คำนิยาม

ความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะเคมีเรียกว่า ความจุ. การวัดเวเลนซ์เชิงปริมาณถือเป็นจำนวนอะตอมที่แตกต่างกันในโมเลกุลซึ่งองค์ประกอบที่กำหนดจะเกิดพันธะ

ตามกลไกการแลกเปลี่ยนของวิธีเวเลนซ์บอนด์ ความจุขององค์ประกอบทางเคมีจะถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ที่มีอยู่ในอะตอม สำหรับองค์ประกอบ s และ p เหล่านี้คืออิเล็กตรอนของระดับภายนอก สำหรับองค์ประกอบ d เหล่านี้คืออิเล็กตรอนของระดับด้านนอกและก่อนภายนอก

ค่าของความจุสูงสุดและต่ำสุดขององค์ประกอบทางเคมีสามารถกำหนดได้โดยใช้ตารางธาตุ D.I เมนเดเลเยฟ. ความจุสูงสุดของธาตุหนึ่งๆ เกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนหมู่ที่ธาตุนั้นตั้งอยู่ และค่าต่ำสุดคือความแตกต่างระหว่างเลข 8 กับเลขหมู่ ตัวอย่างเช่น โบรมีนอยู่ในกลุ่ม VIIA ซึ่งหมายความว่าความจุสูงสุดของมันคือ VII และต่ำสุดคือ I

อิเล็กตรอนที่จับคู่ (อยู่ครั้งละสองตัวในออร์บิทัลของอะตอม) เมื่อถูกกระตุ้นสามารถแยกออกจากกันเมื่อมีเซลล์อิสระในระดับเดียวกัน (การแยกอิเล็กตรอนออกเป็นระดับใด ๆ เป็นไปไม่ได้) ลองดูตัวอย่างองค์ประกอบของกลุ่ม I และ II ตัวอย่างเช่นความจุขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I เท่ากับ 1 เนื่องจากที่ระดับภายนอกอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัว:

3 ลี 1 วินาที 2 2 วินาที 1

ความจุขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ในสถานะพื้นดิน (ไม่ตื่นเต้น) จะเป็นศูนย์เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ที่ระดับพลังงานภายนอก:

4 เป็น 1 วินาที 2 2 ส 2

เมื่ออะตอมเหล่านี้ตื่นเต้น เอสอิเล็กตรอนที่จับคู่กันจะถูกแยกออกเป็นเซลล์อิสระของระดับย่อย p ในระดับเดียวกัน และความจุจะเท่ากับสอง (II):

สถานะออกซิเดชัน

เพื่ออธิบายลักษณะของธาตุในสารประกอบ จึงได้นำแนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันมาใช้

คำนิยาม

จำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่จากอะตอมของธาตุที่กำหนดหรืออะตอมของธาตุที่กำหนดในสารประกอบเรียกว่า สถานะออกซิเดชัน.

สถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่จากอะตอมที่กำหนด และสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่ไปยังอะตอมที่กำหนด

จากคำจำกัดความนี้ เป็นไปตามว่าในสารประกอบที่มีพันธะไม่มีขั้ว สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบจะเป็นศูนย์ ตัวอย่างของสารประกอบดังกล่าวคือโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน (N 2, H 2, Cl 2)

สถานะออกซิเดชันของโลหะในสถานะองค์ประกอบเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโลหะเหล่านั้นมีความสม่ำเสมอ

ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่ายสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในนั้นจะเท่ากับประจุไฟฟ้าเนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเกือบทั้งหมด: Na +1 I -1, Mg +2 Cl -1 2, อัล +3 F - 1 3 , Zr +4 Br -1 4 .

เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ขั้วโลกจะมีการเปรียบเทียบค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ เนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของพันธะเคมี อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า อะตอมหลังจะมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบในสารประกอบ

แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันสำหรับสารประกอบส่วนใหญ่นั้นมีเงื่อนไข เนื่องจากไม่ได้สะท้อนประจุที่แท้จริงของอะตอม อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี

องค์ประกอบส่วนใหญ่สามารถแสดงระดับการเกิดออกซิเดชันที่แตกต่างกันในสารประกอบได้ เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันพวกเขาใช้กฎที่ผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเท่ากับศูนย์และในไอออนเชิงซ้อน - ประจุของไอออนเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณระดับการเกิดออกซิเดชันของไนโตรเจนในสารประกอบขององค์ประกอบ KNO 2 และ HNO 3 สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนและโลหะอัลคาไลในสารประกอบคือ (+) และสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (-2) ดังนั้นระดับออกซิเดชันของไนโตรเจนจึงเท่ากับ:

KNO 2 1+ x + 2 × (-2) = 0, x=+3

HNO 3 1+x+ x + 3 × (-2) = 0, x=+5

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2

อิเลคโตรเนกาติวีตี้เช่นเดียวกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ๆ เมื่อเลขอะตอมขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น:

กราฟด้านบนแสดงคาบของการเปลี่ยนแปลงอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ขึ้นอยู่กับเลขอะตอมขององค์ประกอบ

เมื่อเลื่อนลงไปตามกลุ่มย่อยของตารางธาตุ อิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบทางเคมีจะลดลง และเมื่อเคลื่อนที่ไปทางขวาตามคาบจะเพิ่มขึ้น

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้สะท้อนถึงความเป็นอโลหะขององค์ประกอบ ยิ่งค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงเท่าไร องค์ประกอบก็จะยิ่งมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะมากขึ้นเท่านั้น

สถานะออกซิเดชัน

จะคำนวณสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบได้อย่างไร?

1) สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารอย่างง่ายจะเป็นศูนย์เสมอ

2) มีองค์ประกอบที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารที่ซับซ้อน:

3) มีองค์ประกอบทางเคมีที่แสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารประกอบส่วนใหญ่ องค์ประกอบเหล่านี้ได้แก่:

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:

อย่างไรก็ตามเราจะเห็นว่าสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบในคราวเดียวนั้นไม่เป็นที่รู้จัก - ไนโตรเจนและโครเมียม ดังนั้นเราจึงไม่สามารถค้นหาสถานะออกซิเดชันเหมือนกับตัวอย่างก่อนหน้านี้ได้ (สมการหนึ่งที่มีตัวแปรสองตัวไม่มีคำตอบเดียว)

ให้เราให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าสารนี้อยู่ในประเภทเกลือและมีโครงสร้างไอออนิกตามลำดับ 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) คู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยวในวงโคจรของระดับเวเลนซ์

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 อะตอมของคาร์บอนจะเข้าสู่สถานะตื่นเต้นได้ง่ายมากเมื่อมีการจ่ายพลังงานเข้าไป และในกรณีนี้ โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นนอกจะอยู่ในรูปแบบ:

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

นอกจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่และคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวแล้ว การมีอยู่ของวงโคจรระดับเวเลนซ์ที่ว่างยังส่งผลต่อความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ด้วย การมีอยู่ของวงโคจรดังกล่าวในระดับที่เต็มไปนั้นนำไปสู่ความจริงที่ว่าอะตอมสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับคู่อิเล็กตรอนได้นั่นคือ 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 วง

ในเรื่องนี้สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้นโดยไออิเล็กตรอน 3 ได้ ส-ออร์บิทัล:

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

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจน

สูตรกราฟิกอิเล็กตรอนสำหรับระดับพลังงานภายนอกของอะตอมออกซิเจนมีรูปแบบดังนี้

เราเห็นอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่กันที่ระดับที่ 2 ดังนั้นวาเลนซ์ II จึงเป็นไปได้สำหรับออกซิเจน ควรสังเกตว่าความจุของอะตอมออกซิเจนนี้พบได้ในสารประกอบเกือบทั้งหมด ข้างต้น เมื่อพิจารณาความสามารถความจุของอะตอมคาร์บอน เราได้กล่าวถึงการก่อตัวของโมเลกุลคาร์บอนมอนอกไซด์ พันธะในโมเลกุล CO นั้นเป็นสามเท่า ดังนั้นออกซิเจนจึงมีไตรวาเลนท์ (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 อันที่จริงซัลเฟอร์มีความจุ 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

