Ֆոսֆորի ատոմի վալենտային հնարավորությունները. Քիմիական միացություններում տարրերի ատոմների վալենտային հնարավորությունները

Հայեցակարգ վալենտությունգալիս է լատիներեն «valentia» բառից և հայտնի է եղել դեռևս 19-րդ դարի կեսերին: Վալենտության մասին առաջին «ընդարձակ» հիշատակումը եղել է Ջ. Դալթոնի աշխատություններում, ով պնդում էր, որ բոլոր նյութերը կազմված են որոշակի համամասնություններով միմյանց հետ կապված ատոմներից: Այնուհետև Ֆրանկլանդը ներկայացրեց վալենտության գաղափարը, որը հետագայում զարգացավ Կեկուլեի աշխատություններում, ով խոսեց վալենտության և քիմիական կապի փոխհարաբերության մասին, Ա.Մ. Բուտլերովը, ով օրգանական միացությունների կառուցվածքի իր տեսության մեջ վալենտությունը կապում էր որոշակի քիմիական միացության ռեակտիվության հետ և Դ.Ի. Մենդելեևը (Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում տարրի ամենաբարձր վալենտականությունը որոշվում է խմբի թվով):

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Վալանսկովալենտային կապերի թիվն է, որը ատոմը կարող է առաջացնել կովալենտային կապի հետ միանալիս:

Տարրի վալենտությունը որոշվում է ատոմում չզույգված էլեկտրոնների քանակով, քանի որ նրանք մասնակցում են միացությունների մոլեկուլներում ատոմների միջև քիմիական կապերի ձևավորմանը։

Ատոմի հիմնական վիճակը (նվազագույն էներգիայով վիճակ) բնութագրվում է ատոմի էլեկտրոնային կազմաձևով, որը համապատասխանում է Պարբերական աղյուսակում տարրի դիրքին։ Գրգռված վիճակն ատոմի նոր էներգետիկ վիճակ է՝ էլեկտրոնների նոր բաշխվածությամբ վալենտական ​​մակարդակում։

Ատոմում էլեկտրոնների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները կարելի է պատկերել ոչ միայն էլեկտրոնային բանաձևերի տեսքով, այլև օգտագործելով էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևեր (էներգիա, քվանտային բջիջներ): Յուրաքանչյուր բջիջ նշանակում է ուղեծր, սլաքը ցույց է տալիս էլեկտրոնը, սլաքի ուղղությունը (վեր կամ վար) ցույց է տալիս էլեկտրոնի պտույտը, իսկ ազատ բջիջը ներկայացնում է ազատ ուղեծիր, որը էլեկտրոնը կարող է զբաղեցնել գրգռվածության ժամանակ: Եթե ​​մեկ բջիջում կա 2 էլեկտրոն, ապա այդպիսի էլեկտրոնները կոչվում են զուգակցված, եթե կա 1 էլեկտրոն՝ չզույգված։ Օրինակ:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Օրբիտալները լրացվում են հետևյալ կերպ՝ սկզբում մեկ էլեկտրոն նույն սպիններով, իսկ հետո երկրորդ էլեկտրոն՝ հակառակ սպիններով։ Քանի որ 2p ենթամակարդակն ունի նույն էներգիայով երեք ուղեծրեր, երկու էլեկտրոններից յուրաքանչյուրը զբաղեցնում էր մեկ ուղեծր: Մեկ ուղեծիր մնաց ազատ:

Տարրի վալենտության որոշում էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևերի միջոցով

Տարրի վալենտությունը կարող է որոշվել ատոմում էլեկտրոնների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևերով։ Դիտարկենք երկու ատոմ՝ ազոտ և ֆոսֆոր։

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Որովհետեւ Տարրի վալենտությունը որոշվում է չզույգված էլեկտրոնների քանակով, հետևաբար ազոտի վալենտությունը III է։ Քանի որ ազոտի ատոմը դատարկ ուղեծրեր չունի, այս տարրի համար գրգռված վիճակ հնարավոր չէ։ Սակայն III-ը ազոտի առավելագույն վալենտությունը չէ, ազոտի առավելագույն վալենտությունը V է և որոշվում է խմբի թվով։ Ուստի պետք է հիշել, որ էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևերի միջոցով միշտ չէ, որ հնարավոր է որոշել ամենաբարձր վալենտությունը, ինչպես նաև այս տարրին բնորոշ բոլոր վալենտները։

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

Հիմնական վիճակում ֆոսֆորի ատոմն ունի 3 չզույգված էլեկտրոն, հետևաբար, ֆոսֆորի վալենտությունը III է։ Այնուամենայնիվ, ֆոսֆորի ատոմում կան ազատ d-օրբիտալներ, հետևաբար 2s ենթամակարդակի վրա տեղակայված էլեկտրոնները ի վիճակի են զուգավորվել և զբաղեցնել d-ենթամակարդակի դատարկ ուղեծրերը, այսինքն. գնալ հուզված վիճակի.

