احتمالات ظرفیت اتم فسفر احتمالات ظرفیت اتم های عناصر در ترکیبات شیمیایی

مفهوم ظرفیتاز کلمه لاتین "valentia" گرفته شده است و در اواسط قرن 19 شناخته شد. اولین ذکر «گسترده» از ظرفیت در آثار جی دالتون بود، که استدلال می کرد که همه مواد از اتم هایی تشکیل شده اند که به نسبت های خاصی به یکدیگر متصل هستند. سپس، فرانکلند مفهوم ظرفیت را معرفی کرد، که بیشتر در آثار ککوله، که در مورد رابطه بین ظرفیت و پیوند شیمیایی، A.M. باتلروف، که در تئوری خود درباره ساختار ترکیبات آلی، ظرفیت را با واکنش پذیری یک ترکیب شیمیایی خاص مرتبط کرد و D.I. مندلیف (در جدول تناوبی عناصر شیمیایی، بالاترین ظرفیت یک عنصر با عدد گروه تعیین می شود).

تعریف

ظرفیتتعداد پیوندهای کووالانسی است که یک اتم هنگام ترکیب با پیوند کووالانسی می تواند تشکیل دهد.

ظرفیت یک عنصر با تعداد الکترون های جفت نشده در یک اتم تعیین می شود، زیرا آنها در تشکیل پیوندهای شیمیایی بین اتم ها در مولکول های ترکیبات شرکت می کنند.

حالت پایه یک اتم (وضعیت با حداقل انرژی) با پیکربندی الکترونیکی اتم مشخص می شود که با موقعیت عنصر در جدول تناوبی مطابقت دارد. حالت برانگیخته یک حالت انرژی جدید یک اتم با توزیع جدید الکترون ها در سطح ظرفیت است.

پیکربندی های الکترونیکی الکترون ها در یک اتم را می توان نه تنها در قالب فرمول های الکترونیکی، بلکه با استفاده از فرمول های گرافیکی الکترونی (انرژی، سلول های کوانتومی) به تصویر کشید. هر سلول نشان‌دهنده یک اوربیتال، یک فلش نشان‌دهنده یک الکترون، جهت فلش (بالا یا پایین) نشان‌دهنده اسپین الکترون است، یک سلول آزاد نشان‌دهنده یک اوربیتال آزاد است که یک الکترون می‌تواند در هنگام برانگیختگی آن را اشغال کند. اگر در یک سلول 2 الکترون وجود داشته باشد، به این الکترون ها جفت و اگر 1 الکترون باشد، آنها را جفت نشده می گویند. مثلا:

6 C 1s 2 2s 2 2 P 2

اوربیتال ها به صورت زیر پر می شوند: ابتدا یک الکترون با اسپین های یکسان و سپس الکترون دوم با اسپین های مخالف. از آنجایی که سطح فرعی 2p دارای سه اوربیتال با انرژی یکسان است، هر یک از دو الکترون یک اوربیتال را اشغال کردند. یک مدار آزاد باقی ماند.

تعیین ظرفیت یک عنصر با استفاده از فرمول های گرافیکی الکترونیکی

ظرفیت یک عنصر را می توان با فرمول های الکترونی گرافیکی برای پیکربندی الکترونیکی الکترون ها در یک اتم تعیین کرد. بیایید دو اتم - نیتروژن و فسفر را در نظر بگیریم.

7 N 1s 2 2s 2 2P 3

زیرا ظرفیت یک عنصر با تعداد الکترون های جفت نشده تعیین می شود، بنابراین، ظرفیت نیتروژن III است. از آنجایی که اتم نیتروژن اوربیتال خالی ندارد، حالت برانگیخته برای این عنصر ممکن نیست. با این حال، III حداکثر ظرفیت نیتروژن نیست، حداکثر ظرفیت نیتروژن V است و با شماره گروه تعیین می شود. بنابراین، باید به خاطر داشت که با استفاده از فرمول های گرافیکی الکترونیکی همیشه نمی توان بالاترین ظرفیت و همچنین تمام ظرفیت های مشخصه این عنصر را تعیین کرد.

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

در حالت پایه، اتم فسفر دارای 3 الکترون جفت نشده است، بنابراین ظرفیت فسفر III است. با این حال، در اتم فسفر، اوربیتال‌های آزاد d وجود دارد، بنابراین الکترون‌های واقع در زیرسطح 2s قادر به جفت شدن و اشغال اوربیتال‌های خالی زیرسطح d هستند، یعنی. به حالت هیجان زده بروید

اکنون اتم فسفر دارای 5 الکترون جفت نشده است، بنابراین فسفر نیز دارای ظرفیت V است.

