Κατάσταση σθένους είναι οι χημικοί δεσμοί των ατόμων των στοιχείων. Τι είναι το σθένος: πώς να ορίσετε και πώς να το χρησιμοποιήσετε. Τι μάθαμε

Τι είναι σθένος; «Το σθένος ενός χημικού στοιχείου είναι η ικανότητα των ατόμων του να συνδυάζονται με άλλα άτομα σε ορισμένες αναλογίες». «Σθένος είναι η ικανότητα των ατόμων ενός στοιχείου να προσαρτούν έναν ορισμένο αριθμό ατόμων ενός άλλου στοιχείου». «Το σθένος είναι η ιδιότητα των ατόμων, όταν εισέρχονται σε χημικές ενώσεις, να δίνουν ή να δέχονται έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων (ηλεκτρονικό σθένος) ή να συνδυάζουν ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν ζεύγη ηλεκτρονίων κοινά σε δύο άτομα (ομοιοπολικότητα).

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός ατόμου στη θεμελιώδη (στάσιμη) κατάσταση και ενός ατόμου σε διεγερμένη κατάσταση; Συμπέρασμα Δυνατότητες σθένους ατόμων χημικά στοιχείακαθορίζεται από: 1) τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων (τροχιακά ενός ηλεκτρονίου). 2) η παρουσία ελεύθερων τροχιακών. 3) η παρουσία μοναχικών ζευγών ηλεκτρονίων.

Μπορούν τα στοιχεία να έχουν τα ακόλουθα σθένη: Li – III, O – IV, Ne – II; Εξηγήστε την απάντησή σας χρησιμοποιώντας τους τύπους ηλεκτρονικής και περίθλασης ηλεκτρονίων αυτών των στοιχείων. Όχι, γιατί σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια που απαιτείται για τη μετακίνηση του ηλεκτρονίου (1s 2p ή 2p 3s) είναι τόσο μεγάλη που δεν μπορεί να αντισταθμιστεί από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά το σχηματισμό ενός χημικού δεσμού.

Υπάρχει ένας άλλος τύπος δυνατότητας σθένους ατόμων - η παρουσία μοναχικών ζευγών ηλεκτρονίων (σχηματισμός ομοιοπολικού δεσμού σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη): Το άτομο οξυγόνου, όταν σχηματίζει ένα ιόν υδρονίου, παρέχει ένα κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων, δηλ. είναι δότης και το ιόν υδρογόνου είναι δέκτης.

Οι ιδιότητες ενός ατόμου καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη δομή του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων του. Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξωτερικό, και μερικές φορές στο προτελευταίο, ηλεκτρονικό στρώμα του ατόμου μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Τέτοια ηλεκτρόνια ονομάζονται σθένοςΓια παράδειγμα, ένα άτομο φωσφόρου έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους: (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου του φωσφόρου

Τα ηλεκτρόνια σθένους των ατόμων των στοιχείων των κύριων υποομάδων βρίσκονται στα τροχιακά s και p του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων. Για στοιχεία πλευρικών υποομάδων, εκτός από τις λανθανίδες και τις ακτινίδες, τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στο s-τροχιακό του εξωτερικού και τα d-τροχιακά της προτελευταίας στιβάδας.

Το σθένος είναι η ικανότητα ενός ατόμου να σχηματίζεται χημικοί δεσμοί. Αυτός ο ορισμόςκαι η ίδια η έννοια του σθένους είναι σωστή μόνο σε σχέση με ουσίες με ομοιοπολικό τύπο δεσμού. Για ιοντικές ενώσεις αυτή η έννοια δεν ισχύει, αντίθετα, χρησιμοποιείται η επίσημη έννοια της «κατάστασης οξείδωσης».

