Tentukan valensi unsur kimia

Tahap pengetahuan mengenai struktur atom dan molekul pada abad XIX tidak membolehkan kita menjelaskan sebab mengapa atom membentuk sejumlah ikatan tertentu dengan zarah lain. Tetapi ide saintis telah melampaui masa mereka, dan valensi masih dipelajari sebagai salah satu prinsip asas kimia.

Dari sejarah konsep "valensi unsur-unsur kimia"

Ahli kimia Inggeris terkenal abad ke-19, Edward Frankland, memperkenalkan istilah "sambungan" ke dalam penggunaan saintifik untuk menggambarkan interaksi antara satu sama lain. Ahli sains mendapati bahawa beberapa unsur kimia membentuk sebatian dengan bilangan atom yang sama. Contohnya, nitrogen menambah tiga atom hidrogen ke dalam molekul ammonia.

Pada bulan Mei 1852, Frankland telah membuat hipotesis bahawa terdapat bilangan tertentu ikatan kimia yang boleh dibentuk oleh atom dengan zarah-zarah kecil yang lain. Frankland menggunakan frasa "angkat bersambung" untuk menggambarkan apa yang kemudiannya dipanggil valensi. Ahli kimia British menubuhkan berapa banyak ikatan kimia membentuk atom-atom unsur-unsur individu yang diketahui di pertengahan abad XIX. Kerja Frankland telah menjadi sumbangan penting kepada kimia struktur moden.

Perkembangan pandangan

Ahli kimia Jerman F.A. Kekule dibuktikan pada 1857 bahawa karbon adalah asas empat. Dalam sambungan yang paling mudah - metana - terdapat sambungan dengan 4 atom hidrogen. Istilah "asas" saintis digunakan untuk mengenal pasti sifat-sifat unsur untuk melampirkan nombor yang jelas dari zarah-zarah lain. Di Rusia, data mengenai struktur materi telah diprogramkan oleh AM Butlerov (1861). Perkembangan selanjutnya teori ikatan kimia adalah disebabkan oleh teori perubahan berkala dalam sifat unsur-unsur. Penulisnya adalah seorang ahli kimia Rusia yang luar biasa , DI Mendeleev. Dia membuktikan bahawa valensi unsur-unsur kimia dalam sebatian dan sifat-sifat lain adalah disebabkan oleh kedudukan yang mereka hadapi dalam sistem berkala.

Perwakilan grafik valensi dan ikatan kimia

Kemungkinan visualisasi molekul adalah salah satu daripada teori valensi yang tidak dapat diragukan. Model pertama muncul pada tahun 1860-an, dan sejak 1864 formula struktur telah digunakan , mewakili bulatan dengan tanda kimia di dalamnya. Di antara simbol-simbol atom, sebuah tanda sebatan menandakan suatu ikatan kimia, dan bilangan garis-garis ini sama dengan nilai valensi. Pada tahun yang sama, model bola-dan-pertama dihasilkan (lihat gambar di sebelah kiri). Pada tahun 1866, Kekule mencadangkan lukisan stereokimia atom karbon dalam bentuk tetrahedron, yang dimasukkan dalam buku teksnya "Kimia Organik."

Valid unsur-unsur kimia dan kemunculan sambungan telah dikaji oleh G. Lewis, yang menerbitkan karya-karyanya pada tahun 1923 selepas penemuan elektron. Apa yang dipanggil zarah-zarah kecil yang bermuatan negatif, yang merupakan sebahagian daripada cangkang atom, dipanggil. Dalam bukunya, Lewis menggunakan mata di sekeliling empat simbol elemen kimia untuk mewakili elektron valensi.

Valence untuk hidrogen dan oksigen

Sebelum penciptaan sistem berkala, valensi unsur-unsur kimia dalam sebatian telah diambil berbanding dengan atom-atom yang dikenali. Sebagai piawaian, hidrogen dan oksigen dipilih. Satu lagi elemen kimia menarik atau menggantikan sejumlah atom H dan O tertentu.

Dengan cara ini, sifat ditentukan dalam sebatian dengan hidrogen monovalen (valensi unsur kedua ditandakan oleh angka Roman):

• HCl - chloro (I):
• H ₂ O - oksigen (II);
• NH ₃ - nitrogen (III);
• CH ₄ - karbon (IV).

Di dalam oksida K ₂ O, CO, N ₂ O ₃ , SiO ₂ , SO ₃ , nilai oksigen logam dan bukan logam ditentukan, menggandakan bilangan atom O. Nilai berikut diperolehi: K (I), C (II), N (III) , Si (IV), S (VI).

Bagaimana menentukan valensi unsur-unsur kimia

Terdapat peraturan dalam pembentukan ikatan kimia yang melibatkan pasangan elektronik biasa:

• Valensi hidrogen biasa ialah I.
• Valensi oksigen biasa ialah II.
• Untuk elemen bukan logam, valensi yang lebih rendah boleh ditentukan oleh formula 8 - bilangan kumpulan di mana ia berada dalam jadual berkala. Semakin tinggi, jika mungkin, ditentukan oleh nombor kumpulan.
• Untuk unsur subkumpulan, nilai maksimum yang mungkin adalah sama dengan bilangan kumpulan mereka dalam jadual berkala.

Penentuan valensi unsur-unsur kimia dengan formula sebatian dijalankan menggunakan algoritma berikut:

1. Tuliskan di atas tanda kimia yang diketahui nilai untuk salah satu elemen. Contohnya, dalam Mn ₂ O _7, valensi oksigen ialah II.
2. Hitung jumlah nilai, yang mana perlu untuk mengalikan valensi dengan bilangan atom unsur kimia yang sama dalam molekul: 2 * 7 = 14.
3. Tentukan valensi elemen kedua yang tidak diketahui. Bahagikan nilai yang diperoleh dalam subseksyen 2 dengan jumlah atom Mn dalam molekul.
4. 14: 2 = 7. Valensi mangan dalam oksida yang lebih tinggi ialah VII.

Valid yang berterusan dan berubah

Nilai untuk hidrogen dan oksigen berbeza. Sebagai contoh, sulfur dalam sebatian H ₂ S adalah divalen, dan dalam formula SO ₃ - heksavalen. Karbon membentuk dengan oksigen CO monoksida dan CO ₂ dioksida. Dalam sebatian pertama, valensi C ialah II, dan pada kedua, IV. Nilai yang sama dalam metana CH ₄ .

Kebanyakan unsur menunjukkan tidak tetap, tetapi valensi berubah, sebagai contoh, fosforus, nitrogen, sulfur. Pencarian bagi punca utama fenomena ini membawa kepada kemunculan teori ikatan kimia, idea-idea mengenai shell valensi elektron, orbital molekul. Kewujudan nilai yang berbeza dari harta yang sama telah dijelaskan dari segi struktur atom dan molekul.

Konsep valens moden

Semua atom terdiri daripada nukleus positif yang dikelilingi oleh elektron bercas negatif. Cangkang luar, yang mereka bentuk, belum selesai. Struktur yang lengkap adalah yang paling stabil, ia mengandungi 8 elektron (oktet). Penampilan ikatan kimia disebabkan oleh pasangan elektron biasa menyebabkan keadaan atom yang energetically menguntungkan.

Peraturan untuk pembentukan sebatian adalah penyempurnaan cangkang dengan mengambil elektron atau memberikan yang tidak berpasangan, bergantung pada proses mana yang melewati dengan lebih mudah. Jika atom memberikan zarah negatif untuk pembentukan ikatan kimia, yang tidak mempunyai pasangan, maka ia membentuk banyak ikatan kerana terdapat elektron yang tidak berpasangan. Menurut konsep moden, valensi atom unsur-unsur kimia adalah keupayaan untuk membentuk beberapa ikatan kovalen tertentu. Sebagai contoh, dalam molekul hidrogen sulfida H ₂ S, sulfur memperoleh valensi II (-), kerana setiap atom mengambil bahagian dalam pembentukan dua pasangan elektron. Tanda "-" menunjukkan daya tarikan pasangan elektron kepada elemen elektronegatif yang lebih banyak. Sekurangnya elektronegatif untuk nilai valensi, tambahkan "+".

Dengan mekanisme penderma-penderma, pasangan elektronik satu elemen dan orbital valensi bebas yang lain mengambil bahagian dalam proses itu.

Ketergantungan valensi pada struktur atom

Pertimbangkan, sebagai contoh, karbon dan oksigen, bagaimana valensi unsur-unsur kimia bergantung kepada struktur bahan. Jadual Mendeleyev memberikan idea tentang ciri-ciri utama atom karbon:

• Tanda kimia - C;
• Nombor unsur ialah 6;
• Tuduhan nukleus adalah +6;
• Proton dalam nukleus - 6;
• Elektron - 6, termasuk 4 orang luaran, 2 daripadanya membentuk pasangan, 2 - yang tidak berpasangan.

Sekiranya atom karbon dalam CO monooksida membentuk dua ikatan, maka hanya 6 zarah negatif yang memasuki penggunaannya. Untuk memperoleh oktet, pasangan perlu membentuk 4 zarah negatif luaran. Karbon mempunyai valensi IV (+) dalam dioksida dan IV (-) dalam metana.

Bilangan ordinal oksigen adalah 8, shell valensi terdiri daripada enam elektron, 2 daripadanya tidak membentuk pasangan dan mengambil bahagian dalam ikatan kimia dan interaksi dengan atom lain. Valensi oksigen biasa ialah II (-).

Valence dan keadaan pengoksidaan

Dalam banyak kes, ia adalah lebih mudah untuk menggunakan istilah "negeri pengoksidaan". Ini adalah nama untuk pertanggungjawaban atom, yang akan diperolehi jika semua elektron yang mengikat dipindahkan ke elemen yang mempunyai nilai elektronegativiti yang lebih tinggi (EO). Nombor pengoksidaan dalam bahan mudah adalah sifar. Ke tahap pengoksidaan lebih daripada EO elemen ditambah tanda "-", kurang elektronegatif - "+". Sebagai contoh, bagi logam subkumpulan utama, darjah pengoksidaan dan caj ion adalah bersamaan dengan bilangan kumpulan dengan tanda "+". Dalam kebanyakan kes, valensi dan darjah pengoksidaan atom dalam sebatian yang sama adalah sama. Hanya apabila berinteraksi dengan lebih banyak atom elektronegatif adalah tahap pengoksidaan positif, dengan unsur-unsur yang mana EO lebih rendah, adalah negatif. Konsep "valensi" sering digunakan hanya untuk bahan-bahan struktur molekul.