үй » Сипаттамалары » Стационарлық және қозған күйдегі атомдардың валенттілігі. Химиялық қосылыстардағы элементтер атомдарының валенттілік мүмкіндіктері

Стационарлық және қозған күйдегі атомдардың валенттілігі. Химиялық қосылыстардағы элементтер атомдарының валенттілік мүмкіндіктері

Химиялық элементтер атомдарының сыртқы энергетикалық деңгейлерінің құрылымы негізінен олардың атомдарының қасиеттерін анықтайды. Сондықтан бұл деңгейлер валенттік деңгейлер деп аталады. Химиялық байланыстың түзілуіне осы деңгейлердің, кейде сыртқы деңгейге дейінгі электрондар қатыса алады. Мұндай электрондарды валенттік электрондар деп те атайды.
Химиялық элемент атомының валенттілігі ең алдымен химиялық байланыстың түзілуіне қатысатын жұпталмаған электрондар санымен анықталады.
Негізгі топшалар элементтерінің атомдарының валенттік электрондары сыртқы электрон қабатының s- және p-орбитальдарында орналасады. Лантанидтер мен актинидтерден басқа бүйір топшаларының элементтері үшін валенттік электрондар сыртқы және алдыңғы сыртқы қабаттың d-орбитальдарының s-орбитальдарында орналасады.
Химиялық элементтер атомдарының валенттілік мүмкіндіктерін дұрыс бағалау үшін олардағы электрондардың энергетикалық деңгейлер мен ішкі деңгейлер бойынша таралуын қарастыру және Паули принципіне және қозбағандар үшін Хунд ережесіне сәйкес жұпталмаған электрондардың санын анықтау қажет. атомның негізгі немесе стационарлық күйі және қозғалған үшін (содан кейін ол қосымша энергия алды, нәтижесінде сыртқы қабаттың электрондары жұптасып, бос орбитальдарға ауысады). Қозған күйдегі атом жұлдызшасы бар сәйкес элемент белгісімен белгіленеді. Мысалы, стационарлық және қозған күйдегі фосфор атомдарының валенттілік мүмкіндіктерін қарастырайық:

Қозбаған күйде фосфор атомының p ішкі деңгейінде үш жұпталмаған электроны болады. Атом қозған күйге өткенде d-ішкі деңгейдің жұп электрондарының бірі d-ішкі деңгейдің бос орбиталына ауыса алады. Фосфордың валенттілігі үштен (негізгі күйде) беске (қозған күйде) өзгереді.
Жұпталған электрондардың бөлінуі энергияны қажет етеді, өйткені электрондардың жұптасуы атомдардың потенциалдық энергиясының төмендеуімен бірге жүреді. Бұл ретте атомды қозған күйге көшіру үшін жұмсалатын энергия жұпталмаған электрондар арқылы химиялық байланыстардың түзілуі кезінде бөлінетін энергиямен өтеледі.
Осылайша, стационарлық күйдегі көміртегі атомында екі жұпталмаған электрон болады. Демек, олардың қатысуымен екі коваленттік байланыс түзетін екі ортақ электронды жұп түзілуі мүмкін. Дегенмен, көптеген бейорганикалық және барлық органикалық қосылыстардың құрамында төрт валентті көміртек атомдары бар екенін жақсы білесіз. Оның атомдары қозған күйде бұл қосылыстарда төрт коваленттік байланыс түзетіні анық.

Көміртек атомдарының қозуына жұмсалатын энергия екі қосымша коваленттік байланыстың түзілуі кезінде бөлінетін энергиямен өтеледі. Сонымен, көміртек атомдарын 2s 2 2р 2 стационарлық күйден қозған күйге - 2s 1 2р 3 көшіру үшін шамамен 400 кДж/моль энергия жұмсау керек. Бірақ қаныққан көмірсутектерде С-Н байланысы түзілгенде 360 кДж/моль бөлінеді. Демек, екі моль C-H байланысы түзілгенде, 720 кДж бөлінеді, бұл көміртегі атомдарының қозған күйге ауысу энергиясынан 320 кДж/мольге артық.
Қорытындылай келе, химиялық элементтер атомдарының валенттілік мүмкіндіктері атомдардың қозғалмайтын және қозғалған күйлеріндегі жұпталмаған электрондар санымен шектелуден алыс екенін атап өткен жөн. Егер коваленттік байланыстың түзілуінің донорлық-акцепторлық механизмі есіңізде болса, онда бос орбитальдардың болуымен және бере алатын жалғыз электрон жұптарының болуымен анықталатын химиялық элементтер атомдарының тағы екі валенттілік мүмкіндігі сізге түсінікті болады. донор-акцепторлық механизм арқылы ковалентті химиялық байланыс. Аммоний ионының NH4+ түзілуін еске түсірейік. (Химиялық элементтер атомдарының осы валенттілік мүмкіндіктерін жүзеге асыруын химиялық байланыстарды зерттегенде толығырақ қарастырамыз.) Жалпы қорытынды жасайық.