عناصری که دارای مقادیر ظرفیت چندگانه هستند

عناصر گروه IVA - VIIA می توانند چندین مقدار ظرفیت داشته باشند و به عنوان یک قاعده، ظرفیت در مراحل 2 واحدی تغییر می کند. این پدیده به این دلیل است که الکترون ها به صورت جفت در تشکیل یک پیوند شیمیایی شرکت می کنند.

برخلاف عناصر زیرگروه‌های اصلی، عناصر زیرگروه‌های B در بیشتر ترکیب‌ها ظرفیت بالاتری برابر با عدد گروه از خود نشان نمی‌دهند، مثلاً مس و طلا. به طور کلی، عناصر انتقالی طیف گسترده ای از خواص شیمیایی را نشان می دهند که با طیف وسیعی از ظرفیت ها توضیح داده می شود.

اجازه دهید فرمول های گرافیکی الکترونیکی عناصر را در نظر بگیریم و مشخص کنیم که چرا عناصر ظرفیت های متفاوتی دارند (شکل 1).

وظایف:احتمالات ظرفیت اتم های As و Cl را در حالت های زمین و برانگیخته تعیین کنید.

سخنرانی 3. چه کسی قادر به چه یا ظرفیت اتم ها است.

1. ساختار جدول تناوبی

هر یک از حاضران در بین مخاطبان دارای شخصیت درخشان و استعداد خاصی هستند. به همین ترتیب، عناصر گردآوری شده در جدول تناوبی، اگرچه گاهی شبیه یکدیگر هستند، اما هنوز ویژگی های خاص خود را دارند: نقاط قوت و ضعف.

بیایید با این واقعیت شروع کنیم که عناصر زیادی وجود دارد - و خوب است که آنها را به نحوی صدا کنیم تا گیج نشویم. بیایید عناصر با ویژگی های مشابه را در گروه ها جمع آوری کنیم -

آنالوگ های الکترونیکی

برای جلوگیری از سردرگمی، اجازه دهید ابتدا عناصر f را در دو ردیف جمع کنیم: لانتانیدها و اکتینیدها.

سپس گروه ها را طوری مرتب می کنیم که عناصر گروه اول 1 الکترون ظرفیت داشته باشند.

عناصر گروه دوم دارای 2 الکترون ظرفیت و غیره هستند.

ما 8 گروه دریافت می کنیم که در هر کدام زیرگروه ها تشکیل می شوند: یکی شامل s- یا p-elements و دیگری حاوی d-elements است.

به عنوان مثال، گروه 1A: H، Li، Na، K، Rb، Cs، Fr و گروه 1B: Cu، Ag، Au، Rg

بیایید جدول تناوبی را از گروه ها جمع آوری کنیم. از آنجایی که یک دوره زمان بین دو رویداد تکرار شونده است، فاصله بین دو آنالوگ الکترونیکی مجاور (ردیف افقی سیستم تناوبی) نیز دوره نامیده می شود.

در نهایت گروه ها را نام می بریم

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

ما زیر گروه های جانبی را بر اساس اولین عنصر آنها نام گذاری می کنیم: "زیر گروه مس"، "زیر گروه روی".

بیایید سعی کنیم فلزات را در سیستم خود پیدا کنیم.

معلوم می شود که اگر قطری از بور B به استاتین At بکشید، فلزات زیر گروه های اصلی گوشه پایین سمت چپ را اشغال می کنند و نافلزات سمت راست بالا را اشغال می کنند. ما چنین فلزاتی را غیر گذرا می نامیم، یعنی. عناصر انتقالی فلزات زیر گروه های اصلی هستند.

تمام عناصر زیرگروه های جانبی و عناصر f – عناصر انتقالی، یا فلزات واسطه

با توجه به اینکه در طبیعت مقادیر ناچیز (یا اصلاً) عناصر با Z > 92 وجود دارد،

بیایید چنین عناصری را ترانس اورانیوم بنامیم.

اکنون می توانیم در واقع شروع کنیم.

2. قابلیت های ظرفیت اتم ها.

