Ev » Özellikler » Durağan ve uyarılmış durumdaki atomların değerliği. Kimyasal bileşiklerdeki element atomlarının değerlik olasılıkları

Durağan ve uyarılmış durumdaki atomların değerliği. Kimyasal bileşiklerdeki element atomlarının değerlik olasılıkları

Kimyasal elementlerin atomlarının dış enerji seviyelerinin yapısı esas olarak atomlarının özelliklerini belirler. Bu nedenle bu seviyelere değerlik denir. Bu seviyelerin ve bazen ön-dış seviyelerin elektronları kimyasal bağların oluşumunda rol oynayabilir. Bu tür elektronlara değerlik elektronları da denir.
Bir kimyasal elementin atomunun değeri, öncelikle kimyasal bir bağın oluşumunda rol alan eşleşmemiş elektronların sayısı ile belirlenir.
Ana alt grupların elementlerinin atomlarının değerlik elektronları, dış elektronik katmanın s- ve p-orbitallerinde bulunur. Lantanitler ve aktinitlerin dışındaki ikincil alt grupların elemanlarında değerlik elektronları, dış ön katmanların d-orbitalleri ve dış s-orbitallerinde bulunur.
Kimyasal elementlerin atomlarının değerlik yeteneklerini doğru bir şekilde değerlendirmek için, içlerindeki elektronların enerji seviyelerine ve alt seviyelere göre dağılımını dikkate almak ve Pauli ilkesine ve Hund'un uyarılmamış kuralına uygun olarak eşleştirilmemiş elektronların sayısını belirlemek gerekir ( atomun temel veya sabit) durumu ve uyarılmış olanlar için (o zaman ek enerji alan bir tane vardır, bunun sonucunda dış katmanın elektronları bozulur ve serbest yörüngelere aktarılır). Uyarılmış durumdaki bir atom, yıldız işaretiyle karşılık gelen element sembolüyle gösterilir. Örneğin, fosfor atomlarının durağan ve uyarılmış hallerdeki değerlik olasılıklarını göz önünde bulundurun:

Uyarılmamış durumda, fosfor atomunun p alt seviyesinde üç eşleşmemiş elektronu vardır. Bir atomun uyarılmış duruma geçişi sırasında, d-alt seviyesindeki elektron çiftlerinden biri, d-alt seviyesindeki serbest bir yörüngeye geçebilir. Fosforun değeri üçten (temel durumda) beşe (uyarılmış durumda) değişir.
Eşleşmiş elektronların ayrılması enerji gerektirir, çünkü elektronların eşleşmesine atomların potansiyel enerjisinde bir azalma eşlik eder. Aynı zamanda, bir atomun uyarılmış bir duruma aktarılması için harcanan enerji, eşleşmemiş elektronlar tarafından kimyasal bağların oluşumu sırasında açığa çıkan enerji ile telafi edilir.
Böylece, sabit durumdaki bir karbon atomunun iki eşleşmemiş elektronu vardır. Sonuç olarak, onların katılımıyla iki kovalent bağ gerçekleştiren iki ortak elektron çifti oluşturulabilir. Ancak birçok inorganik ve tüm organik bileşiklerde dört değerlik karbon atomlarının bulunduğunu çok iyi biliyorsunuz. Açıkçası, atomları uyarılmış durumdayken bu bileşiklerde dört kovalent bağ oluşturdu.

Karbon atomlarının uyarılması için harcanan enerji, iki ek kovalent bağın oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiyle fazlasıyla dengelenir. Dolayısıyla, karbon atomlarının sabit durum 2s 2 2p 2'den uyarılmış duruma - 2s 1 2p 3'e aktarılması için yaklaşık 400 kJ / mol enerji gereklidir. Ancak doymuş hidrokarbonlarda C-H bağı oluşumu sırasında 360 kJ/mol açığa çıkar. Sonuç olarak, iki mol C-H bağının oluşması üzerine, karbon atomlarını uyarılmış duruma aktarma enerjisini 320 kJ/mol aşan 720 kJ açığa çıkacaktır.
Sonuç olarak, kimyasal elementlerin atomlarının değerlik olasılıklarının, atomların durağan ve uyarılmış durumlarındaki eşleşmemiş elektronların sayısı tarafından tükenmekten çok uzak olduğu belirtilmelidir. Kovalent bağların oluşumu için verici-alıcı mekanizmasını hatırlarsanız, o zaman serbest yörüngelerin varlığı ve paylaşılmayan elektron çiftlerinin varlığı ile belirlenen kimyasal element atomlarının diğer iki değerlik olasılığını da anlayacaksınız. verici-alıcı mekanizmasına göre kovalent bir kimyasal bağ. Amonyum iyonu NH4+'nın oluşumunu hatırlayın. (Kimyasal bağı incelerken kimyasal element atomlarının bu değerlik olasılıklarını gerçekleştirmesini daha ayrıntılı olarak ele alacağız.) Genel bir sonuç çıkaralım.

