Kimyoviy elementlar atomlarining tashqi energiya darajalarining tuzilishi asosan ularning atomlarining xususiyatlarini belgilaydi. Shuning uchun bu darajalar valentlik darajalari deb ataladi. Kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida bu darajadagi elektronlar, ba'zan esa oldingi tashqi sathlar ishtirok etishi mumkin. Bunday elektronlar valent elektronlar deb ham ataladi.
Kimyoviy element atomining valentligi birinchi navbatda kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etuvchi juftlanmagan elektronlar soni bilan belgilanadi.
Asosiy kichik guruhlar elementlari atomlarining valentlik elektronlari tashqi elektron qatlamining s- va p-orbitallarida joylashgan. Yon guruhchalar elementlari uchun, lantanidlar va aktinidlar bundan mustasno, valentlik elektronlar oldingi tashqi qatlamning tashqi va d-orbitallarining s-orbitallarida joylashgan.
Kimyoviy elementlar atomlarining valentlik qobiliyatini to'g'ri baholash uchun ulardagi elektronlarning energiya darajalari va pastki darajalari bo'yicha taqsimlanishini ko'rib chiqish va qo'zg'atilmaganlar uchun Pauli printsipi va Hund qoidasiga muvofiq juftlashtirilmagan elektronlar sonini aniqlash kerak. Atomning asosiy yoki statsionar holati va qo'zg'alish uchun (keyin u qo'shimcha energiya oldi, buning natijasida tashqi qatlam elektronlari juftlanadi va erkin orbitallarga o'tkaziladi). Qo'zg'atilgan holatdagi atom yulduzcha bilan mos keladigan element belgisi bilan belgilanadi. Masalan, statsionar va qo'zg'aluvchan holatlardagi fosfor atomlarining valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqing:

Qo'zg'atmagan holatda fosfor atomi p pastki sathida uchta juftlashtirilmagan elektronga ega. Atom qo'zg'aluvchan holatga o'tganda, d-kichik darajadagi elektron juftlaridan biri d-pastki darajadagi bo'sh orbitalga o'tishi mumkin. Fosforning valentligi uchdan (tuproq holatida) beshga (hayajonlangan holatda) o'zgaradi.
Juftlangan elektronlarni ajratish energiya talab qiladi, chunki elektronlarning juftlashishi atomlarning potentsial energiyasining pasayishi bilan birga keladi. Shu bilan birga, atomni qo'zg'atilgan holatga o'tkazish uchun energiya sarfi juftlashtirilmagan elektronlar tomonidan kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda chiqarilgan energiya bilan qoplanadi.
Shunday qilib, statsionar holatdagi uglerod atomi ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega. Binobarin, ularning ishtirokida ikkita umumiy elektron juft hosil bo'lib, ikkita kovalent bog'lanish hosil bo'lishi mumkin. Biroq, siz juda ko'p noorganik va barcha organik birikmalar to'rt valentli uglerod atomlarini o'z ichiga olishini yaxshi bilasiz. Ko'rinib turibdiki, uning atomlari hayajonlangan holatda bu birikmalarda to'rtta kovalent bog' hosil qilgan.

Uglerod atomlarini qo'zg'atishga sarflangan energiya ikkita qo'shimcha kovalent bog'lanish hosil bo'lganda ajralib chiqadigan energiya bilan qoplanadi. Shunday qilib, uglerod atomlarini 2s 2 2r 2 statsionar holatdan qo'zg'aluvchan holatga - 2s 1 2r 3 ga o'tkazish uchun taxminan 400 kJ/mol energiya sarflash kerak bo'ladi. Ammo to'yingan uglevodorodlarda C-H bog'i hosil bo'lganda, 360 kJ/mol ajralib chiqadi. Natijada, ikki mol C-H bog'lari hosil bo'lganda, 720 kJ ajralib chiqadi, bu uglerod atomlarini qo'zg'atilgan holatga o'tkazish energiyasidan 320 kJ / mol ga oshadi.
Xulosa sifatida shuni ta'kidlash kerakki, kimyoviy elementlar atomlarining valentlik qobiliyati atomlarning statsionar va qo'zg'aluvchan holatlaridagi juftlanmagan elektronlar soni bilan cheklanishdan uzoqdir. Agar siz kovalent bog'lanishlarning hosil bo'lishining donor-akseptor mexanizmini eslasangiz, u holda kimyoviy elementlar atomlarining yana ikkita valentlik imkoniyatlari sizga aniq bo'ladi, ular erkin orbitallarning mavjudligi va yolg'iz elektron juftlarining mavjudligi bilan belgilanadi. donor-akseptor mexanizmi orqali kovalent kimyoviy bog'lanish. Ammoniy ioni NH4+ hosil bo'lishini eslaylik. (Kimyoviy bog'larni o'rganishda kimyoviy elementlar atomlari tomonidan bu valentlik imkoniyatlarini amalga oshirishni batafsilroq ko'rib chiqamiz.) Keling, umumiy xulosa chiqaramiz.

Maqolalar Chizmalar Jadvallar Sayt haqida Ingliz tili

Fosforning valentligi

Fosfor P (Is 2s 2/f 3s Zr) valentlik elektronlari soni boʻyicha azotning analogidir. Biroq, 3-davr elementi sifatida u 2-davr elementi bo'lgan azotdan sezilarli darajada farq qiladi. Bu farq shundaki, fosfor azotga qaraganda kattaroq atom hajmiga, past ionlanish energiyasiga, yuqori elektronga yaqinlik va atom qutblanishiga ega. Fosforning maksimal koordinatsion soni oltita. 3-davrning boshqa elementlariga kelsak, RL - RL bog'lanishi fosfor atomi uchun xos emas va shuning uchun azotdan farqli o'laroq, fosfor orbitallarining sp- va sp-gibrid holatlari beqaror. Birikmalardagi fosfor -3 dan +5 gacha oksidlanish darajasini ko'rsatadi. Eng tipik oksidlanish darajasi +5.

va dan tashkil topgan birikma formulasini tuzamiz. fosfor (valentlik V) va kislorod (valentlik II).

