Теріс тотығу күйіндегі металдар. Тотығу дәрежесі. Қосылыстың тотығу дәрежесін анықтау. Негізгі оксидтердегі орналасу ережесі

Мақсат: Валенттілікті зерттеуді жалғастырыңыз. Тотығу дәрежесі туралы түсінік беріңіз. Тотығу дәрежелерінің түрлерін қарастырыңыз: оң, теріс, нөлдік мән. Қосылыстағы атомның тотығу дәрежесін дұрыс анықтауға үйрету. Зерттелетін ұғымдарды салыстыру және жалпылау әдістерін үйрету; химиялық формулалар бойынша тотығу дәрежесін анықтау дағдылары мен дағдыларын дамыту; дағдыларын дамытуды жалғастыру өзіндік жұмыс; логикалық ойлауын дамытуға ықпал ету. Өзара көмек көрсетуге төзімділік (толеранттылық және басқа адамдардың пікірін құрметтеу) сезімін қалыптастыру; эстетикалық тәрбиені жүзеге асыру (тақта мен дәптерді безендіру арқылы, презентацияларды пайдалану кезінде).

Сабақтар кезінде

I. Ұйымдастыру уақыты

Оқушыларды сабаққа тексеру.

II. Сабаққа дайындалу.

Сабақ үшін сізге қажет: Периодтық жүйеД.И.Менделеева, оқулық, жұмыс дәптерлері, қаламдар, қарындаштар.

III. Үй тапсырмасын тексеру.

Фронтальды сауалнама, кейбіреулер тақтада карточкалар арқылы жұмыс жасайды, тест жүргізеді, ал бұл кезеңді қорытындылау интеллектуалды ойын болады.

1. Карточкамен жұмыс.

1 карта

Көмірқышқыл газындағы көміртегі мен оттегінің массалық үлесін (%) анықтаңыз (КО 2 ) .

2 карта

H 2 S молекуласындағы байланыстың түрін анықтаңыз.Құрылымдық және электрондық формуламолекулалар.

2. Фронтальды шолу

1. Химиялық байланыс дегеніміз не?
2. Химиялық байланыстың қандай түрлерін білесіңдер?
3. Қандай байланыс коваленттік байланыс деп аталады?
4. Қандай коваленттік байланыстар оқшауланады?
5. Валенттілік дегеніміз не?
6. Валенттілікті қалай анықтаймыз?
7. Қандай элементтердің (металдар мен бейметалдар) валенттілігі өзгермелі?

3. Тестілеу

1. Қандай молекулаларда полюссіз коваленттік байланыс бар?

2 . Ковалентті-полюссіз байланыс түзілгенде қандай молекула үштік байланыс түзеді?

3 . Оң зарядталған иондар қалай аталады?

А) катиондар

B) молекулалар

В) аниондар

D) кристалдар

4. Иондық қосылыстардың заттары қандай ретпен орналасады?

A) CH 4, NH 3, Mg

B) CI 2, MgO, NaCI

B) MgF 2, NaCI, CaCI 2

D) H 2 S, HCI, H 2 O

5 . Валенттілік мыналармен анықталады:

А) топ нөмірі бойынша

B) жұпталмаған электрондар саны бойынша

В) химиялық байланыстың түрі бойынша

D) период нөмірі бойынша.

4. Интеллектуалдық ойын «Tic-tac-toe »

Ковалентті-полюсті байланысы бар заттарды табыңыз.

IV. Жаңа материалды меңгерту

Тотығу дәрежесі молекуладағы атом күйінің маңызды сипаттамасы болып табылады. Валенттілік атомдағы жұпталмаған электрондар санымен, ортақ емес электрон жұптары бар орбитальдармен, тек атомның қозу процесінде анықталады. Элементтің ең жоғары валенттілігі әдетте топ нөміріне тең. Әртүрлі химиялық байланыстары бар қосылыстарда тотығу дәрежесі тең емес түзіледі.

Әртүрлі химиялық байланыстары бар молекулаларда тотығу күйі қалай түзіледі?

1) Иондық байланысы бар қосылыстарда элементтердің тотығу дәрежесі иондардың зарядтарына тең.

2) Ковалентті полярсыз байланысы бар қосылыстарда (жай заттардың молекулаларында) элементтердің тотығу дәрежесі 0-ге тең.

Х 2 0, CI 2 0 , Ф 2 0 , С 0 , AI 0

3) Ковалентті-полярлы байланысы бар молекулалар үшін тотығу дәрежесі иондық химиялық байланысы бар молекулалар сияқты анықталады.

Элементтің тотығу дәрежесі - бұл оның атомының, молекуладағы шартты заряды, егер молекула иондардан тұрады деп есептесек.

Атомның тотығу дәрежесі валенттілігінен айырмашылығы белгіге ие. Ол оң, теріс немесе нөл болуы мүмкін.

Валенттілік элемент символының жоғарғы жағындағы рим цифрларымен көрсетіледі:

және тотығу күйі элемент белгілерінің үстінде заряды бар араб цифрларымен көрсетіледі ( Мg +2 , Ca +2,Н+1,CIˉ¹).