بنابراین سوال امروز ما این است: چگونه اتم ها مولکول ها را تشکیل می دهند و چرا این مولکول ها ایجاد می شوند

از هم نپاشید؟

منطقی است که فرض کنیم اگر اتم ها به هم بچسبند، چیزی آنها را به هم متصل می کند.

بیایید این ایالت را بنامیم پیوند شیمیایی. از آنجایی که ساختار اتم برای ماست

راز نیست، ما بر روی ساده ترین توضیح ممکن تمرکز خواهیم کرد:

پیوند شیمیایی- نوع خاصی از برهمکنش بین اتم ها در مواد شیمیایی

ترکیبات، بر اساس برهمکنش هسته های اتمی با بار مثبت

یک عنصر با الکترون های بار منفی عنصر دیگر.

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

با ترسیم قیاس با قانون گرانش جهانی، هسته یک اتم، مانند یک سیاهچاله، تلاش می کند.

هر الکترونی را که در حوزه جذب آن قرار می گیرد جذب کنید.

انواع پیوندهای شیمیایی پیوند کووالانسی.

همانطور که می دانید هر حیوانی به دنبال جفت است. و الکترون نیز از این قاعده مستثنی نیست: به ترتیب

برای تشکیل یک پیوند شیمیایی قوی، به یک جفت الکترون با اسپین مخالف نیاز دارید.

بگذارید 2 اتم وجود داشته باشد - A و B که با یکدیگر تعامل دارند.

بسته به روش برهمکنش، الکترون ها می توانند "در فاز" باشند.

(همان علامت توابع موج e 1 و e 2)، به طوری که یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود،

یا "خارج از فاز" (علائم مختلف توابع موج)، که منجر به دفع اتم ها از یکدیگر می شود. در حالت اول، افزایش انرژی وجود دارد (سطح انرژی سبز V کمتر است و مقدار این بهره دقیقاً برابر با انرژی پیوند در حال تشکیل است). در حالت دوم، کاهش انرژی (سطح X قرمز) وجود دارد.

تصور کنید که در حال چرخاندن یک توپ هستید. اگر به سمت پایین غلت بخورد، شما هیچ تلاشی نمی کنید و توپ به داخل سوراخ می غلتد. برعکس، شما با عرق پیشانی خود توپ را به بالای تپه هل می دهید، اما به محض رها کردن آن

– و توپ تا پای خود می غلتد.

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

چه اتفاقی می افتد وقتی با یک ابر الکترونی ارتباط ایجاد می شود؟

برای سادگی تصویر، s-AO های متقارن کروی را می گیریم (l = 0).

1. اگر ابرها (توپ های خاکستری) جمع شوند، تصویر زیر ظاهر می شود - یک ناحیه همپوشانی وجود دارد که در آن چگالی الکترون "دوبرابر" شده است، و در بقیه منطقه با چگالی ابر الکترونی منطبق است. اتم A یا چگالی ابر الکترونی اتم B.

در این مورد، چگالی الکترون افزایش یافته، مانند یک همبرگر، متصل می شود

هسته های با بار مثبت اتم های A و B.

2. اگر ابرها (توپ های خاکستری) کم شوند، یک تصویر از بالا ظاهر می شود - در وسط تخریب کامل متقابل وجود دارد، و در لبه ها - چگالی ابر الکترونی اتم قبل از برهمکنش.

در این حالت، هیچ چگالی الکترونی بین هسته‌ها وجود ندارد - و قانون بی‌رحمانه کولن به اتم‌ها دستور می‌دهد تا در جهات مختلف از هم جدا شوند.

بنابراین، پیوند شیمیایی کووالانسیزمانی ایجاد می شود که الکترون های جفت نشده با اسپین های مخالف، که در اصل متعلق به اتم های مختلف بودند، به اشتراک گذاشته شوند.

در این مورد، عناصری که وارد یک پیوند شیمیایی کووالانسی می شوند، به نظر می رسد که الکترون ها را مبادله می کنند، بنابراین چنین مکانیسم (روش) تشکیل

پیوند کووالانسی را پیوند مبادله ای می نامند.

A· + ·B = A: B

(به اشتراک گذاری الکترون ها، تشکیل یک جفت الکترون مشترک)

A· + ·B = A – B

(تشکیل پیوند شیمیایی،

خط تیره بین A و B نشان دهنده یک پیوند شیمیایی است و به آن عدد اول ظرفیت می گویند.