Makaleler Resimler Tablolar Site hakkında Русский

Fosfor değeri

Fosfor P (Is 2s 2/f 3s Zr), değerlik elektronlarının sayısı açısından nitrojene benzer. Ancak 3. periyodun bir elementi olarak 2. periyodun bir elementi olan nitrojenden önemli ölçüde farklıdır. Bu fark, fosforun nitrojenden daha büyük bir atoma, daha az iyonlaşma enerjisine, daha fazla elektron ilgisine ve daha fazla atom polarizasyon yeteneğine sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Fosforun maksimum koordinasyon sayısı altıdır. 3. periyodun diğer elemanlarına gelince, rl - rl bağlanması fosfor atomu için tipik değildir ve bu nedenle nitrojenden farklı olarak fosfor yörüngelerinin sp- ve sp-hibrit durumları kararsızdır. Bileşiklerdeki fosfor -3'ten +5'e kadar oksidasyon durumları sergiler. En tipik oksidasyon durumu +5'tir.

Ve'den oluşan bileşiğin formülünü yazalım. fosfor (V değeri) ve oksijen (II değeri).

Fosfor hangi bileşiklerde en yüksek değerliliğe sahiptir?

Fosforun değerlik yetenekleri nelerdir Bu bakımdan muadili nitrojenden nasıl farklıdır?

Fosfor atomunun elektronik yapısı 16F 5 25 2p 33 3p formülüne karşılık gelir. Fosforun üçüncü (dış) enerji seviyesinde değerlik elektronları vardır; burada 5- ve üç p-orbitaline ek olarak beş serbest-orbital bulunur.

Başka bir bakış açısına göre, fosfor ve nitrojenin özelliklerindeki farklılık, fosfor atomunda değerlik 3-orbitallerinin varlığıyla açıklanmaktadır,

Fosforun birinci iyonlaşma enerjisi P (1063 kJ mol) ile kükürtün 8 (1000 kJ mol) arasındaki farkı, P ve 8 atomlarının değerlik yörünge elektronik konfigürasyonlarının karşılaştırılmasına dayanarak açıklayın.

Ancak 3. periyodun bir elementi olan fosforda 3-orbitaller aynı zamanda değerlik rolünü de oynar. Bu nedenle V grubunun bu tipik elementlerinin kimyasındaki ortak özelliklerin yanı sıra önemli farklılıklar da ortaya çıkar. Fosfor için değerlik yörüngelerinin sp-, sp- ve 5p türlerinde hibridizasyonu mümkündür. Fosforun maksimum koordinasyon sayısı 6'dır. Azotun aksine fosfor, karşılık gelen atomların elektron çiftlerinin serbest 3d (-orbitalleri) kabulüne bağlı olarak n - rl bağlanmasıyla karakterize edilir.

Fosforun (V) kararlı koordinasyon sayısı 4'tür ve bu, değerlik yörüngelerinin sp hibridizasyonuna karşılık gelir. Koordinasyon sayıları 5 ve 6 daha az sıklıkla görülür, bu durumlarda sp4 ve sp4 hibrit durumları sırasıyla fosfor atomuna atanır (s. 415).

Benzer bir davranış VA grubu elementlerinde de bulunur ancak bu gruptaki metaller ve ametaller arasındaki sınır daha düşüktür. Azot ve fosfor metal değildir, kovalent bileşiklerinin kimyası ve olası oksidasyon durumları, konfigürasyondaki beş değerlik elektronunun varlığıyla belirlenir Azot ve fosfor çoğunlukla oksidasyon durumlarına sahiptir - 3, -b 3 ve +5. Arsenik As ve antimon Sb, amfoterik oksitler oluşturan yarı metallerdir ve yalnızca bizmut metalik özelliklere sahiptir. As ve Sb için oksidasyon durumu +3 en önemlisidir, Bi için ise bazı son derece özel koşullar altında ortaya çıkan oksidasyon durumları dışında mümkün olan tek durum budur. Bizmut beş değerlik elektronunun tamamını kaybedemez, bunun için gereken enerji çok yüksektir. Ancak üç br-elektronunu kaybederek bir Bi iyonu oluşturur.

Mendeleev tez çalışmasını Almanya'da, Heidelberg'de, Karlsruhe'deki Uluslararası Kimya Kongresi zamanında yapıyordu. Kongreye katıldı ve Cannizzaro'nun atom ağırlığı sorununa bakış açısını açıkça belirttiği konuşmasını dinledi. Rusya'ya dönen Mendeleev, elementlerin listesini incelemeye başladı ve artan atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş elementlerin değerliklerindeki değişimin periyodikliğine dikkat çekti: hidrojen 1, lityum I, berilyum 2, bor 3, karbon 4, magnezyum 2, nitrojen 3, kükürt 2 , flor 1, sodyum 1, alüminyum 3, silikon 4, fosfor 3, k1 oksijen 2, klor I vb.