Оң тотығу дәрежесі осы атомдарға берілген электрондар санына тең. Атом ең жоғары тотығу дәрежесін (OF 2 қоспағанда) көрсете отырып, элемент орналасқан топ нөміріне сәйкес келетін барлық валенттік электрондарды (негізгі топтар үшін бұл сыртқы деңгейдегі электрондар) бере алады. : II топтың негізгі топшасының ең жоғары тотығу дәрежесі +2 ( Zn +2) Оң дәреже F, He, Ne басқа металдармен де, бейметалдармен де көрсетіледі. Мысалы: C+4 ,На+1 , Әл+3

Теріс тотығу дәрежесі берілген атом қабылдаған электрондар санына тең, оны тек бейметалдар көрсетеді. Бейметалдардың атомдары теріс дәреже көрсете отырып, сыртқы деңгейді аяқтау үшін жеткіліксіз болса, сонша электрон қосады.

IV-VII топтардың негізгі топшаларының элементтері үшін минималды тотығу дәрежесі сандық түрде тең.

Мысалы:

Ең жоғары және ең төменгі тотығу дәрежелері арасындағы тотығу дәрежесінің мәні аралық деп аталады:

Ковалентті полярсыз байланысы бар қосылыстарда (жай заттардың молекулаларында) элементтердің тотығу дәрежесі 0-ге тең: Х 2 0 , МЕНI 2 0 , Ф 2 0 , С 0 , AI 0

Қосылыстағы атомның тотығу дәрежесін анықтау үшін бірқатар ережелерді ескеру қажет:

1. Тотығу күйіФбарлық қосылыстарда «-1»-ге тең.На +1 Ф -1 , Х +1 Ф -1

2. Көптеген қосылыстардағы оттегінің тотығу дәрежесі (-2) ерекшелік: ОФ 2 , мұндағы тотығу дәрежесі O +2Ф -1

3. Көптеген қосылыстардағы сутегінің тотығу дәрежесі +1, бар қосылыстардан басқа белсенді металдар, мұндағы тотығу дәрежесі (-1): На +1 Х -1

4. Негізгі топша металдарының тотығу дәрежесіI, II, IIIбарлық қосылыстардағы топтар +1,+2,+3.

Тұрақты тотығу дәрежесі бар элементтер:

А) сілтілік металдар (Li, Na, K, Pb, Si, Fr) - тотығу дәрежесі +1

В) (Hg) қоспағанда топтың II негізгі топшасының элементтері: Be, Mg, Ca, Sr, Ra, Zn, Cd - тотығу дәрежесі +2

C) III топ элементі: Al - тотығу дәрежесі +3

Қосылыстардағы формуланы құрастыру алгоритмі:

1 жол

1 . Ең төмен электртерістігі бар элемент бірінші, ең жоғары электртерістігі бар элемент екінші тізімде.

2 . Бірінші орында жазылған элементтің оң заряды «+», ал екіншісінде теріс заряды бар «-».

3 . Әрбір элемент үшін тотығу дәрежесін көрсетіңіз.

4 . Тотығу дәрежелерінің толық еселігін табыңыз.

5. Ең кіші ортақ еселікті тотығу дәрежелерінің мәніне бөліп, алынған индекстерді сәйкес элементтің таңбасынан кейін төменгі оң жаққа тағайындаңыз.

6. Егер тотығу күйі жұп - тақ болса, онда олар кресттің төменгі оң жағындағы таңбаның жанында - көлденең бағытта «+» және «-» белгілерінсіз болады:

7. Егер тотығу күйі жұп мәнге ие болса, онда олар алдымен төмендетілуі керек ең кіші мәнтотығу күйін анықтап, «+» және «-» белгісінсіз көлденең крестті қойыңыз: C +4 O -2

2 жол

1 . N-ден Х-қа дейінгі тотығу дәрежесін белгілейік, О-ның тотығу дәрежесін көрсетейік: Н 2 xО 3 -2

2 . Теріс зарядтардың қосындысын анықтаңыз, ол үшін оттегінің тотығу дәрежесі оттегі индексіне көбейтіледі: 3 (-2) \u003d -6

3 .Молекула электрлік бейтарап болуы үшін оң зарядтардың қосындысын анықтау керек: X2 \u003d 2X

4 .Алгебралық теңдеу құрыңыз:

Н 2 + 3 О 3 –2

В. Бекіту

1) «Жылан» деп аталатын ойын арқылы тақырыпты бекіту.

Ойын ережесі: мұғалім карточкаларды таратады. Әр картада бір сұрақ және басқа сұраққа бір жауап бар.

Мұғалім ойынды бастайды. Сұрақты оқиды, менің сұрағыма жауабы бар оқушы қолын көтеріп, жауабын айтады. Егер жауап дұрыс болса, онда ол өз сұрағын оқиды және осы сұраққа жауабы бар оқушы қолын көтеріп жауап береді, т.б. Дұрыс жауаптардың жыланы қалыптасады.

