në shtëpi » Karakteristikat » Valenca e atomeve në gjendje të palëvizshme dhe të ngacmuara. Mundësitë e valencës së atomeve të elementeve në përbërjet kimike

Valenca e atomeve në gjendje të palëvizshme dhe të ngacmuara. Mundësitë e valencës së atomeve të elementeve në përbërjet kimike

Struktura e niveleve të jashtme të energjisë së atomeve të elementeve kimike përcakton kryesisht vetitë e atomeve të tyre. Prandaj, këto nivele quhen nivele valence. Elektronet e këtyre niveleve, dhe nganjëherë të niveleve para të jashtme, mund të marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike. Elektrone të tilla quhen edhe elektrone valente.
Valenca e një atomi të një elementi kimik përcaktohet kryesisht nga numri i elektroneve të paçiftuara që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kimike.
Elektronet e valencës së atomeve të elementeve të nëngrupeve kryesore janë të vendosura në orbitalet s dhe p të shtresës së jashtme elektronike. Për elementët e nëngrupeve anësore, me përjashtim të lantanideve dhe aktinideve, elektronet e valencës janë të vendosura në orbitalin s të shtresës së jashtme dhe d-orbitalet e shtresës para të jashtme.
Për të vlerësuar saktë aftësitë e valencës së atomeve të elementeve kimike, është e nevojshme të merret parasysh shpërndarja e elektroneve në to nëpër nivelet dhe nënnivelet e energjisë dhe të përcaktohet numri i elektroneve të paçiftuara në përputhje me parimin Pauli dhe rregullin e Hundit për të pangacmuarit ( gjendja tokësore, ose e palëvizshme) e atomit dhe për të ngacmuarin (atëherë që ka marrë energji shtesë, si rezultat i së cilës elektronet e shtresës së jashtme çiftohen dhe transferohen në orbitalet e lira). Një atom në një gjendje të ngacmuar përcaktohet nga simboli përkatës i elementit me një yll. Për shembull, merrni parasysh mundësitë e valencës së atomeve të fosforit në gjendje të palëvizshme dhe të ngacmuara:

Në gjendjen e pangacmuar, atomi i fosforit ka tre elektrone të paçiftuara në nënnivelin p. Kur një atom kalon në një gjendje të ngacmuar, një nga çiftet e elektroneve të nënnivelit d mund të lëvizë në një orbitale të zbrazët të nënnivelit d. Valenca e fosforit ndryshon nga tre (në gjendjen bazë) në pesë (në gjendjen e ngacmuar).
Ndarja e elektroneve të çiftëzuara kërkon energji, pasi çiftimi i elektroneve shoqërohet me një ulje të energjisë potenciale të atomeve. Në të njëjtën kohë, konsumi i energjisë për transferimin e atomit në një gjendje të ngacmuar kompensohet nga energjia e çliruar gjatë formimit të lidhjeve kimike nga elektronet e paçiftuara.
Kështu, një atom karboni në një gjendje të palëvizshme ka dy elektrone të paçiftuar. Rrjedhimisht, me pjesëmarrjen e tyre, mund të formohen dy çifte elektronike të përbashkëta, duke krijuar dy lidhje kovalente. Megjithatë, ju e dini mirë se shumë komponime inorganike dhe të gjitha organike përmbajnë atome karboni tetravalent. Është e qartë se atomet e tij formuan katër lidhje kovalente në këto komponime ndërsa ishin në gjendje të ngacmuar.

Energjia e shpenzuar për ngacmimin e atomeve të karbonit kompensohet më shumë nga energjia e çliruar gjatë formimit të dy lidhjeve kovalente shtesë. Kështu, për të transferuar atomet e karbonit nga gjendja e palëvizshme 2s 2 2р 2 në gjendjen e ngacmuar - 2s 1 2р 3 është e nevojshme të shpenzohen rreth 400 kJ/mol energji. Por kur një lidhje C-H formohet në hidrokarbure të ngopura, lirohet 360 kJ/mol. Rrjedhimisht, kur krijohen dy mol lidhje C-H, do të lirohet 720 kJ, që tejkalon energjinë e transferimit të atomeve të karbonit në gjendjen e ngacmuar me 320 kJ/mol.
Si përfundim, duhet të theksohet se aftësitë valore të atomeve të elementeve kimike nuk janë të kufizuara në numrin e elektroneve të paçiftuara në gjendjet stacionare dhe të ngacmuara të atomeve. Nëse mbani mend mekanizmin dhurues-pranues për formimin e lidhjeve kovalente, atëherë do t'ju bëhen të qarta dy mundësi të tjera valence të atomeve të elementeve kimike, të cilat përcaktohen nga prania e orbitaleve të lira dhe prania e çifteve të vetme elektronike që mund të japin një lidhje kimike kovalente përmes mekanizmit dhurues-pranues. Kujtoni formimin e jonit të amonit NH4+. (Do të shqyrtojmë më në detaje zbatimin e këtyre mundësive valore nga atomet e elementeve kimike kur studiojmë lidhjet kimike.) Le të nxjerrim një përfundim të përgjithshëm.