Мақалалар Сызбалар Кестелер Сайт туралы Қазақша

Фосфордың валенттілігі

Фосфор Р (Is 2s 2/f 3s Зр) валенттілік электрондарының саны бойынша азоттың аналогы болып табылады. Бірақ 3-ші периодтың элементі ретінде 2-ші периодтың элементі азоттан айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл айырмашылық азотқа қарағанда фосфордың атомдық өлшемі үлкен, иондану энергиясы төмен, электронға жақындығы жоғары және атомдық поляризациялану қабілеті жоғары. Фосфордың максималды координациялық саны - алты. 3-ші периодтың басқа элементтеріне келетін болсақ, RL - RL байланысы фосфор атомына тән емес, сондықтан азотқа қарағанда, фосфор орбитальдарының sp- және sp- гибридті күйлері тұрақсыз. Қосылыстардағы фосфор -3-тен +5-ке дейін тотығу дәрежесін көрсетеді. Ең типтік тотығу дәрежесі +5.

және-ден тұратын қосылыстың формуласын құрайық. фосфор (валенттігі V) және оттегі (валенттігі II).

Фосфордың қандай қосылыстарда валенттілігі ең жоғары?

Фосфордың валенттілік мүмкіндіктері қандай?Ол осы жағынан аналогы – азоттан несімен ерекшеленеді?

Фосфор атомының электрондық құрылымы 16Р 5 25 2р Зз Зр формуласына сәйкес келеді. Фосфордың үшінші (сыртқы) энергетикалық деңгейінде валенттік электрондары бар, оларда 5- және үш р-орбитальдардан басқа бес бос -орбитальдар болады.

Басқа көзқарас бойынша, фосфор мен азоттың қасиеттерінің айырмашылығы фосфор атомында валентті 3 орбитальдардың болуымен түсіндіріледі,

Р және 8 атомдарының валенттік орбиталық электрон конфигурацияларын салыстыру негізінде фосфордың бірінші иондану энергиясы Р (1063 кДж моль) мен күкірт 8 (1000 кДж моль) арасындағы айырмашылықты түсіндіріңіз.

Бірақ фосфорда 3-ші периодтың элементі ретінде валенттік орбитальдардың рөлін 3-ші орбитальдар да атқарады. Сондықтан V топтың осы типтік элементтерінің химиясында ортақ қасиеттерімен қатар елеулі айырмашылықтар пайда болады. Фосфор үшін валентті орбитальдардың будандастыруының zrCh-, zrCh- және 5p-типтері мүмкін. Фосфордың максималды координациялық саны 6. Азоттан айырмашылығы фосфор бос 3d орбитальдармен сәйкес атомдардың электронды жұптарын қабылдауына байланысты l - rl байланысымен сипатталады.

Фосфордың тұрақты координациялық саны (V) 4-ке тең, бұл оның валенттілік орбитальдарының sp-гибридтенуіне сәйкес келеді. 5 және 6 координациялық сандар сирек кездеседі, бұл жағдайда фосфор атомына сәйкесінше sp4- және sp-гибридті күйлер беріледі (415-бет).

Ұқсас мінез-құлық VA тобының элементтерінде кездеседі, бірақ бұл топтағы металдар мен бейметалдар арасындағы шекара төменірек. Азот пен фосфор бейметалдар болып табылады, олардың ковалентті қосылыстарының химиясы және мүмкін болатын тотығу дәрежелері конфигурацияда бес валенттік электронның болуымен анықталады.Азот пен фосфордың тотығу дәрежесі көбінесе – 3, -b 3 және +5 болады. Мышьяк As және сурьма Sb амфотерлі оксидтер түзетін жартылай металдар, тек висмуттың металлдық қасиеті бар. As және Sb үшін ең маңызды тотығу дәрежесі + 3 болып табылады. Bi үшін бұл кейбір өте ерекше жағдайларда көрсетілген тотығу күйлерінен басқа мүмкін болатын жалғыз. Висмут барлық бес валенттілік электрондарын жоғалта алмайды, бұл үшін қажетті энергия тым жоғары. Алайда, ол Би ионын құра отырып, үш br-электронды жоғалтады.

Менделеев өзінің диссертациялық жұмысын Германияда, Гейдельбергте, дәл Карлсруэдегі Халықаралық химиялық конгресс кезінде орындады. Ол конгреске қатысып, атомдық салмақ мәселесіне қатысты өз көзқарасын анық білдірген Канницароның сөзін тыңдады. Ресейге оралған Менделеев элементтер тізімін зерттей бастады және атомдық салмақтардың өсу реті бойынша орналасқан элементтердің валенттілігінің өзгеру периодтылығына назар аударды: сутегі валенттілігі 1, литий I, бериллий 2, бор 3, көміртегі 4, магний 2, азот 3, күкірт 2, фтор 1, натрий 1, алюминий 3, кремний 4, фосфор 3, k1 көміртегі 2, хлор I, т.б.

Фосфор – валенттілік электрондарының саны бойынша (35 3р) азоттың аналогы.

Оттегі атомдары кем дегенде екі түрлі атоммен біріктіріледі. Кальций, күкірт, магний және барий бірдей әрекет етеді. Бұл элементтердің валенттілігі екі, ал азот, фосфор, алюминий және алтын үш валенттілікке ие. Темірдің валенттілігі екі немесе үш болуы мүмкін. Негізінде, валенттілік мәселесі бастапқыда көрінгендей қарапайым емес болып шықты, бірақ бұл теорияның ең қарапайым нұсқасы да маңызды қорытындылар жасауға мүмкіндік берді.

Литийден фтор G-ге ауысқанда металдық қасиеттердің табиғи әлсіреуі және валенттіліктің бір мезгілде жоғарылауымен бейметалдық қасиеттердің жоғарылауы байқалады. Фтор G-ден атомдық массасы бойынша келесі элементке, натрий La-ға өту қасиеттері мен валенттіліктерінің күрт өзгеруімен жүреді, ал натрий белсендірек болса да, типтік бір валентті металл бола отырып, литийдің қасиеттерін көп қайталайды. Натрийден басқа магний көп жағынан бериллий Be-ге ұқсайды (екеуі де екі валентті және металдық қасиет көрсетеді, бірақ екеуінің де химиялық белсенділігі Li - Na жұбына қарағанда айқын емес). Алюминий A1, магнийдің жанында, В борға ұқсайды (валенттігі 3). Қаншалықты жақын туыстар бір-біріне ұқсас кремний 81 және көміртегі С, фосфор P және азот S, күкірт 8 және оттегі O, хлор С1 және фтор G. Атомдық массаның өсу ретімен хлордан кейінгі келесі элементке ауысқанда, калий K, өзгерістің секірісі қайтадан валенттілік пен химиялық қасиеттерде пайда болады. Калий, литий және натрий сияқты, элементтер қатарын ашады (қатарынан үшінші), оның өкілдері алғашқы екі қатардағы элементтермен терең ұқсастықты көрсетеді.

Қоспаның тиімділігі аддитивті молекуладағы элементтердің валенттілік күйі мен орнына, функционалдық топтардың болуына, олардың синергиясы мен басқа факторларға байланысты. Майлау майларына қосымша ретінде фосфор, күкірт, оттегі және азот бар қосылыстарды қолдану осы элементтердің электронды құрылымының ерекшелігімен тығыз байланысты. Олардың қозғалтқыш бөліктерінің металл бетімен әрекеттесуі соңғысының модификациясына (құрылымының өзгеруіне) әкеледі және қорғаныс қабықшаларының пайда болуына байланысты май ерітіндісіндегі бұл қосылыстардың коррозияға қарсы, тозуға қарсы және экстремалды қысым қасиеттері қамтамасыз етіледі. . Сонымен қатар, осы элементтерден тұратын қоспалар тотығу тізбегін пероксид радикалдарымен әрекеттесу арқылы бұзып, гидропероксидтерді бұза отырып, мұнайды тұрақтандырады.

Галогендеу. Хлорлау үшін жиі қолданылатын катализаторларға металдық темір, мыс оксиді, бром, күкірт, йод, темірдің галогенидтері, сурьма, қалайы, мышьяк, фосфор, алюминий және мыс, өсімдік және жануарлар көмірі, белсендірілген боксит және басқа да саздар жатады. Бұл катализаторлардың көпшілігі галоген тасымалдаушылары болып табылады. Осылайша, галогендік қосылыстардағы Fe, Sb және P бос хлордың қатысуымен екі валенттік күйде болуы мүмкін; олар кезектесіп хлорды белсенді түрде қосып, шығарады. Сол сияқты йод, бром және күкірт хлормен тұрақсыз қосылыстар түзеді. Бромдау катализаторлары хлорлау катализаторларына ұқсас. Фосфор йодтау үшін ең жақсы үдеткіш болып табылады. Фторлау процесі катализаторды қажет етпейді. Оттегі болған жағдайда галогендену баяулайды.

Каталитикалық хлорлау хлорланатын көмірсутектерде немесе газ тәрізді парафинді көмірсутектерді хлорлауда ерітілген сәйкес хлоридтер түріндегі йод, күкірт, фосфор, сурьма және т.б. еріткіш. Кемінде екі валенттілік мәні бар элементтер ғана пайдаланылады. Диазо-метан, тетраэтил қорғасын және гексафенилетан сияқты радикалдар түзетін заттарды біртекті катализаторлар ретінде де қолдануға болады. Олар хлор молекуласын бірден тізбекті реакция тудыратын атомдарға бөлу қабілетіне ие.

Элемент әртүрлі тотығу дәрежелеріне сәйкес келетін қосылыстардың бірнеше қатарын түзсе, қосылыс атауынан кейін жақша ішінде катионның валенттілігі (рим цифрларымен) немесе галоген, оттегі, күкірт немесе қышқыл саны көрсетіледі. қосынды молекуласындағы қалдықтар (сөзбен). Мысалы, темір хлориді (Р1), фосфор хлориді үш), марганец оксиді (екі). Бұл жағдайда валенттіліктің белгіленуі әдетте аз тән валенттілік күйлері үшін беріледі. Мысалы, екі валентті күйдегі мыс үшін валенттілік көрсетілмейді, ал бір валентті мыс мыс йодиді (I) деп белгіленеді.

Кремний және германий сияқты заттардың өткізгіштігін оларға белгілі бір қоспаларды аз мөлшерде енгізу арқылы арттыруға болады. Мысалы, кремний кристалдарына бор немесе фосфор қоспаларын енгізу жолақ аралық саңылаудың тиімді тарылуына әкеледі. Кристалдың өсуі кезінде кремний құрылымына аз мөлшерде бор немесе фосфор (миллионға бірнеше бөлік) қосылуы мүмкін. Фосфор атомында бес валенттік электрон бар, сондықтан олардың төртеуі пайдаланылғаннан кейін -

Фосфор, мышьяк, сурьма және висмут мырыш топшасының s-элементтерімен және d-элементтерімен ғана формалды валенттілікке сәйкес келетін стехиометриялық қосылыстар түзеді.

Бояғыш пен адсорбент біртұтас кванттық жүйені құрайтыны көптеген фактілерден анық көрінеді. Олардың ішіндегі ең айқыны, кез келген, мысалы, ең төменгі жиіліктің белгілі бір фосфордың жұту жолағындағы сәулеленуін жұту оның барлық сәулелену спектрінің, соның ішінде жұтылатын жарықтың жиіліктерінен айтарлықтай жоғары жиіліктердің шығарылуын тудырады. Бұл сәулелену кванттары жалпы пайдалану үшін пайдаланылады дегенді білдіреді және жұтылатын жарықтың аз жиілігінен асатын жиіліктерді шығаруға жеткіліксіз энергия да қатты дененің жалпы ресурстарынан келеді. Бояғыш сөзсіз тек бетінде болғанымен, оған тән ұзын толқындардың жарықты жұтуы (олар үшін бұл бояуды сіңіретін кристал іс жүзінде мөлдір) күміс бромидінің кристалы көлемінде металл күмістің түзілуімен бірге жүреді. басқа түсіндірулерге жол бермейді. Бұл жағдайда күміс бромидінің сезімталдығы ұзын толқындарға қарай әрі қарай ығысады, бояғыш молекуласының құрылымындағы конъюгацияланған байланыстар тізбегі соғұрлым ұзарады (44-сурет). Бояғыштың электрондары толқындық қозғалыста және бояғыш молекуласы кристалға валенттік байланыспен қосылып, онымен біртұтас бүтін құрайтындығы факт. Кристалл мен бояғыш бір кванттық жүйені құрайды. Таңқаларлық емес, сондықтан таза фотолиз механизмі

Фосфордың P валенттілігі 3x 3p, ал күкірттің 8 валенттілігі 3x 3p. Осылайша, Р атомында жартылай толтырылған 3p қабығы болады, ал 8 атомында 3p орбитальдарында бұрыннан бар электрондардың бірімен жұптасуға мәжбүр болған қосымша электрон бар.

Кремнийдің кристалдық құрылымында коваленттік байланыстардың пайда болуы үшін фосфор тағы бір электронды ұстайды. Кристалға электр өрісі әсер еткенде, бұл электрон фосфор атомынан ығысуы мүмкін; сондықтан фосфор кремний кристалындағы электрон доноры деп аталады. Берілген электрондарды шығару үшін бар болғаны 1,05 кДж моль қажет; бұл энергия аздаған фосфор қоспасы бар кремний кристалын өткізгішке айналдырады. Кремний кристалына бор қоспаларын енгізгенде, керісінше құбылыс орын алады. Кремний кристалында коваленттік байланыстың қажетті санын түзу үшін бор атомында бір электрон жетіспейді. Сондықтан кремний кристалындағы әрбір бор атомы үшін байланыс орбиталында бір бос орын болады. Кремний валенттік электрондары бор атомдарымен байланысты осы бос орбитальдарға қозғалуы мүмкін, бұл электрондардың кристалда еркін қозғалуына мүмкіндік береді. Мұндай өткізгіштік көрші кремний атомының электронының бор атомының бос орбиталына секіруінің нәтижесінде пайда болады. Кремний атомының орбиталында жаңадан пайда болған бос орын бірден өзінен кейінгі басқа кремний атомының электронымен толтырылады. Электрондар бір атомнан екінші атомға секіретін каскадтық эффект пайда болады. Физиктер бұл құбылысты оң зарядталған тесіктің қарама-қарсы бағытта қозғалысы ретінде сипаттауды жөн көреді. Бірақ құбылыс қалай сипатталғанына қарамастан, кристалда фосфор сияқты электрон донорының немесе бор сияқты электронды акцептордың аз мөлшері болса, кремний сияқты заттың өткізгіштігін белсендіру үшін аз энергия қажет болатыны анық.

Ақ фосфор схемалық түрде суретте көрсетілген тетраэдрлік Р4 молекулаларынан тұрады. 21.25. Бөлімде атап өтілгендей. 8.7, 1-бөлім, байланыс бұрыштары 60", P4 молекуласындағы сияқты, басқа молекулаларда өте сирек кездеседі. Олар өте керілген байланыстардың болуын көрсетеді, бұл жоғары реакция қабілетіне сәйкес келеді.

Фосфор азоттың электронды аналогы болғанымен, атомның валенттік мекрондық қабатында бос i-орбитальдардың болуы фосфор қосылыстарының азот қосылыстарынан айырмашылығын көрсетеді.

Фосфорорганикалық қосылыстардың электрондық құрылысы және химиялық байланыстың табиғаты, фосфор байланысының энергиясы мен ұзындығы, байланыс бұрыштары, италдардың 3-ші орбиты қатысатын байланыстардың түзілуі.

Одан да көп мөлшерде хош иісті қасиеттер фосфор сақинасына тән. 2,4,6-Трифенилфосфор метил иодиді немесе триэтилоксоний борофторидінің әсерінен аутооксидтенбейді немесе төрттендірмейді. Бұл ретте оның нуклеофильді реагенттермен - алкил немесе ариллитий қосылыстарымен әрекеттесуі бөлме температурасында бензолда оңай жүреді.» Бұл жағдайда шабуыл валенттік қабығы децетумға дейін кеңейетін және резонанстық тұрақтандырылған фосфорға әсер етеді. Фосфо-ринді анион пайда болады ( 1). Анионның (I) түзілуі PMR және УК спектрлері арқылы дәлелденді. Қою көк-күлгін түсті реакциялық қоспаның гидролизі 1-алкил(арил)-2, 4,6-три-

Силикатты фосфорды дайындау. Фосфордың химиялық құрамы, фосфордың құрылымы, Mn валенттілігі. Силикат негізіндегі кристалды люминофорларды дайындаудың әртүрлі әдістерінің айтарлықтай саны бар. Мысал ретінде біз олардың біреуін береміз. Мырыш оксидінің жақсы тазартылған аммиак ерітіндісін, марганец нитратының сулы ерітіндісін және кремний қышқылының (этил силикат) спиртті ерітіндісін бірге құйып, гель түзеді. Гель кептірілген, ұнтақталған және кварц ыдыстарында 1200 ° C дейін күйдіріледі және күйдіруден кейін тез салқындатылады. Егер Mn мөлшері аз болса, күйдіруді ауада аз Mn мөлшерімен жүргізуге болады, оның тотығуын болдырмау үшін күйдіруді көмірқышқыл газы атмосферасында жүргізеді.

Мұнай қалдықтарының каталитикалық тотығуы. Әртүрлі катализаторлар мен инициаторлар арқылы тотыққан битумға шикізаттың тотығу процесін жылдамдату, сапасын жақсарту немесе белгілі бір қасиеттерді беру әрекеттері көп. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының катализаторы ретінде тұз қышқылының тұздарын және валенттілігі өзгермелі металдарды (темір, мыс, қалайы, титан және т.б.) пайдалану ұсынылады. Сусыздандыру, алкилдеу және крекинг (протонды тасымалдау) катализаторлары ретінде тотығу инициаторлары – пероксидтер ретінде алюминий, темір, қалайы хлоридтері және фосфор пентоксиді ұсынылады. Бұл катализаторлардың көпшілігі битумды оттегімен байытпай, шикізат молекулаларының (майлар мен шайырлар) асфальтендерге нығыздалу реакцияларын бастайды. Көптеген патенттік әдебиеттерде келтірілген шикізаттың тотығу процесін жеделдету және битум қасиеттерін жақсарту мүмкіндіктері (негізінен берілген жұмсарту температурасында енуді жоғарылату бағытында) көптеген патенттік әдебиеттерде келтірілген, бірақ патенттердің авторлары олардың процестің химиясын ашпай ұсыныстары, олардың қорытындылары осы монографияда қарастырылмаған. А.Хойбергтің зерттеулері

Көп жағдайда галогендеу жеңіл сәулеленумен (толқын ұзындығы 3000-5000 А) немесе жоғары температурада (катализатормен немесе катализаторсыз) жеделдетіледі. Әдетте катализаторлар ретінде екі валенттік күйге ие және бір валенттік күйден екінші валенттілікке өту кезінде галоген атомдарын беруге қабілетті металл галогенді қосылыстар – P I5, P I3, Fe lg қолданылады. Сондай-ақ сурьма хлориді немесе марганец хлориді, сондай-ақ металл емес катализаторлар - йод, бром немесе фосфор қолданылады.