ท่ามกลางปฏิกิริยาเคมีรวมทั้งในธรรมชาติ ปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ซึ่งรวมถึง ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์ด้วยแสง เมแทบอลิซึม กระบวนการทางชีวภาพ ตลอดจนการเผาไหม้เชื้อเพลิง การผลิตโลหะ และปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมาย ปฏิกิริยารีดอกซ์ถูกใช้อย่างประสบความสำเร็จโดยมนุษยชาติเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ มานานแล้ว แต่ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของกระบวนการรีดอกซ์นั้นปรากฏขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ - ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20

เพื่อที่จะก้าวไปสู่ทฤษฎีสมัยใหม่ของการลดการเกิดออกซิเดชัน จำเป็นต้องแนะนำแนวคิดหลายประการ - สิ่งเหล่านี้คือ วาเลนซ์ สถานะออกซิเดชัน และโครงสร้างของเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม. ในขณะที่ศึกษาส่วนต่างๆ เช่น องค์ประกอบ และ เราได้พบกับแนวคิดเหล่านี้แล้ว ต่อไปเรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติม

วาเลนซีและสถานะออกซิเดชัน

วาเลนซ์- แนวคิดที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นพร้อมกับแนวคิดเรื่องพันธะเคมีและถูกกำหนดให้เป็นคุณสมบัติของอะตอมในการยึดหรือแทนที่อะตอมขององค์ประกอบอื่นจำนวนหนึ่งเช่น คือความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะเคมีในสารประกอบ เริ่มแรก ความจุถูกกำหนดโดยไฮโดรเจน (ความจุคือ 1) หรือออกซิเจน (ความจุคือ 2) ต่อมาพวกเขาเริ่มแยกแยะระหว่างความจุเชิงบวกและเชิงลบ ในเชิงปริมาณ ความจุเชิงบวกนั้นแสดงลักษณะเฉพาะด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับบริจาคจากอะตอม และความจุเชิงลบนั้นแสดงลักษณะเฉพาะด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ต้องเพิ่มเข้าไปในอะตอมเพื่อใช้กฎออคเต็ต (นั่นคือ ความสมบูรณ์ของระดับพลังงานภายนอก) ต่อมาแนวคิดเรื่องเวเลนซ์ก็เริ่มรวมธรรมชาติของพันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมเข้าด้วยกัน

ตามกฎแล้ว ความจุสูงสุดขององค์ประกอบจะสอดคล้องกับหมายเลขกลุ่มในตารางธาตุ แต่เช่นเดียวกับกฎทั้งหมด มีข้อยกเว้น: ตัวอย่างเช่น ทองแดงและทองคำอยู่ในกลุ่มแรกของตารางธาตุ และความจุจะต้องเท่ากับหมายเลขกลุ่ม เช่น 1 แต่ในความเป็นจริง ความจุสูงสุดของทองแดงคือ 2 และทองคำคือ 3

สถานะออกซิเดชันบางครั้งเรียกว่าเลขออกซิเดชัน เวเลนซ์เคมีไฟฟ้า หรือสถานะออกซิเดชัน และเป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กัน ดังนั้น เมื่อคำนวณสถานะออกซิเดชัน จะถือว่าโมเลกุลประกอบด้วยไอออนเท่านั้น แม้ว่าสารประกอบส่วนใหญ่จะไม่มีไอออนิกเลยก็ตาม ในเชิงปริมาณ ระดับการเกิดออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบในสารประกอบจะถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่เกาะอยู่กับอะตอมหรือถูกแทนที่จากอะตอม ดังนั้น ในกรณีที่ไม่มีการแทนที่ของอิเล็กตรอน สถานะออกซิเดชันจะเป็นศูนย์ เมื่ออิเล็กตรอนถูกแทนที่ไปยังอะตอมที่กำหนด มันจะเป็นลบ และเมื่ออิเล็กตรอนถูกแทนที่จากอะตอมที่กำหนด มันจะเป็นบวก