Değerlik elektronlarının sayısı açısından fosfor (35 3p) bir nitrojen analoğudur

Oksijen atomları en az iki farklı atoma bağlanır. Kalsiyum, kükürt, magnezyum ve baryum da öyle. Bu elementlerin değeri ikidir; Azot, fosfor, alüminyum ve altının değeri üçtür. Demirin değeri iki veya üç olabilir. Prensip olarak, değerlik sorununun ilk başta göründüğü kadar basit olmadığı ortaya çıktı, ancak bu teorinin bu kadar basit bir versiyonu bile önemli sonuçlar çıkarmayı mümkün kıldı.

Lityumdan flor G'ye geçişte, değerlikteki eş zamanlı artışla birlikte metalik özelliklerde düzenli bir zayıflama ve metalik olmayan özelliklerde bir artış meydana gelir. Flor G'den atom kütlesi bakımından bir sonraki element olan sodyum Na'ya geçişe özelliklerde ve değerlikte ani bir değişiklik eşlik eder ve sodyum, daha aktif olmasına rağmen tipik bir tek değerlikli metal olan lityumun özelliklerini büyük ölçüde tekrarlar. Sodyumu takip eden magnezyum birçok açıdan berilyum Be'ye benzer (her ikisi de iki değerlidir, metalik özellikler gösterir, ancak her ikisinin de kimyasal aktivitesi N-Na çiftininkinden daha az belirgindir). Alüminyum A1, magnezyumdan sonra bor B'ye benzer (değerlik 3'tür). Silikon 81 ve karbon C, fosfor P ve nitrojen N, kükürt 8 ve oksijen O, klor C1 ve flor G yakın akrabalar, değerlik ve kimyasal özellikler olarak birbirine benzer. Potasyum, lityum ve sodyum gibi, temsilcileri ilk iki sıradaki elementlerle derin bir benzerlik gösteren bir dizi elementi (arka arkaya üçüncü) açar.

Katkı maddesinin etkinliği, katkı maddesi molekülündeki elementlerin değerlik durumuna ve konumuna, fonksiyonel grupların varlığına, sinerjisine ve diğer faktörlere bağlıdır. Fosfor, kükürt, oksijen ve nitrojen içeren bileşiklerin yağlama yağlarına katkı maddesi olarak kullanılması, bu elementlerin elektronik yapısının özelliği ile yakından ilgilidir. Motor parçalarının metal yüzeyi ile etkileşimleri, ikincisinin modifikasyonuna (yapı değişikliği) yol açar ve koruyucu filmlerin oluşumu nedeniyle, bu bileşiklerin yağ çözeltisinde korozyon önleyici, aşınma önleyici ve aşırı basınç özellikleri sağlanır. Ayrıca bu elementleri içeren katkı maddeleri, peroksit radikalleri ile reaksiyona girerek oksidasyon zincirini sonlandırarak ve hidroperoksitleri yok ederek yağı stabilize eder.

Halojenasyon. Klorlama için en yaygın kullanılan katalizörler metalik demir, bakır oksit, brom, kükürt, iyot, demir halojenürler, antimon, kalay, arsenik, fosfor, alüminyum ve bakır, bitkisel ve hayvansal kömür, aktifleştirilmiş boksit ve diğer kildir. Bu katalizörlerin çoğu halojen taşıyıcılardır. Dolayısıyla halojen bileşiklerindeki Fe, Sb ve P, serbest klor varlığında iki değerlik durumunda bulunabilir, dönüşümlü olarak aktif formda klor ekler ve verirler. Benzer şekilde iyot, brom ve kükürt de klor ile kararsız bileşikler oluşturur. Brominasyon katalizörleri klorlama katalizörlerine benzer. Fosfor iyotlama için en iyi hızlandırıcıdır. Florlama işlemi için herhangi bir katalizöre gerek yoktur. Oksijen varlığında halojenasyon yavaşlar.

Katalitik klorlama, iyot, kükürt, fosfor, antimon ve diğerleri gibi, klorlu hidrokarbon içinde çözünen veya gaz halindeki parafinik hidrokarbonları klorlarken, karşılık gelen klorürler formundaki bir klor taşıyıcısının kullanımına dayanır. çözücü. Yalnızca en az iki değerlik değerine sahip öğeler kullanılır. Diazometap, tetraetil kurşun ve hekzafeniletan gibi radikal üreten maddeler de homojen katalizör olarak kullanılabilir. Klor molekülünü atomlara ayırma yeteneğine sahiptirler ve bu da anında bir zincirleme reaksiyona neden olur.

Bir element, farklı oksidasyon durumlarına karşılık gelen birkaç bileşik sırası oluşturduğunda, parantez içindeki bileşiğin adından sonra, katyonun değeri (Romen rakamlarıyla) veya halojen, oksijen, kükürt veya Bileşik molekülündeki asit kalıntı atomları (kelimelerle). Örneğin demir klorür (P1), fosfor klorür üç), manganez oksit (iki). Bu durumda değerlik tanımı genellikle daha az karakteristik değerlik durumları için verilir. Örneğin, iki değerlikli durum durumunda bakır için, değerlik göstergesi atlanırken, tek değerlikli bakır, bakır iyodür (I) olarak gösterilir.