Fosfor qaysi birikmalarda maksimal valentlikka ega?

Fosforning valentlik qobiliyatlari nimalardan iborat?U bu jihatdan uning analogi - azotdan qanday farq qiladi?

Fosfor atomining elektron tuzilishi 16R 5 25 2r Zz Zr formulasiga mos keladi. Fosforning uchinchi (tashqi) energiya darajasida valentlik elektronlari mavjud bo'lib, ularda 5 va uchta p-orbitallardan tashqari beshta erkin -orbitallar mavjud.

Boshqa nuqtai nazarga ko'ra, fosfor va azotning xossalaridagi farq fosfor atomida valentlik 3 orbitalning mavjudligi bilan izohlanadi,

P va 8 atomlarning valentlik orbital elektron konfiguratsiyasini taqqoslash asosida fosforning birinchi ionlanish energiyasi P (1063 kJ mol) va oltingugurt 8 (1000 kJ mol) o'rtasidagi farqni tushuntiring.

Lekin fosforda 3-davr elementi sifatida valentlik orbitallari rolini 3-orbitallar ham bajaradi. Shuning uchun V guruhning ushbu tipik elementlarining kimyodagi umumiy xususiyatlari bilan bir qatorda sezilarli farqlar paydo bo'ladi. Fosfor uchun valentlik orbitallarning zrCh-, zrCh- va 5p-tiplari gibridlanishi mumkin. Fosforning maksimal koordinatsion soni 6. Azotdan farqli o'laroq, fosfor mos atomlarning elektron juftlarini erkin 3d orbitallar tomonidan qabul qilinishi tufayli l - rl bog'lanishi bilan tavsiflanadi.

Fosforning barqaror koordinatsion soni (V) 4 ga teng, bu uning valentlik orbitallarining sp-gibridlanishiga mos keladi. Koordinatsion raqamlar 5 va 6 kamroq uchraydi, bunday hollarda fosfor atomiga mos ravishda sp4 va sp gibrid holatlari beriladi (415-bet).

Xuddi shunday xatti-harakatlar VA guruhining elementlarida ham mavjud, ammo bu guruhdagi metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasidagi chegara pastroq. Azot va fosfor metall bo'lmaganlar, ularning kovalent birikmalarining kimyosi va mumkin bo'lgan oksidlanish darajalari konfiguratsiyada beshta valentlik elektronning mavjudligi bilan belgilanadi.Azot va fosfor ko'pincha oksidlanish darajalariga ega - 3, -b 3 va +5. Arsenik As va surma Sb yarim metallar bo'lib, amfoter oksidlarni hosil qiladi va faqat vismut metall xususiyatga ega. As va Sb uchun eng muhim oksidlanish darajasi + 3 dir. Bi uchun bu ba'zi o'ta maxsus sharoitlarda namoyon bo'ladigan oksidlanish darajasidan tashqari yagona mumkin bo'lgan darajadir. Vismut barcha besh valent elektronni yo'qota olmaydi, buning uchun zarur bo'lgan energiya juda yuqori. Biroq, u uchta br-elektronni yo'qotib, Bi ionini hosil qiladi.

Mendeleev o'z dissertatsiyasini Germaniyada, Heidelbergda, Karlsruedagi Xalqaro kimyo kongressida olib bordi. U kongressda qatnashdi va Kannizzaroning nutqini tingladi, unda u atom og'irligi muammosi bo'yicha o'z nuqtai nazarini aniq bayon qildi. Rossiyaga qaytib, Mendeleev elementlar ro'yxatini o'rganishni boshladi va atom og'irliklarining ortib borish tartibida joylashgan elementlarning valentligi o'zgarishining davriyligiga e'tibor qaratdi: vodorod valentligi 1, litiy I, berilliy 2, bor 3, uglerod 4, magniy 2, azot 3, oltingugurt 2, ftor 1, natriy 1, alyuminiy 3, kremniy 4, fosfor 3, k1 uglerod 2, xlor I va boshqalar.

Fosfor valent elektronlar soni bo'yicha azotning analogidir (35 3r)

Kislorod atomlari kamida ikki xil atom bilan birlashadi. Kaltsiy, oltingugurt, magniy va bariy xuddi shunday harakat qiladi. Bu elementlar ikki valentlikka ega, azot, fosfor, alyuminiy va oltin esa uch valentlikka ega. Temir ikki yoki uch valentlikka ega bo'lishi mumkin. Aslida, valentlik masalasi birinchi qarashda ko'rinadigan darajada oddiy emas edi, ammo bu nazariyaning eng oddiy versiyasi ham muhim xulosalar chiqarishga imkon berdi.

