisnolar
vodorod H	+1	Ishqoriy va gidroksidi tuproqli metall gidridlari, masalan:
kislorod O	-2	Vodorod va metall peroksidlar: Kislorod ftorid -

4) Molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig’indisi doimo nolga teng. Iondagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig'indisi ion zaryadiga teng.

5) Eng yuqori (maksimal) oksidlanish darajasi guruh raqamiga teng. Ushbu qoidaga kirmaydigan istisnolar I guruhning ikkilamchi kichik guruhining elementlari, VIII guruhning ikkinchi darajali kichik guruhining elementlari, shuningdek kislorod va ftordir.

Guruh raqami eng yuqori oksidlanish darajasiga to'g'ri kelmaydigan kimyoviy elementlar (eslash shart)

6) Metalllarning eng past oksidlanish darajasi har doim nolga teng, nometalllarning eng past oksidlanish darajasi quyidagi formula bilan hisoblanadi:

metall bo'lmaganlarning eng past oksidlanish darajasi = guruh raqami - 8

Yuqorida keltirilgan qoidalarga asoslanib, siz har qanday moddada kimyoviy elementning oksidlanish darajasini belgilashingiz mumkin.

Turli birikmalardagi elementlarning oksidlanish darajalarini topish

1-misol

Sulfat kislotadagi barcha elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlang.

Yechim:

Sulfat kislota formulasini yozamiz:

Barcha murakkab moddalardagi vodorodning oksidlanish darajasi +1 (metall gidridlardan tashqari).

Barcha murakkab moddalarda kislorodning oksidlanish darajasi -2 (peroksidlar va kislorod ftorid OF 2 dan tashqari). Keling, ma'lum oksidlanish darajalarini tartibga solamiz:

Oltingugurtning oksidlanish darajasini quyidagicha belgilaymiz x:

Sulfat kislota molekulasi, har qanday moddaning molekulasi kabi, odatda elektr neytraldir, chunki molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng. Sxematik ravishda buni quyidagicha tasvirlash mumkin:

Bular. biz quyidagi tenglamani oldik:

Keling, buni hal qilaylik:

Shunday qilib, sulfat kislotada oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 ga teng.

2-misol

Ammoniy bixromat tarkibidagi barcha elementlarning oksidlanish darajasini aniqlang.

Yechim:

Ammoniy bixromat formulasini yozamiz:

Oldingi holatda bo'lgani kabi, biz vodorod va kislorodning oksidlanish darajalarini tartibga solishimiz mumkin:

Biroq, biz bir vaqtning o'zida ikkita kimyoviy elementning oksidlanish darajasi noma'lum ekanligini ko'ramiz - azot va xrom. Shuning uchun biz oldingi misolga o'xshash oksidlanish darajalarini topa olmaymiz (ikki o'zgaruvchili bitta tenglama bitta yechimga ega emas).

Keling, ushbu moddaning tuzlar sinfiga tegishli ekanligiga va shunga mos ravishda ion tuzilishga ega ekanligiga e'tibor qaratamiz. Shunda biz to'g'ri aytishimiz mumkinki, ammoniy bixromat tarkibiga NH 4+ kationlari kiradi (bu kationning zaryadini eruvchanlik jadvalida ko'rish mumkin). Binobarin, ammoniy dixromatning formula birligi ikkita musbat bir zaryadlangan NH 4+ kationlarini o'z ichiga olganligi sababli, bixromat ionining zaryadi -2 ga teng bo'ladi, chunki butun modda elektr jihatdan neytraldir. Bular. moddani NH 4 + kationlari va Cr 2 O 7 2- anionlari hosil qiladi.

Biz vodorod va kislorodning oksidlanish darajalarini bilamiz. Iondagi barcha elementlar atomlarining oksidlanish darajalari yig‘indisi zaryadga teng ekanligini bilib, azot va xromning oksidlanish darajalarini quyidagicha belgilash. x Va y shunga ko'ra biz yozishimiz mumkin:

Bular. ikkita mustaqil tenglamani olamiz:

Qaysi birini hal qilib, biz topamiz x Va y:

Shunday qilib, ammoniy bixromatda azotning oksidlanish darajalari -3, vodorod +1, xrom +6 va kislorod -2 ga teng.