1. Химиялық элемент атомының тотығу дәрежесі қалай және қайда көрсетіледі?
   Жауап: «+» және «-» заряды бар элемент белгісінің үстіндегі араб цифры.
2. Атомдардан қандай тотығу дәрежелері бөлінеді химиялық элементтер?
   Жауап: аралық
3. Металдар қандай дәрежеде көрсетеді?
   Жауап: оң, теріс, нөл.
4. Полярлы емес коваленттік байланысы бар қарапайым заттарды немесе молекулаларды қандай дәреже көрсетеді.
   Жауап: оң
5. Катиондар мен аниондардың заряды қандай?
   Жауап: нөл.
6. Оң және теріс тотығу дәрежелерінің арасында тұратын тотығу дәрежесі қалай аталады.
   Жауап: оң, теріс

2) Мына элементтерден тұратын заттардың формулаларын жаз

1. Н және Х
2. R&O
3. Zn және Cl

3) Тотығу дәрежесі өзгермейтін заттарды тауып, сызып тастаңыз.

Na, Cr, Fe, K, N, Hg, S, Al, C

VI. Сабақты қорытындылау.

Пікірлер арқылы бағалау

VII. Үй жұмысы

§23, 67-72 б., §23-72 б. № 1-4-тен кейінгі тапсырманы орындау.

Электрондылық (ЭО) атомдардың басқа атомдармен байланысқан кезде электрондарды тарту қабілеті .

Электртерістілік ядро ​​мен валенттік электрондар арасындағы қашықтыққа және валенттік қабаттың аяқталуына қаншалықты жақын екеніне байланысты. Атомның радиусы кішірек болса және валенттілік электрондары көп болса, оның ЭК соғұрлым жоғары болады.

Фтор – ең электртеріс элемент. Біріншіден, оның валенттік қабатында 7 электрон бар (октет алдында тек 1 электрон жетіспейді), екіншіден, бұл валенттік қабат (…2s 2 2p 5) ядроға жақын орналасқан.

Ең аз электртеріс атомдар сілтілі және сілтілі жер металдары. Олардың үлкен радиустары және олардың сыртқы электронды қабаттартолық емес. Оларға электрондарды «алғаннан» гөрі басқа атомға валенттілік электрондарын беру (содан кейін сыртқы қабық толық болады) оңайырақ.

Электртерістігін сандық түрде көрсетуге және элементтерді өсу ретімен қатарға қоюға болады. Америка химигі Л.Полинг ұсынған электртерістілік шкаласы жиі қолданылады.

Қосылыстағы элементтердің электртерістігінің айырмашылығы ( ΔX) химиялық байланыстың түрін анықтауға мүмкіндік береді. Мән болса ∆ X= 0 - қосылым ковалентті полюссіз.

Электртерістік айырмашылық 2,0-ге дейін болса, байланыс деп аталады ковалентті полярлы, Мысалы: H-F қосылымыФторид сутегі молекуласында HF: Δ X \u003d (3,98 - 2,20) \u003d 1,78

Электртерістігінің айырмашылығы 2,0-ден жоғары байланыстар қарастырылады иондық. Мысалы: NaCl қосылысындағы Na-Cl байланысы: Δ X \u003d (3,16 - 0,93) \u003d 2,23.

Тотығу күйі

Тотығу күйі (СО) молекула иондардан тұрады және жалпы электрлік бейтарап болады деген болжам бойынша есептелетін молекуладағы атомның шартты заряды.

Иондық байланыс түзілген кезде электрон аз электртеріс атомнан электртеріс атомға өтеді, атомдар электрлік бейтараптығын жоғалтып, иондарға айналады. бүтін алымдар бар. Коваленттік полярлық байланыс түзілгенде электрон толық емес, жартылай ауысады, сондықтан жартылай зарядтар пайда болады (төмендегі суретте, HCl). Электрон сутегі атомынан хлорға толығымен өтіп, сутегіде +1, хлорда -1 бүтін оң заряд пайда болды деп елестетейік. мұндай шартты зарядтар тотығу дәрежесі деп аталады.

Бұл суретте алғашқы 20 элементке тән тотығу дәрежелері көрсетілген.
Назар аударыңыз. Ең жоғары SD әдетте периодтық жүйедегі топ нөміріне тең. Негізгі топшалардың металдары бір сипатты СО, бейметалдар, әдетте, СО таралуына ие. Сондықтан бейметалдар пайда болады көп санықосылыстар және металдармен салыстырғанда «әртүрлі» қасиеттерге ие.

Тотығу дәрежесін анықтау мысалдары

Қосылыстардағы хлордың тотығу дәрежелерін анықтайық:

Біз қарастырған ережелер, мысалы, берілген аминопропан молекуласындағы сияқты барлық элементтердің СО-ны есептеуге әрқашан мүмкіндік бермейді.

Мұнда келесі әдісті қолдану ыңғайлы:

1) Бейнелеу құрылымдық формуласымолекулалар, сызықша - байланыс, электрондар жұбы.

2) Біз сызықшаны көбірек EO атомына бағытталған көрсеткіге айналдырамыз. Бұл көрсеткі электронның атомға ауысуын білдіреді. Егер екі бірдей атом қосылса, біз сызықты сол күйінде қалдырамыз - электрондардың тасымалдануы болмайды.

3) Қанша электронның «келді» және «келді» деп есептейміз.

Мысалы, бірінші көміртегі атомының зарядын қарастырайық. Үш көрсеткі атомға бағытталған, яғни 3 электрон келді, заряд -3.

