2.4 Capacitățile de atomizare a atomilor de elemente chimice
Posibilitățile de atomizare a atomilor de elemente chimice
Structura nivelelor energetice externe ale atomilor de elemente chimice determină în principal proprietățile atomilor lor. Prin urmare, aceste niveluri se numesc valență. Electronii de la aceste niveluri, și uneori chiar înainte de apariție, pot lua parte la formarea legăturilor chimice. Acești electroni sunt numiți și electroni de valență.
Valența atomului unui element chimic este determinată în primul rând de numărul de electroni neparticipați care iau parte la formarea unei legături chimice.
Electronii valenți ai atomilor elementelor principalelor subgrupe sunt localizați pe orbitele s și p ale stratului electronic de exterioară. În elementele subgrupelor, în afară de lantanidele și actinidele, electronii de valență sunt localizați pe s-orbitele orbitalelor exterioare și d ale straturilor preexistente.
Pentru a evalua corect valență posibile atomii elementelor chimice, este necesar să se ia în considerare distribuția electronilor în ele peste nivelurile de energie și subnivele și determină numărul de electroni nepereche în conformitate cu principiul lui Pauli și regula Hund la starea unui atom neexcitat (staționare sol sau) și un excitat (adică acesta a primit energia suplimentară, astfel o separare stratul exterior și trecerea electronilor în lor orbitala liberă). Atomul în stare excitat este marcat de simbolul corespunzător al elementului cu un asterisc. De exemplu, luați în considerare posibilitățile de valență ale atomilor de fosfor în stările staționare și excitate:
În starea inexecțiată, atomul de fosfor are trei electroni ne-perechi pe p-substrat. În tranziția unui atom la o stare excitată, una din perechile de electroni ale d-subsubului se poate transfera pe orbita liberă a subsolului d. Valența fosforului variază de la trei (în starea de bază) la cinci (în starea excitat).
Deconectarea electronilor perechi necesită cheltuieli energetice, deoarece perechea de electroni este însoțită de o scădere a energiei potențiale a atomilor. În același timp, consumul de energie pentru transferul atomului către starea excitată este compensat de energia eliberată în timpul formării legăturilor chimice prin electroni nepartiți.
Astfel, atomul de carbon în starea staționară are doi electroni nepartiți. În consecință, cu participarea lor, se pot forma două perechi electronice comune, care realizează două legături covalente. Cu toate acestea, știți foarte bine că în mulți compuși anorganici și toți organici există atomi de carbon tetravalent. Este evident că atomii săi formează patru legături covalente în acești compuși, fiind într-o stare excitată.
Consumul de energie pentru excitarea atomilor de carbon sunt compensate cu un exces de energie eliberată în formarea a două legături covalente suplimentare. Astfel, pentru a transfera atomii de carbon de la starea 2 2s staționară la un excitat 2p 2 - 2s 3 2p 1 este necesară pentru a cheltui aproximativ 400 kJ / mol de energie. Dar formarea unei legături C-H este alocată 360 kJ / mol în hidrocarburi saturate. În consecință, în formarea a două moli de legături C-H este evidențiat 720 kJ, care depășește transferul de energie de atomi de carbon în stare excitată la 320 kJ / mol.
In concluzie, posibilitatea ca atomii de valență ale elementelor chimice nu epuizează numărul de electroni nepereche în stările staționare și excitate ale atomilor. Dacă vă amintiți mecanismul donor-acceptor ak-formarea de legături covalente, va deveni mai evidente, iar celelalte două posibile valența atomilor de elemente chimice, care sunt determinate de prezența orbitali liberi și prezența perechilor de electroni nepuse capabile să asigure o legătură covalentă a mecanismului donor-acceptor. Rețineți formarea ionului de amoniu NH4 +. (Mai detaliat vom lua în considerare realizarea acestor posibilități de valență prin atomii de elemente chimice în studiul legăturii chimice.)
Să facem o concluzie generală.
Posibilitățile de valență a atomilor de elemente chimice sunt determinate de: 1) numărul de electroni nepartiți (orbitali cu un singur electron); 2) prezența orbitalilor liberi; 3) prezența unor perechi de electroni împărțite în comun.
1. Ce trei factori determină capacitățile de valență ale atomilor de elemente chimice?
2. De ce valența maximă a atomilor de elemente din a doua perioadă nu poate fi mai mare de patru?
3. Amintiți-vă ce diferă conceptele de valență și gradul de oxidare. Ce este comun între ei?
4. Indicați valența și gradul de oxidare a atomilor de azot în NH4 + de ioni de amoniu.
5. Determinați valența și gradul de oxidare a atomilor de carbon din substanțe cu formulele C2H6, C2H4, C2H2.
6. Determinați valența și gradul de oxidare a atomilor din substanțe cu formulele N2, NF3, H202, ОF2, 02F2.
7. Determinați posibilitățile de valență ale atomilor de sulf și clor în sol și stările excitate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: