สถานะของวาเลนซ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ความเป็นไปได้ของวาเลนซ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี - ไฮเปอร์มาร์เก็ตความรู้ ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจน

อิเลคโตรเนกาติวีตี้เช่นเดียวกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ๆ เมื่อเลขอะตอมขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น:

กราฟด้านบนแสดงคาบของการเปลี่ยนแปลงอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ขึ้นอยู่กับเลขอะตอมขององค์ประกอบ

เมื่อเลื่อนลงไปตามกลุ่มย่อยของตารางธาตุ อิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบทางเคมีจะลดลง และเมื่อเคลื่อนที่ไปทางขวาตามคาบจะเพิ่มขึ้น

อิเลคโตรเนกาติวีตี้สะท้อนความเป็นอโลหะขององค์ประกอบ ยิ่งค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงเท่าไร องค์ประกอบก็จะยิ่งมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะมากขึ้นเท่านั้น

สถานะออกซิเดชัน

จะคำนวณสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบได้อย่างไร?

1) สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารอย่างง่ายจะเป็นศูนย์เสมอ

2) มีองค์ประกอบที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารที่ซับซ้อน:

3) มีองค์ประกอบทางเคมีที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารประกอบส่วนใหญ่ องค์ประกอบเหล่านี้ได้แก่:

องค์ประกอบ	สถานะออกซิเดชันในสารประกอบเกือบทั้งหมด	ข้อยกเว้น
ไฮโดรเจนเอช	+1	ไฮไดรด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ เช่น
ออกซิเจนโอ	-2	ไฮโดรเจนและโลหะเปอร์ออกไซด์: ออกซิเจนฟลูออไรด์ -

4) ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลจะเป็นศูนย์เสมอ ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในไอออนจะเท่ากับประจุของไอออน

5) สถานะออกซิเดชันสูงสุด (สูงสุด) เท่ากับหมายเลขกลุ่ม ข้อยกเว้นที่ไม่อยู่ภายใต้กฎนี้คือ องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม I องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม VIII ตลอดจนออกซิเจนและฟลูออรีน

องค์ประกอบทางเคมีที่มีหมายเลขกลุ่มไม่ตรงกับสถานะออกซิเดชันสูงสุด (จำเป็นต้องจำ)

6) สถานะออกซิเดชันต่ำสุดของโลหะจะเป็นศูนย์เสมอ และสถานะออกซิเดชันต่ำสุดของอโลหะคำนวณโดยสูตร:

สถานะออกซิเดชันต่ำสุดของอโลหะ = หมายเลขหมู่ − 8

ตามกฎที่นำเสนอข้างต้น คุณสามารถสร้างสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารใดๆ ได้

การหาสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบต่างๆ

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดในกรดซัลฟิวริก

สารละลาย:

ลองเขียนสูตรของกรดซัลฟิวริก:

สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารเชิงซ้อนทั้งหมดคือ +1 (ยกเว้นโลหะไฮไดรด์)

สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในสารเชิงซ้อนทั้งหมดคือ -2 (ยกเว้นเปอร์ออกไซด์และออกซิเจนฟลูออไรด์เท่ากับ 2) ให้เราจัดเรียงสถานะออกซิเดชันที่ทราบ:

ให้เราแสดงสถานะออกซิเดชันของกำมะถันเป็น x:

โมเลกุลของกรดซัลฟูริกก็เหมือนกับโมเลกุลของสารใดๆ โดยทั่วไปมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะว่า ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุลเป็นศูนย์ แผนผังนี้สามารถอธิบายได้ดังนี้:

เหล่านั้น. เราได้สมการต่อไปนี้:

มาแก้กัน:

ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในกรดซัลฟิวริกคือ +6

ตัวอย่างที่ 2

กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดในแอมโมเนียมไดโครเมต

สารละลาย:

ลองเขียนสูตรของแอมโมเนียมไดโครเมต:

เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้ เราสามารถจัดเรียงสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจนได้:

อย่างไรก็ตาม เราจะเห็นว่าสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบในคราวเดียวนั้นไม่เป็นที่รู้จัก - ไนโตรเจนและโครเมียม ดังนั้นเราจึงไม่สามารถค้นหาสถานะออกซิเดชันเหมือนกับตัวอย่างก่อนหน้านี้ได้ (สมการหนึ่งที่มีตัวแปรสองตัวไม่มีคำตอบเดียว)

ให้เราให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าสารนี้อยู่ในกลุ่มเกลือและมีโครงสร้างไอออนิกตามลำดับ จากนั้นเราสามารถพูดได้อย่างถูกต้องว่าองค์ประกอบของแอมโมเนียมไดโครเมตนั้นรวมถึง NH 4 + แคตไอออน (สามารถดูประจุของแคตไอออนนี้ได้ในตารางความสามารถในการละลาย) ด้วยเหตุนี้ เนื่องจากหน่วยสูตรของแอมโมเนียม ไดโครเมตประกอบด้วยแคตไอออนที่มีประจุบวก NH 4 + บวกสองตัว ประจุของไดโครเมตไอออนจึงเท่ากับ -2 เนื่องจากสารโดยรวมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า เหล่านั้น. สารนี้เกิดขึ้นจากไอออนบวกของ NH 4 + และ Cr 2 O 7 2- แอนไอออน

เรารู้สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและออกซิเจน รู้ว่าผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดในไอออนเท่ากับประจุ และแสดงถึงสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนและโครเมียมเป็น xและ ยดังนั้นเราสามารถเขียนได้:

เหล่านั้น. เราได้สมการอิสระสองสมการ:

การแก้ปัญหาที่เราพบ xและ ย:

ดังนั้นในแอมโมเนียมไดโครเมต สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนคือ -3, ไฮโดรเจน +1, โครเมียม +6 และออกซิเจน -2

คุณสามารถอ่านวิธีตรวจสอบสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารอินทรีย์ได้

วาเลนซ์

ความจุของอะตอมระบุด้วยเลขโรมัน: I, II, III เป็นต้น

ความสามารถของเวเลนซ์ของอะตอมขึ้นอยู่กับปริมาณ:

1) อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่

2) คู่อิเล็กตรอนเดี่ยวในวงโคจรของระดับเวเลนซ์

3) ออร์บิทัลอิเล็กตรอนว่างของระดับวาเลนซ์

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมไฮโดรเจน

ให้เราพรรณนาสูตรกราฟิกอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจน:

มีการกล่าวกันว่าปัจจัยสามประการสามารถมีอิทธิพลต่อความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ ได้แก่ การมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ การมีอยู่ของคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวในระดับภายนอก และการมีอยู่ของวงโคจรว่าง (ว่างเปล่า) ในระดับด้านนอก เราเห็นอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่หนึ่งตัวที่ระดับพลังงานด้านนอก (และเท่านั้น) จากนี้ ไฮโดรเจนสามารถมีวาเลนซ์เป็น I ได้อย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม ในระดับพลังงานแรกจะมีระดับย่อยเพียงระดับเดียวเท่านั้น - ส,เหล่านั้น. อะตอมไฮโดรเจนที่ระดับด้านนอกไม่มีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวหรือออร์บิทัลว่าง

ดังนั้น วาเลนซ์เดียวที่อะตอมไฮโดรเจนสามารถแสดงได้คือ I

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมคาร์บอน

พิจารณาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอน ในสถานะกราวด์ การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับภายนอกจะเป็นดังนี้:

เหล่านั้น. ในสถานะพื้นดินที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมคาร์บอนที่ไม่ถูกกระตุ้นจะมีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ไม่ได้รับการจับคู่ ในสถานะนี้สามารถแสดงความจุของ II ได้ อย่างไรก็ตาม อะตอมของคาร์บอนจะเข้าสู่สถานะตื่นเต้นได้ง่ายมากเมื่อมีการให้พลังงานเข้าไป และการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นนอกในกรณีนี้จะอยู่ในรูปแบบ:

แม้ว่าจะมีการใช้พลังงานจำนวนหนึ่งในกระบวนการกระตุ้นอะตอมของคาร์บอน แต่ค่าใช้จ่ายนั้นมากกว่าการชดเชยด้วยการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์สี่พันธะ ด้วยเหตุนี้ วาเลนซี IV จึงเป็นลักษณะของอะตอมคาร์บอนมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีวาเลนซี IV ในโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ กรดคาร์บอนิก และสารอินทรีย์ทั้งหมด

นอกจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวแล้ว การมีอยู่ของวงโคจรระดับเวเลนซ์ที่ว่างยังส่งผลต่อความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ด้วย การมีอยู่ของออร์บิทัลดังกล่าวในระดับที่เต็มไปนั้นนำไปสู่ความจริงที่ว่าอะตอมสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับคู่อิเล็กตรอนได้นั่นคือ สร้างพันธะโควาเลนต์เพิ่มเติมผ่านกลไกผู้บริจาคและผู้รับ ตัวอย่างเช่น ตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ ในโมเลกุล CO ของคาร์บอนมอนอกไซด์ พันธะไม่เป็นสองเท่า แต่เป็นสามเท่า ดังที่แสดงไว้อย่างชัดเจนในภาพประกอบต่อไปนี้:

ความเป็นไปได้ของวาเลนซ์ของอะตอมไนโตรเจน

ให้เราเขียนสูตรกราฟิกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับระดับพลังงานภายนอกของอะตอมไนโตรเจน:

ดังที่เห็นได้จากภาพประกอบด้านบน อะตอมไนโตรเจนในสถานะปกติมีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ 3 ตัว ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะสรุปได้ว่าสามารถแสดงความจุวาเลนซ์ III ได้ อันที่จริงมีการสังเกตความจุของสามในโมเลกุลของแอมโมเนีย (NH 3), กรดไนตรัส (HNO 2), ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ (NCl 3) เป็นต้น

กล่าวไว้ข้างต้นว่าความจุของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวด้วย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพันธะเคมีโควาเลนต์สามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงเมื่ออะตอมสองอะตอมให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวซึ่งกันและกัน แต่ยังเมื่ออะตอมหนึ่งมีอิเล็กตรอนคู่เดียว - ผู้บริจาค () มอบให้กับอะตอมอื่นที่มีช่องว่าง ( ) ระดับเวเลนซ์วงโคจร (ตัวรับ) เหล่านั้น. สำหรับอะตอมไนโตรเจน วาเลนซ์ IV ก็เป็นไปได้เช่นกันเนื่องจากมีพันธะโควาเลนต์เพิ่มเติมที่เกิดจากกลไกของผู้บริจาคและตัวรับ ตัวอย่างเช่น พันธะโควาเลนต์สี่พันธะ ซึ่งหนึ่งในนั้นถูกสร้างขึ้นโดยกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ จะถูกสังเกตในระหว่างการก่อตัวของแอมโมเนียมไอออนบวก:

แม้ว่าพันธะโควาเลนต์พันธะหนึ่งจะเกิดขึ้นตามกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ แต่พันธะ N-H ทั้งหมดในแอมโมเนียมไอออนบวกจะเหมือนกันทุกประการและไม่แตกต่างกัน

อะตอมไนโตรเจนไม่สามารถแสดงวาเลนซีเท่ากับ V ได้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเป็นไปไม่ได้ที่อะตอมไนโตรเจนจะเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้นซึ่งอิเล็กตรอนสองตัวจะถูกจับคู่กับการเปลี่ยนของหนึ่งในนั้นไปเป็นวงโคจรอิสระที่มีระดับพลังงานใกล้เคียงที่สุด อะตอมไนโตรเจนไม่มี ง-ระดับย่อยและการเปลี่ยนไปสู่ออร์บิทัล 3s นั้นมีราคาแพงมากจนต้นทุนพลังงานไม่ครอบคลุมโดยการสร้างพันธะใหม่ หลายคนอาจสงสัยว่าความจุของไนโตรเจนคืออะไร เช่น ในโมเลกุลของกรดไนตริก HNO 3 หรือไนตริกออกไซด์ N 2 O 5 น่าแปลกที่วาเลนซีก็มี IV เช่นกัน ดังที่เห็นได้จากสูตรโครงสร้างต่อไปนี้:

เส้นประในภาพประกอบแสดงถึงสิ่งที่เรียกว่า แยกส่วน π -การเชื่อมต่อ. ด้วยเหตุนี้ พันธบัตร Terminal NO จึงเรียกว่า "พันธบัตรหนึ่งครึ่ง" พันธะครึ่งหนึ่งที่คล้ายกันมีอยู่ในโมเลกุลของโอโซน O 3, เบนซิน C 6 H 6 เป็นต้น

ความเป็นไปได้ของวาเลนซ์ของฟอสฟอรัส

ให้เราพรรณนาสูตรกราฟิกอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกของอะตอมฟอสฟอรัส:

ดังที่เราเห็นโครงสร้างของชั้นนอกของอะตอมฟอสฟอรัสในสถานะพื้นดินและอะตอมไนโตรเจนเหมือนกัน ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะคาดหวังสำหรับอะตอมฟอสฟอรัส เช่นเดียวกับอะตอมไนโตรเจน วาเลนซ์ที่เป็นไปได้เท่ากับ I, II, III และ IV ตามที่สังเกตในทางปฏิบัติ

อย่างไรก็ตาม อะตอมฟอสฟอรัสก็มีไม่เหมือนกับไนโตรเจน ง-ระดับย่อยที่มีวงโคจรว่าง 5 อัน

ในเรื่องนี้สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้นโดยไออิเล็กตรอน 3 ได้ ส-ออร์บิทัล:

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่วาเลนซ์ V สำหรับอะตอมฟอสฟอรัสซึ่งไม่สามารถเข้าถึงไนโตรเจนได้ ตัวอย่างเช่น อะตอมฟอสฟอรัสมีความจุ 5 ในโมเลกุลของสารประกอบ เช่น กรดฟอสฟอริก ฟอสฟอรัส (V) เฮไลด์ ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์ เป็นต้น

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจน

สูตรกราฟิกอิเล็กตรอนสำหรับระดับพลังงานภายนอกของอะตอมออกซิเจนมีรูปแบบดังนี้

เราเห็นอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่สองตัวที่ระดับที่ 2 ดังนั้นวาเลนซ์ II จึงเป็นไปได้สำหรับออกซิเจน ควรสังเกตว่าความจุของอะตอมออกซิเจนนี้พบได้ในสารประกอบเกือบทั้งหมด ข้างต้น เมื่อพิจารณาความสามารถเวเลนซ์ของอะตอมคาร์บอน เราได้กล่าวถึงการก่อตัวของโมเลกุลคาร์บอนมอนอกไซด์ พันธะในโมเลกุล CO นั้นเป็นสามเท่า ดังนั้นออกซิเจนจึงมีไตรวาเลนต์ (ออกซิเจนคือผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน)

เนื่องจากอะตอมออกซิเจนไม่มีภายนอก ง-ระดับย่อยการจับคู่อิเล็กตรอน สและ พี-วงโคจรเป็นไปไม่ได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความสามารถความจุของอะตอมออกซิเจนจึงถูกจำกัดเมื่อเทียบกับองค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่มย่อย เช่น ซัลเฟอร์

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมซัลเฟอร์

ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมกำมะถันในสภาวะไม่ตื่นเต้น:

อะตอมของกำมะถันก็เหมือนกับอะตอมของออกซิเจน โดยปกติจะมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่กัน ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าความจุของกำมะถันที่เท่ากับ 2 นั้นเป็นไปได้ อันที่จริงซัลเฟอร์มีวาเลนซี II เช่นในโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S

ดังที่เราเห็นอะตอมของกำมะถันจะปรากฏที่ระดับภายนอก ง-ระดับย่อยที่มีวงโคจรว่าง ด้วยเหตุนี้ อะตอมของกำมะถันจึงสามารถขยายขีดความสามารถของความจุได้ ซึ่งแตกต่างจากออกซิเจน เนื่องจากการเปลี่ยนไปสู่สภาวะตื่นเต้น ดังนั้นเมื่อจับคู่อิเล็กตรอนคู่เดียว 3 พี-ระดับย่อย อะตอมของกำมะถันจะได้รับการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับภายนอกในรูปแบบต่อไปนี้:

ในสถานะนี้ อะตอมของกำมะถันมีอิเล็กตรอน 4 ตัวที่ไม่จับคู่กัน ซึ่งบอกเราว่าอะตอมของกำมะถันสามารถแสดงความจุของ IV ได้ อันที่จริงซัลเฟอร์มีวาเลนซ์ IV ในโมเลกุล SO 2, SF 4, SOCl 2 เป็นต้น

เมื่อจับคู่อิเล็กตรอนคู่ที่สองซึ่งอยู่ที่ 3 ส-ระดับย่อย ระดับพลังงานภายนอกได้รับการกำหนดค่า:

ในสถานะนี้ การสำแดงของวาเลนซี VI จะเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างของสารประกอบที่มีซัลเฟอร์ VI-valent ได้แก่ SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 เป็นต้น

ในทำนองเดียวกัน เราสามารถพิจารณาความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ได้

>> เคมี: ความสามารถของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี

โครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่จะกำหนดคุณสมบัติของอะตอมของมัน ดังนั้นระดับเหล่านี้จึงเรียกว่าระดับวาเลนซ์ อิเล็กตรอนจากระดับเหล่านี้ และบางครั้งจากระดับก่อนภายนอก สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมีได้ อิเล็กตรอนดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอน

ความจุของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ซึ่งมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมีเป็นหลัก

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนการอัปเดตส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน การแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบแผนปฏิทินสำหรับปี คำแนะนำด้านระเบียบวิธี บทเรียนบูรณาการ

คุณสมบัติของอะตอมส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยโครงสร้างของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก อิเล็กตรอนที่อยู่ด้านนอกและบางครั้งอยู่บนชั้นอิเล็กทรอนิกส์สุดท้ายของอะตอมสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมีได้ อิเล็กตรอนชนิดนี้เรียกว่า ความจุตัวอย่างเช่น อะตอมฟอสฟอรัสมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว: (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมฟอสฟอรัส

เวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักจะอยู่ใน s- และ p-orbitals ของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง ยกเว้นแลนทาไนด์และแอกติไนด์ เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะอยู่ที่ s-orbital ของด้านนอกและ d-orbitals ของชั้นสุดท้าย

วาเลนซ์คือความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะเคมี คำจำกัดความและแนวคิดเรื่องความจุนี้ถูกต้องเฉพาะกับสารที่มีพันธะโควาเลนต์เท่านั้น สำหรับสารประกอบไอออนิกแนวคิดนี้ใช้ไม่ได้ แต่จะใช้แนวคิดอย่างเป็นทางการของ "สถานะออกซิเดชัน"

วาเลนซ์มีลักษณะเฉพาะคือจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่น ความจุของไนโตรเจนในแอมโมเนีย NH 3 คือสาม (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. สูตรอิเล็กทรอนิกส์และกราฟิกของโมเลกุลแอมโมเนีย

อันดับแรก จำนวนคู่อิเล็กตรอนที่อะตอมสามารถก่อตัวขึ้นกับอะตอมอื่นนั้น ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ของมัน ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอนมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่อยู่ในออร์บิทัล 2p (รูปที่ 3) จากจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ เราสามารถพูดได้ว่าอะตอมของคาร์บอนดังกล่าวสามารถแสดงความจุของ II ได้

ข้าว. 3. โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอนในสถานะพื้น

ในสารอินทรีย์ทั้งหมดและสารประกอบอนินทรีย์บางชนิด คาร์บอนเป็นแบบเตตระวาเลนต์ วาเลนซ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้เฉพาะในสถานะตื่นเต้นของอะตอมคาร์บอนเท่านั้น ซึ่งจะเปลี่ยนไปเมื่อได้รับพลังงานเพิ่มเติม

ในสภาวะตื่นเต้น อิเล็กตรอน 2s ในอะตอมของคาร์บอนจะถูกจับคู่กัน โดยอิเล็กตรอนตัวหนึ่งจะเข้าสู่วงโคจรอิสระ 2p อิเล็กตรอนที่ไม่ได้รับการจับคู่สี่ตัวสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้สี่พันธะ สถานะที่ตื่นเต้นของอะตอมมักจะแสดงด้วย "เครื่องหมายดอกจัน" (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอนในสภาวะตื่นเต้น

ไนโตรเจนสามารถมีวาเลนซีเป็น 5 ได้หรือไม่ โดยพิจารณาจากจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ให้เราพิจารณาความเป็นไปได้ของความจุของอะตอมไนโตรเจน

อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอน 2 ชั้น ซึ่งมีอิเล็กตรอนเพียง 7 ตัวเท่านั้น (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. แผนภาพอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของชั้นนอกของอะตอมไนโตรเจน