Այժմ ֆոսֆորի ատոմն ունի 5 չզույգված էլեկտրոն, հետևաբար ֆոսֆորն ունի նաև V վալենտություն։

Տարրեր, որոնք ունեն բազմաթիվ վալենտական ​​արժեքներ

IVA – VIIA խմբերի տարրերը կարող են ունենալ մի քանի վալենտական ​​արժեքներ, և, որպես կանոն, վալենտությունը փոխվում է 2 միավորի քայլերով: Այս երեւույթը պայմանավորված է նրանով, որ էլեկտրոնները զույգերով մասնակցում են քիմիական կապի առաջացմանը։

Ի տարբերություն հիմնական ենթախմբերի տարրերի, միացությունների մեծ մասում B-ենթախմբերի տարրերը չեն ցուցադրում ավելի մեծ վալենտություն, որը հավասար է խմբի թվին, օրինակ՝ պղինձը և ոսկին: Ընդհանուր առմամբ, անցումային տարրերը ցուցադրում են քիմիական հատկությունների լայն տեսականի, ինչը բացատրվում է վալենտների մեծ տիրույթով։

Դիտարկենք տարրերի էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևերը և պարզենք, թե ինչու են տարրերն ունեն տարբեր վալենտներ (նկ. 1):

Առաջադրանքներ.որոշել As և Cl ատոմների վալենտային հնարավորությունները գրունտային և գրգռված վիճակներում:

Դասախոսություն 3. Ո՞վ է ընդունակ ատոմների ինչ կամ վալենտական ​​հնարավորությունների:

1. Պարբերական աղյուսակի կառուցվածքը

Հանդիսատեսում ներկաներից յուրաքանչյուրն ունի վառ անհատականություն և առանձնահատուկ տաղանդ։ Նույն կերպ Պարբերական աղյուսակում հավաքված տարրերը, թեև երբեմն նման են միմյանց, այնուամենայնիվ ունեն իրենց առանձնահատկությունները՝ ուժեղ և թույլ կողմեր:

Սկսենք նրանից, որ տարրերը շատ են, և լավ կլինի, որ դրանք ինչ-որ կերպ անվանենք, որպեսզի չշփոթվենք։ Եկեք խմբերի հավաքենք նմանատիպ հատկություններով տարրեր.

էլեկտրոնային անալոգներ:

Շփոթությունից խուսափելու համար եկեք նախ «գումարենք» f-տարրերը երկու շարքով՝ լանթանիդներ և ակտինիդներ:

Այնուհետև խմբերը դասավորում ենք այնպես, որ առաջին խմբի տարրերն ունենան 1 վալենտային էլեկտրոն,

Երկրորդ խմբի տարրերն ունեն 2 վալենտային էլեկտրոն և այլն։

Կստանանք 8 խումբ, որոնցից յուրաքանչյուրում կազմվում են ենթախմբեր՝ մեկը կպարունակի s- կամ p-տարրեր, իսկ մյուսը՝ d-տարրեր։

Օրինակ՝ 1A խումբ՝ H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr և 1B խումբ՝ Cu, Ag, Au, Rg

Եկեք խմբերից հավաքենք Պարբերական աղյուսակը: Քանի որ պարբերությունը երկու կրկնվող իրադարձությունների միջև ընկած ժամանակահատվածն է, երկու հարակից էլեկտրոնային անալոգների միջև ընկած հեռավորությունը (Պարբերական համակարգի հորիզոնական շարքը) նույնպես կկոչվի ժամանակաշրջան:

Վերջում անվանենք խմբերը

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Կողային ենթախմբերը կանվանենք ըստ առաջին տարրի՝ «պղնձի ենթախումբ», «ցինկ ենթախումբ»։

Փորձենք մետաղներ գտնել մեր համակարգում։

Ստացվում է, որ եթե բորից B-ից մինչև աստատին Ատ անկյունագիծ գծեք, ապա հիմնական ենթախմբերի մետաղները զբաղեցնում են ստորին ձախ անկյունը, իսկ ոչ մետաղները՝ վերին աջը։ Այդպիսի մետաղները կանվանենք անանցանելի, այսինքն. Անցումային տարրերը հիմնական ենթախմբերի մետաղներ են:

Կողային ենթախմբերի և f-տարրերի բոլոր տարրերը. անցումային տարրեր, կամ անցումային մետաղներ։

Հաշվի առնելով, որ բնության մեջ կան աննշան քանակությամբ (կամ ընդհանրապես չկան) Z > 92 ունեցող տարրեր,

Նման տարրերը կոչենք տրանսուրան։

Այժմ մենք կարող ենք իրականում սկսել:

2. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները.

Այսպիսով, մեր այսօրվա հարցն այն է, թե ինչպես են ատոմները ձևավորում մոլեկուլներ և ինչու են այդ մոլեկուլները

չե՞ք քանդվում:

Տրամաբանական է ենթադրել, որ եթե ատոմները կպչում են իրար, ապա ինչ-որ բան կապում է նրանց։

Այս պետությունը կոչենք քիմիական կապ. Քանի որ ատոմի կառուցվածքը մեզ համար է

գաղտնիք չէ, մենք կկենտրոնանանք հնարավոր ամենապարզ բացատրության վրա.