Το σθένος χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων που σχηματίζονται όταν ένα άτομο αλληλεπιδρά με άλλα άτομα. Για παράδειγμα, το σθένος του αζώτου στην αμμωνία NH 3 είναι τρία (Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Ηλεκτρονικοί και γραφικοί τύποι του μορίου της αμμωνίας

Ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων που μπορεί να σχηματίσει ένα άτομο με άλλα άτομα εξαρτάται, πρώτα απ 'όλα, από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων του. Για παράδειγμα, ένα άτομο άνθρακα έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια σε τροχιακά 2p (Εικ. 3). Από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων μπορούμε να πούμε ότι ένα τέτοιο άτομο άνθρακα μπορεί να εμφανίζει σθένος ΙΙ.

Ρύζι. 3. Ηλεκτρονική δομή του ατόμου άνθρακα στη θεμελιώδη κατάσταση

Σε όλες τις οργανικές ουσίες και σε ορισμένες ανόργανες ενώσεις, ο άνθρακας είναι τετρασθενής. Αυτό το σθένος είναι δυνατό μόνο στη διεγερμένη κατάσταση του ατόμου άνθρακα, στην οποία μετασχηματίζεται όταν λαμβάνει πρόσθετη ενέργεια.

Στη διεγερμένη κατάσταση, τα ηλεκτρόνια 2s στο άτομο άνθρακα ζευγαρώνονται, ένα από τα οποία πηγαίνει στο ελεύθερο τροχιακό 2p. Τέσσερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια μπορούν να σχηματίσουν τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς. Η διεγερμένη κατάσταση ενός ατόμου συνήθως υποδηλώνεται με έναν «αστερίσκο» (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Ηλεκτρονική δομή του ατόμου άνθρακα σε διεγερμένη κατάσταση

Μπορεί το άζωτο να έχει σθένος πέντε, με βάση τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους του; Ας εξετάσουμε τις δυνατότητες σθένους του ατόμου του αζώτου.

Το άτομο αζώτου έχει δύο στιβάδες ηλεκτρονίων, στις οποίες βρίσκονται μόνο 7 ηλεκτρόνια (Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Ηλεκτρονικό διάγραμμα της δομής του εξωτερικού στρώματος του ατόμου του αζώτου

Το άζωτο μπορεί να μοιράζεται τρία ζεύγη ηλεκτρονίων με άλλα τρία ηλεκτρόνια. Ένα ζεύγος ηλεκτρονίων στο τροχιακό 2s μπορεί επίσης να συμμετάσχει στο σχηματισμό ενός δεσμού, αλλά μέσω ενός διαφορετικού μηχανισμού - δότη-δέκτη, σχηματίζοντας έναν τέταρτο δεσμό.

Η σύζευξη ηλεκτρονίων 2s σε ένα άτομο αζώτου είναι αδύνατη, καθώς δεν υπάρχει d υποεπίπεδο στο δεύτερο στρώμα ηλεκτρονίων. Επομένως, το υψηλότερο σθένος αζώτου είναι το IV.

Συνοψίζοντας το μάθημα

Σε αυτό το μάθημα μάθατε να προσδιορίζετε τις δυνατότητες σθένους των ατόμων χημικών στοιχείων. Κατά τη διάρκεια της μελέτης του υλικού, μάθατε πόσα άτομα άλλων χημικών στοιχείων μπορεί να προσκολλήσει ένα συγκεκριμένο άτομο στον εαυτό του, καθώς και γιατί τα στοιχεία παρουσιάζουν διαφορετικές έννοιεςσθένος.

Βιβλιογραφία

1. Novoshinsky I.I., Novoshinskaya N.S. Χημεία. Εγχειρίδιο για τη 10η τάξη γενικής εκπαίδευσης. εγκατάσταση Επίπεδο προφίλ. - M.: LLC "TID" Ρωσική λέξη- RS», 2008. (§ 9)
2. Ρουτζίτης Γ.Ε. Χημεία. Βασικά γενική χημεία. 11η τάξη: εκπαιδευτική. για γενική εκπαίδευση ίδρυμα: βασικό επίπεδο / Γ.Ε. Ρουτζίτης, Φ.Γ. Φέλντμαν. - M.: Εκπαίδευση, OJSC "Moscow Textbooks", 2010. (§ 5)
3. Radetsky A.M. Χημεία. Διδακτικό υλικό. 10-11 τάξεις. - Μ.: Εκπαίδευση, 2011.
4. Khomchenko I.D. Συλλογή προβλημάτων και ασκήσεων χημείας για Λύκειο. - M.: RIA “New Wave”: Εκδότης Umerenkov, 2008. (σελ. 8)