Silikon ve germanyum gibi maddelerin iletkenliği, bunlara az miktarda belirli yabancı maddelerin katılmasıyla artırılabilir. Örneğin, bor veya fosfor safsızlıklarının silikon kristallerine dahil edilmesi, bantlar arası boşluğu etkili bir şekilde daraltır. Kristal büyümesi sırasında silikon yapısına küçük miktarlarda bor veya fosfor (birkaç ppm) dahil edilebilir. Fosfor atomunun beş değerlik elektronu vardır ve bu nedenle dördü kullanıldıktan sonra-

Fosfor, arsenik, antimon ve bizmut, yalnızca çinko alt grubunun s-elementleri ve d-elementleri ile resmi değerliğe karşılık gelen stokiyometrik bileşikler oluşturur.

Boya ve adsorbanın tek bir kuantum sistemi oluşturduğu birçok olgudan açıkça anlaşılmaktadır. Bunlardan en belirgin olanı, belirli bir fosforun absorpsiyon bandı içindeki herhangi bir frekansın, örneğin en küçük frekansın radyasyonun absorpsiyonunun, emilen ışığın frekanslarından çok daha yüksek frekanslar dahil olmak üzere tüm radyasyon spektrumunun emisyonuna neden olmasıdır. Bu, radyasyon kuantumunun ortak kullanıma girdiği ve emilen ışığın düşük frekansını aşan frekansları yaymaya yetmeyen enerjinin de katı cismin ortak kaynaklarından geldiği anlamına gelir. Boyanın şüphesiz sadece yüzeyde bulunması başka yorumlara izin vermemesine rağmen, ışığın karakteristik uzun dalgalarının emilmesine (bu boyayı adsorbe eden kristal pratik olarak şeffaftır) metalik gümüşün oluşumu eşlik eder. gümüş bromür kristalinin büyük kısmı. Bu durumda gümüş bromürün duyarlılığı, boya molekülünün yapısındaki konjuge bağ zinciri ne kadar uzun olursa, uzun dalgalara doğru kayar (Şekil 44). Gerçek şu ki, boyanın elektronları dalga hareketi halindedir ve kristale değerlik bağıyla bağlanan boya molekülü onunla tek bir bütün oluşturur. Kristal ve boya tek bir kuantum sistemi oluşturur. Bu nedenle saf maddenin fotoliz mekanizmasının şaşırtıcı olmaması şaşırtıcı değildir.

Fosfor, P, 3x 3p değerlik konfigürasyonuna sahiptir ve kükürt, 8, 3x 3p değerlik konfigürasyonuna sahiptir. Bu nedenle P atomu yarı dolu bir 3p kabuğuna sahipken, 8. atomda halihazırda 3p yörüngelerinde bulunan elektronlardan biriyle eşleşmeye zorlanan ek bir elektron bulunur.

SA silikonun kristal yapısında kovalent bağ oluşması için fosforun bir elektronu daha kalmıştır. Kristale bir elektrik alanı uygulandığında bu elektron fosfor atomundan uzaklaşabilir; dolayısıyla fosforun silikon kristalinde elektron donörü olduğu söylenir. Bağışlanan elektronları serbest bırakmak için yalnızca 1,05 kJ mol gereklidir; bu enerji, küçük bir fosfor katkılı silikon kristalini bir iletkene dönüştürür. Bir silikon kristaline bir bor safsızlığı eklendiğinde, tam tersi bir olay meydana gelir. Bor atomu, silikon kristalinde gerekli sayıda kovalent bağ oluşturmak için bir elektrondan yoksundur. Bu nedenle silikon kristalindeki her bir bor atomu için bağlanma yörüngesinde bir boşluk vardır. Silisyumun değerlik elektronları, bor atomlarıyla ilişkili bu boş yörüngelere uyarılabilir, bu da elektronların kristal içinde serbestçe hareket etmesine olanak tanır. Böyle bir iletim, komşu silikon atomunun bir elektronunun bor atomunun boş yörüngesine sıçraması sonucu meydana gelir. Silisyum atomunun yörüngesinde yeni oluşan bir boşluk hemen onu takip eden başka bir silisyum atomundan gelen bir elektronla doldurulur. Elektronların bir atomdan diğerine atladığı bir kademeli etki meydana gelir. Fizikçiler bu olguyu pozitif yüklü bir deliğin ters yönde hareketi olarak tanımlamayı tercih ediyorlar. Ancak bu fenomenin nasıl tanımlandığına bakılmaksızın, eğer kristal az miktarda fosfor gibi bir elektron donörü veya bor gibi bir elektron alıcısı içeriyorsa, silikon gibi bir maddenin iletkenliğini aktive etmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyulduğu kesin olarak tespit edilmiştir.