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

بنابراین، برای تشکیل یک پیوند شیمیایی کووالانسی با تبادل

به عنوان مثال، هنگامی که یک مولکول هیدروژن تشکیل می شود، هر اتم 1e را فراهم می کند - یک جفت الکترون مشترک (پیوندی) به دست می آید.

هنگامی که یک مولکول آب تشکیل می شود، برای 1 اتم اکسیژن، که دارای

2 الکترون جفت نشده، به 2 اتم هیدروژن نیاز دارد که هر کدام دارای 1e -

پیوندهای 2 O – H تشکیل می شود در این حالت اتم اکسیژن نیز دارای دو جفت الکترون (در سطح 2s و در سطح فرعی 2p) است که در واکنش شرکت نمی کنند. چنین جفتی نامیده می شود جفت الکترون های تنها.

تصویر اتم ها با الکترون در سطح ظرفیت نامیده می شود سازه های لوئیس. در این مورد، توصیه می شود الکترون های اتم های مختلف را با نمادهای مختلف نشان دهید، به عنوان مثال، ·، *، و غیره.

تصویر ترتیب پیوند اتم ها به یکدیگر نامیده می شود

فرمول های ساختاری. در این حالت، هر جفت الکترون روی حرف با یک ضربه ظرفیت جایگزین می شود.

فرمول های ساختاری مواد: H – H، H – O – H، O = O.

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

تعداد پیوندهای کووالانسی که یک عنصر معین تشکیل می دهد نامیده می شود

کووالانسی یا ظرفیتی از این عنصر

ظرفیت با نشان داده می شود اعداد رومی.

بنابراین، در این مرحله، ظرفیت یک عنصر با تعداد الکترون های جفت نشده ای که می توانند در تشکیل پیوندهای کووالانسی شرکت کنند، تعیین می شود.

امکانات ظرفیت عناصر.

1. کربن.

در حالت پایه، پیکربندی الکترونیکی اتم کربن 1s2 2s2 2p2 است که الکترون های ظرفیت الکترون های 2s و 2p هستند.

در این حالت اتم کربن با توجه به تبادل قادر به تشکیل 2 پیوند کووالانسی است

سازوکار.

با این حال، در عمل، ترکیبات پایدار کربن دو ظرفیتی وجود ندارد.

به دلیل تفاوت کم بین 2s و 2p-

سطح فرعی، یک اتم کربن با صرف انرژی کمی می تواند به سطح اول حرکت کند

حالت برانگیخته (با C* مشخص می شود).

در این حالت اتم کربن قادر است

از طریق مکانیسم تبادل 4 پیوند کووالانسی تشکیل می دهند.

نمونه هایی از مولکول های پایدار که ظرفیت کربن در آنها IV است عبارتند از

ترکیبات با هیدروژن، اکسیژن و ...

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

ظرفیت کربن در همه ترکیبات IV، هیدروژن – I، اکسیژن – II است.

استیلن H-C ≡C-H یک گاز قابل اشتعال است که برای تولید شعله های با دمای بالا، به عنوان مثال، در جوشکاری استفاده می شود.

نتیجه‌گیری: با توجه به این فرصت (اوربیتال‌های خالی)، اتم‌ها می‌توانند الکترون‌های ظرفیت خود را به منظور افزایش کووالانسی خود جفت کنند.

مکانیسم دهنده-پذیرنده تشکیل پیوند کووالانسی.

ریاضیات قدرت بزرگی است. همانطور که از موارد بالا می توان به 2 الکترون (جفت الکترون مشترک) برای تشکیل یک پیوند شیمیایی نیاز داشت.

بدیهی است که دو الکترون می توان به دست آورد:

با این حال، راه حل دیگری وجود دارد!

مکانیسم دهنده-پذیرنده تشکیل پیوند کووالانسی - روشی برای تشکیل پیوند کووالانسی که در آن یک اتم (دهنده) یک جفت الکترون برای تشکیل پیوند و اتم دیگر (پذیرنده) یک الکترون خالی (غیر اشغال) فراهم می کند.

مداری

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

مثال. ساختار مولکول مونوکسید کربن (مونوکسید کربن (II)، مونوکسید کربن)

در یک مولکول مونوکسید کربن، اتم های کربن و اکسیژن توسط دو پیوند کووالانسی تشکیل شده اند. با مکانیسم متابولیک.