Екінші көміртегі атомы: сутегі оған электрон берді, ал азот бір электрон алды. Заряд өзгерген жоқ, ол нөлге тең. Және т.б.

Валенттілік

Валенттілік(латын тілінен valēns «күші бар») - атомдардың басқа элементтер атомдарымен белгілі бір сандағы химиялық байланыстар құру қабілеті.

Негізінде валенттілік дегенді білдіреді атомдардың коваленттік байланыстың белгілі бір санын түзу қабілеті. Егер атом бар болса nжұпталмаған электрондар және мжалғыз электрон жұптары болса, онда бұл атом түзілуі мүмкін n+mбасқа атомдармен коваленттік байланыстар, яғни. оның валенттілігі болады n+m. Максималды валенттілікті бағалау кезінде «қозған» күйдің электрондық конфигурациясынан өту керек. Мысалы, бериллий, бор және азот атомының максимал валенттілігі 4 (мысалы, Be (OH) 4 2-, BF 4 - және NH 4 +), фосфор - 5 (PCl 5), күкірт - 6. (H 2 SO 4), хлор - 7 (Cl 2 O 7).

Кейбір жағдайларда валенттілік тотығу дәрежесімен сан жағынан сәйкес келуі мүмкін, бірақ олар бір-бірімен ешбір жағдайда бірдей емес. Мысалы, N 2 және СО молекулаларында үштік байланыс жүзеге асады (яғни әрбір атомның валенттілігі 3), бірақ азоттың тотығу дәрежесі 0, көміртегі +2, оттегі -2.

Азот қышқылында азоттың тотығу дәрежесі +5, ал азоттың валенттілігі 4-тен жоғары бола алмайды, өйткені оның сыртқы деңгейде небәрі 4 орбиталь бар (және байланыс қабаттасатын орбитальдар ретінде қарастырылуы мүмкін). Ал жалпы, екінші периодтың кез келген элементі дәл сол себепті 4-тен жоғары валенттілікке ие бола алмайды.

Қателер жиі жіберілетін тағы бірнеше «қиын» сұрақтар.

Химиялық элементтер атомдарының басқа қасиеттері сияқты электртерістілік элементтің реттік санының артуымен периодты түрде өзгереді:

Жоғарыдағы графикте элементтің реттік нөміріне байланысты негізгі топшалар элементтерінің электртерістігінің өзгеру кезеңділігі көрсетілген.

Периодтық жүйенің топшасы бойынша төмен жылжыған кезде химиялық элементтердің электртерістігі төмендейді, период бойымен оңға жылжығанда жоғарылайды.

Электртерістілік элементтердің металл еместігін көрсетеді: электртерістілік мәні неғұрлым жоғары болса, элементте соғұрлым металл емес қасиеттер көрсетіледі.

Тотығу күйі

Қосылыстағы элементтің тотығу дәрежесін қалай есептейді?

1) Жай заттардағы химиялық элементтердің тотығу дәрежесі әрқашан нөлге тең.

2) Күрделі заттарда тұрақты тотығу дәрежесін көрсететін элементтер бар:

3) Қосылыстардың басым көпшілігінде тұрақты тотығу дәрежесін көрсететін химиялық элементтер бар. Бұл элементтерге мыналар жатады:

4) Молекуладағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерінің алгебралық қосындысы әрқашан нөлге тең. Иондағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерінің алгебралық қосындысы ионның зарядына тең.

5) Ең жоғары (максималды) тотығу дәрежесі топ нөміріне тең. Бұл ережеге жатпайтын ерекшеліктерге I топтың қайталама топшасының элементтері, VIII топтың екінші топшасының элементтері, сондай-ақ оттегі мен фтор жатады.

Топ нөмірі ең жоғары тотығу дәрежесіне сәйкес келмейтін химиялық элементтер (міндетті түрде есте сақтау)

6) Металдардың ең төменгі тотығу дәрежесі әрқашан нөлге тең, ал бейметалдардың ең төменгі тотығу дәрежесі мына формуламен есептеледі:

бейметалдың ең төменгі тотығу дәрежесі = топ нөмірі - 8

Жоғарыда келтірілген ережелерге сүйене отырып, кез келген заттағы химиялық элементтің тотығу дәрежесін белгілеуге болады.

Әртүрлі қосылыстардағы элементтердің тотығу дәрежелерін табу

1-мысал

Күкірт қышқылының барлық элементтерінің тотығу дәрежелерін анықтаңыз.

Шешімі:

Күкірт қышқылының формуласын жазайық:

Барлық күрделі заттардағы сутектің тотығу дәрежесі +1 (металл гидридтерінен басқа).

Барлық күрделі заттардағы оттегінің тотығу дәрежесі -2 (пероксидтер мен оттегі фторидінен басқасы OF 2). Белгілі тотығу дәрежелерін орналастырайық:

Күкірттің тотығу дәрежесін былай деп белгілейік x:

Күкірт қышқылының молекуласы кез келген заттың молекуласы сияқты жалпы электрлік бейтарап, өйткені. молекуладағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерінің қосындысы нөлге тең. Мұны схемалық түрде көрсетуге болады келесідей:

Анау. мынадай теңдеу алдық:

Оны шешейік:

Сонымен күкірт қышқылында күкірттің тотығу дәрежесі +6.