Artikuj Vizatimet Tabelat Rreth faqes Shqip

Valenca e fosforit

Fosfori P (Is 2s 2/f 3s Зр) është një analog i azotit për sa i përket numrit të elektroneve të valencës. Megjithatë, si element i periudhës së 3-të, ai ndryshon ndjeshëm nga azoti, një element i periudhës së 2-të. Ky ndryshim është se fosfori ka një madhësi atomike më të madhe, energji më të ulët jonizimi, afinitet më të lartë të elektroneve dhe polarizueshmëri më të madhe atomike sesa azoti. Numri maksimal i koordinimit të fosforit është gjashtë. Sa për elementët e tjerë të periudhës së 3-të, lidhja RL - RL nuk është tipike për atomin e fosforit dhe për këtë arsye, ndryshe nga azoti, gjendjet sp- dhe sp-hibride të orbitaleve të fosforit janë të paqëndrueshme. Fosfori në përbërje shfaq gjendje oksidimi nga -3 në +5. Gjendja më tipike e oksidimit është +5.

Le të krijojmë një formulë për një përbërje që përbëhet nga dhe. fosfori (valenca V) dhe oksigjeni (valenca II).

Në cilat përbërje fosfori ka valencë maksimale?

Cilat janë aftësitë valore të fosforit?Si ndryshon në këtë drejtim nga analogu i tij - azoti?

Struktura elektronike e atomit të fosforit i përgjigjet formulës 16Р 5 25 2р Зз Зр. Fosfori ka elektrone valente në nivelin e tretë (të jashtëm) të energjisë, në të cilin, përveç orbitaleve 5 dhe tre p, ka edhe pesë orbitale të lira.

Sipas një këndvështrimi tjetër, ndryshimi në vetitë e fosforit dhe azotit shpjegohet me praninë e orbitaleve të valencës 3 në atomin e fosforit,

Shpjegoni ndryshimin midis energjisë së parë të jonizimit të fosforit, P (1063 kJ mol) dhe squfurit, 8 (1000 kJ mol), bazuar në një krahasim të konfigurimeve të elektroneve orbitale të valencës të atomeve P dhe 8.

Por te fosfori, si element i periudhës së 3-të, rolin e orbitaleve valore e luajnë edhe orbitalet e 3-ta. Prandaj, së bashku me vetitë e përbashkëta në kiminë e këtyre elementeve tipike të grupit V, shfaqen dallime domethënëse. Për fosforin, janë të mundshme llojet zrCh-, zrCh- dhe 5p të hibridizimit të orbitaleve të valencës. Numri maksimal i koordinimit të fosforit është 6. Në ndryshim nga azoti, fosfori karakterizohet nga lidhja l - rl për shkak të pranimit të çifteve elektronike të atomeve përkatëse nga orbitalet e lira 3d.

Numri i qëndrueshëm i koordinimit të fosforit (V) është 4, që korrespondon me sp-hibridizimin e orbitaleve të tij valore. Numrat e koordinimit 5 dhe 6 shfaqen më rrallë; në këto raste, atomet e fosforit i caktohen përkatësisht gjendjet sp4- dhe sp-hibride (fq. 415).

Sjellje e ngjashme vërehet në elementët e grupit VA, por kufiri ndërmjet metaleve dhe jometaleve në këtë grup është më i ulët. Azoti dhe fosfori janë jometale, kimia e përbërjeve të tyre kovalente dhe gjendjet e mundshme të oksidimit përcaktohen nga prania e pesë elektroneve valente në konfiguracion.Azoti dhe fosfori më së shpeshti kanë gjendje oksidimi - 3, -b 3 dhe +5. Arseniku As dhe antimoni Sb janë gjysmë metale që formojnë okside amfoterike dhe vetëm bismuti ka veti metalike. Për As dhe Sb, gjendja më e rëndësishme e oksidimit është + 3. Për Bi, është e vetmja e mundshme, përveç gjendjeve të oksidimit të shfaqura në disa kushte jashtëzakonisht specifike. Bismuti nuk mund të humbasë të pesë elektronet e valencës; energjia e kërkuar për këtë është shumë e lartë. Megjithatë, ai humbet tre br-elektrone, duke formuar një jon Bi.

Mendelejevi e kreu punën e tij të disertacionit në Gjermani, në Heidelberg, pikërisht gjatë Kongresit Ndërkombëtar Kimik në Karlsruhe. Ai mori pjesë në kongres dhe dëgjoi fjalimin e Cannizzaro në të cilin ai shprehu qartë këndvështrimin e tij për problemin e peshës atomike. Pas kthimit në Rusi, Mendeleev filloi të studionte listën e elementeve dhe tërhoqi vëmendjen për periodicitetin e ndryshimeve në valencën e elementeve të rregulluar sipas rendit në rritje të peshave atomike: valenca e hidrogjenit 1, litiumi I, beriliumi 2, bor 3, karboni 4, magnezi 2, azot 3, squfur 2, fluor 1, natrium 1, alumin 3, silic 4, fosfor 3, k1 karbon 2, klor I, etj.