Литий мен натрийдің электронға жақындығы орташа, бериллийдің электронға жақындығы теріс, магнийдің нөлге жақын электрон жақындығы бар. Be және M атомдарында валенттік х-орбиталь толығымен толтырылған және қосылған электрон энергиясы жоғары орналасқан р-орбиталды алуы керек. Азот пен фосфордың электронды жақындығы төмен, өйткені қосылатын электрон осы атомдарда жартылай толтырылған p орбитальдарындағы электрондардың бірімен жұптасуы керек.

Үшінші және одан кейінгі период элементтерінің атомдары көбінесе октет ережесіне бағынбайды. Олардың кейбіреулері октет ережесі болжағаннан гөрі көбірек атомдармен байланысудың (яғни, көп электрон жұптарымен қоршалуының) керемет қабілетін көрсетеді. Мысалы, фосфор мен күкірт сәйкесінше PF5 және SF қосылыстарын құрайды. Бұл қосылыстардың Льюис құрылымдарында ауыр элементтің барлық валенттік электрондары басқа атомдармен байланыс түзу үшін пайдаланылады.

Бұл диаграммаларда толық көрсеткі координациялық байланыстың орнын көрсетеді. Мұнда пайда болатын донорлық элементтер (күкірт, мышьяк және азот), сондай-ақ селен, фосфор және т.б., егер олар ең жоғары валенттілік жағдайында болса, каталитикалық улардың қасиеттеріне ие қосылыстар түзбейді, өйткені бұл жағдайда молекулалар бос электрондардың жұптары болмайды. Бұл элементтердің иондары үшін де солай. Мысалы, сульфит ионы улы, ал сульфат ионы улы емес

Сыртқы қабықтағы электрондар саны берілген элементке тән валенттік күйлерді, демек оның қосылыстарының түрлерін – гидридтерді, оксидтерді, гидроксидтерді, тұздарды және т.б.Осылайша, сыртқы қабықшаларында фосфор, мышьяк, сурьма мен висмутта бірдей (бес) электрон бар. Бұл олардың негізгі валенттілік күйлерінің (-3, -f3, -b5) бірдейлігін, EH3 гидридтерінің бір түрін, E2O3 және EaO оксидтерін, гидроксидтерін және т.б. анықтайды. Бұл жағдай, сайып келгенде, бұл элементтердің бір жерде орналасуының себебі болып табылады. топшаның периодтық жүйесі.

Сонымен, бериллий, бор және көміртек атомдарындағы қоздырылған күйдегі жұпталмаған электрондар саны осы элементтердің нақты валенттілігіне сәйкес келеді. Азот, оттегі және фтор атомдарына келетін болсақ, олардың қозуы олардың электронды қабаттарының екінші деңгейіндегі ионарлық емес электрондар санының артуына әкелмейді. Алайда, бұл элементтердің аналогтары - фосфор, күкірт және хлор - үшінші деңгейде олар

Қозу кезінде фосфор атомындағы жұпталмаған электрондардың саны беске жетеді, бұл оның нақты максимум паленциясына сәйкес келеді. Күкірт атомы қозған кезде жұпталмаған электрондар саны төртке дейін, тіпті [і] дейін, ал хлор атомы үшін үшке, беске және максимум жетіге дейін артады, бұл да нақты мәндерге сәйкес келеді. олар көрсететін валенттілік. Олар толқу кезінде өздерін дәл осылай ұстайды

Атомның қасиеттері көбінесе оның сыртқы электрондық қабатының құрылымымен анықталады. Химиялық байланыстың түзілуіне атомның сыртқы, кейде соңғыдан кейінгі электрондық қабатында орналасқан электрондар қатыса алады. Мұндай электрондар деп аталады валенттілікМысалы, фосфор атомында 5 валенттік электрон бар: (1-сурет).

Күріш. 1. Фосфор атомының электрондық формуласы

Негізгі топшалар элементтерінің атомдарының валенттік электрондары сыртқы электрон қабатының s- және p-орбитальдарында орналасады. Лантанидтер мен актинидтерден басқа бүйір топшаларының элементтері үшін валенттік электрондар соңғы қабаттың сыртқы және d-орбитальдарының s-орбитальдарында орналасады.

Валенттілік – атомның химиялық байланыс түзу қабілеті. Бұл анықтама мен валенттілік ұғымының өзі тек коваленттік типті байланыс бар заттарға қатысты дұрыс. Иондық қосылыстар үшін бұл ұғым қолданылмайды, оның орнына «тотығу дәрежесі» деген ресми ұғым қолданылады.

Валенттілік атом басқа атомдармен әрекеттескенде түзілетін электрон жұптарының санымен сипатталады. Мысалы, аммиак NH3 құрамындағы азоттың валенттілігі үшке тең (2-сурет).