2-мысал

Аммоний бихроматындағы барлық элементтердің тотығу дәрежесін анықтаңыз.

Шешімі:

Аммоний бихроматының формуласын жазайық:

Алдыңғы жағдайдағыдай, сутегі мен оттегінің тотығу дәрежелерін реттей аламыз:

Бірақ біз бірден екі химиялық элементтің, азот пен хромның тотығу дәрежелері белгісіз екенін көреміз. Сондықтан тотығу дәрежелерін алдыңғы мысалдағыдай таба алмаймыз (екі айнымалысы бар бір теңдеудің бірегей шешімі жоқ).

Көрсетілген заттың тұздар класына жататынына және сәйкесінше иондық құрылымға ие екендігіне назар аударайық. Сонда аммоний бихроматының құрамына NH 4+ катиондары кіреді деп дұрыс айта аламыз (бұл катионның зарядын ерігіштік кестесінен көруге болады). Демек, аммоний бихроматының формула бірлігінде екі оң бір зарядты NH 4+ катиондары болғандықтан, бихромат ионының заряды -2 болады, өйткені зат тұтастай электрлік бейтарап. Анау. затты NH 4 + катиондары мен Cr 2 O 7 2- аниондары түзеді.

Біз сутегі мен оттегінің тотығу дәрежелерін білеміз. Иондағы барлық элементтер атомдарының тотығу дәрежелерінің қосындысы зарядқа тең екенін біліп, азот пен хромның тотығу дәрежелерін былай белгілеу: xЖәне жсәйкес, біз жаза аламыз:

Анау. екі тәуелсіз теңдеу аламыз:

Қайсысын шеше отырып, табамыз xЖәне ж:

Сонымен, аммоний бихроматында азоттың тотығу дәрежелері -3, сутегі +1, хром +6, оттегі -2.

Элементтердің тотығу дәрежесін қалай анықтауға болады органикалық заттароқуға болады.

Валенттілік

Атомдардың валенттілігі рим цифрларымен белгіленеді: I, II, III, т.б.

Атомның валенттілік мүмкіндіктері шамаға тәуелді:

1) жұпталмаған электрондар

2) валенттілік деңгейлерінің орбитальдарындағы бөлінбеген электрон жұптары

3) валенттілік деңгейінің бос электрон орбитальдары

Сутегі атомының валенттілік мүмкіндіктері

Сутегі атомының электрондық графикалық формуласын көрсетейік:

Бұл туралы айтылды валенттілік мүмкіндіктеріүш фактор әсер ете алады – жұпталмаған электрондардың болуы, сыртқы деңгейде бөлінбеген электрон жұптарының болуы және сыртқы деңгейдегі бос (бос) орбитальдардың болуы. Біз сыртқы (және жалғыз) энергетикалық деңгейде бір жұпталмаған электронды көреміз. Осыған сүйене отырып, сутегі дәл I-ге тең валенттілікке ие болуы мүмкін. Алайда бірінші энергетикалық деңгейде бір ғана ішкі деңгей бар - с,анау. сыртқы деңгейдегі сутегі атомында не бөлінбеген электронды жұптар, не бос орбитальдар болмайды.

Осылайша, сутегі атомы көрсете алатын жалғыз валенттілік - I.

Көміртек атомының валенттілік мүмкіндіктері

Қарастырыңыз электрондық құрылымкөміртек атомы. Негізгі күйде оның сыртқы деңгейінің электрондық конфигурациясы келесідей:

Анау. Негізгі күйде қозбаған көміртегі атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде 2 жұпталмаған электрон болады. Бұл күйде ол II-ге тең валенттілігін көрсете алады. Дегенмен, көміртегі атомы оған энергия берілген кезде қозғалған күйге өте оңай өтеді және бұл жағдайда сыртқы қабаттың электрондық конфигурациясы келесі пішінді алады:

Көміртек атомының қозу процесінде энергияның біраз бөлігі жұмсалғанымен, шығын төрт коваленттік байланыстың түзілуімен өтеледі. Осы себепті көміртегі атомына IV валенттілік әлдеқайда тән. Мысалы, көміртегі молекулаларында IV валенттілікке ие Көмір қышқыл газы, көмір қышқылыжәне мүлдем барлық органикалық заттар.

Жұпталмаған электрондар мен жалғыз электрон жұптарынан басқа валенттік деңгейдің бос () орбитальдарының болуы да валенттілік мүмкіндіктеріне әсер етеді. Толтырылған деңгейде мұндай орбитальдардың болуы атомның электрон жұбының акцепторы ретінде әрекет ете алатындығына әкеледі, яғни. донор-акцепторлық механизм арқылы қосымша коваленттік байланыстар түзеді. Мысалы, күткенге қарамастан, CO көміртегі тотығы молекуласында байланыс екі еселенген емес, үш еселенген, ол келесі суретте анық көрсетілген:

Азот атомының валенттілік мүмкіндіктері

Азот атомының сыртқы энергетикалық деңгейінің электронды-графикалық формуласын жазайық:

Жоғарыдағы суреттен көріп отырғанымыздай, азот атомының қалыпты күйінде 3 жұпталмаған электроны бар, сондықтан оның III-ге тең валенттілігін көрсете алады деп есептеу қисынды. Шынында да, аммиак (NH 3), азот қышқылы (HNO 2), азот үшхлориді (NCl 3) және т.б. молекулаларында үш валенттілік байқалады.