Litiydan ftor G ga o'tishda metall xususiyatlarning tabiiy zaiflashishi va valentlikning bir vaqtning o'zida ortishi bilan metall bo'lmagan xususiyatlarning oshishi kuzatiladi. Ftor G dan atom massasi bo'yicha keyingi elementga - natriy La ga o'tish xossalari va valentligining keskin o'zgarishi bilan birga keladi va natriy ko'proq faolroq bo'lsa-da, odatda bir valentli metall bo'lgan litiy xususiyatlarini takrorlaydi. Natriydan keyin magniy ko'p jihatdan berilliy Be ga o'xshaydi (ikkalasi ham ikki valentli va metall xususiyatga ega, ammo ikkalasining kimyoviy faolligi Li - Na juftiga qaraganda kamroq aniqlanadi). Alyuminiy A1, magniyning yonida, bor B ga o'xshaydi (valentlik 3). Qanday yaqin qarindoshlar bir-biriga o'xshash kremniy 81 va uglerod C, fosfor P va azot S, oltingugurt 8 va kislorod O, xlor C1 va ftor G. atom massasini oshirish ketma-ketligida xlordan keyin keyingi elementga o'tishda, kaliy K, o'zgarish sakrash yana valentlik va kimyoviy xossalari sodir bo'ladi. Kaliy, litiy va natriy kabi, bir qator elementlarni (ketma-ket uchinchi) ochadi, ularning vakillari dastlabki ikki qatorning elementlari bilan chuqur o'xshashlikni ko'rsatadi.

Qo'shimchaning samaradorligi qo'shimchalar molekulasidagi elementlarning valentlik holati va holatiga, funktsional guruhlarning mavjudligiga, ularning sinergiyasiga va boshqa omillarga bog'liq. Yog 'moylari uchun qo'shimchalar sifatida fosfor, oltingugurt, kislorod va azot o'z ichiga olgan birikmalardan foydalanish ushbu elementlarning elektron tuzilishining o'ziga xosligi bilan chambarchas bog'liq. Ularning dvigatel qismlarining metall yuzasi bilan o'zaro ta'siri ikkinchisining o'zgarishiga olib keladi (tuzilishning o'zgarishi) va himoya plyonkalar hosil bo'lishi tufayli yog 'eritmasida bu birikmalarning korroziyaga qarshi, aşınmaya qarshi va haddan tashqari bosim xususiyatlari ta'minlanadi. . Bundan tashqari, ushbu elementlarni o'z ichiga olgan qo'shimchalar oksidlanish zanjirini peroksid radikallari bilan reaksiyaga kirishib, gidroperoksidlarni yo'q qilish orqali yog'ni barqarorlashtiradi.

Galogenlash. Xlorlash uchun eng ko'p ishlatiladigan katalizatorlar metall temir, mis oksidi, brom, oltingugurt, yod, temirning galogenidlari, surma, qalay, mishyak, fosfor, alyuminiy va mis, o'simlik va hayvonot ko'miri, faollashtirilgan boksit va boshqa gillardir. Ushbu katalizatorlarning aksariyati halogen tashuvchilardir. Shunday qilib, halogen birikmalardagi Fe, Sb va P erkin xlor ishtirokida ikkita valentlik holatida bo'lishga qodir; ular navbat bilan xlorni faol shaklda qo'shib, chiqaradi. Xuddi shunday yod, brom va oltingugurt xlor bilan beqaror birikmalar hosil qiladi. Bromlash katalizatorlari xlorlash katalizatorlariga o'xshaydi. Fosfor yodlash uchun eng yaxshi tezlatuvchi hisoblanadi. Ftorlash jarayoni katalizatorni talab qilmaydi. Kislorod borligida galogenlanish sekinlashadi.

Katalitik xlorlash yod, oltingugurt, fosfor, surma va boshqalar kabi xlor tashuvchisidan xlorlangan uglevodorodda yoki gazsimon kerosin uglevodorodlarini xlorlashda erigan tegishli xloridlar shaklida foydalanishga asoslangan. hal qiluvchi. Faqat kamida ikkita valentlik qiymatiga ega elementlardan foydalaniladi. Diazo-metan, tetraetil qo'rg'oshin va geksafeniletan kabi radikallar hosil qiluvchi moddalar ham bir hil katalizator sifatida ishlatilishi mumkin. Ular xlor molekulasini atomlarga bo'lish qobiliyatiga ega, bu esa darhol zanjirli reaktsiyaga sabab bo'ladi.

Element har xil oksidlanish darajalariga mos keladigan bir necha qator birikmalar hosil qilganda, birikma nomidan keyin qavs ichida kationning valentligi (rim raqamlari bilan) yoki halogen, kislorod, oltingugurt yoki kislotalar soni ko'rsatiladi. birikma molekulasidagi qoldiqlar (so'z bilan). Masalan, temir xlorid (P1), fosfor xlorid uchta), marganets oksidi (ikkita). Bunday holda, valentlik belgisi odatda kamroq xarakterli valentlik holatlari uchun beriladi. Misol uchun, mis uchun ikki valentli holatda valentlik ko'rsatkichi yo'qoladi, bir valentli mis esa mis yodidi (I) bilan belgilanadi.

Kremniy va germaniy kabi moddalarning o'tkazuvchanligini ularga oz miqdorda ma'lum aralashmalarni kiritish orqali oshirish mumkin. Masalan, kremniy kristallariga bor yoki fosfor aralashmalarining kiritilishi tarmoqlararo bo'shliqning samarali torayishiga olib keladi. Kristal o'sishi paytida kremniy tuzilishiga oz miqdorda bor yoki fosfor (millionda bir necha qism) kiritilishi mumkin. Fosfor atomida beshta valentlik elektron mavjud va shuning uchun ulardan to'rttasi ishlatilgandan keyin -

Fosfor, mishyak, surma va vismut faqat rux kichik guruhining s-elementlari va d-elementlari bilan formal valentlikka mos keladigan stexiometrik birikmalar hosil qiladi.