Fosfori është një analog i azotit për sa i përket numrit të elektroneve të valencës (35 3р)

Atomet e oksigjenit kombinohen me të paktën dy atome të ndryshme. Kalciumi, squfuri, magnezi dhe bariumi sillen në të njëjtën mënyrë. Këto elemente kanë një valencë prej dy, ndërsa azoti, fosfori, alumini dhe ari kanë një valencë prej tre. Hekuri mund të ketë një valencë prej dy ose tre. Në parim, çështja e valencës doli të mos ishte aq e thjeshtë sa dukej në fillim, por edhe ky version më i thjeshtë i kësaj teorie bëri të mundur nxjerrjen e përfundimeve të rëndësishme.

Kur lëvizni nga litiumi në fluor G, ka një dobësim natyror të vetive metalike dhe një rritje të vetive jometalike me një rritje të njëkohshme të valencës. Kalimi nga fluori G tek elementi tjetër për sa i përket masës atomike, natriumi La, shoqërohet me një ndryshim të menjëhershëm të vetive dhe valencës, dhe natriumi përsërit kryesisht vetitë e litiumit, duke qenë një metal tipik monovalent, megjithëse më aktiv. Pranë natriumit, magnezi është në shumë mënyra i ngjashëm me berilium Be (të dyja janë dyvalente dhe shfaqin veti metalike, por aktiviteti kimik i të dyve është më pak i theksuar se ai i çiftit Li - Na). Alumini A1, pranë magnezit, i ngjan borit B (valenca 3). Sa të afërm të afërt janë të ngjashëm me njëri-tjetrin janë silikoni 81 dhe karboni C, fosfori P dhe azoti S, squfuri 8 dhe oksigjeni O, klori C1 dhe fluori G. Kur kaloni te elementi tjetër pas klorit në sekuencën e rritjes së masës atomike, kaliumi K, një kërcim në ndryshim ndodh përsëri valencë dhe vetitë kimike. Kaliumi, si litiumi dhe natriumi, hap një sërë elementësh (i treti me radhë), përfaqësuesit e të cilëve tregojnë një analogji të thellë me elementët e dy rreshtave të parë.

Efektiviteti i aditivit varet nga gjendja e valencës dhe pozicioni i elementeve në molekulën aditiv, prania e grupeve funksionale, sinergjia e tyre dhe faktorë të tjerë. Përdorimi i përbërjeve që përmbajnë fosfor, squfur, oksigjen dhe azot si aditivë për vajrat lubrifikues është i lidhur ngushtë me veçantinë e strukturës elektronike të këtyre elementeve. Ndërveprimi i tyre me sipërfaqen metalike të pjesëve të motorit çon në modifikimin e kësaj të fundit (ndryshim në strukturë) dhe për shkak të formimit të filmave mbrojtës, sigurohen vetitë kundër korrozionit, kundër konsumit dhe presionit ekstrem të këtyre përbërjeve në një tretësirë vaji. . Përveç kësaj, aditivët që përmbajnë këta elementë stabilizojnë vajin duke thyer zinxhirin e oksidimit nga reagimi me radikalet e peroksidit dhe duke shkatërruar hidroperoksidet.

Halogjenimi. Katalizatorët që përdoren më shpesh për klorinim janë hekuri metalik, oksidi i bakrit, bromi, squfuri, jodi, halogjenët e hekurit, antimoni, kallaji, arseniku, fosfori, alumini dhe bakri, qymyri bimor dhe shtazor, boksiti i aktivizuar dhe argjila të tjera. Shumica e këtyre katalizatorëve janë bartës halogjenë. Kështu, Fe, Sb dhe P në përbërjet halogjene janë të afta të ekzistojnë në dy gjendje valente në prani të klorit të lirë; ato në mënyrë alternative shtojnë dhe lëshojnë klor në formë aktive. Në mënyrë të ngjashme, jodi, bromi dhe squfuri formojnë komponime të paqëndrueshme me klorin. Katalizatorët e brominimit janë të ngjashëm me katalizatorët e klorinimit. Fosfori është përshpejtuesi më i mirë për jodimin. Procesi i fluorizimit nuk kërkon një katalizator. Në prani të oksigjenit, halogjenimi ngadalësohet.

Klorifikimi katalitik bazohet në përdorimin e një bartësi të klorit, si jodi, squfuri, fosfori, antimoni dhe të tjerë, në formën e klorureve përkatëse, të cilat treten në hidrokarburin që klorinohet ose në klorinimin e hidrokarbureve parafine të gaztë - në tretës. Përdoren vetëm elementë me të paktën dy vlera të valencës. Substancat që formojnë radikale, të tilla si diazo-metani, plumbi tetraetil dhe heksafeniletani, mund të përdoren gjithashtu si katalizatorë homogjenë. Ata kanë aftësinë të ndajnë një molekulë klori në atome, të cilat menjëherë shkaktojnë një reaksion zinxhir.

Kur një element formon disa seri përbërësish që korrespondojnë me gjendje të ndryshme oksidimi, pas emrit të përbërjes jepet një tregues në kllapa ose të valencës së kationit (në numra romakë) ose të numrit të halogjenit, oksigjenit, squfurit ose acidit. mbetjet në molekulën e përbërjes (me fjalë). Për shembull, klorur hekuri (P1), klorur fosfori tre), oksid mangani (dy). Në këtë rast, përcaktimi i valencës zakonisht jepet për gjendjet e valencës më pak karakteristike. Për shembull, për bakrin në rastin e një gjendje dyvalente, treguesi i valencës hiqet, ndërsa bakri monovalent emërtohet jodur bakri (I).

Përçueshmëria e substancave të tilla si silici dhe germaniumi mund të rritet duke futur sasi të vogla të papastërtive të caktuara në to. Për shembull, futja e papastërtive të borit ose fosforit në kristalet e silikonit çon në një ngushtim efektiv të hendekut ndërmjet brezit. Sasi të vogla bori ose fosfori (disa pjesë për milion) mund të përfshihen në strukturën e silikonit gjatë rritjes së kristalit. Atomi i fosforit ka pesë elektrone valente, dhe për këtë arsye, pas katër prej tyre përdoren -

Fosfori, arseniku, antimoni dhe bismuti formojnë komponime stoikiometrike që korrespondojnë me valencën formale vetëm me elementët s dhe d të nëngrupit të zinkut.

Fakti që boja dhe adsorbent përbëjnë një sistem të vetëm kuantik është i dukshëm nga shumë fakte. Më e dukshme prej tyre është se thithja e rrezatimit të cilësdo, për shembull frekuencës më të ulët, brenda brezit të absorbimit të një fosfori të caktuar shkakton emetimin e të gjithë spektrit të tij të rrezatimit, duke përfshirë frekuenca dukshëm më të larta se frekuencat e dritës së absorbuar. Kjo do të thotë se kuantet e rrezatimit përdoren për përdorim të përbashkët dhe energjia që është e pamjaftueshme për të emetuar frekuenca që tejkalojnë frekuencën e vogël të dritës së absorbuar vjen gjithashtu nga burimet e përgjithshme të trupit të ngurtë. Fakti që megjithëse boja është padyshim vetëm në sipërfaqe, thithja e dritës së valëve të saj të gjata karakteristike (për të cilat kristali që thith këtë ngjyrë është praktikisht transparent) shoqërohet me formimin e argjendit metalik në vëllimin e kristalit të bromurit të argjendit. nuk lejon interpretime të tjera. Në këtë rast, ndjeshmëria e bromitit të argjendit zhvendoset më tej drejt valëve të gjata, aq më i gjatë është zinxhiri i lidhjeve të konjuguara në strukturën e molekulës së bojës (Fig. 44). Fakti është se elektronet e bojës janë në lëvizje valore dhe se molekula e bojës, duke u lidhur me kristalin me një lidhje valente, formon një tërësi të vetme me të. Kristali dhe boja formojnë një sistem të vetëm kuantik. Prandaj, nuk është për t'u habitur që mekanizmi i fotolizës është i pastër

Fosfori, P, ka një konfigurim valence prej 3x 3p, dhe squfuri, 8, ka një konfigurim valence prej 3x 3p. Kështu, atomi P ka një shtresë gjysmë të mbushur 3p, ndërsa atomi 8 ka një elektron shtesë të detyruar të çiftohet me një nga elektronet tashmë të pranishme në orbitalet 3p

Për formimin e lidhjeve kovalente në strukturën kristalore të silikonit, fosfori ruan një elektron më shumë. Kur një fushë elektrike aplikohet në kristal, ky elektron mund të largohet nga atomi i fosforit; prandaj, fosfori thuhet se është një dhurues elektroni në kristalin e silikonit. Për të çliruar elektronet e dhuruara, nevojitet vetëm 1,05 kJ mol; kjo energji kthen një kristal silikoni me një përzierje të vogël fosfori në një përcjellës. Kur papastërtitë e borit futen në një kristal silikoni, ndodh fenomeni i kundërt. Atomit të borit i mungon një elektron për të formuar numrin e nevojshëm të lidhjeve kovalente në një kristal silikoni. Prandaj, për çdo atom bori në një kristal silikoni ka një vend të lirë në orbitalin e lidhjes. Elektronet e valencës së silikonit mund të ngacmohen në këto orbitale të lira të lidhura me atomet e borit, duke i lejuar elektronet të lëvizin lirshëm nëpër kristal. Një përçueshmëri e tillë ndodh si rezultat i faktit se një elektron nga një atom silikoni fqinj kërcen në orbitalin e zbrazët të një atomi bori. Boshllëku i sapoformuar në orbitalën e atomit të silikonit mbushet menjëherë me një elektron nga një atom tjetër silikoni pas tij. Ndodh një efekt kaskadë në të cilin elektronet kërcejnë nga një atom në tjetrin. Fizikanët preferojnë ta përshkruajnë këtë fenomen si lëvizjen e një vrime të ngarkuar pozitivisht në drejtim të kundërt. Por pa marrë parasysh se si përshkruhet fenomeni, është vërtetuar plotësisht se kërkohet më pak energji për të aktivizuar përçueshmërinë në një substancë të tillë si silikoni nëse kristali përmban një sasi të vogël të një dhuruesi elektroni si fosfori ose një pranues elektroni siç është bor.