با این حال، از آنجایی که اتم کربن دارای یک اوربیتال پر نشده در سطح فرعی 2p است و اتم اکسیژن دارای یک جفت تک الکترون است، پیوند کووالانسی سوم بر اساس اهدا کننده - پذیرندهسازوکار

در نوشتن، مکانیسم اهداکننده-پذیرنده با یک فلش نشان داده می شود که به سمت دور از

اتم دهنده به اتم گیرنده یک جفت الکترون.

فرمول ساختاری صحیح مولکول مونوکسید کربن

ظرفیت اکسیژن III و ظرفیت کربن III است.

پیوند سه گانه بین اتم های اکسیژن و کربن با مقدار تایید می شود

انرژی پیوند کربن-اکسیژن (مقدار به انرژی پیوند سه گانه نزدیکتر است تا به

انرژی پیوند دوگانه)، داده‌های حاصل از روش‌های تحلیل طیفی.

2. قابلیت های ظرفیت اتم ها. نیتروژن.

اتم های نیتروژن، اکسیژن و فلوئور به طور قابل توجهی با الکترونیک آنها متفاوت است

آنالوگ ها به دلیل عدم وجود انرژی d-sublevel.

پیکربندی الکترونیکی اتم نیتروژن 7 N 1s2 2s2 2p3 است.

الکترون های ظرفیت 2s2 2p3 – 3 الکترون جفت نشده و 1 جفت الکترون.

بدیهی است که علاوه بر سه جفت پیوند، اتم نیتروژن نیز دارد

1 جفت الکترون تنها (2s2).

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

در نتیجه، اتم نیتروژن قادر است به عنوان دهنده یک جفت الکترون عمل کند.

در ساده ترین حالت، پروتون به عنوان یک گیرنده عمل می کند: ما با این مثال از واکنش آمونیاک با اسیدها برای تشکیل نمک های آمونیوم آشنا هستیم.

توجه داشته باشید:

1. پذیرنده باید یک اوربیتال خالی داشته باشد (در این حالت، اتم هیدروژن یک الکترون از دست داده و یک اوربیتال خالی دارد. 1s-AO)

2. در طی یک واکنش شیمیایی، بار حفظ می شود (قانون بقای بار!).

بزرگترین اشتباه کمبود بار است، زیرا اتم نیتروژن قادر به تشکیل 4 پیوند از طریق مکانیسم تبادل نیست.

3. ساختار کاتیون آمونیوم به شکل سه پیوند کووالانسی N – H نشان داده شده است.

با توجه به مکانیسم تبادل، که با اعداد اول ظرفیت نشان داده شده است، تشکیل شده است

یک پیوند کووالانسی که توسط مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شده است،

با یک فلش از اتم نیتروژن به اتم هیدروژن نشان داده شده است. بار مثبت باید روی اتم نیتروژن (معمولا بالای اتم) یا روی ذره NH4 نشان داده شود.

داخل پرانتز قرار گرفته و علامت + در پشت پرانتزها کشیده شده است.

4. حداکثر ظرفیت نیتروژن استچهار - یک اتم فقط 4 AO دارد که سه تای آنها حاوی الکترون های جفت نشده و یکی حاوی یک جفت الکترون است. سطح انرژی بعدی (3s) بسیار دورتر از آن است که بتوان از آن برای تشکیل پیوند استفاده کرد، بنابراین اتم نیتروژن قادر به تشکیل ظرفیت V نیست.

کمی بعد با موارد پیچیده تر تشکیل پیوندهای کووالانسی توسط اتم نیتروژن آشنا خواهید شد.

سخنرانی 3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. پیوند شیمیایی کووالانسی

3. قابلیت های ظرفیت اتم ها. گوگرد.

الکترون ها سطح ظرفیتاتم های گوگرد در حالت پایه دارای پیکربندی هستند

16 S ... 3s 2 3p 4 – 2 جفت الکترون و 2 الکترون جفت نشده.

نتیجه‌گیری (قانون هشت‌گانه) 1: هنگام تشکیل ترکیبات شیمیایی، اتم‌های عناصر تمایل دارند پیکربندی الکترونیکی خود را به پایدارترین شکل تکمیل کنند.

به عنوان مثال، در یک مولکول سولفید هیدروژن، اتم گوگرد به دلیل دو جفت پیوند با اتم های هیدروژن و دو جفت الکترون تنها، یک هشت الکترون تشکیل می دهد.