Химиялық элемент атомының валенттілігі жұпталмаған электрондар санына ғана емес, сонымен бірге бөлінбеген электрон жұптарының болуына да байланысты екендігі жоғарыда айтылды. Бұл ковалентті болуына байланысты химиялық байланысекі атом бір-бірін бір-бір электронмен қамтамасыз еткенде ғана емес, сонымен бірге бөлінбеген жұп электроны бар бір атом – донор () оны валенттік деңгейдегі бос () орбиталы (акцептор) басқа атомға бергенде де түзілуі мүмкін. ). Анау. азот атомы үшін IV валенттілік донор-акцепторлық механизм арқылы түзілетін қосымша коваленттік байланыстың арқасында мүмкін болады. Сонымен, мысалы, аммоний катионының түзілуі кезінде біреуі донор-акцепторлық механизм арқылы түзілетін төрт коваленттік байланыс байқалады:

Коваленттік байланыстың біреуі донор-акцепторлық механизм арқылы түзілетініне қарамастан, барлық N-H байланыстарыаммоний катионында абсолютті бірдей және бір-бірінен айырмашылығы жоқ.

Валенттілігі V тең, азот атомы көрсете алмайды. Бұл азот атомының қозған күйге өтуі мүмкін еместігімен түсіндіріледі, онда екі электронның жұптасуы олардың біреуінің энергия деңгейі бойынша ең жақын бос орбитальға ауысуымен жүреді. Азот атомында жоқ г-қосалқы деңгей, ал 3s-орбиталға өту энергетикалық тұрғыдан қымбатқа түсетіні сонша, энергия шығындары жаңа байланыстардың пайда болуымен жабылмайды. Көбісі, мысалы, азот қышқылының HNO 3 немесе N 2 O 5 азот оксиді молекулаларында азоттың валенттілігі қандай болады деген сұрақ туындауы мүмкін. Бір қызығы, валенттілік те IV болады, оны келесі құрылымдық формулалардан көруге болады:

Суреттегі нүктелі сызық деп аталатынды көрсетеді делокализацияланған π -байланыс. Осы себепті NO терминалдық облигацияларды «бір жарым» деп атауға болады. Ұқсас бірлі-жарым байланыстар озон молекуласында O 3, бензол C 6 H 6 және т.б.

Фосфордың валенттілік мүмкіндіктері

Фосфор атомының сыртқы энергетикалық деңгейінің электронды-графикалық формуласын көрсетейік:

Көріп отырғанымыздай, негізгі күйдегі фосфор атомының сыртқы қабатының құрылымы мен азот атомы бірдей, сондықтан фосфор атомы үшін де, азот атомы үшін де ықтимал валенттіліктердің тең болуын күту қисынды. тәжірибеде байқалатын I, II, III және IV дейін.

Алайда, азоттан айырмашылығы, фосфор атомында да бар г-5 бос орбитальдары бар ішкі деңгей.

Осыған байланысты ол электрондарды 3 буландырып, қозған күйге өтуге қабілетті с-орбитальдар:

Осылайша, азот қол жетпейтін фосфор атомы үшін V валенттілігі мүмкін. Мысалы, фосфор атомының фосфор қышқылы, фосфор (V) галогенидтері, фосфор (V) оксиді және т.б. молекулаларында валенттілігі беске тең.

Оттегі атомының валенттілік мүмкіндіктері

Оттегі атомының сыртқы энергетикалық деңгейінің электронды-графикалық формуласы келесідей болады:

2-деңгейде жұпталмаған екі электронды көреміз, сондықтан оттегі үшін II валенттілік мүмкін. Айта кету керек, оттегі атомының бұл валенттілігі барлық дерлік қосылыстарда байқалады. Жоғарыда көміртек атомының валенттілік мүмкіндіктерін қарастырған кезде біз көміртек оксиді молекуласының түзілуін талқыладық. СО молекуласындағы байланыс үш еселенген, сондықтан онда оттегі үш валентті (оттегі электронды жұп доноры болып табылады).

Оттегі атомының сыртқы деңгейінің болмауына байланысты г-ішкі деңгейлер, электрондардың дезаляциясы сЖәне p-орбитальдар болуы мүмкін емес, сондықтан оттегі атомының валенттілік мүмкіндіктері оның топшасының басқа элементтерімен, мысалы, күкіртпен салыстырғанда шектеулі.

Күкірт атомының валенттілік мүмкіндіктері

Күкірт атомының қозбаған күйдегі сыртқы энергетикалық деңгейі:

Күкірт атомының оттегі атомы сияқты қалыпты күйінде жұпталмаған екі электроны бар, сондықтан күкірт үшін екі валенттілік мүмкін деген қорытынды жасауға болады. Шынында да, күкірттің II валенттілігі бар, мысалы, күкіртсутегінің H 2 S молекуласында.