Fosfori i bardhë përbëhet nga molekula P4 tetraedrale, të paraqitura skematikisht në Fig. 21.25. Siç vërehet në Sekt. 8.7, pjesa 1, këndet e lidhjes 60", si në molekulën P4, janë mjaft të rralla në molekulat e tjera. Ato tregojnë praninë e lidhjeve shumë të tendosura, e cila është në përputhje me një aftësi të lartë reaksioni

Megjithëse fosfori është një analog elektronik i azotit, prania e i-orbitaleve të lira në shtresën e mektronit valent të atomit i bën përbërjet e fosforit të ndryshëm nga komponimet e azotit.

Struktura elektronike e përbërjeve organofosforike dhe natyra e lidhjeve kimike; energjia dhe gjatësia e lidhjeve të fosforit; këndet e lidhjes; formimi i lidhjeve që përfshijnë rruzullin e tretë të italeve.

Në një masë edhe më të madhe, vetitë aromatike janë të natyrshme në unazën e fosforit. 2,4,6-Trifenilfosfori nuk autooksidohet ose kuaternizohet nën veprimin e metil jodidit ose borofluoridit të trietiloksoniumit. Në të njëjtën kohë, ndërveprimi i tij me reagjentët nukleofile - komponimet alkil ose arilitium, ndodh lehtësisht në benzen tashmë në temperaturën e dhomës." Në këtë rast, sulmi ndodh në fosfor, guaska valente e së cilës zgjerohet në decet, dhe një rezonancë e stabilizuar. Shfaqet anion fosfor-rinë (1). Formimi i anionit (I) u vërtetua duke përdorur spektrat PMR dhe UV. Hidroliza e përzierjes së reaksionit, e cila ka një ngjyrë të thellë blu-vjollce, çon në 1-alkil(aril)-2, 4,6-tri-

Përgatitja e fosforit silikat. Përbërja kimike e fosforit, struktura e fosforit, valenca e Mn. Ka një numër të konsiderueshëm metodash të ndryshme për përgatitjen e fosforeve kristalore me bazë silikate. Si shembull, ne do të japim një prej tyre. Një zgjidhje amoniaku e pastruar mirë e oksidit të zinkut, një zgjidhje ujore e nitratit të manganit dhe një tretësirë alkoolike e acidit silicik (etilik silikat) derdhen së bashku për të formuar një xhel. Xheli thahet, bluhet dhe kalcinohet në 1200°C në enë kuarci dhe ftohet shpejt pas kalcinimit. Nëse përmbajtja e Mn është e ulët, kalcinimi mund të kryhet në ajër me një përmbajtje të ulët Mn; për të shmangur oksidimin e tij, kalcinimi kryhet në një atmosferë me dioksid karboni.

Oksidimi katalitik i mbetjeve të vajit. Ka shumë përpjekje për të përshpejtuar procesin e oksidimit të lëndëve të para, për të përmirësuar cilësinë ose për t'i dhënë veti të caktuara bitumit të oksiduar duke përdorur katalizatorë dhe iniciatorë të ndryshëm. Propozohet përdorimi i kripërave të acidit klorhidrik dhe i metaleve me valencë të ndryshueshme (hekur, bakër, kallaj, titan, etj.) si katalizatorë për reaksionet redoks. Si katalizatorë për dehidratimin, alkilimin dhe plasaritjen (transferimin e protoneve), si iniciatorë të oksidimit - peroksidet propozohen alumini, hekuri, kloruret e kallajit dhe pentoksidi i fosforit. Shumica e këtyre katalizatorëve nisin reaksionet e ngjeshjes së molekulave të lëndës së parë (vajrave dhe rrëshirave) në asfalten, pa pasuruar bitumin me oksigjen. Mundësitë e përshpejtimit të procesit të oksidimit të lëndëve të para dhe përmirësimit të vetive të bitumit (kryesisht në drejtim të rritjes së depërtimit në një temperaturë të caktuar zbutjeje), të dhëna në literaturën e shumta të patentave, janë përmbledhur në, por meqenëse autorët e patentave bëjnë propozimet e tyre pa zbuluar kiminë e procesit, konkluzionet e tyre janë në këtë monografi nuk merren parasysh. Hulumtimi nga A. Hoiberg

Në shumicën e rasteve, halogjenimi përshpejtohet nga rrezatimi i dritës (gjatësia vale 3000-5000 A) ose temperatura e lartë (me ose pa katalizator). Si katalizatorë zakonisht përdoren përbërjet e halogjenit të metaleve që kanë dy gjendje valente dhe janë të afta të dhurojnë atome halogjene gjatë kalimit nga një gjendje valore në tjetrën - P I5, P I3, Fe lg. Përdoren gjithashtu klorur antimon ose klorur mangani, si dhe katalizatorë jo metalikë - jod, brom ose fosfor.

Litiumi dhe natriumi kanë afinitet të moderuar të elektroneve, beriliumi ka një afinitet elektronik negativ dhe magnezi ka një afinitet elektronik afër zeros. Në atomet Be dhe M, orbitalja x e valencës është plotësisht e mbushur dhe elektroni i shtuar duhet të zërë orbitalën p që ndodhet më lart në energji. Azoti dhe fosfori kanë afinitete të ulëta të elektroneve sepse elektroni që shtohet duhet të çiftohet në këto atome me një nga elektronet në orbitalet p gjysmë të mbushura.

Atomet e elementeve të periudhës së tretë dhe të mëvonshme shpesh nuk i binden rregullit të oktetit. Disa prej tyre shfaqin aftësinë e jashtëzakonshme për t'u lidhur me më shumë atome (d.m.th., për t'u rrethuar nga më shumë çifte elektronesh) sesa parashikon rregulli i oktetit. Për shembull, fosfori dhe squfuri formojnë përkatësisht përbërjet PF5 dhe SF. Në strukturat Lewis të këtyre përbërjeve, të gjitha elektronet e valencës së elementit të rëndë përdoren prej tij për të formuar lidhje me atome të tjera.

Në këto diagrame, shigjeta e plotë tregon pozicionin e lidhjes së koordinimit. Elementët dhurues që shfaqen këtu (squfuri, arseniku dhe azoti), si dhe seleni, fosfori e të tjerë, nuk formojnë komponime që kanë vetitë e helmeve katalitike nëse janë në gjendjen e valencës më të lartë, pasi në këtë rast molekulat bëjnë nuk kanë çifte elektronesh të lira. E njëjta gjë vlen edhe për jonet e këtyre elementeve. Për shembull, joni i sulfitit është një helm, ndërsa joni sulfat nuk është

Numri i elektroneve në shtresën e jashtme përcakton gjendjet e valencës të natyrshme në një element të caktuar, dhe për rrjedhojë llojet e përbërjeve të tij - hidridet, oksidet, hidroksidet, kripërat, etj. Kështu, në shtresat e jashtme të atomeve të fosforit, arsenikut, antimoni dhe bismut ka të njëjtin numër (pesë) elektrone. Kjo përcakton ngjashmërinë e gjendjeve të tyre kryesore të valencës (-3, -f3, -b5), të njëjtin lloj hidridesh EH3, oksideve E2O3 dhe EaO, hidroksideve, etj. Kjo rrethanë është në fund të fundit arsyeja që këta elementë ndodhen në të njëjtën sistemi periodik i nëngrupit.

Kështu, numri i elektroneve të paçiftuara në atomet e beriliumit, borit dhe karbonit në një gjendje të ngacmuar korrespondon me valencën aktuale të këtyre elementeve. Sa i përket atomeve të azotit, oksigjenit dhe fluorit, ngacmimi i tyre nuk mund të çojë në një rritje të numrit të elektroneve jojonare në nivelin e dytë të predhave të tyre elektronike. Sidoqoftë, analogët e këtyre elementeve - fosfori, squfuri dhe klori - pasi në nivelin e tretë ato

Numri i elektroneve të paçiftuara në një atom fosfori pas ngacmimit arrin në pesë, që korrespondon me zbutjen maksimale aktuale të tij. Kur një atom squfuri ngacmohet, numri i elektroneve të paçiftuara rritet në katër dhe madje në [është], dhe për një atom klori - në tre, pesë dhe, maksimumi, në shtatë, që gjithashtu korrespondon me vlerat aktuale të valencë që shfaqin. Ata sillen në një mënyrë të ngjashme kur janë të emocionuar

Vetitë e një atomi përcaktohen kryesisht nga struktura e shtresës së jashtme elektronike të tij. Elektronet e vendosura në shtresën e jashtme dhe ndonjëherë në shtresën elektronike të parafundit të atomit mund të marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike. Elektrone të tilla quhen valencë Për shembull, një atom fosfori ka 5 elektrone valente: (Fig. 1).

Oriz. 1. Formula elektronike e atomit të fosforit

Elektronet e valencës së atomeve të elementeve të nëngrupeve kryesore janë të vendosura në orbitalet s dhe p të shtresës së jashtme elektronike. Për elementët e nëngrupeve anësore, me përjashtim të lantanideve dhe aktinideve, elektronet e valencës janë të vendosura në orbitalin s të shtresës së jashtme dhe d-orbitalet e shtresës së parafundit.

Valenca është aftësia e një atomi për të formuar lidhje kimike. Ky përkufizim dhe vetë koncepti i valencës janë të sakta vetëm në lidhje me substancat me një lloj lidhjeje kovalente. Për komponimet jonike ky koncept nuk është i zbatueshëm; në vend të kësaj, përdoret koncepti formal i "gjendjes së oksidimit".

Valenca karakterizohet nga numri i çifteve elektronike të formuara kur një atom ndërvepron me atome të tjera. Për shembull, valenca e azotit në amoniak NH3 është tre (Fig. 2).