Elementlarning oksidlanish darajalarini qanday aniqlash mumkin organik moddalar uni o'qishingiz mumkin.

Valentlik

Atomlarning valentligi Rim raqamlari bilan ko'rsatilgan: I, II, III va boshqalar.

Atomning valentlik qobiliyati miqdorga bog'liq:

1) juftlanmagan elektronlar

2) valentlik darajalari orbitallaridagi yakka elektron juftlar

3) valentlik darajasining bo'sh elektron orbitallari

Vodorod atomining valentlik imkoniyatlari

Vodorod atomining elektron grafik formulasini tasvirlaymiz:

Valentlik imkoniyatlariga uchta omil ta'sir qilishi mumkinligi aytilgan - juftlanmagan elektronlar mavjudligi, tashqi sathda yolg'iz elektron juftlarning mavjudligi va tashqi sathda bo'sh (bo'sh) orbitallarning mavjudligi. Biz tashqi (va faqat) energiya darajasida bitta juftlashtirilmagan elektronni ko'ramiz. Shunga asoslanib, vodorod, albatta, I valentligiga ega bo'lishi mumkin. Biroq, birinchi energiya darajasida faqat bitta pastki daraja mavjud - s, bular. Tashqi darajadagi vodorod atomida na yolg'iz elektron juftlar, na bo'sh orbitallar mavjud.

Shunday qilib, vodorod atomi namoyon qilishi mumkin bo'lgan yagona valentlik I.

Uglerod atomining valentlik imkoniyatlari

Keling, uglerod atomining elektron tuzilishini ko'rib chiqaylik. Asosiy holatda uning tashqi sathining elektron konfiguratsiyasi quyidagicha:

Bular. asosiy holatda qo'zg'atilmagan uglerod atomining tashqi energiya darajasida 2 ta juftlashtirilmagan elektron mavjud. Bu holatda u II valentlikni namoyon qilishi mumkin. Biroq, uglerod atomi unga energiya berilganda juda oson qo'zg'aluvchan holatga o'tadi va bu holda tashqi qatlamning elektron konfiguratsiyasi quyidagi shaklni oladi:

Uglerod atomini qo'zg'atish jarayoniga ma'lum miqdorda energiya sarflanishiga qaramay, xarajatlar to'rtta kovalent bog'lanish hosil bo'lishi bilan qoplanadi. Shu sababli, valentlik IV uglerod atomiga ko'proq xosdir. Masalan, molekulalarda IV valentlik uglerod mavjud karbonat angidrid, karbonat kislotasi va mutlaqo barcha organik moddalar.

Juftlanmagan elektronlar va yolg'iz elektron juftlardan tashqari, bo'sh () valentlik darajasi orbitallarining mavjudligi ham valentlik imkoniyatlariga ta'sir qiladi. To'ldirilgan darajadagi bunday orbitallarning mavjudligi atomning elektron juftlik qabul qiluvchisi sifatida harakat qilishi mumkinligiga olib keladi, ya'ni. donor-akseptor mexanizmi orqali qo'shimcha kovalent bog'lanishlar hosil qiladi. Masalan, kutilganidan farqli o'laroq, CO uglerod oksidi molekulasida bog'lanish ikki barobar emas, balki quyidagi rasmda aniq ko'rinib turganidek, uch barobar bo'ladi:

Azot atomining valentlik imkoniyatlari

Azot atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasini yozamiz:

Yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, azot atomi o'zining normal holatida 3 ta juftlashtirilmagan elektronga ega va shuning uchun u III valentlikni ko'rsatishga qodir deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. Darhaqiqat, ammiak (NH 3), azot kislotasi (HNO 2), azot triklorid (NCl 3) va boshqalar molekulalarida uch valentlik kuzatiladi.