Күріш. 2. Аммиак молекуласының электрондық және графикалық формулалары

Атомның басқа атомдармен түзе алатын электрон жұптарының саны, ең алдымен, оның жұпталмаған электрондарының санына байланысты. Мысалы, көміртек атомының 2p орбитальдарында жұпталмаған екі электроны болады (3-сурет). Жұпталмаған электрондар саны бойынша мұндай көміртек атомы II валенттілігін көрсете алады деп айта аламыз.

Күріш. 3. Негізгі күйдегі көміртегі атомының электрондық құрылымы

Барлық органикалық заттарда және кейбір бейорганикалық қосылыстарда көміртек төрт валентті. Мұндай валенттілік көміртек атомының қозған күйінде ғана мүмкін болады, ол қосымша энергия алған кезде түрленеді.

Қозған күйде көміртегі атомындағы 2s электрондары жұптасып, олардың біреуі бос 2p орбитальға түседі. Төрт жұпталмаған электрон төрт коваленттік байланыс түзе алады. Атомның қозған күйі әдетте «жұлдызшамен» белгіленеді (4-сурет).

Күріш. 4. Көміртек атомының қозған күйдегі электрондық құрылымы

Азоттың валенттілік электрондарының санына байланысты оның бес валенттілігі болуы мүмкін бе? Азот атомының валенттілік мүмкіндіктерін қарастырайық.

Азот атомының екі электронды қабаты бар, оларда тек 7 электрон орналасқан (5-сурет).

Күріш. 5. Азот атомының сыртқы қабатының құрылысының электрондық диаграммасы

Азот үш электрон жұбын басқа үш электронмен бөлісе алады. Байланыстың түзілуіне 2s орбиталындағы электрон жұбы да қатыса алады, бірақ басқа механизм – донор-акцептор арқылы төртінші байланыс түзеді.

Азот атомындағы 2s электрондарының жұптасуы мүмкін емес, өйткені екінші электрон қабатында d ішкі деңгейі жоқ. Сондықтан азоттың ең жоғары валенттілігі IV.

Сабақты қорытындылау

Бұл сабақта сіз химиялық элементтер атомдарының валенттілік мүмкіндіктерін анықтауды үйрендіңіз. Материалды зерделеу барысында сіз берілген атомның өзіне қанша басқа химиялық элементтер атомын қоса алатынын, сондай-ақ элементтер неге әртүрлі валенттілік мәндерін көрсететінін білдіңіз.

Дереккөздер

http://www.youtube.com/watch?t=3&v=jSTB1X1mD0o

http://www.youtube.com/watch?t=7&v=6zwx_d-MIvQ

http://www.youtube.com/watch?t=1&v=qj1EKzUW16M

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass - реферат

Күріш. 1. Фосфор атомының электрондық формуласы

Валенттілік атом басқа атомдармен әрекеттескенде түзілетін электрон жұптарының санымен сипатталады. Мысалы, NH 3 аммиактағы азоттың валенттілігі үшке тең (2-сурет).

Күріш. 2. Аммиак молекуласының электрондық және графикалық формулалары

Күріш. 3. Негізгі күйдегі көміртегі атомының электрондық құрылымы

Күріш. 4. Көміртек атомының қозған күйдегі электрондық құрылымы

Азот атомының екі электронды қабаты бар, оларда тек 7 электрон орналасқан (5-сурет).

Күріш. 5. Азот атомының сыртқы қабатының құрылысының электрондық диаграммасы

Сабақты қорытындылау

Әдебиеттер тізімі

Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Жалпы білім беретін 10-сыныпқа арналған оқулық. құру Профиль деңгейі. - М.: ЖШҚ ТИД «Русский Word - RS», 2008. (§ 9)
Рудзит Г.Е. Химия. Жалпы химия негіздері. 11-сынып: тәрбиелік. жалпы білім беруге арналған мекеме: базалық деңгей / Г.Е. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Білім, «Мәскеу оқулықтары» ААҚ, 2010. (§ 5)
Радецкий А.М. Химия. Дидактикалық материал. 10-11 сыныптар. - М.: Білім, 2011 ж.
Хомченко И.Д. Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағы. - М.: РИА «Жаңа толқын»: Баспагер Умеренков, 2008. (8-бет)

Сандық білім беру ресурстарының бірыңғай жинағы (тақырып бойынша бейне эксперименттер) ().
«Химия және өмір» журналының электронды нұсқасы ().

Үй жұмысы

бірге. 30 № 2.41, 2.43 Орта мектепке арналған химиядан есептер мен жаттығулар жинағынан (Хомченко И.Д.), 2008 ж.
Хлор атомының жердегі және қозған күйдегі құрылысының электрондық сызбаларын жазыңыз.
Атомында қанша валенттік электрон бар: а) бериллий; б) оттегі; в) күкірт?