Beyaz fosfor, şekil 2'de şematik olarak gösterilen P4 tetrahedral moleküllerden oluşur. 21.25. Bölümde belirtildiği gibi. 8.7, bölüm 1, 60" bağ açıları, P4 molekülünde olduğu gibi diğer moleküllerde oldukça nadirdir. Bunlar, yüksek reaktivite ile tutarlı olan çok gergin bağların varlığını gösterir.

Fosfor, nitrojenin elektronik bir analoğu olmasına rağmen, atomun değerlik mektron tabakasında serbest /-orbitallerin varlığı, fosfor bileşiklerini nitrojen bileşiklerinden farklı kılar.

Organofosfor bileşiklerinin elektronik yapısı ve kimyasal bağların doğası;

Daha da büyük ölçüde aromatik özellikler fosforin halkasının doğasında vardır. 2,4,6-Trifenilfosfor, metil iyodür veya trietiloksonyum boroflorürün etkisi altında otomatik olarak oksitlenmez ve dörtlüleşmez. Aynı zamanda, nükleofilik reaktifler - alkil veya arilityum bileşikleri ile etkileşimi, zaten oda sıcaklığında olan benzende kolayca ilerler ". Bu durumda, değerlik kabuğu bir dezete genişleyen fosfor ve rezonans üzerinde bir saldırı meydana gelir. -stabilize edilmiş fosforin anyonu ortaya çıkıyor ( 1) Anyonun (I) oluşumu PMR ve UV spektrumları ile doğrulandı. Koyu mavi-mor bir renge sahip olan reaksiyon karışımının hidrolizi, aşağıdakilere yol açar:

Silikat fosforların hazırlanması. Fosforların kimyasal bileşimi, fosforların yapısı, Mn'nin değerliği. Silikat bazlı kristal fosforların hazırlanmasına yönelik önemli sayıda farklı yöntem vardır. Örnek olarak bunlardan birini ele alalım. İyi saflaştırılmış bir çinko oksit amonyak çözeltisi, sulu bir manganez nitrat çözeltisi ve alkollü bir silisik asit çözeltisi (etil silikat) birlikte dökülür ve bir jel oluşturulur. Jel kurutulur, ezilir ve kuvars kaplarda 1200°C'ye kadar kalsine edilir ve kalsinasyondan sonra hızla soğutulur. Mn içeriği düşük olduğunda, kalsinasyon her zaman yüksek Mn içeriğine sahip havada gerçekleştirilebilir, oksidasyonunu önlemek için kalsinasyon bir karbondioksit atmosferinde gerçekleştirilir.

Yağ kalıntılarının katalitik oksidasyonu. Hammaddelerin oksidasyon sürecini hızlandırmak, kaliteyi arttırmak veya çeşitli katalizörler ve başlatıcılar kullanarak oksitlenmiş bitüme belirli özellikler kazandırmak için birçok girişimde bulunulmaktadır. Redoks reaksiyonları için katalizör olarak hidroklorik asit tuzlarının ve değişken değerlikli metallerin (demir, bakır, kalay, titanyum vb.) kullanılması önerilmektedir. Dehidrasyon, alkilasyon ve çatlama (proton transferi) için katalizörler olarak, oksidasyon başlatıcıları olarak alüminyum, demir, kalay, fosfor pentoksit klorürleri - peroksitler önerilmektedir. Bu katalizörlerin çoğu, bitümü oksijenle zenginleştirmeden, hammadde moleküllerinin (yağlar ve reçineler) asfaltenlere yoğunlaştırılması reaksiyonlarını başlatır. Hammaddelerin oksidasyon sürecini hızlandırma ve bitümün özelliklerini iyileştirme (esas olarak belirli bir yumuşama sıcaklığında penetrasyonun arttırılması yönünde) olanakları, çok sayıda patent literatüründe özetlenmiştir, ancak patentlerin yazarları Sürecin kimyasını açıklamadan önerileri, bu monografide yer alan sonuçları dikkate alınmaz. A. Heuberg'in araştırması

Çoğu durumda halojenasyon, ışık ışınlaması (dalga boyu 3000-5000 A) veya yüksek sıcaklık (katalizörlü veya katalizörsüz) ile hızlandırılır. Katalizörler olarak, genellikle iki değerlik durumuna sahip olan, bir değerlik durumundan diğerine geçiş üzerine halojen atomları verebilen halojen metal bileşikleri kullanılır, - P I5, P I3, Fe lg. Antimon klorür veya manganez klorürün yanı sıra metalik olmayan katalizörler - iyot, brom veya fosfor da kullanılır.

Lityum ve sodyumun elektron ilgisi orta düzeydedir, berilyumun elektron ilgisi negatiftir, magnezyumunki ise sıfıra yakındır. Be ve M atomlarında, değerlik x-orbitalinin tamamı doludur ve bağlanan elektronun, enerjisi daha yüksek olan p-orbitalini doldurması gerekir. Azot ve fosforun elektron ilgisi çok azdır çünkü eklenecek elektronun bu atomlara yarı dolu p yörüngelerindeki elektronlardan biriyle eşleşmesi gerekir.