1. Μια ενοποιημένη συλλογή ψηφιακών εκπαιδευτικών πόρων (πειράματα βίντεο για το θέμα) ().
2. Ηλεκτρονική έκδοση του περιοδικού "Chemistry and Life" ().

Εργασία για το σπίτι

1. Με. 30 Nos. 2.41, 2.43 από τη Συλλογή προβλημάτων και ασκήσεων στη χημεία για τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση (Khomchenko I.D.), 2008.
2. Σημειώστε το ηλεκτρονικά κυκλώματαδομή του ατόμου χλωρίου στο έδαφος και διεγερμένες καταστάσεις.
3. Πόσα ηλεκτρόνια σθένους υπάρχουν σε ένα άτομο: α) βηρυλλίου; β) οξυγόνο. γ) θείο;

Η δομή των εξωτερικών ενεργειακών επιπέδων των ατόμων των χημικών στοιχείων καθορίζει κυρίως τις ιδιότητες των ατόμων τους. Επομένως, αυτά τα επίπεδα ονομάζονται επίπεδα σθένους. Ηλεκτρόνια από αυτά τα επίπεδα, και μερικές φορές από προ-εξωτερικά επίπεδα, μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Τέτοια ηλεκτρόνια ονομάζονται επίσης ηλεκτρόνια σθένους.

Το σθένος ενός ατόμου ενός χημικού στοιχείου καθορίζεται κυρίως από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων που συμμετέχουν στο σχηματισμό ενός χημικού δεσμού.

Τα ηλεκτρόνια σθένους των ατόμων των στοιχείων των κύριων υποομάδων βρίσκονται στα τροχιακά s και p του εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων. Για στοιχεία πλευρικών υποομάδων, εκτός από τις λανθανίδες και τις ακτινίδες, τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στο s-τροχιακό του εξωτερικού και τα d-τροχιακά του προ-εξωτερικού στρώματος.

Προκειμένου να εκτιμηθούν σωστά οι δυνατότητες σθένους των ατόμων χημικών στοιχείων, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η κατανομή των ηλεκτρονίων σε αυτά σύμφωνα με επίπεδα ενέργειαςκαι υποεπίπεδα και καθορίζουν τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων σύμφωνα με την αρχή Pauli και τον κανόνα του Hund για τη μη διεγερμένη (βασική ή ακίνητη) κατάσταση του ατόμου και για τη διεγερμένη κατάσταση (δηλαδή, έχοντας λάβει πρόσθετη ενέργεια, ως αποτέλεσμα της οποίας τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού στρώματος ζευγαρώνονται και μεταφέρονται σε ελεύθερα τροχιακά). Ένα άτομο σε διεγερμένη κατάσταση ορίζεται από το αντίστοιχο σύμβολο στοιχείου με έναν αστερίσκο. Για παράδειγμα, εξετάστε τις δυνατότητες σθένους των ατόμων φωσφόρου σε στατικές και διεγερμένες καταστάσεις:

Σε μη διεγερμένη κατάσταση, το άτομο φωσφόρου έχει τρία ασύζευκτα ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο p. Όταν ένα άτομο μεταβαίνει σε διεγερμένη κατάσταση, ένα από τα ζεύγος ηλεκτρονίων του d-υποεπίπεδου μπορεί να μετακινηθεί σε ένα κενό τροχιακό του d-υποεπίπεδου. Το σθένος του φωσφόρου αλλάζει από τρεις (στη βασική κατάσταση) σε πέντε (στη διεγερμένη κατάσταση).