ไนโตรเจนสามารถสร้างคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันได้สามคู่กับอิเล็กตรอนอีกสามตัว อิเล็กตรอนคู่หนึ่งในวงโคจร 2 วินาทียังสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะได้ แต่ผ่านกลไกที่แตกต่างกัน - ผู้บริจาคและผู้รับซึ่งก่อให้เกิดพันธะที่สี่

การจับคู่อิเล็กตรอน 2s ในอะตอมไนโตรเจนเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากไม่มีระดับย่อย d บนชั้นอิเล็กตรอนที่สอง ดังนั้น ความจุไนโตรเจนสูงสุดคือ IV

สรุปบทเรียน

ในบทเรียนนี้ คุณได้เรียนรู้ที่จะกำหนดความสามารถเวเลนซ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ในขณะที่คุณศึกษาวัสดุ คุณจะได้เรียนรู้ว่าอะตอมที่กำหนดสามารถเกาะติดกับตัวเองได้กี่อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ และทำไมองค์ประกอบต่างๆ จึงแสดงค่าเวเลนซ์ที่แตกต่างกัน

บรรณานุกรม

1. Novoshinsky I.I. , Novoshinskaya N.S. เคมี. หนังสือเรียนสำหรับการศึกษาทั่วไปชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 สถานประกอบการ ระดับโปรไฟล์ - ม.: LLC TID "คำภาษารัสเซีย - RS", 2551 (§ 9)
2. Rudzitis G.E. เคมี. ความรู้พื้นฐานทางเคมีทั่วไป เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน : ระดับพื้นฐาน / G.E. Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน. - อ.: การศึกษา, OJSC "หนังสือเรียนมอสโก", 2010 (§ 5)
3. Radetsky A.M. เคมี. สื่อการสอน เกรด 10-11 - อ.: การศึกษา, 2554.
4. โคมเชนโก ไอ.ดี. รวบรวมปัญหาและแบบฝึกหัดวิชาเคมีสำหรับมัธยมปลาย - อ.: RIA “คลื่นลูกใหม่”: ผู้จัดพิมพ์ Umerenkov, 2008. (หน้า 8)

1. คอลเลกชันทรัพยากรการศึกษาดิจิทัลแบบครบวงจร (ประสบการณ์วิดีโอในหัวข้อ) ()
2. วารสารอิเล็กทรอนิกส์เรื่อง "เคมีและชีวิต" ()

การบ้าน

1. กับ. 30 Nos. 2.41, 2.43 จากการรวบรวมปัญหาและแบบฝึกหัดเคมีสำหรับโรงเรียนมัธยมศึกษา (Khomchenko I.D. ), 2551.
2. เขียนไดอะแกรมอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของอะตอมของคลอรีนในพื้นดินและสภาวะตื่นเต้น
3. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนเท่าใดในอะตอมของ: ก) เบริลเลียม; ข) ออกซิเจน; c) กำมะถัน?

คำนิยาม

ฟอสฟอรัสตั้งอยู่ในคาบที่สามของกลุ่ม V ของกลุ่มย่อยหลัก (A) ของตารางธาตุ

ฟอสฟอรัสก่อตัวได้หลายส่วน ได้แก่ ฟอสฟอรัสสีขาว สีแดง และสีดำ

ในรูปแบบบริสุทธิ์ ฟอสฟอรัสขาวไม่มีสีและโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ ฟอสฟอรัสขาวทางเทคนิคมีสีเหลืองและดูเหมือนขี้ผึ้ง ความหนาแน่น 1.83 ก./ซม.3 ในความเย็นฟอสฟอรัสขาวจะเปราะบาง แต่ที่อุณหภูมิสูงกว่า 15 o C จะนิ่มและสามารถตัดด้วยมีดได้ง่าย มันออกซิไดซ์ได้ง่ายในอากาศ ทำให้มันเรืองแสงในที่มืด มีตาข่ายคริสตัลโมเลกุลอยู่ที่โหนดซึ่งมีโมเลกุล P4 ทรงสี่หน้า เป็นพิษ.