Üçüncü ve sonraki periyotlardaki elementlerin atomları genellikle oktet kuralına uymaz. Bazıları, oktet kuralının öngördüğünden daha fazla atoma bağlanma (yani daha fazla elektron çiftiyle çevrelenme) konusunda inanılmaz bir yetenek gösteriyor. Örneğin fosfor ve kükürt sırasıyla PF5 ve SF bileşiklerini oluşturur. Bu bileşiklerin Lewis yapılarında, ağır bir elementin tüm değerlik elektronları, diğer atomlarla bağ oluşturmak için kullanılır.

Bu diyagramlarda tam ok, koordinasyon bağının konumunu gösterir. Burada ortaya çıkan donör elementler (kükürt, arsenik ve nitrojen), selenyum, fosfor ve diğerleri, en yüksek değerlik durumundaysa katalitik zehir özelliklerine sahip bileşikler oluşturmaz, çünkü bu durumda moleküller katalitik zehirlere sahip değildir. serbest elektron çifti. Aynı şey bu elementlerin iyonları için de geçerlidir. Örneğin, sülfit iyonu bir zehirdir, ancak sülfat iyonu değildir.

Dış kabuktaki elektronların sayısı, belirli bir elementin doğasında bulunan değerlik durumlarını ve dolayısıyla bileşiklerinin türlerini - hidritler, oksitler, hidroksitler, tuzlar vb. - belirler. Yani, fosfor atomlarının dış kabuklarında arsenik , antimon ve bizmutta aynı sayıda (beş) elektron vardır. Bu, ana değerlik durumlarının kimliğini (-3, -f3, -b5), EN3 hidritlerin, E2O3 ve EaO3 oksitlerin, hidroksitlerin vb. tekdüzeliğini belirler. Bu durum sonuçta bu elementlerin periyodik olarak tek bir alt grupta bulunmasının nedenidir. sistem.

Böylece berilyum, bor ve karbon atomlarının uyarılmış durumundaki eşleşmemiş elektronların sayısı bu elementlerin gerçek değerliğine karşılık gelir. Azot, oksijen ve flor atomlarına gelince, bunların uyarılması, elektron kabuklarının ikinci seviyesindeki iyonik olmayan elektronların sayısında bir artışa yol açamaz. Bununla birlikte, bu elementlerin analogları - fosfor, kükürt ve klor - üçüncü seviyede onlar

Uyarılma üzerine bir fosfor atomundaki eşleşmemiş elektronların sayısı beşe ulaşır, bu da onun gerçek maksimum rengine karşılık gelir. Bir kükürt atomu uyarıldığında, eşleşmemiş elektronların sayısı dörde ve hatta [evet'e ve bir klor atomu için üçe, beşe ve en fazla yediye kadar artar; bu da gerçek değerlere karşılık gelir. değerliklerinden. Genel Kimyanın Temelleri Cilt 2 Baskı 3 (1973) -

Bir atomun özellikleri büyük ölçüde dış elektronik katmanının yapısı tarafından belirlenir. Bir atomun dış ve bazen sondan bir önceki elektronik katmanında bulunan elektronlar, kimyasal bağların oluşumunda rol oynayabilir. Bu tür elektronlara denir değerlik.Örneğin bir fosfor atomunda 5 değerlik elektronu vardır: (Şekil 1).

Pirinç. 1. Fosfor atomunun elektronik formülü

Ana alt grupların elementlerinin atomlarının değerlik elektronları, dış elektronik katmanın s- ve p-orbitallerinde bulunur. Lantanitler ve aktinitlerin haricinde ikincil alt grupların elemanları için değerlik elektronları, sondan bir önceki katmanların dış ve d-orbitallerinin s-orbitallerinde bulunur.

Değerlik, bir atomun kimyasal bağlar oluşturma yeteneğidir. Bu tanım ve değerlik kavramı, yalnızca kovalent bağ tipine sahip maddelerle ilgili olarak doğrudur. İyonik bileşikler için bu kavram geçerli değildir; bunun yerine resmi "oksidasyon durumu" kavramı kullanılır.

Değerlik, bir atomun diğer atomlarla etkileşimi sırasında oluşan elektron çiftlerinin sayısı ile karakterize edilir. Örneğin, amonyak NH3'teki nitrojenin değeri üçtür (Şekil 2).

Pirinç. 2. Amonyak molekülünün elektronik ve grafik formülleri

Bir atomun diğer atomlarla oluşturabileceği elektron çiftlerinin sayısı öncelikle eşleşmemiş elektronların sayısına bağlıdır. Örneğin bir karbon atomunda eşlenmemiş iki elektron 2p yörüngesindedir (Şekil 3). Eşlenmemiş elektronların sayısına göre böyle bir karbon atomunun II'ye eşit bir değerlik sergileyebileceğini söyleyebiliriz.