Көріп отырғанымыздай, сыртқы деңгейде күкірт атомы бар гбос орбитальдары бар субдеңгей. Осы себепті күкірт атомы қозған күйге өтуіне байланысты оттегіге қарағанда өзінің валенттілік мүмкіндіктерін кеңейте алады. Сонымен, жалғыз электрон жұбын ажыратқанда 3 б- төменгі деңгей, күкірт атомы келесі түрдегі сыртқы деңгейдің электрондық конфигурациясын алады:

Бұл күйде күкірт атомында 4 жұпталмаған электрон бар, бұл күкірт атомдарының IV-ге тең валенттілігін көрсету мүмкіндігі туралы айтады. Шынында да, күкірт SO 2, SF 4, SOCl 2 және т.б. молекулаларында IV валенттілікке ие.

3-те орналасқан екінші жалғыз электрон жұбын ажыратқанда с- ішкі деңгей, сыртқы энергия деңгейі келесі конфигурацияға ие болады:

Мұндай күйде VI валенттіліктің көрінісі қазірдің өзінде мүмкін болады. VI валентті күкірті бар қосылыстарға мысал ретінде SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 т.б.

Сол сияқты басқа химиялық элементтердің валенттілік мүмкіндіктерін қарастыруға болады.

Химиялық элементтердің тотығу дәрежесін табу қабілеті болып табылады қажетті жағдайсәтті шешім үшін химиялық теңдеулертотығу-тотықсыздану реакцияларын сипаттайды. Онсыз сіз әртүрлі химиялық элементтер арасындағы реакция нәтижесінде пайда болатын заттың нақты формуласын жасай алмайсыз. Нәтижесінде, шешім химиялық мәселелермұндай теңдеулер бойынша құрастыру не мүмкін емес, не қате болады.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларында анықтау үшін тотығу дәрежесі түсінігі қолданылады химиялық формулаларбірнеше заттардың әрекеттесуі нәтижесінде пайда болатын элементтер қосылыстары.

Бір қарағанда, тотығу дәрежесі химиялық элементтің валенттілігі тұжырымдамасына эквивалентті болып көрінуі мүмкін, бірақ олай емес. тұжырымдамасы валенттілікковаленттік қосылыстардағы, яғни ортақ электрондар жұбының түзілуімен түзілетін қосылыстардағы электрондық әрекеттесулерді сандық анықтау үшін қолданылады. Тотығу күйі электрондардың берілуімен немесе күшеюімен бірге жүретін реакцияларды сипаттау үшін қолданылады.

Бейтарап сипаттама болып табылатын валенттіліктен айырмашылығы, тотығу дәрежесі оң, теріс немесе нөлдік мәнге ие болуы мүмкін. Оң мән берілген электрондар санына сәйкес келеді және теріс сантіркелген. Нөлдік мәнэлементтің не жай зат түрінде екенін, не тотығудан кейін 0-ге дейін тотықсызданғанын немесе алдыңғы тотықсызданудан кейін нөлге дейін тотыққандығын білдіреді.

Белгілі бір химиялық элементтің тотығу дәрежесін қалай анықтауға болады
Белгілі бір химиялық элементтің тотығу дәрежесін анықтау келесі ережелерге бағынады:

1. Қарапайым заттардың тотығу дәрежесі әрқашан нөлге тең.
   
2. Периодтық жүйенің бірінші тобына жататын сілтілік металдардың тотығу дәрежесі +1.
   
3. Периодтық жүйеде екінші топты алатын сілтілік жер металдарының тотығу дәрежесі +2.
   
4. Әртүрлі бейметалдармен қосылыстардағы сутегі әрқашан +1, ал металдармен қосылыстарда +1 тотығу дәрежесін көрсетеді.
   
5. Барлық қосылыстардағы молекулалық оттегінің тотығу дәрежесі қарастырылады мектеп курсы бейорганикалық химия, -2-ге тең. Фтор -1.
   
6. Өнімдердің тотығу дәрежесін анықтау кезінде химиялық реакцияларэлектрлік бейтараптық ережесінен шығу керек, оған сәйкес затты құрайтын әртүрлі элементтердің тотығу дәрежелерінің қосындысы нөлге тең болуы керек.
   
7. Барлық қосылыстардағы алюминий +3 тотығу дәрежесін көрсетеді.
   

Жоғары, төменгі және аралық тотығу дәрежелері бар. Ең жоғары тотығу дәрежесі валенттілік сияқты периодтық жүйедегі химиялық элементтің топтық нөміріне сәйкес келеді, бірақ оның оң мәні бар. Ең төменгі тотығу дәрежесі элементтер тобының 8 санының айырмашылығына сандық түрде тең. Аралық тотығу дәрежесі ең төменгі тотығу дәрежесінен ең жоғарыға дейінгі диапазондағы кез келген сан болады.

Химиялық элементтердің тотығу дәрежелерінің әртүрлілігін анықтауға көмектесу үшін келесі көмекші кестені назарларыңызға ұсынамыз. Сізді қызықтыратын элементті таңдаңыз және оның мәндерін аласыз мүмкін дәрежелертотығу. Сирек кездесетін мәндер жақшада көрсетіледі.