Ο διαχωρισμός των ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων απαιτεί ενέργεια, αφού η σύζευξη ηλεκτρονίων συνοδεύεται από μείωση της δυναμικής ενέργειας των ατόμων. Ταυτόχρονα, η κατανάλωση ενέργειας για τη μεταφορά του ατόμου σε διεγερμένη κατάσταση αντισταθμίζεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά το σχηματισμό χημικών δεσμών από ασύζευκτα ηλεκτρόνια.

Έτσι, ένα άτομο άνθρακα σε ακίνητη κατάσταση έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Κατά συνέπεια, με τη συμμετοχή τους μπορούν να σχηματιστούν δύο κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων, δημιουργώντας δύο ομοιοπολικούς δεσμούς. Ωστόσο, γνωρίζετε καλά ότι πολλές ανόργανες και όλες οι οργανικές ενώσεις περιέχουν τετρασθενή άτομα άνθρακα. Είναι προφανές ότι τα άτομα του σχημάτισαν τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς σε αυτές τις ενώσεις ενώ ήταν σε διεγερμένη κατάσταση.

Η ενέργεια που δαπανάται για τη διέγερση των ατόμων άνθρακα αντισταθμίζεται περισσότερο από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά το σχηματισμό δύο επιπλέον ομοιοπολικών δεσμών. Έτσι, για τη μεταφορά ατόμων άνθρακα από τη στατική κατάσταση 2s 2 2р 2 στη διεγερμένη κατάσταση - 2s 1 2р 3 είναι απαραίτητο να δαπανηθούν περίπου 400 kJ/mol ενέργειας. Όταν όμως σχηματίζεται δεσμός C-H σε κορεσμένους υδρογονάνθρακες, απελευθερώνονται 360 kJ/mol. Κατά συνέπεια, όταν σχηματιστούν δύο γραμμομόρια δεσμών C-H, θα απελευθερωθούν 720 kJ, που υπερβαίνει την ενέργεια μεταφοράς των ατόμων άνθρακα στη διεγερμένη κατάσταση κατά 320 kJ/mol.

Συμπερασματικά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι δυνατότητες σθένους των ατόμων χημικών στοιχείων δεν περιορίζονται στον αριθμό των ασύζευκτων ηλεκτρονίων στις στατικές και διεγερμένες καταστάσεις των ατόμων. Εάν θυμάστε τον μηχανισμό δότη-δέκτη για το σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών, τότε θα σας γίνουν σαφείς δύο άλλες δυνατότητες σθένους ατόμων χημικών στοιχείων, οι οποίες καθορίζονται από την παρουσία ελεύθερων τροχιακών και την παρουσία μοναχικών ζευγών ηλεκτρονίων που μπορούν να δώσουν έναν ομοιοπολικό χημικό δεσμό μέσω του μηχανισμού δότη-δέκτη. Θυμηθείτε τον σχηματισμό ιόντων αμμωνίου NH4+. (Θα εξετάσουμε λεπτομερέστερα την υλοποίηση αυτών των δυνατοτήτων σθένους από άτομα χημικών στοιχείων κατά τη μελέτη χημικών δεσμών.)

Ας βγάλουμε ένα γενικό συμπέρασμα.

Οι ικανότητες σθένους των ατόμων χημικών στοιχείων καθορίζονται από: 1) τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων (τροχιακά ενός ηλεκτρονίου). 2) η παρουσία ελεύθερων τροχιακών. 3) η παρουσία μοναχικών ζευγών ηλεκτρονίων.

1. Ποιοι τρεις παράγοντες καθορίζουν τις δυνατότητες σθένους των ατόμων των χημικών στοιχείων;
2. Γιατί το μέγιστο σθένος των ατόμων των στοιχείων της δεύτερης περιόδου δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από τέσσερα;
3. Θυμηθείτε τη διαφορά μεταξύ των εννοιών του σθένους και της κατάστασης οξείδωσης. Τι έχουν κοινό?
4. Αναφέρετε το σθένος και την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων αζώτου στο ιόν αμμωνίου NH4+.
5. Προσδιορίστε το σθένος και την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων άνθρακα σε ουσίες με τους τύπους C2H6, C2H4, C2H2.
6. Προσδιορίστε το σθένος και την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων σε ουσίες με τους τύπους N2, NF3, H202, ОF2, 02F2.
7. Προσδιορίστε τις δυνατότητες σθένους των ατόμων θείου και χλωρίου στο έδαφος και τις διεγερμένες καταστάσεις.