Тұжырымдама валенттіліклатынның «valentia» сөзінен шыққан және 19 ғасырдың ортасында белгілі болған. Валенттілік туралы алғашқы «кең» сөз Дж.Дальтонның еңбектерінде болды, ол барлық заттар бір-бірімен белгілі бір пропорцияда байланысқан атомдардан тұрады деп дәлелдеді. Содан кейін Франкланд валенттілік ұғымының өзін енгізді, ол валенттілік пен химиялық байланыс арасындағы байланыс туралы айтқан Кекуле еңбектерінде одан әрі дамыды, А.М. Бутлеров, ол өзінің органикалық қосылыстардың құрылымы туралы теориясында валенттілікті белгілі бір химиялық қосылыстың реакциялық қабілетімен байланыстырды және Д.И. Менделеев (Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде элементтің ең жоғары валенттілігі топ нөмірімен анықталады).

АНЫҚТАУ

Валенттілікатом коваленттік байланыспен қосылса түзе алатын коваленттік байланыстардың саны.

Элементтің валенттілігі атомдағы жұпталмаған электрондардың санымен анықталады, өйткені олар қосылыстардың молекулаларындағы атомдар арасында химиялық байланыс түзуге қатысады.

Атомның негізгі күйі (энергиясы ең аз күй) атомның электрондық конфигурациясымен сипатталады, ол элементтің периодтық жүйедегі орнына сәйкес келеді. Қозған күй – атомның валенттілік деңгейінде электрондардың жаңа таралуымен жаңа энергетикалық күйі.

Атомдағы электрондардың электрондық конфигурацияларын тек электронды формулалар түрінде ғана емес, сонымен қатар электронды графикалық формулаларды (энергия, кванттық ұяшықтар) пайдалана отырып бейнелеуге болады. Әрбір ұяшық орбитальді, көрсеткі электронды, көрсеткі бағыты (жоғары немесе төмен) электронның спинін көрсетеді, ал бос ұяшық электрон қоздырғанда алатын бос орбитальді білдіреді. Егер ұяшықта 2 электрон болса, ондай электрондар жұпталған, 1 электрон болса, жұпталмаған деп аталады. Мысалы:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Орбитальдар былай толтырылады: алдымен спиндері бірдей бір электрон, сосын спиндері қарама-қарсы екінші электрон. 2p ішкі деңгейінде бірдей энергияға ие үш орбиталь болғандықтан, екі электронның әрқайсысы бір орбитальді алып жатты. Бір орбиталь бос қалды.

Электрондық графикалық формулалар арқылы элементтің валенттілігін анықтау

Элементтің валенттілігін атомдағы электрондардың электрондық конфигурацияларына арналған электронды-графикалық формулалар арқылы анықтауға болады. Екі атомды – азот пен фосфорды қарастырайық.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Өйткені Элементтің валенттілігі жұпталмаған электрондар санымен анықталады, сондықтан азоттың валенттілігі III. Азот атомының бос орбитальдары болмағандықтан, бұл элемент үшін қозған күй мүмкін емес. Алайда III азоттың максималды валенттілігі емес, азоттың максималды валенттілігі V және топ нөмірімен анықталады. Сондықтан электронды графикалық формулаларды пайдалана отырып, ең жоғары валенттілікті, сондай-ақ осы элементке тән барлық валенттіліктерді анықтау әрдайым мүмкін емес екенін есте ұстаған жөн.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Негізгі күйде фосфор атомында 3 жұпталмаған электрон болады, сондықтан фосфордың валенттілігі III. Дегенмен, фосфор атомында бос d-орбитальдар бар, сондықтан 2s қосалқы деңгейінде орналасқан электрондар жұптасып, d-қосалқы деңгейдің бос орбитальдарын алады, яғни. толқыған күйге бару.

Енді фосфор атомында 5 жұпталмаған электрон бар, сондықтан фосфордың да V валенттілігі бар.

Бірнеше валенттілік мәндері бар элементтер

IVA – VIIA топтарының элементтерінің бірнеше валенттілік мәндері болуы мүмкін және, әдетте, валенттілік 2 бірлік қадамымен өзгереді. Бұл құбылыс химиялық байланыстың түзілуіне электрондардың жұптасып қатысуына байланысты.

Негізгі топшалардың элементтерінен айырмашылығы, көптеген қосылыстардағы В топшаларының элементтері топ нөміріне тең жоғары валенттілікті көрсетпейді, мысалы, мыс пен алтын. Жалпы, өтпелі элементтер химиялық қасиеттердің алуан түрлілігін көрсетеді, бұл валенттіліктердің үлкен диапазонымен түсіндіріледі.

Элементтердің электронды графикалық формулаларын қарастырайық және элементтердің неліктен валенттілігі әртүрлі екенін анықтайық (1-сурет).

Тапсырмалар: As және Cl атомдарының жердегі және қозған күйдегі валенттілік мүмкіндіктерін анықтау.

Фосфордың валенттілігі

Электрондық графикалық формулалар арқылы элементтің валенттілігін анықтау

Бірнеше валенттілік мәндері бар элементтер

Ұқсас мақалалар