Քիմիական կապ– քիմիական նյութերում ատոմների փոխազդեցության հատուկ տեսակ

միացություններ, որոնք հիմնված են դրական լիցքավորված ատոմային միջուկների փոխազդեցության վրա

մեկ տարր մեկ այլ տարրի բացասական լիցքավորված էլեկտրոններով:

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Համընդհանուր ձգողության օրենքի հետ անալոգիա անելով՝ ատոմի միջուկը, ինչպես սև խոռոչը, փորձում է.

ձգում է ցանկացած էլեկտրոն, որն ընկնում է նրա ձգողականության ոլորտում:

Քիմիական կապերի տեսակները. Կովալենտային կապ.

Ինչպես գիտեք, ցանկացած կենդանի զուգընկեր է փնտրում։ Եվ էլեկտրոնը բացառություն չէ՝ ըստ հերթականության

Հզոր քիմիական կապ ստեղծելու համար ձեզ անհրաժեշտ է զույգ էլեկտրոններ հակառակ սպիններով:

Թող լինի 2 ատոմ՝ A և B, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ։

Կախված փոխազդեցության եղանակից՝ էլեկտրոնները կարող են լինել կամ «փուլային»

(է 1 և e 2 ալիքի ֆունկցիաների նույն նշանը), այնպես որ առաջանում է քիմիական կապ,

կամ «ֆազից դուրս» (ալիքի ֆունկցիաների տարբեր նշաններ), ինչը հանգեցնում է ատոմների միմյանցից վանմանը։ Առաջին դեպքում կա էներգիայի ավելացում (կանաչ էներգիայի V մակարդակը ավելի ցածր է, և այդ շահույթի մեծությունը ճիշտ հավասար է ձևավորվող կապի էներգիային): Երկրորդ դեպքում կա էներգիայի կորուստ (կարմիր մակարդակ X):

Պատկերացրեք, որ գնդակ եք գլորում: Եթե ​​այն գլորվում է ներքև, դուք ոչ մի ջանք չեք գործադրում, և գնդակը գլորվում է անցքի մեջ: Ընդհակառակը, դու ճակատիդ քրտինքով գնդակը հրում ես բլուրով, բայց հենց որ բաց ես թողնում.

– և գնդակը գլորվում է դեպի ոտքը:

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ կապ է ձևավորվում էլեկտրոնային ամպի հետ:

Նկարի պարզության համար մենք վերցնում ենք գնդաձև սիմետրիկ s-AOs (l = 0):

1. Եթե ամպերը (մոխրագույն գնդիկները) գումարվում են, հայտնվում է ստորև նկարը. կա համընկնման շրջան, որտեղ էլեկտրոնային խտությունը «կրկնապատկվել է», իսկ մնացած տարածքում այն ​​համընկնում է կամ էլեկտրոնային ամպի խտության հետ։ ատոմ A կամ B ատոմի էլեկտրոնային ամպի խտությունը:

Այս դեպքում ավելացված էլեկտրոնի խտությունը, ինչպես համբուրգերի կոտլետը, կապում է

A և B ատոմների դրական լիցքավորված միջուկներ.

2. Եթե ամպերը (մոխրագույն գնդիկները) հանվում են, ապա վերեւից պատկեր է հայտնվում՝ մեջտեղում տեղի է ունենում ամբողջական փոխադարձ ոչնչացում, իսկ եզրերին՝ ատոմի էլեկտրոնային ամպի խտությունը փոխազդեցությունից առաջ։

Այս դեպքում միջուկների միջև էլեկտրոնային խտություն չկա, և Կուլոնի անողոք օրենքը հրամայում է ատոմներին թռչել տարբեր ուղղություններով:

Այսպիսով, կովալենտ քիմիական կապառաջանում է, երբ կիսվում են չզույգված էլեկտրոնները՝ հակառակ սպիններով, որոնք ի սկզբանե պատկանել են տարբեր ատոմների։

Այս դեպքում կովալենտային քիմիական կապի մեջ մտնող տարրերը կարծես փոխանակում են էլեկտրոններ, հետևաբար ձևավորման այդպիսի մեխանիզմ (մեթոդ).

Կովալենտային կապը կոչվում է փոխանակման կապ:

A· + ·B = A: B

(էլեկտրոնների փոխանակում, ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի ձևավորում)

A· + ·B = A – B

(քիմիական կապի ձևավորում,

A-ի և B-ի միջև գծիկը ցույց է տալիս քիմիական կապ և կոչվում է վալենտային պարզ)

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Այսպիսով, փոխանակման միջոցով կովալենտային քիմիական կապի ձևավորման համար

Օրինակ, երբ ձևավորվում է ջրածնի մոլեկուլ, յուրաքանչյուր ատոմ ապահովում է 1e - ստացվում է էլեկտրոնների ընդհանուր (կապող) զույգ:

Երբ առաջանում է ջրի մոլեկուլ, թթվածնի 1 ատոմի համար, որն ունի

2 չզույգված էլեկտրոն, պահանջվում է 2 ջրածնի ատոմ, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի 1e -

Առաջանում են 2 O – H կապեր Այս դեպքում թթվածնի ատոմն ունի նաև երկու զույգ էլեկտրոն (2s և 2p ենթամակարդակի վրա), որոնք չեն մասնակցում ռեակցիային։ Նման զույգերը կոչվում են միայնակ էլեկտրոնային զույգեր.