ฟอสฟอรัสแดงประกอบด้วยหลายรูปแบบซึ่งเป็นสารโพลีเมอร์ซึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจองค์ประกอบทั้งหมด ออกซิไดซ์ช้าๆ ในอากาศ ไม่เรืองแสงในที่มืด และไม่เป็นพิษ ความหนาแน่น 2.0-2.4 ก./ซม.3 ระเหิดเมื่อได้รับความร้อน เมื่อไอระเหยของฟอสฟอรัสแดงเย็นลง ก็จะได้ฟอสฟอรัสขาว

ฟอสฟอรัสดำเกิดจากฟอสฟอรัสขาวโดยให้ความร้อนภายใต้แรงดันสูงที่ 200-220 o C มีลักษณะคล้ายกับกราไฟท์เมื่อสัมผัสจะเยิ้ม ความหนาแน่น - 2.7 ก./ซม.3 เซมิคอนดักเตอร์

ความจุฟอสฟอรัสในสารประกอบ

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่สิบห้าของตารางธาตุ D.I. เมนเดเลเยฟ. เขาอยู่ช่วงที่สามในกลุ่มเวอร์จิเนีย นิวเคลียสของอะตอมฟอสฟอรัสประกอบด้วยโปรตอน 15 ตัว และนิวตรอน 16 ตัว (เลขมวลคือ 31) อะตอมฟอสฟอรัสมีระดับพลังงานสามระดับซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอน 15 ตัว (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. โครงสร้างของอะตอมฟอสฟอรัส

สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมฟอสฟอรัสในสถานะพื้นมีดังนี้:

1ส 2 2ส 2 2พี 6 3ส 2 3พี 3 .

และแผนภาพพลังงาน (สร้างขึ้นสำหรับอิเล็กตรอนระดับพลังงานภายนอกเท่านั้นซึ่งเรียกอีกอย่างว่าวาเลนซ์):

การมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่สามตัวบ่งชี้ว่าฟอสฟอรัสสามารถแสดงวาเลนซ์ III (P III 2 O 3, Ca 3 P III 2, P III H 3 เป็นต้น)

เนื่องจากในชั้นพลังงานที่สาม นอกเหนือจากระดับย่อย 3s และ 3p แล้ว ยังมีระดับย่อย 3 มิติอีกด้วย อะตอมฟอสฟอรัสมีลักษณะเฉพาะโดยมีสถานะตื่นเต้น: อิเล็กตรอนคู่หนึ่งในระดับย่อย 3s ระเหยและหนึ่งในนั้น ครอบครองวงโคจรว่างของระดับย่อย 3 มิติ

การมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ห้าตัวบ่งบอกว่าฟอสฟอรัสนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยวาเลนซ์ V (P V 2 O 5, H 3 P V O 4, P V Cl 5 เป็นต้น)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

คุณสมบัติของอะตอมส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยโครงสร้างของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก อิเล็กตรอนที่อยู่ด้านนอกและบางครั้งอยู่บนชั้นอิเล็กทรอนิกส์สุดท้ายของอะตอมสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมีได้ อิเล็กตรอนชนิดนี้เรียกว่า ความจุตัวอย่างเช่น อะตอมฟอสฟอรัสมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว: (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมฟอสฟอรัส

เวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักจะอยู่ใน s- และ p-orbitals ของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง ยกเว้นแลนทาไนด์และแอกติไนด์ เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะอยู่ที่ s-orbital ของด้านนอกและ d-orbitals ของชั้นสุดท้าย

วาเลนซ์คือความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะเคมี คำจำกัดความและแนวคิดเรื่องความจุนี้ถูกต้องเฉพาะกับสารที่มีพันธะโควาเลนต์เท่านั้น สำหรับสารประกอบไอออนิกแนวคิดนี้ใช้ไม่ได้ แต่จะใช้แนวคิดอย่างเป็นทางการของ "สถานะออกซิเดชัน"

วาเลนซ์มีลักษณะเฉพาะคือจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่น ความจุของไนโตรเจนในแอมโมเนีย NH 3 คือสาม (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. สูตรอิเล็กทรอนิกส์และกราฟิกของโมเลกุลแอมโมเนีย

อันดับแรก จำนวนคู่อิเล็กตรอนที่อะตอมสามารถก่อตัวขึ้นกับอะตอมอื่นนั้น ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ของมัน ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอนมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่อยู่ในออร์บิทัล 2p (รูปที่ 3) จากจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ เราสามารถพูดได้ว่าอะตอมของคาร์บอนดังกล่าวสามารถแสดงความจุของ II ได้