Kimyoviy element atomining valentligi nafaqat juftlanmagan elektronlar soniga, balki yolg'iz elektron juftlarining mavjudligiga ham bog'liqligi yuqorida aytilgan edi. Buning sababi shundaki, kovalent kimyoviy bog'lanish nafaqat ikkita atom bir-birini bitta elektron bilan ta'minlaganida, balki bitta elektron juftligi bo'lgan bitta atom - donor () uni boshqa atomga bo'sh joy bilan ta'minlaganda ham paydo bo'lishi mumkin () ) orbital valentlik darajasi (akseptor). Bular. Azot atomi uchun valentlik IV donor-akseptor mexanizmi tomonidan hosil qilingan qo'shimcha kovalent bog'lanish tufayli ham mumkin. Masalan, ammoniy kationining hosil bo'lishida to'rtta kovalent bog'lanish kuzatiladi, ulardan biri donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo'ladi:

Kovalent bog'lanishlardan biri donor-akseptor mexanizmiga ko'ra hosil bo'lishiga qaramay, barcha N-H ulanishlari ammoniy kationida mutlaqo bir xil va bir-biridan hech qanday farq qilmaydi.

Azot atomi V ga teng valentlikni ko'rsatishga qodir emas. Buning sababi, azot atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi mumkin emas, bunda ikkita elektron ularning birining energiya darajasiga eng yaqin bo'lgan erkin orbitalga o'tishi bilan juftlashgan. Azot atomida yo'q d-pastki darajali va 3s orbitaliga o'tish energiya jihatidan shunchalik qimmatki, energiya xarajatlari yangi bog'lanishlar hosil bo'lishi bilan qoplanmaydi. Ko'pchilik, masalan, molekulalarda azotning valentligi qanday ekanligiga hayron bo'lishi mumkin azot kislotasi HNO 3 yoki azot oksidi N 2 O 5? Ajablanarlisi shundaki, u erda valentlik ham IV ga ega, buni quyidagi tarkibiy formulalardan ko'rish mumkin:

Rasmdagi nuqta chiziq deb ataladigan narsani ko'rsatadi delokalizatsiya qilingan π - ulanish. Shu sababli, terminal NO obligatsiyalarini "bir yarim obligatsiyalar" deb atash mumkin. Xuddi shunday bir yarim bog'lanishlar ozon O 3, benzol C 6 H 6 va boshqalar molekulasida ham mavjud.

Fosforning valentlik imkoniyatlari

Fosfor atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasini tasvirlaymiz:

Ko'rib turganimizdek, asosiy holatdagi fosfor atomi va azot atomining tashqi qatlamining tuzilishi bir xil va shuning uchun fosfor atomi uchun, shuningdek, azot atomi uchun mumkin bo'lgan valentliklarni kutish mantiqan to'g'ri keladi. Amalda kuzatilgan I, II, III va IV.

Biroq, azotdan farqli o'laroq, fosfor atomi ham mavjud d-5 ta bo'sh orbitali bo'lgan pastki daraja.

Shu munosabat bilan u qo'zg'aluvchan holatga o'tishga qodir, elektronlarni bug'lash 3 s-orbitallar:

Shunday qilib, azot erisha olmaydigan fosfor atomi uchun V valentligi mumkin. Masalan, fosfor atomi fosfor kislotasi, fosfor (V) galogenidlari, fosfor (V) oksidi va boshqalar kabi birikmalar molekulalarida besh valentlikka ega.

Kislorod atomining valentlik imkoniyatlari

Kislorod atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasi quyidagi shaklga ega:

Biz 2-darajada ikkita juftlashtirilmagan elektronni ko'ramiz va shuning uchun kislorod uchun II valentlik mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, kislorod atomining bu valentligi deyarli barcha birikmalarda kuzatiladi. Yuqorida, uglerod atomining valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqayotganda, biz uglerod oksidi molekulasining shakllanishini muhokama qildik. CO molekulasidagi bog'lanish uch barobar, shuning uchun u erda kislorod uch valentli (kislorod elektron juft donor).