Վալենտական ​​մակարդակում էլեկտրոններով ատոմների պատկերը կոչվում է Լյուիսի կառույցներ. Այս դեպքում խորհուրդ է տրվում տարբեր ատոմների էլեկտրոններ ներկայացնել տարբեր նշաններով, օրինակ՝ · , * և այլն։

Այն կարգի պատկերը, որով ատոմները կապվում են, կոչվում է

կառուցվածքային բանաձևեր. Այս դեպքում տառի վրա գտնվող յուրաքանչյուր զույգ էլեկտրոն փոխարինվում է վալենտային հարվածով:

Նյութերի կառուցվածքային բանաձևերը՝ H – H, H – O – H, O = O:

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Կովալենտային կապերի թիվը, որը ձևավորում է տվյալ տարրը, կոչվում է

կովալենտություն կամ վալենտություն այս տարրի.

Վալենտությունը նշվում է Հռոմեական թվեր.

Այսպիսով, այս փուլում տարրի վալենտությունը որոշվում է չզույգված էլեկտրոնների քանակով, որոնք կարող են մասնակցել կովալենտային կապերի ձևավորմանը։

Տարրերի վալենտային հնարավորությունները.

1. Ածխածին.

Հիմնական վիճակում ածխածնի ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 1s2 2s2 2p2 է, որից վալենտային էլեկտրոնները 2s և 2p էլեկտրոններ են։

Այս վիճակում ածխածնի ատոմը ըստ փոխանակման ունակ է ձևավորել 2 կովալենտային կապ

մեխանիզմ։

Այնուամենայնիվ, գործնականում երկվալենտ ածխածնի կայուն միացություններ գոյություն չունեն:

2s-ի և 2p-ի միջև փոքր տարբերության պատճառով.

ենթամակարդակ, ածխածնի ատոմը փոքր էներգիայի ծախսով կարող է տեղափոխվել առաջինը

գրգռված վիճակ (նշվում է C*):

Այս վիճակում ածխածնի ատոմն ընդունակ է

փոխանակման մեխանիզմի միջոցով ձևավորում են 4 կովալենտ կապ:

Կայուն մոլեկուլների օրինակներ, որոնցում ածխածնի վալենտությունը IV է

միացություններ ջրածնի, թթվածնի, ...

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Ածխածնի վալենտությունը բոլոր միացություններում IV է, ջրածինը` I, թթվածինը` II:

Ացետիլեն H–C ≡C–H-ը դյուրավառ գազ է, որն օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի բոց առաջացնելու համար, օրինակ՝ եռակցման ժամանակ։

Եզրակացություն. այս հնարավորությունից (դատարկ ուղեծրեր) ատոմները կարողանում են զուգակցել իրենց վալենտային էլեկտրոնները՝ մեծացնելու իրենց կովալենտությունը:

Կովալենտային կապի ձևավորման դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմ.

Մաթեմատիկան մեծ ուժ է։ Ինչպես հետևում է վերը նշվածից, քիմիական կապ ստեղծելու համար պահանջվում է 2 էլեկտրոն (ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ):

Ակնհայտ է, որ երկու էլեկտրոն կարելի է ձեռք բերել.

Այնուամենայնիվ, կա ևս մեկ լուծում.

Կովալենտային կապի ձևավորման դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմ – կովալենտային կապի ձևավորման մեթոդ, որի դեպքում մի ատոմը (դոնորը) ապահովում է զույգ էլեկտրոններ կապի ձևավորման համար, իսկ մյուս ատոմը (ընդունիչը)՝ դատարկ (չզբաղված):

ուղեծրային.

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Օրինակ. Ածխածնի մոնօքսիդի մոլեկուլի կառուցվածքը (ածխածնի երկօքսիդ (II), ածխածնի օքսիդ)

Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլում ածխածնի և թթվածնի ատոմները կապված են երկու կովալենտային կապերով, որոնք ձևավորվել են. նյութափոխանակության մեխանիզմով.

Այնուամենայնիվ, քանի որ ածխածնի ատոմն ունի չլցված ուղեծիր 2p ենթամակարդակում, իսկ թթվածնի ատոմն ունի միայնակ զույգ էլեկտրոններ, ձևավորվում է երրորդ կովալենտային կապը դոնոր-ընդունողմեխանիզմ

Գրավոր, դոնոր-ընդունող մեխանիզմը ներկայացված է սլաքով, որը ցույց է տալիս դեպի հեռու

դոնոր ատոմ էլեկտրոնների զույգ ընդունող ատոմին:

Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլի ճիշտ կառուցվածքային բանաձևը.