Pirinç. 3. Karbon atomunun temel durumdaki elektronik yapısı

Tüm organik maddelerde ve bazı inorganik bileşiklerde karbon dört değerliklidir. Böyle bir değerlik, yalnızca ek enerji alındığında içine geçtiği karbon atomunun uyarılmış durumunda mümkündür.

Uyarılmış durumda, karbon atomunda 2s elektronları eşleşir ve bunlardan biri serbest 2p yörüngesine geçer. Dört eşlenmemiş elektron, dört kovalent bağın oluşumuna katılabilir. Bir atomun uyarılmış durumu genellikle bir "yıldız işareti" ile gösterilir (Şekil 4).

Pirinç. 4. Uyarılmış durumdaki karbon atomunun elektronik yapısı

Nitrojen, değerlik elektronlarının sayısına göre beşe eşit bir değere sahip olabilir mi? Azot atomunun değerlik olasılıklarını göz önünde bulundurun.

Azot atomunda, üzerinde yalnızca 7 elektronun bulunduğu iki elektron katmanı vardır (Şekil 5).

Pirinç. 5. Azot atomunun dış katmanının yapısının elektronik şeması

Azot üç elektron çiftini diğer üç elektronla paylaşabilir. 2s yörüngesindeki bir çift elektron da bir bağ oluşumuna katılabilir, ancak farklı bir mekanizmaya göre - bir donör-alıcı, dördüncü bir bağ oluşturur.

İkinci elektron katmanında d-alt düzeyi olmadığından nitrojen atomundaki 2s elektronlarının ayrılması imkansızdır. Bu nedenle nitrojenin en yüksek değeri IV'tür.

Dersi özetlemek

Derste kimyasal elementlerin atomlarının değerlik olasılıklarını belirlemeyi öğrendiniz. Materyali incelerken, belirli bir atomun kendisine diğer kimyasal elementlerin kaç atomunu ekleyebileceğini ve ayrıca elementlerin neden farklı değerlik değerleri sergilediğini öğrendiniz.

Kaynaklar

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 - özet

Pirinç. 1. Fosfor atomunun elektronik formülü

Değerlik, bir atomun diğer atomlarla etkileşimi sırasında oluşan elektron çiftlerinin sayısı ile karakterize edilir. Örneğin, amonyak NH3'teki nitrojenin değeri üçtür (Şekil 2).

Pirinç. 2. Amonyak molekülünün elektronik ve grafik formülleri

Pirinç. 3. Karbon atomunun temel durumdaki elektronik yapısı

Pirinç. 4. Uyarılmış durumdaki karbon atomunun elektronik yapısı

Nitrojen, değerlik elektronlarının sayısına göre beşe eşit bir değere sahip olabilir mi? Azot atomunun değerlik olasılıklarını göz önünde bulundurun.

Azot atomunda, üzerinde yalnızca 7 elektronun bulunduğu iki elektron katmanı vardır (Şekil 5).

Pirinç. 5. Azot atomunun dış katmanının yapısının elektronik şeması

İkinci elektron katmanında d-alt düzeyi olmadığından nitrojen atomundaki 2s elektronlarının ayrılması imkansızdır. Bu nedenle nitrojenin en yüksek değeri IV'tür.

Dersi özetlemek

Kaynakça

Novoshinsky I.I., Novoshinskaya N.S. Kimya. 10. sınıf genel ders kitabı. kurum profil seviyesi. - M .: LLC "TID "Rusça Kelime - RS", 2008. (§ 9)
Rudzitis G.E. Kimya. Genel Kimyanın Temelleri. 11. Sınıf: ders kitabı. genel için kurum: temel düzey / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Eğitim, JSC "Moskova ders kitapları", 2010. (§ 5)
Radetsky A.M. Kimya. didaktik materyal. 10-11 sınıflar. - M.: Eğitim, 2011.
Khomchenko kimliği. Lise için kimyada problemler ve alıştırmalar koleksiyonu. - M .: RIA "Yeni Dalga": Yayıncı Umerenkov, 2008. (s. 8)

Tek bir dijital eğitim kaynağı koleksiyonu (konuyla ilgili video deneyimleri) ().
"Kimya ve Yaşam" () dergisinin elektronik versiyonu.