ข้าว. 3. โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอนในสถานะพื้น

ในสารอินทรีย์ทั้งหมดและสารประกอบอนินทรีย์บางชนิด คาร์บอนเป็นแบบเตตระวาเลนต์ วาเลนซ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้เฉพาะในสถานะตื่นเต้นของอะตอมคาร์บอนเท่านั้น ซึ่งจะเปลี่ยนไปเมื่อได้รับพลังงานเพิ่มเติม

ในสภาวะตื่นเต้น อิเล็กตรอน 2s ในอะตอมของคาร์บอนจะถูกจับคู่กัน โดยอิเล็กตรอนตัวหนึ่งจะเข้าสู่วงโคจรอิสระ 2p อิเล็กตรอนที่ไม่ได้รับการจับคู่สี่ตัวสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้สี่พันธะ สถานะที่ตื่นเต้นของอะตอมมักจะแสดงด้วย "เครื่องหมายดอกจัน" (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอนในสภาวะตื่นเต้น

ไนโตรเจนสามารถมีวาเลนซีเป็น 5 ได้หรือไม่ โดยพิจารณาจากจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ให้เราพิจารณาความเป็นไปได้ของความจุของอะตอมไนโตรเจน

อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอน 2 ชั้น ซึ่งมีอิเล็กตรอนเพียง 7 ตัวเท่านั้น (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. แผนภาพอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของชั้นนอกของอะตอมไนโตรเจน

ไนโตรเจนสามารถสร้างคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันได้สามคู่กับอิเล็กตรอนอีกสามตัว อิเล็กตรอนคู่หนึ่งในวงโคจร 2 วินาทียังสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะได้ แต่ผ่านกลไกที่แตกต่างกัน - ผู้บริจาคและผู้รับซึ่งก่อให้เกิดพันธะที่สี่

การจับคู่อิเล็กตรอน 2s ในอะตอมไนโตรเจนเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากไม่มีระดับย่อย d บนชั้นอิเล็กตรอนที่สอง ดังนั้น ความจุไนโตรเจนสูงสุดคือ IV

สรุปบทเรียน

ในบทเรียนนี้ คุณได้เรียนรู้ที่จะกำหนดความสามารถเวเลนซ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ในขณะที่คุณศึกษาวัสดุ คุณจะได้เรียนรู้ว่าอะตอมที่กำหนดสามารถเกาะติดกับตัวเองได้กี่อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ และทำไมองค์ประกอบต่างๆ จึงแสดงค่าเวเลนซ์ที่แตกต่างกัน

บรรณานุกรม

1. Novoshinsky I.I. , Novoshinskaya N.S. เคมี. หนังสือเรียนสำหรับการศึกษาทั่วไปชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 สถานประกอบการ ระดับโปรไฟล์ - ม.: LLC TID "คำภาษารัสเซีย - RS", 2551 (§ 9)
2. Rudzitis G.E. เคมี. ความรู้พื้นฐานทางเคมีทั่วไป เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน : ระดับพื้นฐาน / G.E. Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน. - อ.: การศึกษา, OJSC "หนังสือเรียนมอสโก", 2010 (§ 5)
3. Radetsky A.M. เคมี. สื่อการสอน เกรด 10-11 - อ.: การศึกษา, 2554.
4. โคมเชนโก ไอ.ดี. รวบรวมปัญหาและแบบฝึกหัดวิชาเคมีสำหรับมัธยมปลาย - อ.: RIA “คลื่นลูกใหม่”: ผู้จัดพิมพ์ Umerenkov, 2008. (หน้า 8)

1. คอลเลกชันทรัพยากรการศึกษาดิจิทัลแบบครบวงจร (ประสบการณ์วิดีโอในหัวข้อ) ()
2. วารสารอิเล็กทรอนิกส์เรื่อง "เคมีและชีวิต" ()

การบ้าน

1. กับ. 30 Nos. 2.41, 2.43 จากการรวบรวมปัญหาและแบบฝึกหัดเคมีสำหรับโรงเรียนมัธยมศึกษา (Khomchenko I.D. ), 2551.
2. เขียนไดอะแกรมอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของอะตอมของคลอรีนในพื้นดินและสภาวะตื่นเต้น
3. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนเท่าใดในอะตอมของ: ก) เบริลเลียม; ข) ออกซิเจน; c) กำมะถัน?