Bo'yoq va adsorbentning yagona kvant tizimini tashkil etishi ko'plab faktlardan yaqqol ko'rinib turibdi. Ulardan eng yorqini shundaki, ma'lum bir fosforning yutilish zonasidagi har qanday, masalan, eng past chastotali nurlanishning yutilishi uning butun nurlanish spektrining, shu jumladan so'rilgan yorug'lik chastotalaridan sezilarli darajada yuqori chastotalarning tarqalishiga olib keladi. Bu shuni anglatadiki, nurlanish kvantlari umumiy foydalanish uchun ishlatiladi va so'rilgan yorug'likning kichik chastotasidan oshib ketadigan chastotalarni chiqarish uchun etarli bo'lmagan energiya ham qattiq jismning umumiy resurslaridan kelib chiqadi. Bo'yoq, shubhasiz, faqat sirtda bo'lsa-da, uning xarakterli uzun to'lqinlarining yorug'lik yutilishi (bu bo'yoqni adsorbsiya qiluvchi kristal amalda shaffof) kumush bromid kristalli hajmida metall kumush hosil bo'lishi bilan birga keladi. boshqa talqinlarga ruxsat bermaydi. Bunda kumush bromidning sezgirligi uzoq to’lqinlar tomon siljiydi, bo’yoq molekulasi strukturasidagi konjugatsiyalangan bog’lanish zanjiri qanchalik uzun bo’lsa (44-rasm). Gap shundaki, bo‘yoqning elektronlari to‘lqin harakatida bo‘ladi va bo‘yoq molekulasi kristall bilan valentlik bog‘i bilan bog‘lanib, u bilan bir butunlikni hosil qiladi. Kristal va bo'yoq yagona kvant tizimini tashkil qiladi. Shuning uchun, toza fotoliz mexanizmi ajablanarli emas

Fosfor, P, valentlik konfiguratsiyasi 3x 3p, oltingugurt, 8, valentlik konfiguratsiyasi 3x 3p. Shunday qilib, P atomi yarim to'ldirilgan 3p qobig'iga ega, 8-atom esa 3p orbitallarida mavjud bo'lgan elektronlardan biri bilan juftlashishga majbur bo'lgan qo'shimcha elektronga ega.

Kremniyning kristall tuzilishida kovalent bog'lanish hosil bo'lishi uchun fosfor yana bitta elektronni ushlab turadi. Kristalga elektr maydoni qo'llanilganda, bu elektron fosfor atomidan uzoqlashishi mumkin; shuning uchun fosfor kremniy kristalidagi elektron donor deyiladi. Taqdim etilgan elektronlarni chiqarish uchun atigi 1,05 kJ mol kerak bo'ladi; bu energiya oz miqdorda fosfor aralashmasi bo'lgan kremniy kristalini o'tkazgichga aylantiradi. Bor aralashmalari kremniy kristaliga kiritilganda teskari hodisa yuz beradi. Kremniy kristalida kerakli miqdordagi kovalent bog'lanish hosil qilish uchun bor atomida bitta elektron yetishmaydi. Shuning uchun, kremniy kristalidagi har bir bor atomi uchun bog'lovchi orbitalda bitta bo'sh joy mavjud. Kremniy valentlik elektronlari bor atomlari bilan bog'langan ushbu bo'sh orbitallarga qo'zg'atilishi mumkin, bu elektronlarning kristall bo'ylab erkin harakatlanishiga imkon beradi. Bunday o'tkazuvchanlik qo'shni kremniy atomidan elektronning bor atomining bo'sh orbitaliga sakrashi natijasida yuzaga keladi. Kremniy atomining orbitalidagi yangi hosil bo'lgan bo'sh joy darhol uning ortidan boshqa kremniy atomining elektroni bilan to'ldiriladi. Kaskad effekti yuzaga keladi, bunda elektronlar bir atomdan ikkinchisiga o'tadi. Fiziklar bu hodisani musbat zaryadlangan tuynukning teskari yo‘nalishdagi harakati sifatida tasvirlashni ma’qul ko‘radi. Ammo hodisa qanday tasvirlangan bo'lishidan qat'i nazar, agar kristall tarkibida fosfor kabi elektron donor yoki bor kabi elektron qabul qiluvchining oz miqdori bo'lsa, kremniy kabi moddaning o'tkazuvchanligini faollashtirish uchun kamroq energiya talab qilinishi qat'iy tasdiqlangan.

Oq fosfor tetraedral P4 molekulalaridan iborat bo'lib, sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. 21.25. Bo'limda ta'kidlanganidek. 8.7, 1-qism, P4 molekulasidagi kabi bog'lanish burchaklari 60" bo'lib, boshqa molekulalarda juda kam uchraydi. Ular juda taranglashgan bog'lar mavjudligini ko'rsatadi, bu yuqori reaksiya qobiliyatiga mos keladi.

Fosfor azotning elektron analogi bo'lsa-da, atomning valent mekron qatlamida erkin i-orbitallarning mavjudligi fosfor birikmalarini azot birikmalaridan farq qiladi.

Fosfororganik birikmalarning elektron tuzilishi va kimyoviy bog'lanish tabiati, fosfor bog'larining energiyasi va uzunligi, bog'lanish burchaklari, itallarning 3-orbini ishtirok etgan bog'larning hosil bo'lishi.