Oriz. 2. Formulat elektronike dhe grafike të molekulës së amoniakut

Numri i çifteve të elektroneve që një atom mund të formojë me atome të tjera varet, para së gjithash, nga numri i elektroneve të tij të paçiftuara. Për shembull, një atom karboni ka dy elektrone të paçiftëzuara në orbitale 2p (Fig. 3). Nga numri i elektroneve të paçiftëzuara mund të themi se një atom i tillë karboni mund të shfaqë një valencë prej II.

Oriz. 3. Struktura elektronike e atomit të karbonit në gjendjen bazë

Në të gjitha substancat organike dhe disa përbërje inorganike, karboni është katërvalent. Një valencë e tillë është e mundur vetëm në gjendjen e ngacmuar të atomit të karbonit, në të cilin shndërrohet kur merr energji shtesë.

Në gjendjen e ngacmuar, elektronet 2s në atomin e karbonit çiftohen, njëra prej të cilave shkon në orbitalin e lirë 2p. Katër elektrone të paçiftëzuara mund të formojnë katër lidhje kovalente. Gjendja e ngacmuar e një atomi zakonisht shënohet me një "yll" (Fig. 4).

Oriz. 4. Struktura elektronike e atomit të karbonit në gjendje të ngacmuar

A mundet azoti të ketë një valencë prej pesë, bazuar në numrin e elektroneve të tij valente? Le të shqyrtojmë mundësitë e valencës së atomit të azotit.

Atomi i azotit ka dy shtresa elektronike, në të cilat ndodhen vetëm 7 elektrone (Fig. 5).

Oriz. 5. Diagrami elektronik i strukturës së shtresës së jashtme të atomit të azotit

Azoti mund të ndajë tre çifte elektronike me tre elektrone të tjerë. Një palë elektrone në orbitalin 2s gjithashtu mund të marrin pjesë në formimin e një lidhjeje, por përmes një mekanizmi tjetër - dhurues-pranues, duke formuar një lidhje të katërt.

Çiftimi i elektroneve 2s në një atom azoti është i pamundur, pasi nuk ka nënnivel d në shtresën e dytë elektronike. Prandaj, valenca më e lartë e azotit është IV.

Duke përmbledhur mësimin

Në këtë mësim mësuat të përcaktoni aftësitë valente të atomeve të elementeve kimike. Ndërsa studiuat materialin, mësuat se sa atome të elementeve të tjerë kimikë mund t'i bashkojë vetes një atom të caktuar dhe gjithashtu pse elementët shfaqin vlera të ndryshme valence.

Burimet

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 - abstrakt

Oriz. 1. Formula elektronike e atomit të fosforit

Valenca karakterizohet nga numri i çifteve elektronike të formuara kur një atom ndërvepron me atome të tjera. Për shembull, valenca e azotit në amoniak NH 3 është tre (Fig. 2).

Oriz. 2. Formulat elektronike dhe grafike të molekulës së amoniakut

Oriz. 3. Struktura elektronike e atomit të karbonit në gjendjen bazë

Oriz. 4. Struktura elektronike e atomit të karbonit në gjendje të ngacmuar

A mundet azoti të ketë një valencë prej pesë, bazuar në numrin e elektroneve të tij valente? Le të shqyrtojmë mundësitë e valencës së atomit të azotit.

Atomi i azotit ka dy shtresa elektronike, në të cilat ndodhen vetëm 7 elektrone (Fig. 5).

Oriz. 5. Diagrami elektronik i strukturës së shtresës së jashtme të atomit të azotit

Çiftimi i elektroneve 2s në një atom azoti është i pamundur, pasi nuk ka nënnivel d në shtresën e dytë elektronike. Prandaj, valenca më e lartë e azotit është IV.

Duke përmbledhur mësimin

Bibliografi

Novoshinsky I.I., Novoshinskaya N.S. Kimia. Libër mësuesi për arsimin e përgjithshëm të klasës së 10-të. themelimi Niveli i profilit. - M.: LLC TID "Fjala Ruse - RS", 2008. (§ 9)
Rudzitis G.E. Kimia. Bazat e kimisë së përgjithshme. Klasa e 11-të: arsimore. për arsimin e përgjithshëm institucioni: niveli bazë / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Arsimi, OJSC "Tekstet e Moskës", 2010. (§ 5)
Radetsky A.M. Kimia. Materiali didaktik. Klasat 10-11. - M.: Arsimi, 2011.
Khomchenko I.D. Koleksion problemesh dhe ushtrimesh në kimi për shkollën e mesme. - M.: RIA “Vala e Re”: Botues Umerenkov, 2008. (fq. 8)

Një koleksion i unifikuar i burimeve arsimore dixhitale (eksperimente video mbi temën) ().
Versioni elektronik i revistës "Kimi dhe Jeta" ().

Detyre shtepie

Me. 30 Nr. 2.41, 2.43 nga Koleksioni i problemeve dhe ushtrimeve në kimi për shkollën e mesme (Khomchenko I.D.), 2008.
Shkruani diagramet elektronike të strukturës së atomit të klorit në tokë dhe gjendjet e ngacmuara.
Sa elektrone valente ka në një atom të: a) beriliumit; b) oksigjen; c) squfuri?