Εννοια σθένοςπροέρχεται από τη λατινική λέξη «valentia» και ήταν γνωστή στα μέσα του 19ου αιώνα. Η πρώτη «εκτεταμένη» αναφορά του σθένους έγινε στα έργα του J. Dalton, ο οποίος υποστήριξε ότι όλες οι ουσίες αποτελούνται από άτομα συνδεδεμένα μεταξύ τους σε ορισμένες αναλογίες. Στη συνέχεια, ο Frankland εισήγαγε την ίδια την έννοια του σθένους, η οποία βρήκε περαιτέρω ανάπτυξηστα έργα του Kekule, ο οποίος μίλησε για τη σχέση σθένους και χημικού δεσμού, ο A.M. Butlerov, ο οποίος στη θεωρία του για τη δομή ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣσυσχετισμένο σθένος με αντιδραστικότητατο ένα ή το άλλο χημική ένωσηκαι D.I. Μεντελέεφ (σε Περιοδικός Πίνακαςχημικά στοιχεία, το υψηλότερο σθένος ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό της ομάδας).

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σθένοςείναι ο αριθμός των ομοιοπολικών δεσμών που μπορεί να σχηματίσει ένα άτομο όταν συνδυάζεται με έναν ομοιοπολικό δεσμό.

Το σθένος ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, καθώς συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών μεταξύ των ατόμων στα μόρια των ενώσεων.

Η θεμελιώδης κατάσταση ενός ατόμου (κατάσταση με ελάχιστη ενέργεια) χαρακτηρίζεται από την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου, η οποία αντιστοιχεί στη θέση του στοιχείου στον Περιοδικό Πίνακα. Μια διεγερμένη κατάσταση είναι μια νέα ενεργειακή κατάσταση ενός ατόμου, με μια νέα κατανομή ηλεκτρονίων εντός του επιπέδου σθένους.

Οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο μπορούν να απεικονιστούν όχι μόνο με τη μορφή ηλεκτρονικοί τύποι, αλλά και με τη βοήθεια ηλεκτρονικών γραφικών τύπων (ενέργεια, κβαντικά κύτταρα). Κάθε κύτταρο υποδηλώνει ένα τροχιακό, ένα βέλος υποδηλώνει ένα ηλεκτρόνιο, η κατεύθυνση του βέλους (πάνω ή κάτω) δείχνει το σπιν του ηλεκτρονίου και ένα ελεύθερο κύτταρο αντιπροσωπεύει ένα ελεύθερο τροχιακό που μπορεί να καταλάβει ένα ηλεκτρόνιο όταν διεγείρεται. Εάν υπάρχουν 2 ηλεκτρόνια σε ένα κύτταρο, αυτά τα ηλεκτρόνια ονομάζονται ζευγαρωμένα, αν υπάρχει 1 ηλεκτρόνιο, ονομάζονται ασύζευκτα. Για παράδειγμα:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Τα τροχιακά γεμίζονται ως εξής: πρώτα, ένα ηλεκτρόνιο με τα ίδια σπιν και μετά ένα δεύτερο ηλεκτρόνιο με αντίθετα σπιν. Δεδομένου ότι το υποεπίπεδο 2p έχει τρία τροχιακά με την ίδια ενέργεια, καθένα από τα δύο ηλεκτρόνια κατέλαβε ένα τροχιακό. Ένα τροχιακό παρέμεινε ελεύθερο.