Թթվածնի վալենտությունը III է, ածխածնի վալենտությունը՝ III։

Թթվածնի և ածխածնի ատոմների միջև եռակի կապը հաստատվում է արժեքով

ածխածին-թթվածին կապի էներգիան (արժեքն ավելի մոտ է եռակի կապի էներգիային, քան

կրկնակի կապի էներգիա), տվյալներ սպեկտրային վերլուծության մեթոդներից։

2. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Ազոտ.

Ազոտի, թթվածնի և ֆտորի ատոմները զգալիորեն տարբերվում են դրանց էլեկտրոնայինից

անալոգներ էներգիայի d-ենթամակարդակի բացակայության պատճառով:

Ազոտի ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 7 N 1s2 2s2 2p3 է։

Վալենտային էլեկտրոններ 2s2 2p3 – 3 չզույգված էլեկտրոններ և 1 էլեկտրոնային զույգ։

Ակնհայտ է, որ բացի երեք կապող զույգերից, ազոտի ատոմն ունի

1 միայնակ զույգ էլեկտրոն (2s2):

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

Հետևաբար, ազոտի ատոմը կարող է հանդես գալ որպես զույգ էլեկտրոնների դոնոր։

Ամենապարզ դեպքում ՊՐՈՏՈՆ-ը հանդես է գալիս որպես ընդունիչ. մեզ ծանոթ է այս օրինակը թթուների հետ ամոնիակի արձագանքից՝ ամոնիումի աղեր առաջացնելու համար:

Նշում:

1. Ընդունիչը պետք է ունենա դատարկ ուղեծր (այս դեպքում ջրածնի ատոմը կորցրել է էլեկտրոն և ունի դատարկ 1ս-ԱՕ)

2. Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ լիցքը պահպանվում է (լիցքի պահպանման օրենք):

Ամենամեծ սխալը լիցքավորման բացակայությունն է, քանի որ ազոտի ատոմն ի վիճակի չէ փոխանակման մեխանիզմի միջոցով ձևավորել 4 կապ։

3. Ամոնիումի կատիոնի կառուցվածքը պատկերված է երեք կովալենտային կապերի N – H,

ձևավորվում է փոխանակման մեխանիզմի համաձայն, որը նշվում է վալենտային պարզ թվերով և

մեկ կովալենտ կապ, որը ձևավորվում է դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմով,

նշվում է ազոտի ատոմից ջրածնի ատոմ սլաքով: Դրական լիցքը պետք է ցուցադրվի կամ ազոտի ատոմի վրա (սովորաբար ատոմի վերևում) կամ NH4 մասնիկի վրա։

փակցված է քառակուսի փակագծերում, իսկ փակագծերի հետևում գծված է «+» նշանը:

4. Ազոտի առավելագույն վալենտականությունն էՉՈՐՍ – ատոմն ունի ընդամենը 4 ԱՕ, որոնցից երեքը պարունակում են չզույգված էլեկտրոններ, իսկ մեկը պարունակում է էլեկտրոնային զույգ։ Հաջորդ էներգիայի մակարդակը (3 վ) շատ հեռու է կապ ստեղծելու համար օգտագործելու համար, ուստի ազոտի ատոմը չի կարողանում ձևավորել V վալենտություն:

Ազոտի ատոմի կողմից կովալենտային կապերի առաջացման ավելի բարդ դեպքերի մասին կիմանաք մի փոքր ուշ։

Դասախոսություն 3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Կովալենտ քիմիական կապ

3. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները. Ծծումբ.

Էլեկտրոններ վալենտային մակարդակՀիմնական վիճակում ծծմբի ատոմներն ունեն կոնֆիգուրացիա

16 S ... 3s 2 3p 4 – 2 էլեկտրոնային զույգ և 2 չզույգված էլեկտրոն:

Եզրակացություն (օկտետ կանոն) 1. քիմիական միացություններ ստեղծելիս տարրերի ատոմները հակված են լրացնել իրենց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ամենակայունին,

Օրինակ, ջրածնի սուլֆիդի մոլեկուլում ծծմբի ատոմը ձևավորում է էլեկտրոնների ութնյակ՝ ջրածնի ատոմների հետ կապող երկու զույգերի և երկու միայնակ էլեկտրոնային զույգերի պատճառով։

Օկտետի կանոնը ՊԱՐՏԱԴԻՐ ՉԷ, անփոփոխելի - կան անթիվ միացություններ, որոնցում ութնյակի կանոնը չի պահպանվում այս կամ այն ​​տարրի համար, բայց այն ճիշտ է կանխատեսում նմանատիպ ստոյխիոմետրիայի միացություններ առաջացնելու ընդհանուր միտումը։

d-տարրերի միացման համար կա համապատասխան կանոն տասնութ էլեկտրոն, քանի որ սա էլեկտրոնների քանակն է, որը համապատասխանում է ամբողջությամբ ավարտված ns2 (n-1)d10 np6 – էլեկտրոնային թաղանթին։

1 դուբլ – 2, եռյակ – 3, քառյակ – 4, հնգյակ – 5, սեքստետ – 6, սեպտետ – 7, ությակ – 8: Այսպիսով, ութնյակի կանոնը կանոն է։ ութ էլեկտրոն.