Bundan ham ko'proq aromatik xususiyatlar fosfor halqasiga xosdir. 2,4,6-Trifenilfosfor metilyodid yoki trietiloksonium boroflorid ta'sirida avtooksidlanmaydi yoki kvatrlanishga uchramaydi. Shu bilan birga, uning nukleofil reagentlar - alkil yoki arillitiy birikmalari bilan o'zaro ta'siri xona haroratida allaqachon benzolda osonlik bilan sodir bo'ladi." Bunday holda, hujum valent qobig'i dektumgacha kengayib, rezonans bilan barqarorlashgan fosforda sodir bo'ladi. fosfo-rin anioni paydo bo'ladi ( 1). Anion (I) ning hosil bo'lishi PMR va UV spektrlari yordamida isbotlangan. Chuqur ko'k-binafsha rangga ega bo'lgan reaksiya aralashmasining gidrolizi 1-alkil(aril)-2, 4,6-tri-

Silikat fosforni tayyorlash. Fosforning kimyoviy tarkibi, fosforning tuzilishi, Mn ning valentligi. Silikat asosidagi kristall fosforlarni tayyorlash uchun juda ko'p turli xil usullar mavjud. Misol tariqasida ulardan birini keltiramiz. Rux oksidining yaxshi tozalangan ammiak eritmasi, marganets nitratining suvdagi eritmasi va kremniy kislotasining (etil silikat) spirtli eritmasi quyilib, gel hosil qiladi. Jel quritiladi, maydalanadi va kvarts idishlarida 1200 ° C ga qadar kaltsiylanadi va kalsinatsiyadan keyin tez sovutiladi. Agar Mn miqdori past bo'lsa, kaltsiylash havoda kam Mn miqdorida amalga oshirilishi mumkin, uning oksidlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun, kaltsiylash karbonat angidrid atmosferasida amalga oshiriladi.

Neft qoldiqlarining katalitik oksidlanishi. Turli katalizatorlar va tashabbuskorlar yordamida oksidlangan bitumga xom ashyoning oksidlanish jarayonini tezlashtirish, sifatini yaxshilash yoki ma'lum xususiyatlarni berish uchun ko'plab urinishlar mavjud. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari uchun katalizator sifatida xlorid kislota tuzlari va oʻzgaruvchan valentli metallardan (temir, mis, qalay, titan va boshqalar) foydalanish taklif etiladi. Oksidlanish tashabbuskorlari - peroksidlar sifatida suvsizlanish, alkillanish va yorilish (proton o'tkazish) katalizatorlari sifatida alyuminiy, temir, qalay xloridlari va fosfor pentoksidi taklif etiladi. Ushbu katalizatorlarning aksariyati bitumni kislorod bilan boyitmay turib, xom ashyo molekulalarining (yog'lar va qatronlar) asfaltenlarga siqilish reaktsiyalarini boshlaydi. Xom ashyoni oksidlanish jarayonini tezlashtirish va bitumning xususiyatlarini yaxshilash imkoniyatlari (asosan, ma'lum bir yumshatilish haroratida penetratsiyani oshirish yo'nalishi bo'yicha) ko'plab patent adabiyotlarida keltirilgan, ammo patent mualliflari tomonidan ularning takliflari jarayonning kimyosini ochib bermasdan, ularning xulosalari ushbu monografiyada ko'rib chiqilmaydi. A. Xoyberg tomonidan tadqiqot

Ko'p hollarda galogenlanish yorug'lik nurlanishi (to'lqin uzunligi 3000-5000 A) yoki yuqori harorat (katalizator bilan yoki katalizatorsiz) bilan tezlashadi. Odatda katalizator sifatida ikkita valentlik holatiga ega bo'lgan va bir valentlik holatidan ikkinchisiga o'tishda galogen atomlarini berishga qodir bo'lgan metall galogenid birikmalari - P I5, P I3, Fe lg ishlatiladi. Surma xlorid yoki marganets xlorid, shuningdek, metall bo'lmagan katalizatorlar - yod, brom yoki fosfor ham ishlatiladi.

Litiy va natriy o'rtacha elektronga, berilliy manfiy elektronga, magniy esa nolga yaqin elektron yaqinlikka ega. Be va M atomlarida valentlik x-orbitali to'liq to'ldiriladi va qo'shilgan elektron energiya jihatidan yuqoriroq joylashgan p-orbitalni egallashi kerak. Azot va fosforning elektronga yaqinligi past, chunki qo'shilayotgan elektron bu atomlarda yarim to'ldirilgan p orbitallardagi elektronlardan biri bilan juftlashishi kerak.

Uchinchi va undan keyingi davr elementlarining atomlari ko'pincha oktet qoidasiga bo'ysunmaydi. Ulardan ba'zilari oktet qoidasi bashorat qilganidan ko'ra ko'proq atomlar bilan bog'lanish (ya'ni, ko'proq elektron juftlari bilan o'ralgan bo'lish) ajoyib qobiliyatini namoyish etadi. Masalan, fosfor va oltingugurt mos ravishda PF5 va SF birikmalarini hosil qiladi. Ushbu birikmalarning Lyuis tuzilmalarida og'ir elementning barcha valent elektronlari u tomonidan boshqa atomlar bilan bog'lanish uchun ishlatiladi.