Ev ödevi

İle. 30 No. 2.41, 2.43, Ortaokul için kimyada görevler ve alıştırmalar koleksiyonundan (Khomchenko I.D.), 2008.
Klor atomunun temel ve uyarılmış hallerdeki yapısının elektronik diyagramlarını yazınız.
Bir atomda kaç değerlik elektronu vardır: a) berilyum; b) oksijen; c) kükürt?

kavram değerlik Latince "valentia" kelimesinden gelir ve 19. yüzyılın ortalarında biliniyordu. Değerlikten ilk "kapsamlı" söz, tüm maddelerin belirli oranlarda birbirine bağlı atomlardan oluştuğunu savunan J. Dalton'un eserlerindeydi. Daha sonra Frankland, değerlik ile kimyasal bağ arasındaki ilişkiden bahseden Kekule'nin çalışmalarında daha da geliştirilen değerlik kavramını tanıttı, A.M. Organik bileşiklerin yapısı teorisinde değerliliği belirli bir kimyasal bileşiğin reaktivitesi ile ilişkilendiren Butlerov ve D.I. Mendeleev (Periyodik kimyasal elementler sisteminde, bir elementin en yüksek değeri grup numarasına göre belirlenir).

TANIM

Değerlik bir atomun bir kovalent bağ ile kombinasyon halinde oluşturabileceği kovalent bağların sayısıdır.

Bir elementin değerliliği, bileşik moleküllerdeki atomlar arasında kimyasal bir bağın oluşumunda rol aldıklarından, bir atomdaki eşleşmemiş elektronların sayısıyla belirlenir.

Bir atomun temel durumu (minimum enerjiye sahip durum), elementin Periyodik sistemdeki konumuna karşılık gelen atomun elektronik konfigürasyonu ile karakterize edilir. Uyarılmış durum, bir atomun değerlik düzeyinde yeni bir elektron dağılımına sahip yeni bir enerji durumudur.

Bir atomdaki elektronların elektronik konfigürasyonları yalnızca elektronik formüller biçiminde değil, aynı zamanda elektron-grafik formülleri (enerji, kuantum hücreleri) yardımıyla da gösterilebilir. Her hücre bir yörüngeyi, ok bir elektronu, okun yönü (yukarı veya aşağı) elektronun dönüşünü, serbest hücre ise bir elektronun uyarıldığında işgal edebileceği serbest bir yörüngeyi gösterir. Bir hücrede 2 elektron varsa, bu tür elektronlara eşleştirilmiş, eğer 1. elektron eşlenmemişse denir. Örneğin:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Orbitaller şu şekilde doldurulur: önce aynı spinlere sahip bir elektron, ardından zıt spinlere sahip ikinci elektron. 2p alt seviyesinde aynı enerjiye sahip üç yörünge bulunduğundan, iki elektronun her biri bir yörüngeyi işgal ediyordu. Bir yörünge serbest kaldı.

Bir elementin değerinin elektron grafiği formülleriyle belirlenmesi

Bir elementin değeri, bir atomdaki elektronların elektronik konfigürasyonlarının elektron-grafik formülleriyle belirlenebilir. Azot ve fosfor olmak üzere iki atomu düşünün.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Çünkü Bir elementin değerliliği eşleşmemiş elektronların sayısına göre belirlenir, bu nedenle nitrojenin değeri III'tür. Azot atomunun serbest yörüngeleri olmadığından, bu element için uyarılmış bir durum mümkün değildir. Ancak III maksimum nitrojen değeri değildir, maksimum nitrojen değeri V'dir ve grup numarasına göre belirlenir. Bu nedenle, elektron-grafik formüllerinin yardımıyla en yüksek değerin yanı sıra bu elementin tüm değerlerinin belirlenmesinin her zaman mümkün olmadığı unutulmamalıdır.

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

Temel durumda, fosfor atomunun 3 eşleşmemiş elektronu vardır, bu nedenle fosforun değerliği III'tür. Bununla birlikte, fosfor atomunda serbest d-orbitalleri vardır, bu nedenle 2s alt seviyesinde bulunan elektronlar, d-alt seviyesinin boş yörüngelerini ayırabilir ve işgal edebilir; heyecanlı bir duruma girmek.

Artık fosfor atomunun 5 eşleşmemiş elektronu vardır, bu nedenle fosforun değeri de V'ye eşittir.

Birden fazla değerlik değerine sahip öğeler

IVA - VIIA gruplarının elemanları çeşitli değerlik değerlerine sahip olabilir ve kural olarak değerlik 2 birimlik adımlarla değişir. Bu fenomen, elektronların çiftler halinde kimyasal bir bağ oluşumuna katılmasından kaynaklanmaktadır.

Ana alt grupların elementlerinden farklı olarak, çoğu bileşikteki B-alt gruplarının elementleri, örneğin bakır ve altın gibi grup numarasına eşit daha yüksek bir değerlik göstermez. Genel olarak geçiş elementleri çok çeşitli kimyasal özellikler sergiler ve bu da geniş bir değer kümesiyle açıklanır.

Elementlerin elektronik grafik formüllerini göz önünde bulundurun ve elementlerin farklı değerlere sahip olmasıyla bağlantılı olarak oluşturun (Şekil 1).

Görevler: As ve Cl atomlarının temel ve uyarılmış hallerdeki değerlik olasılıklarını belirler.

Fosfor değeri

Bir elementin değerinin elektron grafiği formülleriyle belirlenmesi

Birden fazla değerlik değerine sahip öğeler

Benzer makaleler