Kislorod atomining tashqi bo'lmaganligi sababli d-pastki darajali, elektron juftlik s Va p- orbitallar mumkin emas, shuning uchun kislorod atomining valentlik qobiliyati uning kichik guruhining boshqa elementlariga, masalan, oltingugurtga nisbatan cheklangan.

Oltingugurt atomining valentlik imkoniyatlari

Qo'zg'atmagan holatda oltingugurt atomining tashqi energiya darajasi:

Oltingugurt atomi, kislorod atomi kabi, odatda ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega, shuning uchun oltingugurt ikki valentlikka ega bo'lishi mumkin degan xulosaga kelishimiz mumkin. Darhaqiqat, oltingugurt II valentlikka ega, masalan, H 2 S vodorod sulfidi molekulasida.

Ko'rib turganimizdek, oltingugurt atomi tashqi darajada paydo bo'ladi d-bo'sh orbitallar bilan pastki daraja. Shu sababli, oltingugurt atomi qo'zg'aluvchan holatlarga o'tish tufayli kisloroddan farqli o'laroq, o'zining valentlik qobiliyatini kengaytirishga qodir. Shunday qilib, yolg'iz elektron juftlikni ulashda 3 p-kichik daraja, oltingugurt atomi quyidagi shakldagi tashqi darajadagi elektron konfiguratsiyani oladi:

Bu holatda oltingugurt atomida 4 ta juftlashtirilmagan elektron mavjud bo'lib, bu oltingugurt atomlari IV valentlikni namoyon qilishi mumkinligini ko'rsatadi. Darhaqiqat, oltingugurt SO 2, SF 4, SOCl 2 va boshqalar molekulalarida IV valentlikka ega.

3 da joylashgan ikkinchi yolg'iz elektron juftini juftlashda s-kichik daraja, tashqi energiya darajasi konfiguratsiyani oladi:

Bu holatda VI valentlikning namoyon bo'lishi mumkin bo'ladi. VI-valentli oltingugurt bilan birikmalarga SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 va boshqalarni misol qilib keltirish mumkin.

Xuddi shunday, biz boshqa kimyoviy elementlarning valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqishimiz mumkin.

Video darslik 2: Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi

Video darslik 3: Valentlik. Valentlikni aniqlash

Ma'ruza: Elektromanfiylik. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi va valentligi

Elektromanfiylik

Elektromanfiylik atomlarning boshqa atomlarning elektronlarini ularga qo'shilish uchun jalb qilish qobiliyatidir.

Jadvaldan foydalanib, ma'lum bir kimyoviy elementning elektronegativligini baholash oson. Esingizda bo'lsa, darslarimizdan birida davriy jadvaldagi davrlar bo'ylab chapdan o'ngga o'tishda va guruhlar bo'ylab pastdan yuqoriga o'tishda ko'payishi aytilgan edi.

Masalan, taklif qilingan qatordan qaysi element eng elektronegativ ekanligini aniqlash vazifasi berildi: C (uglerod), N (azot), O (kislorod), S (oltingugurt)? Biz jadvalga qaraymiz va bu O ekanligini topamiz, chunki u o'ng tomonda va boshqalardan balandroq.

Elektromanfiylikka qanday omillar ta'sir qiladi? Bu:

• Atomning radiusi qanchalik kichik bo'lsa, elektronegativligi shunchalik yuqori bo'ladi.
• Valentlik qobig'i elektronlar bilan to'ldirilgan bo'lsa, elektronlar qanchalik ko'p bo'lsa, elektronegativlik shunchalik yuqori bo'ladi.

Barcha kimyoviy elementlardan ftor eng elektron manfiy hisoblanadi, chunki u kichik atom radiusi va valentlik qobig'ida 7 ta elektronga ega.

Elektromanfiyligi past bo'lgan elementlarga ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari kiradi. Ular katta radiuslarga ega va tashqi qobiqda juda kam elektronlar mavjud.