Ushbu diagrammalarda to'liq o'q koordinatsion aloqaning o'rnini ko'rsatadi. Bu erda paydo bo'ladigan donor elementlar (oltingugurt, mishyak va azot), shuningdek, selen, fosfor va boshqalar, agar ular eng yuqori valentlik holatida bo'lsa, katalitik zaharlarning xossalariga ega bo'lgan birikmalar hosil qilmaydi, chunki bu holda molekulalar juft erkin elektronlarga ega emas. Xuddi shu narsa bu elementlarning ionlari uchun ham amal qiladi. Masalan, sulfat ioni zahar, sulfat ioni esa zahar emas

Tashqi qobiqdagi elektronlar soni ma'lum elementga xos bo'lgan valentlik holatlarini va shuning uchun uning birikmalarining turlarini - gidridlar, oksidlar, gidroksidlar, tuzlar va boshqalarni belgilaydi. Shunday qilib, fosfor, mishyak atomlarining tashqi qobiqlarida, mishyak, surma va vismutda bir xil miqdordagi (besh) elektron mavjud. Bu ularning asosiy valentlik holatlarining bir xilligini (-3, -f3, -b5), bir xil turdagi EH3 gidridlari, E2O3 va EaO oksidlari, gidroksidlari va boshqalarni aniqlaydi. kichik guruh davriy tizimi.

Shunday qilib, berilliy, bor va uglerod atomlarining qo'zg'aluvchan holatidagi juftlanmagan elektronlar soni ushbu elementlarning haqiqiy valentligiga mos keladi. Azot, kislorod va ftor atomlariga kelsak, ularning qo'zg'alishi ularning elektron qobiqlarining ikkinchi darajasidagi noionar elektronlar sonining ko'payishiga olib kelishi mumkin emas. Biroq, bu elementlarning analoglari - fosfor, oltingugurt va xlor - uchinchi darajada ular

Qo'zg'alish paytida fosfor atomidagi juftlashtirilmagan elektronlar soni beshtaga etadi, bu uning haqiqiy maksimal pallasiga to'g'ri keladi. Oltingugurt atomi qo'zg'alganda, juftlashtirilmagan elektronlar soni to'rttagacha va hatto [] ga, xlor atomi uchun esa - uch, besh va maksimal ettitagacha ko'tariladi, bu ham haqiqiy qiymatlarga mos keladi. ular ko'rsatadigan valentlik. Ular hayajonlanganda xuddi shunday yo'l tutishadi

Atomning xossalari asosan uning tashqi elektron qatlamining tuzilishi bilan belgilanadi. Atomning tashqi, ba'zan esa oxirgidan oldingi elektron qatlamida joylashgan elektronlar kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etishi mumkin. Bunday elektronlar deyiladi valentlik Masalan, fosfor atomida 5 ta valentlik elektron mavjud: (1-rasm).

Guruch. 1. Fosfor atomining elektron formulasi

Asosiy kichik guruhlar elementlari atomlarining valentlik elektronlari tashqi elektron qatlamining s- va p-orbitallarida joylashgan. Yon kichik guruhlarning elementlari uchun, lantanidlar va aktinidlardan tashqari, valentlik elektronlari oxirgi qatlamning tashqi va d-orbitallarining s-orbitallarida joylashgan.

Valentlik - atomning kimyoviy bog'lanish qobiliyatidir. Ushbu ta'rif va valentlik tushunchasining o'zi faqat kovalent turdagi bog'lanishga ega bo'lgan moddalarga nisbatan to'g'ri. Ion birikmalari uchun bu tushuncha qo'llanilmaydi, buning o'rniga "oksidlanish darajasi" rasmiy tushunchasi qo'llaniladi.

Valentlik atomning boshqa atomlar bilan oʻzaro taʼsirida hosil boʻladigan elektron juftlar soni bilan tavsiflanadi. Masalan, ammiak NH3 tarkibidagi azotning valentligi uchtaga teng (2-rasm).

Guruch. 2. Ammiak molekulasining elektron va grafik formulalari

Atomning boshqa atomlar bilan hosil qilishi mumkin bo'lgan elektron juftlari soni, birinchi navbatda, uning juftlanmagan elektronlari soniga bog'liq. Masalan, uglerod atomi 2p orbitallarda ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega (3-rasm). Juftlanmagan elektronlar sonidan shuni aytishimiz mumkinki, bunday uglerod atomi II valentlikni namoyon qilishi mumkin.

Guruch. 3. Uglerod atomining asosiy holatdagi elektron tuzilishi

Barcha organik moddalarda va ayrim noorganik birikmalarda uglerod tetravalentdir. Bunday valentlik faqat uglerod atomining qo'zg'aluvchan holatida mumkin bo'lib, u qo'shimcha energiya olishda aylanadi.

Qo'zg'algan holatda uglerod atomidagi 2s elektronlar juft bo'lib, ulardan biri erkin 2p orbitalga o'tadi. To'rt juft bo'lmagan elektron to'rtta kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin. Atomning qo'zg'aluvchan holati odatda "yulduzcha" bilan belgilanadi (4-rasm).

Guruch. 4. Uglerod atomining qo`zg`aluvchan holatdagi elektron tuzilishi

Azot valentlik elektronlari soniga qarab besh valentlikka ega bo'lishi mumkinmi? Keling, azot atomining valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqaylik.

Azot atomi ikkita elektron qatlamga ega, ularda faqat 7 ta elektron joylashgan (5-rasm).

Guruch. 5. Azot atomining tashqi qatlami tuzilishining elektron diagrammasi

Azot uchta elektron juftini boshqa uchta elektron bilan bo'lishishi mumkin. 2s orbitalidagi bir juft elektron ham bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etishi mumkin, ammo boshqa mexanizm - donor-akseptor orqali to'rtinchi bog'lanishni hosil qiladi.

Azot atomida 2s elektronning juftlashishi mumkin emas, chunki ikkinchi elektron qatlamda d pastki sathi mavjud emas. Shuning uchun azotning eng yuqori valentligi IV dir.