Προσδιορισμός του σθένους ενός στοιχείου με χρήση ηλεκτρονικών γραφικών τύπων

Το σθένος ενός στοιχείου μπορεί να προσδιοριστεί με ηλεκτρονικούς γραφικούς τύπους για τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο. Ας εξετάσουμε δύο άτομα - άζωτο και φώσφορο.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Επειδή Το σθένος ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, επομένως, το σθένος του αζώτου είναι III. Δεδομένου ότι το άτομο αζώτου δεν έχει κενά τροχιακά, δεν είναι δυνατή μια διεγερμένη κατάσταση για αυτό το στοιχείο. Ωστόσο, το III δεν είναι το μέγιστο σθένος του αζώτου, το μέγιστο σθένος του αζώτου είναι V και καθορίζεται από τον αριθμό της ομάδας. Επομένως, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι με τη χρήση ηλεκτρονικών γραφικών τύπων δεν είναι πάντα δυνατό να προσδιοριστεί το υψηλότερο σθένος, καθώς και όλα τα σθένη που είναι χαρακτηριστικά αυτού του στοιχείου.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Στη θεμελιώδη κατάσταση, το άτομο φωσφόρου έχει 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια, επομένως, το σθένος του φωσφόρου είναι III. Ωστόσο, στο άτομο του φωσφόρου υπάρχουν ελεύθερα d-τροχιακά, επομένως τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο υποεπίπεδο 2s μπορούν να ζευγαρώσουν και να καταλάβουν κενά τροχιακά του d-υποεπίπεδου, δηλ. μεταβείτε σε κατάσταση ενθουσιασμού.

Τώρα το άτομο του φωσφόρου έχει 5 ασύζευκτα ηλεκτρόνια, επομένως ο φώσφορος έχει επίσης σθένος V.

Στοιχεία που έχουν πολλαπλές τιμές σθένους

Τα στοιχεία των ομάδων IVA – VIIA μπορούν να έχουν πολλές τιμές σθένους και, κατά κανόνα, το σθένος αλλάζει σε βήματα των 2 μονάδων. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια συμμετέχουν σε ζεύγη στο σχηματισμό ενός χημικού δεσμού.

Σε αντίθεση με τα στοιχεία των κύριων υποομάδων, τα στοιχεία των Β-υποομάδων στις περισσότερες ενώσεις δεν παρουσιάζουν υψηλότερο σθένος ίσο με τον αριθμό της ομάδας, για παράδειγμα, χαλκός και χρυσός. Γενικά, τα μεταβατικά στοιχεία παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλομορφία Χημικές ιδιότητες, το οποίο εξηγείται από ένα μεγάλο σύνολο σθένους.

Ας εξετάσουμε τους ηλεκτρονικούς γραφικούς τύπους των στοιχείων και ας καθορίσουμε γιατί τα στοιχεία έχουν διαφορετικά σθένη (Εικ. 1).

Καθήκοντα:προσδιορίστε τις δυνατότητες σθένους των ατόμων As και Cl στο έδαφος και τις διεγερμένες καταστάσεις.

Εξερευνώ:

Η λέξη «valency» (από το λατινικό «valentia») προέκυψε στα μέσα του 19ου αιώνα, κατά την περίοδο ολοκλήρωσης του χημικο-αναλυτικού σταδίου της ανάπτυξης της χημείας. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, είχαν ανακαλυφθεί περισσότερα από 60 στοιχεία. Η προέλευση της έννοιας του «σθένους» περιέχεται στα έργα διαφόρων επιστημόνων. Ο J. Dalton διαπίστωσε ότι οι ουσίες αποτελούνται από άτομα συνδεδεμένα σε ορισμένες αναλογίες. Ο Ε. Φράνκλαντ, μάλιστα, εισήγαγε την έννοια του σθένους ως συνδετική δύναμη. ΦΑ. Ο Kekule αναγνώρισε το σθένος με έναν χημικό δεσμό. Ο A.M. Butlerov επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι το σθένος σχετίζεται με την αντιδραστικότητα των ατόμων. Ο D.I. Mendeleev δημιούργησε το περιοδικό σύστημα των χημικών στοιχείων, στο οποίο το υψηλότερο σθένος των ατόμων συνέπιπτε με τον αριθμό της ομάδας του στοιχείου στο σύστημα. Εισήγαγε επίσης την έννοια του «μεταβλητού σθένους».