>> Քիմիա. Քիմիական տարրերի ատոմների վալենտային հնարավորությունները

Քիմիական տարրերի ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքը հիմնականում որոշում է նրանց ատոմների հատկությունները։ Հետեւաբար, այս մակարդակները կոչվում են վալենտական ​​մակարդակներ: Այս մակարդակներից, իսկ երբեմն էլ մինչարտաքին մակարդակներից էլեկտրոնները կարող են մասնակցել քիմիական կապերի ձևավորմանը։ Նման էլեկտրոնները կոչվում են նաև վալենտային էլեկտրոններ։

Քիմիական տարրի ատոմի վալենտականությունը որոշվում է հիմնականում քիմիական կապի առաջացմանը մասնակցող չզույգված էլեկտրոնների քանակով։

Նպատակներ.

• Մշակել պատկերացումներ վալենտության՝ որպես ատոմի հիմնական հատկության մասին, բացահայտել քիմիական տարրերի ատոմների շառավիղների փոփոխությունների օրինաչափությունները պարբերական համակարգի ժամանակաշրջաններում և խմբերում:
• Օգտագործելով ինտեգրված մոտեցում, զարգացրեք ուսանողների հմտությունները՝ համեմատելու, հակադրելու, անալոգիաներ գտնելու և տեսական հիմնավորման հիման վրա գործնական արդյունքներ կանխատեսելու համար:
• Ստեղծելով հաջողության իրավիճակներ՝ հաղթահարեք ուսանողների հոգեբանական իներցիան։
• Զարգացնել երևակայական մտածողությունը և արտացոլման կարողությունները:

Սարքավորումներ:Աղյուսակ «Էլեմենտների վալենտություն և էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ», մուլտիմեդիա:

Էպիգրաֆ.Տրամաբանությունը, եթե արտացոլվում է ճշմարտության և ողջախոհության մեջ, միշտ տանում է դեպի նպատակ, դեպի ճիշտ արդյունք։

Դասը համակցված է՝ ինտեգրման տարրերով։ Օգտագործված ուսուցման մեթոդներ՝ բացատրական-պատկերազարդ, էվրիստիկական և խնդրի վրա հիմնված:

I փուլ. Ինդիկատիվ և մոտիվացնող

Դասը սկսվում է «տեղադրումով» (երաժշտության հնչյուններ. Սիմֆոնիա թիվ 3՝ Ջ. Բրամսի):

Ուսուցիչ: «Վալենտիա» բառը (լատիներեն valentia) առաջացել է 19-րդ դարի կեսերին՝ քիմիայի զարգացման քիմիավերլուծական երկրորդ փուլի ավարտի ժամանակաշրջանում։ Այդ ժամանակ արդեն հայտնաբերվել էր ավելի քան 60 տարր։

«Վալենտություն» հասկացության ակունքները պարունակվում են տարբեր գիտնականների աշխատություններում: Ջ.Դալթոնը հաստատեց, որ նյութերը կազմված են որոշակի համամասնություններով միացված ատոմներից:E. Frankland-ը, փաստորեն, ներկայացրեց վալենտության հայեցակարգը որպես կապող ուժ: Ֆ. Կեկուլեն վալենտությունը նույնացրել է քիմիական կապի հետ: Ա.Մ.Բուտլերովը ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ վալենտությունը կապված է ատոմների ռեակտիվության հետ: Դ.Ի. Մենդելեևը ստեղծեց քիմիական տարրերի պարբերական համակարգը, որտեղ ատոմների ամենաբարձր վալենտությունը համընկնում էր համակարգի տարրի խմբի թվի հետ։ Նա նաև ներկայացրեց «փոփոխական վալենտություն» հասկացությունը։

Հարց. Ի՞նչ է վալենտությունը:

Կարդացեք տարբեր աղբյուրներից վերցված սահմանումները (ուսուցիչը ցուցադրում է սլայդներ մուլտիմեդիայի միջոցով).

«Քիմիական տարրի արժեք- նրա ատոմների՝ որոշակի համամասնություններով այլ ատոմների հետ միանալու ունակությունը»։

«Վալանս- մեկ տարրի ատոմների՝ մեկ այլ տարրի որոշակի թվով ատոմներ կցելու ունակությունը»:

«Վալանս- ներթափանցող ատոմների հատկություն քիմիական միացություններում տալ կամ վերցնել որոշակի թվով էլեկտրոններ (էլեկտրավալենտություն) կամ միավորել էլեկտրոնները՝ ձևավորելով երկու ատոմների համար ընդհանուր էլեկտրոնային զույգեր (կովալենտություն):

Ձեր կարծիքով, վալենտության ո՞ր սահմանումն է ավելի կատարյալ, և որտեղ եք տեսնում մյուսների պակասը: (Քննարկում խմբերով):

Վալենտային և վալենտային հնարավորությունները քիմիական տարրի կարևոր բնութագրիչն են: Դրանք որոշվում են ատոմների կառուցվածքով և պարբերաբար փոփոխվում միջուկային լիցքերի ավելացման հետ։

Ուսուցիչ. Այսպիսով, մենք եզրակացնում ենք, որ.