Darsni yakunlash

Ushbu darsda siz kimyoviy elementlar atomlarining valentlik qobiliyatini aniqlashni o'rgandingiz. Materialni o'rganar ekansiz, ma'lum bir atom o'ziga qancha boshqa kimyoviy elementlar atomini biriktira olishini, shuningdek, nima uchun elementlar turli xil valentlik qiymatlarini ko'rsatishini bilib oldingiz.

Manbalar

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 - referat

Atomning xossalari asosan uning tashqi elektron qatlamining tuzilishi bilan belgilanadi. Atomning tashqi, ba'zan esa oxirgidan oldingi elektron qatlamida joylashgan elektronlar kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etishi mumkin. Bunday elektronlar deyiladi valentlik Masalan, fosfor atomida 5 ta valentlik elektron mavjud: (1-rasm).

Guruch. 1. Fosfor atomining elektron formulasi

Asosiy kichik guruhlar elementlari atomlarining valentlik elektronlari tashqi elektron qatlamining s- va p-orbitallarida joylashgan. Yon kichik guruhlarning elementlari uchun, lantanidlar va aktinidlardan tashqari, valentlik elektronlari oxirgi qatlamning tashqi va d-orbitallarining s-orbitallarida joylashgan.

Valentlik - atomning kimyoviy bog'lanish qobiliyatidir. Ushbu ta'rif va valentlik tushunchasining o'zi faqat kovalent turdagi bog'lanishga ega bo'lgan moddalarga nisbatan to'g'ri. Ion birikmalari uchun bu tushuncha qo'llanilmaydi, buning o'rniga "oksidlanish darajasi" rasmiy tushunchasi qo'llaniladi.

Valentlik atomning boshqa atomlar bilan oʻzaro taʼsirida hosil boʻladigan elektron juftlar soni bilan tavsiflanadi. Masalan, ammiak NH 3 tarkibidagi azotning valentligi uchtaga teng (2-rasm).

Guruch. 2. Ammiak molekulasining elektron va grafik formulalari

Atomning boshqa atomlar bilan hosil qilishi mumkin bo'lgan elektron juftlari soni, birinchi navbatda, uning juftlanmagan elektronlari soniga bog'liq. Masalan, uglerod atomi 2p orbitallarda ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega (3-rasm). Juftlanmagan elektronlar sonidan shuni aytishimiz mumkinki, bunday uglerod atomi II valentlikni namoyon qilishi mumkin.

Guruch. 3. Uglerod atomining asosiy holatdagi elektron tuzilishi

Barcha organik moddalarda va ayrim noorganik birikmalarda uglerod tetravalentdir. Bunday valentlik faqat uglerod atomining qo'zg'aluvchan holatida mumkin bo'lib, u qo'shimcha energiya olishda aylanadi.

Qo'zg'algan holatda uglerod atomidagi 2s elektronlar juft bo'lib, ulardan biri erkin 2p orbitalga o'tadi. To'rt juft bo'lmagan elektron to'rtta kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin. Atomning qo'zg'aluvchan holati odatda "yulduzcha" bilan belgilanadi (4-rasm).

Guruch. 4. Uglerod atomining qo`zg`aluvchan holatdagi elektron tuzilishi

Azot valentlik elektronlari soniga qarab besh valentlikka ega bo'lishi mumkinmi? Keling, azot atomining valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqaylik.

Azot atomi ikkita elektron qatlamga ega, ularda faqat 7 ta elektron joylashgan (5-rasm).

Guruch. 5. Azot atomining tashqi qatlami tuzilishining elektron diagrammasi

Azot uchta elektron juftini boshqa uchta elektron bilan bo'lishishi mumkin. 2s orbitalidagi bir juft elektron ham bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etishi mumkin, ammo boshqa mexanizm - donor-akseptor orqali to'rtinchi bog'lanishni hosil qiladi.

Azot atomida 2s elektronning juftlashishi mumkin emas, chunki ikkinchi elektron qatlamda d pastki sathi mavjud emas. Shuning uchun azotning eng yuqori valentligi IV dir.

Darsni yakunlash

Ushbu darsda siz kimyoviy elementlar atomlarining valentlik qobiliyatini aniqlashni o'rgandingiz. Materialni o'rganar ekansiz, ma'lum bir atom o'ziga qancha boshqa kimyoviy elementlar atomini biriktira olishini, shuningdek, nima uchun elementlar turli xil valentlik qiymatlarini ko'rsatishini bilib oldingiz.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Novoshinskiy I.I., Novoshinskaya N.S. Kimyo. Umumiy ta'lim 10-sinf uchun darslik. tashkil etish Profil darajasi. - M.: MChJ TID "Ruscha Word - RS", 2008. (§ 9)
2. Rudzitis G.E. Kimyo. Umumiy kimyo asoslari. 11-sinf: tarbiyaviy. umumiy ta'lim uchun muassasa: asosiy daraja / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Ta'lim, "Moskva darsliklari" OAJ, 2010. (§ 5)
3. Radetskiy A.M. Kimyo. Didaktik material. 10-11 sinflar. - M.: Ta'lim, 2011 yil.
4. Xomchenko I.D. O'rta maktab uchun kimyo bo'yicha masalalar va mashqlar to'plami. - M.: RIA "Yangi to'lqin": nashriyot Umerenkov, 2008. (8-bet)

1. Raqamli ta'lim resurslarining yagona to'plami (mavzu bo'yicha video tajribalar) ().
2. "Kimyo va hayot" jurnalining elektron versiyasi ().