Atomning elektronegativlik qiymatlari doimiy bo'lishi mumkin emas, chunki u ko'pgina omillarga, jumladan, yuqorida sanab o'tilganlarga, shuningdek, bir xil element uchun har xil bo'lishi mumkin bo'lgan oksidlanish darajasiga bog'liq. Shuning uchun, elektronegativlik qiymatlarining nisbiyligi haqida gapirish odatiy holdir. Siz quyidagi o'lchovlardan foydalanishingiz mumkin:

Ikki elementdan iborat ikkilik birikmalar uchun formulalarni yozishda sizga elektronegativlik qiymatlari kerak bo'ladi. Masalan, Cu 2 O mis oksidining formulasi - birinchi element elektronegativligi pastroq bo'lgan elementni yozish kerak.

Kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida elementlar orasidagi elektron manfiylik farqi 2,0 dan katta bo'lsa, kovalent qutb bog'i kamroq bo'lsa, ion bog' hosil bo'ladi;

Oksidlanish holati

Oksidlanish holati (CO)- bu birikmadagi atomning shartli yoki haqiqiy zaryadi: shartli - agar bog` qutbli kovalent bo`lsa, real - bog` ion bo`lsa.

Atom elektronlardan voz kechganda musbat zaryad oladi, elektronlarni qabul qilganda esa manfiy zaryad oladi.

Oksidlanish holatlari belgilar ustida ishora bilan yozilgan «+»/«-» . Oraliq CO lar ham mavjud. Elementning maksimal CO musbat va guruh raqamiga teng, metallar uchun minimal manfiy nolga teng, metall bo'lmaganlar uchun = (Guruh raqami – 8). Maksimal CO bo'lgan elementlar faqat elektronlarni qabul qiladi va minimal CO li elementlar faqat elektronlarni beradi. Oraliq CO ga ega bo'lgan elementlar elektronlarni ham berishi, ham qabul qilishi mumkin.

Keling, CO ni aniqlash uchun bajarilishi kerak bo'lgan ba'zi qoidalarni ko'rib chiqaylik:

Barcha oddiy moddalarning CO si nolga teng.

Molekuladagi barcha CO atomlarining yig'indisi ham nolga teng, chunki har qanday molekula elektr neytraldir.

Kovalent qutbsiz aloqaga ega bo'lgan birikmalarda CO nolga (O 2 0), ionli bog'lanish bilan esa ionlarning zaryadlariga (Na + Cl - natriy CO +1, xlor -1) teng bo'ladi. Kovalent qutbli bog ga ega bo lgan birikmalarning CO elementlari ionli bog langan deb hisoblanadi (H:Cl = H + Cl -, ya’ni H +1 Cl -1).

Elektromanfiyligi eng katta bo'lgan birikmadagi elementlar manfiy oksidlanish darajasiga ega, eng kam elektrongativligi esa ijobiy oksidlanish darajasiga ega. Shunga asoslanib, metallar faqat "+" oksidlanish darajasiga ega degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Doimiy oksidlanish holatlari:

Ishqoriy metallar +1.

Ikkinchi guruhning barcha metallari +2. Istisno: Hg +1, +2.

Alyuminiy +3.

• Vodorod +1. Istisno: faol metallarning gidridlari NaH, CaH 2 va boshqalar, bu erda vodorodning oksidlanish darajasi -1.

  Kislorod - 2. Istisno: F 2 -1 O +2 va kislorodning oksidlanish darajasi -1 bo'lgan –O–O– guruhini o'z ichiga olgan peroksidlar.

Ion bog'lanish hosil bo'lganda, elektronning ma'lum bir ko'chishi sodir bo'ladi, kamroq elektronegativ atomdan kattaroq elektron manfiy atomga. Bundan tashqari, bu jarayonda atomlar doimo elektr neytralligini yo'qotadi va keyinchalik ionlarga aylanadi. Butun sonli to'lovlar ham hosil bo'ladi. Qutbli kovalent bog'lanish hosil bo'lganda, elektron faqat qisman uzatiladi, shuning uchun qisman zaryadlar paydo bo'ladi.