Koncepti valencë vjen nga fjala latine "valentia" dhe njihej në mesin e shekullit të 19-të. Përmendja e parë "e gjerë" e valencës ishte në veprat e J. Dalton, i cili argumentoi se të gjitha substancat përbëhen nga atome të lidhura me njëri-tjetrin në përmasa të caktuara. Më pas, Frankland prezantoi vetë konceptin e valencës, i cili u zhvillua më tej në veprat e Kekule, i cili foli për marrëdhënien midis valencës dhe lidhjes kimike, A.M. Butlerov, i cili në teorinë e tij të strukturës së përbërjeve organike e lidhi valencën me reaktivitetin e një përbërjeje të veçantë kimike dhe D.I. Mendeleev (në Tabelën Periodike të Elementeve Kimike, valenca më e lartë e një elementi përcaktohet nga numri i grupit).

PËRKUFIZIM

Valenceështë numri i lidhjeve kovalente që mund të formojë një atom kur kombinohet me një lidhje kovalente.

Valenca e një elementi përcaktohet nga numri i elektroneve të paçiftuara në një atom, pasi ato marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike midis atomeve në molekulat e komponimeve.

Gjendja bazë e një atomi (gjendja me energji minimale) karakterizohet nga konfigurimi elektronik i atomit, i cili korrespondon me pozicionin e elementit në Tabelën Periodike. Një gjendje e ngacmuar është një gjendje e re energjetike e një atomi, me një shpërndarje të re të elektroneve brenda nivelit të valencës.

Konfigurimet elektronike të elektroneve në një atom mund të përshkruhen jo vetëm në formën e formulave elektronike, por edhe duke përdorur formulat grafike elektronike (energjia, qelizat kuantike). Çdo qelizë tregon një orbitale, një shigjetë tregon një elektron, drejtimi i shigjetës (lart ose poshtë) tregon rrotullimin e elektronit dhe një qelizë e lirë përfaqëson një orbitale të lirë që një elektron mund të zërë kur ngacmohet. Nëse ka 2 elektrone në një qelizë, këto elektrone quhen të çiftëzuara, nëse ka 1 elektron, quhen të paçiftuar. Për shembull:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Orbitalet mbushen si më poshtë: së pari, një elektron me rrotullime të njëjta, dhe më pas një elektron i dytë me rrotullime të kundërta. Meqenëse nënniveli 2p ka tre orbitale me të njëjtën energji, secili nga dy elektronet zinte një orbitale. Një orbitale mbeti e lirë.

Përcaktimi i valencës së një elementi duke përdorur formulat grafike elektronike

Valenca e një elementi mund të përcaktohet me formula elektronografike për konfigurimin elektronik të elektroneve në një atom. Le të shqyrtojmë dy atome - azotin dhe fosforin.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Sepse Valenca e një elementi përcaktohet nga numri i elektroneve të paçiftuara, prandaj, valenca e azotit është III. Meqenëse atomi i azotit nuk ka orbitale boshe, një gjendje e ngacmuar nuk është e mundur për këtë element. Megjithatë, III nuk është valenca maksimale e azotit, valenca maksimale e azotit është V dhe përcaktohet nga numri i grupit. Prandaj, duhet mbajtur mend se duke përdorur formulat grafike elektronike nuk është gjithmonë e mundur të përcaktohet valenca më e lartë, si dhe të gjitha valencat karakteristike të këtij elementi.

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

Në gjendjen bazë, atomi i fosforit ka 3 elektrone të paçiftëzuara, prandaj, valenca e fosforit është III. Megjithatë, në atomin e fosforit ka d-orbitale të lira, prandaj elektronet e vendosura në nënnivelin 2s janë në gjendje të çiftohen dhe të zënë orbitalet vakante të nënnivelit d, d.m.th. shkoni në një gjendje të emocionuar.

Tani atomi i fosforit ka 5 elektrone të paçiftuara, prandaj edhe fosfori ka një valencë V.

Elemente që kanë vlera të shumëfishta valence

Elementet e grupeve IVA - VIIA mund të kenë disa vlera valence, dhe, si rregull, valenca ndryshon në hapa prej 2 njësive. Ky fenomen është për shkak të faktit se elektronet marrin pjesë në çifte në formimin e një lidhjeje kimike.

Ndryshe nga elementët e nëngrupeve kryesore, elementët e nëngrupeve B në shumicën e komponimeve nuk shfaqin një valencë më të lartë të barabartë me numrin e grupit, për shembull, bakri dhe ari. Në përgjithësi, elementët e tranzicionit shfaqin një shumëllojshmëri të gjerë të vetive kimike, e cila shpjegohet nga një gamë e madhe valencash.

Le të shqyrtojmë formulat grafike elektronike të elementeve dhe të përcaktojmë pse elementët kanë valenca të ndryshme (Fig. 1).

Detyrat: të përcaktojë mundësitë e valencës së atomeve As dhe Cl në gjendjet tokësore dhe të ngacmuara.

Valenca e fosforit

Përcaktimi i valencës së një elementi duke përdorur formulat grafike elektronike

Elemente që kanë vlera të shumëfishta valence

Artikuj të ngjashëm