Uy vazifasi

1. Bilan. 30 O'rta maktab uchun kimyodan masalalar va mashqlar to'plamidan 2.41, 2.43-sonlar (Xomchenko I.D.), 2008 y.
2. Xlor atomining yerdagi va qo`zg`aluvchan holatlardagi tuzilishining elektron diagrammalarini yozing.
3. Atomda nechta valentlik elektron bor: a) berilliy; b) kislorod; v) oltingugurt?

Kontseptsiya valentlik lotincha "valentia" so'zidan kelib chiqqan va 19-asr o'rtalarida ma'lum bo'lgan. Valentlik haqida birinchi "keng" eslatma J. Daltonning asarlarida bo'lib, u barcha moddalar bir-biri bilan ma'lum nisbatlarda bog'langan atomlardan iborat ekanligini ta'kidlagan. Keyinchalik, Frankland valentlik tushunchasini kiritdi, u valentlik va kimyoviy bog'lanish o'rtasidagi bog'liqlik haqida gapirgan Kekule asarlarida yanada rivojlangan, A.M. Butlerov o'zining organik birikmalar tuzilishi nazariyasida valentlikni ma'lum bir kimyoviy birikmaning reaktivligi bilan bog'lagan va D.I. Mendeleyev (Kimyoviy elementlarning davriy sistemasida elementning eng yuqori valentligi guruh raqami bilan aniqlanadi).

TA'RIF

Valentlik atom kovalent bog'lanish bilan birlashganda hosil qilishi mumkin bo'lgan kovalent bog'lanishlar soni.

Elementning valentligi atomdagi juftlashtirilmagan elektronlar soni bilan belgilanadi, chunki ular birikmalar molekulalarida atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi.

Atomning asosiy holati (minimal energiyaga ega bo'lgan holat) atomning elektron konfiguratsiyasi bilan tavsiflanadi, bu elementning davriy jadvaldagi pozitsiyasiga mos keladi. Qo'zg'aluvchan holat - atomning yangi energiya holati bo'lib, valentlik darajasida elektronlarning yangi taqsimlanishi.

Atomdagi elektronlarning elektron konfiguratsiyasi nafaqat elektron formulalar shaklida, balki elektron grafik formulalar (energiya, kvant xujayralari) yordamida ham tasvirlanishi mumkin. Har bir hujayra orbitalni, o'q elektronni ko'rsatadi, o'qning yo'nalishi (yuqoriga yoki pastga) elektronning spinini ko'rsatadi, erkin hujayra elektron qo'zg'alganda egallashi mumkin bo'lgan erkin orbitalni ifodalaydi. Agar hujayrada 2 ta elektron bo'lsa, bunday elektronlar juftlashgan, 1 ta elektron bo'lsa, juftlashtirilmagan elektronlar deyiladi. Masalan:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Orbitallar quyidagicha to'ldiriladi: birinchi navbatda bir xil spinli bitta elektron, keyin esa qarama-qarshi spinli ikkinchi elektron. 2p pastki sathida bir xil energiyaga ega uchta orbital borligi sababli, ikkita elektronning har biri bitta orbitalni egallagan. Bitta orbital bo'sh qoldi.

Elektron grafik formulalar yordamida elementning valentligini aniqlash

Elementning valentligini atomdagi elektronlarning elektron konfiguratsiyasi uchun elektron-grafik formulalar yordamida aniqlash mumkin. Keling, ikkita atomni ko'rib chiqaylik - azot va fosfor.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Chunki Elementning valentligi juftlanmagan elektronlar soni bilan belgilanadi, shuning uchun azotning valentligi III ga teng. Azot atomida bo'sh orbitallar bo'lmagani uchun bu element uchun qo'zg'aluvchan holat mumkin emas. Lekin III azotning maksimal valentligi emas, azotning maksimal valentligi V dir va guruh raqami bilan aniqlanadi. Shu sababli, elektron grafik formulalar yordamida har doim ham ushbu elementga xos bo'lgan eng yuqori valentlikni, shuningdek, barcha valentliklarni aniqlash mumkin emasligini esga olish kerak.

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

Asosiy holatda fosfor atomida 3 ta juftlashtirilmagan elektron mavjud, shuning uchun fosforning valentligi III ga teng. Biroq, fosfor atomida erkin d-orbitallar mavjud, shuning uchun 2s pastki sathida joylashgan elektronlar juftlasha oladi va d-pastki sathning bo'sh orbitallarini egallaydi, ya'ni. hayajonlangan holatga o'ting.

Endi fosfor atomida 5 ta juftlanmagan elektron bor, shuning uchun fosfor ham V valentlikka ega.

Bir nechta valentlik qiymatlariga ega elementlar

IVA - VIIA guruhlari elementlari bir nechta valentlik qiymatlariga ega bo'lishi mumkin va, qoida tariqasida, valentlik 2 birlik bosqichlarida o'zgaradi. Bu hodisa elektronlarning kimyoviy bog` hosil bo`lishida juft bo`lib ishtirok etishi bilan bog`liq.

Asosiy kichik guruhlarning elementlaridan farqli o'laroq, ko'pchilik birikmalardagi B-kichik guruhlarning elementlari, masalan, mis va oltin, guruh raqamiga teng yuqori valentlikni ko'rsatmaydi. Umuman olganda, o'tish elementlari juda ko'p turli xil kimyoviy xususiyatlarni namoyish etadi, bu esa katta valentlik diapazoni bilan izohlanadi.

Keling, elementlarning elektron grafik formulalarini ko'rib chiqaylik va elementlarning nima uchun turli xil valentliklarga ega ekanligini aniqlaymiz (1-rasm).

Vazifalar: As va Cl atomlarining zamin va qo’zg’aluvchan holatlardagi valentlik imkoniyatlarini aniqlang.