Валентність — це здатність атомів одного елемента сполучатися з певним числом атомів інших елементів під час утворення хімічних сполук.

Валентність і валентні можливості атомів.

Тема 2.3. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І.Менделеєва

Лекція № 7

1.Валентність і валентні можливості атомів.

Хімічні сполуки утворюються з атомів елементів відповідно до їхніх валентностей.

Отже, валентність — це міра здатності атомів елементів до утворення хімічних зв'язків.

У сучасному розумінні валентність пов'язана з електронною природою утворення хімічного зв'язку.

В утворенні зв'язків беруть участь електрони валентних підрівнів взаємозв'язаних атомів. При цьому за рахунок переходів електронів або перерозподілу електронної густини атоми намагаються набути електронної конфігурації інертних газів, у зовнішньому шарі атомів яких, за винятком гелію, міститься вісім електронів — електронний октет. Відсутність хімічної активності інертних газів засвідчує особливу стійкість їхніх електронних оболонок.

Загалом будь-які частинки, що мають неспарені електрони, називають вільними радикалами. Прикладами таких частинок можуть бути ^·СН₃, ^·NH₂ тощо (точкою позначено неспарений електрон). За звичайних умов упродовж тривалого часу більшість із них існувати не можуть, вони швидко взаємодіють між собою або з іншими подібними частинками і перетворюються на нейтральні молекули. Тому чимало хімічних реакцій вдається зрозуміти, використавши уявлення про вільні радикали. Вільнорадикальний стан складних частинок може підтримуватися за високих температур, коли одні зв'язки вже утворені (у частинці), а інші ще не виникають (між частинками). Наприклад, в атмосфері Сонця виявлено радикали ^·NC, ^·ОН, ^·СН. У земних умовах вільні радикали утворюються під час перебігу різноманітних процесів горіння, в тому числі й під час роботи двигунів внутрішнього згоряння.

Відомі також складні радикали з довгим періодом життя. Це насамперед трифенілметил (C₆H₅)₃C^· та його похідні, досить численні

аміноксиди, наприклад , які можуть існу-

вати у вільному стані протягом тривалого часу.

Перші уявлення про електронну природу хімічного зв'язку одно-часно в 1916 р. запропонували Г. Н. Льюїс і В. Коссель.

Г.Н.Льюїс запровадив простий і зручний спосіб зображення валентних електронів у атомах і врахування їх поведінки під час утворення зв'язків. Цей спосіб ґрунтується на зображенні електронів точками і хрестиками, або льюїсовими символами. Такі льюїсові символи складаються із символів хімічних елементів, оточених точками або хрестиками відповідно до числа валентних електронів. Наприклад, для елементів другого періоду льюїсові символи такі:

Елемент Li Be В С N О F

Електронна конфігурація

зовнішнього електронного шару

Символи Льюїса

Нижче наведено схеми утворення молекул НС1, О₂ та С₂Н₂ із застосуванням льюїсових символів.

Отже, відповідно до уявлень Г. Н. Льюїса зв'язок виникає внаслідок утворення спільних для зв'язуваних атомів електронних пар, причому внесок кожного атома умовно зображують точками або хрестиками. Ці уявлення згодом було втілено в теорію ковалентного зв'язку.

Кількість двохелектронних зв'язків, які може утворити атом елемента з іншими атомами, визначається числом неспарених електронів у його нормальному або збудженому стані. Наприклад, на валентних підрівнях атома фосфору [Ne]3s²3p³ у нормальному стані є електронна пара на 3s-підрівні і три неспарені 3p -електрони:

Символ Льюїса

Можна очікувати, що за рахунок трьох неспарених 3р-електронів фосфор утворить три двохелектронні зв'язки з іншими атомами і виникнуть сполуки типу PF₃, РСl_з, РН₃ та ін. Проте на третьому енергетичному рівні атом фосфору має незаповнений (вакантний) 3d-підрівень. Внаслідок поглинання деякої кількості енергії атом фосфору збуджується, один s-електрон переміщується на вільний 3d-підрівень, виникають п'ять неспарених електронів і тепер може утворюватися п’ять двохелектронних зв'язків, яким відповідають речовини PF₅, PCI5₅ та ін. Затрати енергії для переведення атомів у збуджений стан компенсуються енергією, яка виділяється під час утворення хімічного зв'язку.

Наведений приклад ілюструє відхилення від правила октету. Між атомами фосфору і галогену виникають п'ять спільних електронних пар.

Виникнення різних збуджених станів атомів, що беруть участь в утворенні зв'язків, можливе тільки в разі переміщення електронів між підрівнями одного й того самого валентного енергетичного рівня.

Отже, у нормальному стані атом фосфору тривалентний, а у збудженому — п'ятивалентний.

Як нормальний, так і збуджений стан атомів можна передавати за допомогою електронно-конфігураційних формул і схем.

Як видно з даних табл.2.3.1, число неспарених електронів, що беруть участь в утворенні зв'язків, для атомів одного елемента може бути різним у нормальному і збудженому станах, а звідси — виникнення різних форм сполук елемента відповідно до різних валентних можливостей.

Таблиця 2.3.1.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Деякі властивості актиноїдів	\|	І в збудженому станах

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.

Валентність — це здатність атомів одного елемента сполу­чатися з певним числом атомів інших елементів під час утворення хімічних сполук.

Валентність — це здатність атомів одного елемента сполучатися з певним числом атомів інших елементів під час утворення хімічних сполук.