Ի՞նչ եք կարծում, ի՞նչ է նշանակում «վալենտական ​​հնարավորություն» հասկացությունը:

Աշակերտներն արտահայտում են իրենց կարծիքը. Նրանք հիշում են «հնարավորություն», «հնարավոր» բառերի իմաստը, պարզաբանում են այս բառերի իմաստը Ս.Ի.Օժեգովի բացատրական բառարանում.

«Հնարավորություն- միջոց, պայման, որն անհրաժեշտ է ինչ-որ բանի իրականացման համար»;

«Հնարավոր է«մեկը, որը կարող է տեղի ունենալ, իրագործելի, թույլատրելի, թույլատրելի, պատկերացնելի»:

(ուսուցիչը ցույց է տալիս հաջորդ սլայդը)

Այնուհետև ուսուցիչը ամփոփում է.

Ուսուցիչ. Ատոմների վալենտային հնարավորությունները տարրի թույլատրելի արժեքներն են, տարբեր միացություններում դրանց արժեքների ողջ տիրույթը:

II փուլ. Գործողություններ և գործադիր

Աշխատեք «Էլեմենտների վալենտություն և էլեկտրոնային կազմաձևեր» աղյուսակի հետ:

Ուսուցիչ. Քանի որ ատոմի վալենտությունը կախված է չզույգված էլեկտրոնների քանակից, օգտակար է դիտարկել ատոմների կառուցվածքները գրգռված վիճակում՝ հաշվի առնելով վալենտային հնարավորությունները։ Եկեք գրենք էլեկտրոնների դիֆրակցիայի բանաձևերը ածխածնի ատոմի ուղեծրերի միջև էլեկտրոնների բաշխման համար: Նրանց օգնությամբ մենք կորոշենք, թե ինչ վալենտություն է ցույց տալիս ածխածինը միացություններում։ Աստղանիշը (*) նշանակում է գրգռված վիճակում գտնվող ատոմ.

Այսպիսով, ածխածինը գոլորշիացման պատճառով ցուցադրում է IV վալենտություն
2s 2 – էլեկտրոնները և դրանցից մեկի անցումը դատարկ ուղեծրի. (Թափուր - չզբաղված, դատարկ (Ս. Ի. Օժեգով))

Ինչու՞ է C-II և IV վալենտությունը, իսկ H-I, He-O, Be – II, B – III, P-V:

Համեմատե՛ք տարրերի էլեկտրոնային դիֆրակցիոն բանաձևերը (Սխեմա թիվ 1) և պարզե՛ք տարբեր վալենտության պատճառը։

Աշխատեք խմբերով.

Ուսուցիչ. Այսպիսով, ինչի՞ց են կախված ատոմների վալենտական ​​և վալենտային հնարավորությունները։ Դիտարկենք այս երկու հասկացությունները միասին (գծապատկեր թիվ 2):

Ատոմը գրգռված վիճակի տեղափոխելու էներգիայի սպառումը (E) փոխհատուցվում է քիմիական կապի ձևավորման ժամանակ թողարկված էներգիայով։

Ո՞րն է տարբերությունը հիմնական (ստացիոնար) վիճակում գտնվող ատոմի և գրգռված վիճակում գտնվող ատոմի միջև (սխեմա թիվ 3):

Ուսուցիչ . Կարո՞ղ են տարրերն ունենալ հետևյալ վալենտները՝ Li -III, O - IV, Ne - II:

Բացատրե՛ք ձեր պատասխանը՝ օգտագործելով այս տարրերի էլեկտրոնային և էլեկտրոնային դիֆրակցիոն բանաձևերը (գծապատկեր թիվ 4):

Աշխատեք խմբերով.

Պատասխանել. Ոչ, քանի որ այս դեպքում էլեկտրոնի շարժման համար պահանջվող էներգիան է

(1s -> 2p կամ 2p -> 3s) այնքան մեծ են, որ դրանք չեն կարող փոխհատուցվել քիմիական կապի առաջացման ժամանակ արձակված էներգիայով։

Ուսուցիչ. Ատոմների վալենտական ​​հնարավորության մեկ այլ տեսակ կա՝ միայնակ էլեկտրոնային զույգերի առկայությունը (կովալենտային կապի ձևավորում՝ ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի).