Valentlik

Valentlikatomlarning n hosil qilish qobiliyatidir - boshqa elementlarning atomlari bilan kimyoviy bog'lanishlar soni.

Valentlik, shuningdek, atomning boshqa atomlarni o'ziga yaqin tuta olish qobiliyatidir. Maktab kimyo kursidan ma'lumki, turli atomlar tashqi energiya sathidan elektronlar orqali bir-biriga bog'langan. Juftlanmagan elektron boshqa atomdan juftlik izlaydi. Ushbu tashqi darajadagi elektronlar valent elektronlar deb ataladi. Bu shuni anglatadiki, valentlikni atomlarni bir-biriga bog'laydigan elektron juftlar soni sifatida ham aniqlash mumkin. Suvning strukturaviy formulasiga qarang: H - O - H. Har bir chiziq elektron juftdir, ya'ni u valentlikni ko'rsatadi, ya'ni. Bu erda kislorod ikkita chiziqqa ega, ya'ni u ikki valentli, vodorod molekulalari har bir chiziqdan keladi, ya'ni vodorod bir valentli. Yozishda valentlik rim raqamlari bilan ko'rsatiladi: O (II), H (I). Element ustida ham ko'rsatilishi mumkin.

Valentlik doimiy yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin. Masalan, metall ishqorlarda u doimiy va I ga teng. Lekin xlor turli birikmalarda I, III, V, VII valentlikni namoyon qiladi.

Elementning valentligini qanday aniqlash mumkin?

Davriy sistemaga yana qaraylik. Asosiy kichik guruhlarning metallari doimiy valentlikka ega, shuning uchun birinchi guruh metallari I, ikkinchisi - II valentlikka ega. Va yon kichik guruhlarning metallari o'zgaruvchan valentlikka ega. Metall bo'lmaganlar uchun ham o'zgaruvchan. Atomning eng yuqori valentligi guruh raqamiga, eng pasti = guruh raqamiga teng - 8. Tanish formula. Bu valentlik oksidlanish darajasi bilan mos kelishini anglatmaydimi? Esda tutingki, valentlik oksidlanish darajasiga to'g'ri kelishi mumkin, ammo bu ko'rsatkichlar bir-biriga o'xshash emas. Valentlik =/- belgisiga ega bo'lishi mumkin emas, shuningdek, nolga teng bo'lishi mumkin emas.

Ikkinchi usul, agar elementlardan birining doimiy valentligi ma'lum bo'lsa, kimyoviy formula yordamida valentlikni aniqlashdir. Masalan, mis oksidi formulasini oling: CuO. Kislorod valentligi II. Bu formulada bitta kislorod atomi uchun bitta mis atomi borligini ko'ramiz, ya'ni misning valentligi II ga teng. Endi murakkabroq formulani olaylik: Fe 2 O 3. Kislorod atomining valentligi II ga teng. Bu erda uchta shunday atom bor, 2*3 =6 ni ko'paytiring. Ikki temir atomiga 6 valentlik borligini aniqladik. Bitta temir atomining valentligini aniqlaymiz: 6:2=3. Demak, temirning valentligi III ga teng.

Bundan tashqari, "maksimal valentlikni" baholash zarur bo'lganda, har doim "hayajonlangan" holatda mavjud bo'lgan elektron konfiguratsiyadan boshlash kerak.

3-bob. KIMYOVIY BOG'

Kimyoviy element atomining boshqa elementning ma'lum miqdordagi atomlarini biriktirish yoki kimyoviy bog'lanish hosil qilish qobiliyati elementning valentligi deyiladi.