قانون هشت اجباری نیست، تغییر ناپذیر است - ترکیبات بی شماری وجود دارد که در آنها قانون هشت برای یک عنصر یا عنصر دیگر رعایت نمی شود، اما به درستی تمایل کلی برای تشکیل ترکیباتی با استوکیومتری مشابه را پیش بینی می کند.

برای اتصالات عناصر d یک قانون مربوطه وجود دارد هجده الکتروناز آنجایی که این تعداد الکترون هایی است که با یک پوسته الکترونی ns2 (n-1)d10 np6 کاملاً تکمیل شده مطابقت دارد.

1 دوتایی – 2، سه گانه – 3، چهارگانه – 4، پنجگانه – 5، ششگانه – 6، سپتیت – 7، هشتگانه – 8. بنابراین، قانون هشتگانه یک قانون است. هشت الکترون.

>> شیمی: قابلیت های ظرفیت اتم های عناصر شیمیایی

ساختار سطوح انرژی بیرونی اتم های عناصر شیمیایی عمدتاً خواص اتم های آنها را تعیین می کند. بنابراین به این سطوح، سطوح ظرفیتی می گویند. الکترون های این سطوح، و گاهی اوقات از سطوح ماقبل خارجی، می توانند در تشکیل پیوندهای شیمیایی شرکت کنند. به این گونه الکترون ها، الکترون های ظرفیتی نیز می گویند.

ظرفیت یک اتم یک عنصر شیمیایی در درجه اول با تعداد الکترون های جفت نشده ای که در تشکیل یک پیوند شیمیایی شرکت می کنند تعیین می شود.

اهداف.

• ایده هایی در مورد ظرفیت به عنوان ویژگی اصلی یک اتم ایجاد کنید، الگوهای تغییرات در شعاع اتم های عناصر شیمیایی را در دوره ها و گروه های سیستم تناوبی شناسایی کنید.
• با استفاده از یک رویکرد یکپارچه، مهارت های دانش آموزان را برای مقایسه، مقایسه، یافتن قیاس ها و پیش بینی نتایج عملی بر اساس استدلال نظری توسعه دهید.
• با ایجاد موقعیت های موفقیت بر اینرسی روانی دانش آموزان غلبه کنید.
• توانایی های تخیل و تفکر را توسعه دهید.

تجهیزات:جدول "ظرفیت و تنظیمات الکترونیکی عناصر"، چند رسانه ای.

اپیگراف.منطق اگر در حقیقت و عقل سلیم منعکس شود، همیشه به هدف، به نتیجه صحیح می انجامد.

درس با عناصر ادغام ترکیب شده است. روش های تدریس مورد استفاده: توضیحی- مصور، اکتشافی و مسئله محور.

مرحله I. شاخص و انگیزشی

درس با "تنظیم" شروع می شود (صداهای موسیقی - سمفونی شماره 3 توسط جی. برامز).

معلم: کلمه "valency" (از لاتین valentia) در اواسط قرن نوزدهم ، در طول دوره تکمیل دومین مرحله شیمیایی-تحلیلی در توسعه شیمی بوجود آمد. تا آن زمان، بیش از 60 عنصر کشف شده بود.

ریشه مفهوم "ظرفیت" در آثار دانشمندان مختلف موجود است. J. Dalton ثابت کرد که مواد متشکل از اتم هایی هستند که به نسبت های خاصی به هم متصل شده اند. E. Frankland در واقع مفهوم ظرفیت را به عنوان یک نیروی اتصال معرفی کرد. اف. Kekule ظرفیت را با یک پیوند شیمیایی شناسایی کرد. A.M. Butlerov توجه خود را به این واقعیت جلب کرد که ظرفیت با واکنش پذیری اتم ها مرتبط است. DI. مندلیف سیستم تناوبی عناصر شیمیایی را ایجاد کرد که در آن بیشترین ظرفیت اتم ها با تعداد گروه عنصر در سیستم منطبق بود. او همچنین مفهوم «ظرفیت متغیر» را معرفی کرد.

سوال ظرفیت چیست؟

تعاریف گرفته شده از منابع مختلف را بخوانید (معلم اسلایدها را از طریق چند رسانه ای نشان می دهد):

"قدرت یک عنصر شیمیایی- توانایی اتم های آن برای ترکیب با سایر اتم ها در نسبت های معین.

"ظرفیت- توانایی اتم های یک عنصر برای اتصال تعداد معینی از اتم های عنصر دیگر.