III փուլ. Գնահատող-ռեֆլեկտիվ

Արդյունքներն ամփոփվում են և դասի ընթացքում սովորողների աշխատանքը բնութագրվում է (վերադառնալ դասի էպիգրաֆին): Այնուհետեւ տրվում է ամփոփում` երեխաների վերաբերմունքը դասին, առարկային, ուսուցչին:

1. Ի՞նչը ձեզ դուր չեկավ դասի մեջ:

2. Ի՞նչն է ձեզ դուր եկել:

3. Ի՞նչ հարցեր են մնում ձեզ համար անհասկանալի:

4. Ուսուցչի աշխատանքի և ձեր աշխատանքի գնահատում: (ողջամիտ):

Տնային աշխատանք(ըստ Օ.Ս. Գաբրիելյանի դասագրքի, Քիմիա-10; պրոֆիլի մակարդակ, պարբերություն թիվ 4, վարժություն 4)

Ատոմի վալենտային հնարավորությունները որոշվում են չզույգված էլեկտրոնների քանակով։ Քիմիական միացությունների առաջացման գործընթացում այդ հնարավորությունները կարելի է ամբողջությամբ օգտագործել կամ չիրականացնել, բայց դրանք կարող են նաև գերազանցվել։ Չզույգված էլեկտրոնների քանակի ավելացում հնարավոր է, երբ ատոմում դատարկ ուղեծրեր կան, և էլեկտրոնների նորմալ վիճակից գրգռված վիճակի անցնելու էներգիայի սպառումը փոխհատուցվում է քիմիական միացության ձևավորման էներգիայով։

Վալենտային կապի մեթոդում նորմալ կապերի առաջացումը պահանջում է երկու կիսազբաղված վալենտային ուղեծրերի փոխազդեցություն։ Այստեղ ենթադրվում է, որ Ա ատոմն ունի էլեկտրոններից մեկը և այն կիսում է B ատոմի հետ, որն իր հերթին ունի մեկ այլ էլեկտրոն և թույլ է տալիս Ա ատոմին օգտագործել նաև այս էլեկտրոնը։

Ատոմների վալենտային հնարավորությունները որոշվում են չզույգված էլեկտրոնների քանակով, ինչպես նաև չկիսված էլեկտրոնային զույգերի թիվը, որոնք ունակ են շարժվել դեպի մեկ այլ տարրի ատոմի ազատ ուղեծրեր (դոնոր-ընդունող մեխանիզմի համաձայն մասնակցում են կովալենտային կապի ձևավորմանը)։

Քիմիական տարրերի ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքը հիմնականում որոշում է նրանց ատոմների հատկությունները։ Հետեւաբար, այս մակարդակները կոչվում են վալենտական ​​մակարդակներ: Այս մակարդակների էլեկտրոնները, երբեմն էլ՝ մինչարտաքին մակարդակների, կարող են մասնակցել քիմիական կապերի ձևավորմանը։ Նման էլեկտրոնները կոչվում են նաև վալենտային էլեկտրոններ։

Քիմիական տարրի ատոմի վալենտությունը որոշվում է հիմնականում քիմիական կապի առաջացմանը մասնակցող չզույգված էլեկտրոնների քանակով։

Հիմնական ենթախմբերի տարրերի ատոմների վալենտային էլեկտրոնները գտնվում են արտաքին էլեկտրոնային շերտի s- և p ուղեծրերում։ Կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար, բացառությամբ լանթանիդների և ակտինիդների, վալենտային էլեկտրոնները տեղակայված են արտաքին շերտի s ուղեծրում, իսկ նախաարտաքին շերտի d-օրբիտալներում։

Քիմիական տարրերի ատոմների վալենտային հնարավորությունները ճիշտ գնահատելու համար անհրաժեշտ է դիտարկել դրանցում էլեկտրոնների բաշխվածությունը էներգիայի մակարդակներում և ենթամակարդակներում և որոշել չզույգված էլեկտրոնների թիվը՝ համաձայն Պաուլիի սկզբունքի և Հունդի կանոնի՝ չգրգռվածի համար ( ատոմի հիմքային կամ անշարժ) վիճակի և գրգռվածի համար (այսինքն՝ ստանալով լրացուցիչ էներգիա, որի արդյունքում արտաքին շերտի էլեկտրոնները զուգակցվում և տեղափոխվում են ազատ ուղեծրեր):Գրգռված վիճակում գտնվող ատոմը նշվում է աստղանիշով համապատասխան տարրի խորհրդանիշով:

Քիմիական տարրերի ատոմների վալենտային հնարավորությունները հեռու են ատոմների անշարժ և գրգռված վիճակներում չզույգված էլեկտրոնների քանակով սահմանափակվելուց:Եթե ​​հիշեք կովալենտային կապերի ձևավորման դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմը, ապա ձեզ համար պարզ կդառնան քիմիական տարրերի ատոմների երկու այլ վալենտային հնարավորություններ, որոնք որոշվում են ազատ ուղեծրերի առկայությամբ և չկիսված էլեկտրոնային զույգերի առկայությամբ, որոնք կարող են տալ. կովալենտային քիմիական կապ՝ ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի։

Եզրակացություն

Քիմիական տարրերի ատոմների վալենտային հնարավորությունները որոշվում են.

1) չզույգացված էլեկտրոնների թիվը (մեկ էլեկտրոնի ուղեծրեր).

2) ազատ ուղեծրերի առկայությունը.

3) էլեկտրոնների չկիսված զույգերի առկայությունը.