Valentlik I dan VIII gacha bo'lgan musbat butun son sifatida ifodalanadi. Valentlik 0 ga teng yoki undan katta VIII no. Doimiy valentlikni vodorod (I), kislorod (II), ishqoriy metallar - asosiy kichik guruhning birinchi guruhi elementlari (I), ishqoriy tuproq elementlari - asosiy kichik guruhning (II) ikkinchi guruhining elementlari namoyon bo'ladi. Boshqa kimyoviy elementlarning atomlari namoyon bo'ladi o'zgaruvchan valentlik. Shunday qilib, o'tish metallari - barcha ikkilamchi kichik guruhlarning elementlari - I dan III gacha namoyon bo'ladi. Masalan, birikmalardagi temir ikki yoki uch valentli, mis mono va ikki valentli bo'lishi mumkin. Boshqa elementlarning atomlari guruh soniga va oraliq valentlikka teng birikmalarda valentlikni namoyon qilishi mumkin. Masalan, oltingugurtning eng yuqori valentligi IV, eng pasti II, oraliqlari esa I, III va IV.

Valentlik kimyoviy element atomini boshqa elementlarning atomlari bilan bog'laydigan kimyoviy bog'lanishlar soniga teng. kimyoviy birikma. Kimyoviy bog'lanish tire (-) bilan ko'rsatilgan. Molekuladagi atomlarning ulanish tartibini va har bir elementning valentligini ko'rsatadigan formulalar grafik deyiladi.

Oksidlanish holati - molekuladagi atomning shartli zaryadi bo'lib, barcha bog'lanishlar tabiatan ionli bo'ladi degan faraz asosida hisoblanadi. Bu shuni anglatadiki, ko'proq elektron manfiy atom bitta elektron juftini butunlay o'ziga qarab siljitib, 1- zaryad oladi. Qutbsiz kovalent bog'lanish bir xil atomlar orasidagi oksidlanish darajasiga hissa qo'shmaydi.

Murakkab tarkibidagi elementning oksidlanish darajasini hisoblash uchun quyidagi qoidalarga amal qilish kerak:

1) oddiy moddalardagi elementlarning oksidlanish darajalari nolga teng deb qabul qilinadi (Na 0; O 2 0);

2) molekulani tashkil etuvchi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig’indisi nolga teng, kompleks ionda esa bu yig’indi ion zaryadiga teng;

3) atomlar doimiy oksidlanish darajasiga ega: ishqoriy metallar(+1), ishqoriy tuproq metallari, rux, kadmiy (+2);

4) birikmalardagi vodorodning oksidlanish darajasi +1, metall gidridlari (NaH va boshqalar) bundan mustasno, bunda vodorodning oksidlanish darajasi –1 ga teng;

5) birikmalardagi kislorodning oksidlanish darajasi -2 ga teng, peroksidlar (-1) va kislorod ftorid OF2 (+2) bundan mustasno.

Elementning maksimal ijobiy oksidlanish darajasi odatda uning guruh raqamiga to'g'ri keladi davriy jadval. Elementning maksimal salbiy oksidlanish darajasi maksimal musbat oksidlanish darajasi minus sakkizga teng.

Istisnolar ftor, kislorod, temir: ularning eng yuqori oksidlanish darajasi ular tegishli bo'lgan guruh sonidan past bo'lgan raqam bilan ifodalanadi. Mis kichik guruhining elementlari, aksincha, ular I guruhga tegishli bo'lsa-da, birdan kattaroq eng yuqori oksidlanish darajasiga ega.

Kimyoviy elementlarning atomlari (asli gazlardan tashqari) bir-biri bilan yoki b.m.ni tashkil etuvchi boshqa elementlarning atomlari bilan oʻzaro taʼsir qilishi mumkin. murakkab zarralar - molekulalar, molekulyar ionlar va erkin radikallar. Kimyoviy bog'lanish paydo bo'ladi elektrostatik kuchlar atomlar orasida , bular. elektronlar va atom yadrolari o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchlari. Atomlar o'rtasidagi kimyoviy bog'lanishlarning shakllanishida asosiy rol o'ynaydi valent elektronlar, ya'ni. elektronlar tashqi qobiqda joylashgan.