Элементтердің тотығу дәрежелері. Тотығу дәрежелерін қалай табуға болады?

1) Жай затта кез келген элементтің тотығу дәрежесі 0. Мысалдар: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Тұрақты тотығу дәрежелерімен сипатталатын элементтерді есте сақтау қажет. Олардың барлығы кестеде көрсетілген.

3) Қалған элементтердің тотығу дәрежелерін іздеу қарапайым ережеге негізделген:

Бейтарап молекулада барлық элементтердің тотығу дәрежелерінің қосындысы нөлге тең, ал ионда - ион заряды.

Қарапайым мысалдар бойынша осы ережені қолдануды қарастырыңыз.

1-мысал. Аммиактағы элементтердің тотығу дәрежелерін табу керек (NH 3).

Шешім. Біз қазірдің өзінде білеміз (2-бапты қараңыз). ЖАРАЙДЫ МА. сутегі +1. Азот үшін бұл сипаттаманы табу керек. x қалаған тотығу дәрежесі болсын. Біз ең қарапайым теңдеуді құрастырамыз: x + 3 * (+1) \u003d 0. Шешімі анық: x \u003d -3. Жауабы: N -3 H 3 +1.

2-мысал. H 2 SO 4 молекуласындағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерін көрсетіңіз.

Шешім. Сутегі мен оттегінің тотығу дәрежелері бұрыннан белгілі: H(+1) және O(-2). Күкірттің тотығу дәрежесін анықтау үшін теңдеу құрастырамыз: 2*(+1) + х + 4*(-2) = 0. Осы теңдеуді шешіп, мынаны табамыз: x = +6. Жауабы: H +1 2 S +6 O -2 4 .

3-мысал. Al(NO 3) 3 молекуласындағы барлық элементтердің тотығу дәрежелерін есептеңдер.

Шешім. Алгоритм өзгеріссіз қалады. Алюминий нитратының «молекуласының» құрамына Al-ның бір атомы (+3), 9 оттегі атомы (-2) және 3 азот атомы кіреді, олардың тотығу дәрежесін есептеу керек. Сәйкес теңдеу: 1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0. Жауабы: Al +3 (N +5 O -2 3) 3 .

4-мысал. (AsO 4) 3- ионындағы барлық атомдардың тотығу дәрежелерін анықтаңыз.

Шешім. Бұл жағдайда тотығу дәрежелерінің қосындысы енді нөлге емес, ион зарядына тең болады, яғни -3. Теңдеу: x + 4*(-2) = -3. Жауабы: As(+5), O(-2).

Ұқсас теңдеу арқылы бірден бірнеше элементтердің тотығу дәрежелерін анықтауға бола ма? Егер бұл мәселені математика тұрғысынан қарастырсақ, жауап теріс болады. Сызықтық теңдеуекі айнымалымен бірегей шешім болуы мүмкін емес. Бірақ біз тек теңдеуді шешіп жатқан жоқпыз!

5-мысал. (NH 4) 2 SO 4 құрамындағы барлық элементтердің тотығу дәрежелерін анықтаңыз.

Шешім. Сутегі мен оттегінің тотығу дәрежелері белгілі, бірақ күкірт пен азот белгілі емес. Классикалық мысалекі белгісіз мәселелер! Аммоний сульфатын жеке «молекула» ретінде емес, екі ионның қосындысы ретінде қарастырамыз: NH 4 + және SO 4 2-. Біз иондардың зарядтарын білеміз, олардың әрқайсысында тотығу дәрежесі белгісіз бір ғана атом бар. Алдыңғы есептерді шешуде жинақталған тәжірибені пайдалана отырып, азот пен күкірттің тотығу дәрежелерін оңай таба аламыз. Жауабы: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.

Қорытынды: егер молекулада тотығу дәрежесі белгісіз бірнеше атом болса, молекуланы бірнеше бөлікке «бөліп» көріңіз.

6-мысал. CH 3 CH 2 OH құрамындағы барлық элементтердің тотығу дәрежелерін көрсетіңіз.

Шешім. Тотығу дәрежелерін табу органикалық қосылыстарөзіндік ерекшеліктері бар. Атап айтқанда, әрбір көміртегі атомы үшін тотығу дәрежелерін бөлек табу керек. Сіз келесідей дәлелдеуге болады. Мысалы, метил тобындағы көміртек атомын қарастырайық. Бұл С атомы 3 сутегі атомымен және көршілес көміртегі атомымен байланысқан. Авторы S-N қосылымдарыэлектрон тығыздығының көміртек атомына қарай ығысуы байқалады (себебі С-ның электртерістігі сутегінің ЭО-дан асып түседі). Егер бұл орын ауыстыру толық болса, көміртек атомы -3 зарядқа ие болар еді.

-CH 2 OH тобындағы С атомы екі сутегі атомымен (электрон тығыздығының С жағына ығысуы), бір оттегі атомымен (электрон тығыздығының О жағына ығысуы) және бір көміртек атомымен (осында электрон тығыздығының ығысуы деп болжауға болады) байланысқан. жағдай болмайды). Көміртектің тотығу дәрежесі -2 +1 +0 = -1.

Жауабы: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.

Авторлық құқық Repetitor2000.ru, 2000-2015