Σθένοςείναι ο αριθμός των ομοιοπολικών δεσμών που σχηματίζει ένα άτομο όταν συνδυάζεται με έναν ομοιοπολικό δεσμό.

Σθένοςενός ατόμου ενός χημικού στοιχείου δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερος από τον συνολικό αριθμό των τροχιακών στο εξωτερικό επίπεδο αυτού του στοιχείου.

Για παράδειγμα,

Αζωτο	7 N 1 s 2 2s 2 2p 3	Το άτομο αζώτου έχει 1 στο εξωτερικό δεύτερο επίπεδο s και 3 p τροχιακά, υπάρχουν 4 τροχιακά συνολικά, επομένως, το μέγιστο δυνατό σθένος είναι IV
Φώσφορος		Το άτομο φωσφόρου έχει βασική (στάσιμη) κατάσταση Το σθένος είναι ίσο με αυτό του αζώτου IV
		Το άτομο φωσφόρου, σε αντίθεση με το άζωτο, έχει ελεύθερορε είναι τροχιακά, άρα ο φώσφορος χαρακτηρίζεται από συγκινημένη κατάσταση όταν 3 s 2 Τα ηλεκτρόνια εξατμίζονται και το σθένος παίρνει μια τιμή V

Δυνατότητες σθένους Τα άτομα καθορίζονται από τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, καθώς και από τον αριθμό των μη κοινόχρηστων ζευγών ηλεκτρονίων που μπορούν να μεταφερθούν στα ελεύθερα τροχιακά ενός ατόμου ενός άλλου στοιχείου(συμμετέχουν στο σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών μέσω του μηχανισμού δότη-δέκτη).

Για παράδειγμα,ο σχηματισμός ενός τρίτου δεσμού κατά το σχηματισμό ενός ιόντος υδρονίου, το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων του ατόμου οξυγόνου (δότης) μετακινείται στο ελεύθερο τροχιακό του ιόντος υδρογόνου (δέκτης):

Ας εξετάσουμε τους τύπους περίθλασης ηλεκτρονίων των στοιχείων και ας καθορίσουμε τον λόγο για το διαφορετικό σθένος.

Valence H – Εγώ, Δεν - 0 , Να είσαι - Εγώ Εγώ, Β - III, Π -III, V.

συμπέρασμα
Οι δυνατότητες σθένους των ατόμων χημικών στοιχείων προσδιορίζονται:

1) ο αριθμός των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων (τροχιακά ενός ηλεκτρονίου).

2) η παρουσία ελεύθερων τροχιακών.

3) η παρουσία μοναχικών ζευγών ηλεκτρονίων.

Ερωτήσεις για ενοποίηση
1. Ποιοι τρεις παράγοντες καθορίζουν τις δυνατότητες σθένους των ατόμων των χημικών στοιχείων;
2. Γιατί το μέγιστο σθένος των ατόμων των στοιχείων της δεύτερης περιόδου δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από τέσσερα;
3. Θυμηθείτε τη διαφορά μεταξύ των εννοιών του σθένους και της κατάστασης οξείδωσης. Τι έχουν κοινό?
4. Υποδείξτε το σθένος και την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων αζώτου στο ιόν αμμωνίου NH4 +
5. Προσδιορίστε το σθένος και τον βαθμό οξείδωσης των ατόμων άνθρακα σε ουσίες με τους τύπους C 2 H 6, C 2 H 4, C 2 H 2, αιθυλενογλυκόλη, φαινόλη.
6. Προσδιορίστε το σθένος και την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων σε ουσίες με τους τύπους N 2, NF 3, H 2 ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ2, OF 2, O 2, F 2, CO.

7. Προσδιορίστε τις δυνατότητες σθένους των ατόμων θείου και χλωρίου στο έδαφος και τις διεγερμένες καταστάσεις.