"ظرفیت- خاصیت ورود اتم ها در ترکیبات شیمیایی، تعداد معینی الکترون (الکترووالانسی) بدهید یا بگیرید یا الکترون ها را با هم ترکیب کنید تا جفت های الکترونی مشترک با دو اتم (کووالانسی) ایجاد کنید.

به نظر شما کدام تعریف از ظرفیت کامل تر است و بقیه را در کجا کم می بینید؟ (بحث در گروه.)

ظرفیت و احتمالات از ویژگی های مهم یک عنصر شیمیایی است. آنها توسط ساختار اتم ها تعیین می شوند و به طور دوره ای با افزایش بارهای هسته ای تغییر می کنند.

معلم. بنابراین نتیجه می گیریم که:

به نظر شما مفهوم «امکان ظرفیت» به چه معناست؟

دانش آموزان نظرات خود را بیان می کنند. آنها معنای کلمات "فرصت"، "ممکن" را به یاد می آورند، معنای این کلمات را در فرهنگ لغت توضیحی S.I. Ozhegov روشن می کنند:

"فرصت- وسیله، شرط لازم برای اجرای چیزی».

"ممکن است«ممکن است اتفاق بیفتد، امکان پذیر، مجاز، مجاز، قابل تصور».

(معلم اسلاید بعدی را نشان می دهد)

سپس معلم خلاصه می کند.

معلم. امکانات ظرفیت اتم ها ظرفیت های مجاز یک عنصر، کل محدوده مقادیر آنها در ترکیبات مختلف است.

مرحله دوم. عملیات و اجرایی

کار با جدول "ظرفیت و تنظیمات الکترونیکی عناصر".

معلم. از آنجایی که ظرفیت یک اتم به تعداد الکترون های جفت نشده بستگی دارد، در نظر گرفتن ساختار اتم ها در حالت های برانگیخته با در نظر گرفتن احتمالات ظرفیت مفید است. اجازه دهید فرمول های پراش الکترون را برای توزیع الکترون ها بین اوربیتال های یک اتم کربن بنویسیم. با کمک آنها، ما تعیین خواهیم کرد که کربن C چه ظرفیتی در ترکیبات نشان می دهد. ستاره (*) یک اتم را در حالت برانگیخته نشان می دهد:

بنابراین، کربن ظرفیت IV را به دلیل تبخیر نشان می دهد
2s 2 - الکترون ها و انتقال یکی از آنها به یک اوربیتال خالی. (خالی - خالی، خالی (S. I. Ozhegov))

چرا ظرفیت C-II و IV، و H-I، He-O، Be – II، B – III، P-V است؟

فرمول های پراش الکترونی عناصر را با هم مقایسه کنید (شکل شماره 1) و دلیل متفاوت بودن ظرفیت را مشخص کنید.

کار گروهی:

معلم. بنابراین، ظرفیت و قابلیت های ظرفیت اتم ها به چه چیزی بستگی دارد؟ بیایید این دو مفهوم را در کنار هم ببینیم (نمودار شماره 2).

مصرف انرژی (E) برای انتقال اتم به حالت برانگیخته با انرژی آزاد شده در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی جبران می شود.

تفاوت بین یک اتم در حالت پایه (ایستا) و یک اتم در حالت برانگیخته (طرح شماره 3) چیست؟

معلم . آیا عناصر می توانند ظرفیت های زیر را داشته باشند: Li -III، O - IV، Ne - II؟

پاسخ خود را با استفاده از فرمول های پراش الکترونی و الکترونی این عناصر توضیح دهید (نمودار شماره 4).

کار گروهی.

پاسخ. خیر، زیرا در این حالت انرژی لازم برای حرکت الکترون است

(1s -> 2p یا 2p -> 3s) به قدری بزرگ هستند که نمی توان آنها را با انرژی آزاد شده در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی جبران کرد.

معلم. نوع دیگری از امکان ظرفیت اتم ها وجود دارد - وجود جفت الکترون تنها (تشکیل پیوند کووالانسی با توجه به مکانیسم دهنده-پذیرنده):

مرحله III. ارزشی ـ تأملی

نتایج خلاصه می شود و کار دانش آموزان در درس مشخص می شود (بازگشت به متن درس). سپس خلاصه ای ارائه می شود - نگرش کودکان به درس، موضوع، معلم.

1. چه چیزی را در درس دوست نداشتید؟

2. چه چیزی را دوست داشتید؟

3. چه سوالاتی برای شما مبهم باقی مانده است؟

4. ارزیابی کار معلم و کار خودتان؟ (معقول).

مشق شب(طبق کتاب درسی O.S. Gabrielyan, Chemistry-10؛ سطح نیمرخ, بند شماره 4, تمرین 4)

قابلیت های ظرفیت یک اتم با تعداد الکترون های جفت نشده تعیین می شود. در فرآیند تشکیل ترکیبات شیمیایی، می توان از این امکانات به طور کامل استفاده کرد یا محقق نشد، اما می توان از آنها نیز پیشی گرفت. افزایش تعداد الکترون های جفت نشده زمانی امکان پذیر است که اوربیتال های خالی در اتم وجود داشته باشد و مصرف انرژی برای انتقال الکترون ها از حالت عادی به حالت برانگیخته با انرژی تشکیل یک ترکیب شیمیایی جبران می شود.

در روش پیوند ظرفیتی، تشکیل پیوندهای عادی مستلزم برهمکنش دو اوربیتال ظرفیتی نیمه اشغالی است. در اینجا فرض می شود که اتم A یکی از الکترون ها را دارد و آن را با اتم B به اشتراک می گذارد که به نوبه خود دارای الکترون دیگری است و به اتم A اجازه می دهد تا از این الکترون نیز استفاده کند.

قابلیت های ظرفیت اتم ها با تعداد الکترون های جفت نشده تعیین می شودو همچنین تعداد جفت‌های الکترون مشترک که قادر به حرکت به اوربیتال‌های آزاد یک اتم عنصر دیگر هستند (در تشکیل پیوند کووالانسی بر اساس مکانیسم دهنده-پذیرنده شرکت می‌کنند).

ساختار سطوح انرژی بیرونی اتم های عناصر شیمیایی عمدتاً خواص اتم های آنها را تعیین می کند. بنابراین به این سطوح، سطوح ظرفیتی می گویند. الکترون های این سطوح، و گاهی اوقات سطوح ماقبل خارجی، می توانند در تشکیل پیوندهای شیمیایی شرکت کنند. به این گونه الکترون ها، الکترون های ظرفیتی نیز می گویند.

ظرفیت یک اتم یک عنصر شیمیایی در درجه اول با تعداد الکترون های جفت نشده ای که در تشکیل یک پیوند شیمیایی شرکت می کنند تعیین می شود.

الکترون های ظرفیت اتم های عناصر زیرگروه های اصلی در اوربیتال های s و p لایه الکترونی بیرونی قرار دارند. برای عناصر زیرگروه های جانبی، به جز لانتانیدها و اکتینیدها، الکترون های ظرفیت در اوربیتال s خارجی و اوربیتال های d لایه پیش خارجی قرار دارند.

به منظور ارزیابی صحیح قابلیت‌های ظرفیت اتم‌های عناصر شیمیایی، لازم است توزیع الکترون‌ها در آنها در سطوح انرژی و سطوح فرعی در نظر گرفته شود و تعداد الکترون‌های جفت‌نشده مطابق با اصل پائولی و قانون هوند برای غیر برانگیخته‌ها تعیین شود. حالت زمینی یا ثابت) اتم و برای برانگیختگی (یعنی دریافت انرژی اضافی که در نتیجه آن الکترون های لایه بیرونی جفت می شوند و به اوربیتال های آزاد منتقل می شوند).یک اتم در حالت برانگیخته با نماد عنصر مربوطه با یک ستاره مشخص می شود.

قابلیت‌های ظرفیت اتم‌های عناصر شیمیایی محدود به تعداد الکترون‌های جفت نشده در حالت‌های ساکن و برانگیخته اتم‌ها نیست.اگر مکانیسم دهنده-پذیرنده برای تشکیل پیوندهای کووالانسی را به خاطر بیاورید، آنگاه دو احتمال ظرفیت دیگر اتم های عناصر شیمیایی برای شما روشن می شود که با حضور اوربیتال های آزاد و وجود جفت های الکترونی غیر مشترک که می توانند ایجاد کنند، مشخص می شود. یک پیوند شیمیایی کووالانسی با توجه به مکانیسم دهنده - گیرنده.

نتیجه

قابلیت های ظرفیت اتم های عناصر شیمیایی تعیین می شود:

1) تعداد الکترون های جفت نشده (اوربیتال های یک الکترونی)؛

2) وجود اوربیتال های آزاد.

3) وجود جفت الکترون به اشتراک گذاشته نشده.