การกำหนด สถานะออกซิเดชันของอะตอมต้องปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:

1. ในโมเลกุลของสารและโลหะเชิงเดี่ยว สถานะออกซิเดชันของอะตอมคือ 0
2. ไฮโดรเจนในสารประกอบเกือบทั้งหมดมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +1 (และเฉพาะในไฮไดรด์ของโลหะแอคทีฟเท่ากับ -1)
3. สำหรับอะตอมออกซิเจนในสารประกอบ สถานะออกซิเดชันโดยทั่วไปคือ -2 (ข้อยกเว้น: ของ 2 และเปอร์ออกไซด์ของโลหะ สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ +2 และ -1 ตามลำดับ)
4. อะตอมของโลหะอัลคาไล (+1) และอัลคาไลน์เอิร์ธ (+2) รวมถึงฟลูออรีน (-1) ก็มีสถานะออกซิเดชันคงที่เช่นกัน
5. ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันจะมีขนาดเท่ากันและเป็นสัญญาณของประจุไฟฟ้า
6. สำหรับสารประกอบโควาเลนต์ อะตอมที่มีประจุไฟฟ้ามากกว่าจะมีสถานะออกซิเดชันโดยมีเครื่องหมาย “-” และอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าน้อยกว่าจะมีเครื่องหมาย “+”
7. สำหรับสารประกอบเชิงซ้อน สถานะออกซิเดชันของอะตอมกลางจะถูกระบุ
8. ผลรวมของสถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลเป็นศูนย์

ตัวอย่างเช่น ลองหาสถานะออกซิเดชันของ Se ในสารประกอบ H 2 SeO 3

ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ +1 ออกซิเจน -2 และผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดคือ 0 มาสร้างนิพจน์โดยคำนึงถึงจำนวนอะตอมในสารประกอบ H 2 + Se x O 3 -2:

(+1)2+x+(-2)3=0 ดังนั้น

เหล่านั้น. เอช 2 + เซ +4 โอ 3 -2

เมื่อรู้ว่าสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบคืออะไร ก็เป็นไปได้ที่จะทำนายคุณสมบัติทางเคมีและปฏิกิริยาต่อสารประกอบอื่นๆ ได้ เช่นเดียวกับว่าสารประกอบนี้เป็น สารรีดิวซ์หรือ ออกซิไดซ์. แนวคิดเหล่านี้จะถูกเปิดเผยอย่างเต็มที่ใน ทฤษฎีการลดออกซิเดชัน:

• ออกซิเดชันคือกระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนโดยอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ส่งผลให้สถานะออกซิเดชันเพิ่มขึ้น

อัล 0 -3e - = อัล +3 ;

2O -2 -4e - = O 2 ;

2Cl - -2e - = Cl 2

• การกู้คืน -นี่เป็นกระบวนการที่อะตอม ไอออน หรือโมเลกุลได้รับอิเล็กตรอน ส่งผลให้สถานะออกซิเดชันลดลง

แคลิฟอร์เนีย +2 +2e - = แคลิฟอร์เนีย 0 ;

2H + +2e - =H 2

• สารออกซิไดซ์– สารประกอบที่รับอิเล็กตรอนระหว่างปฏิกิริยาเคมีและ สารรีดิวซ์– สารประกอบบริจาคอิเล็กตรอน ตัวรีดิวซ์จะถูกออกซิไดซ์ระหว่างปฏิกิริยา และตัวออกซิไดซ์จะลดลง
• สาระสำคัญของปฏิกิริยารีดอกซ์– การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (หรือการกระจัดของคู่อิเล็กตรอน) จากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของอะตอมหรือไอออน ในปฏิกิริยาดังกล่าว องค์ประกอบหนึ่งไม่สามารถออกซิไดซ์ได้โดยไม่ลดองค์ประกอบอื่นลงเพราะว่า การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดทั้งออกซิเดชันและการรีดักชันเสมอ ดังนั้นจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่ถูกดึงออกจากองค์ประกอบหนึ่งระหว่างการเกิดออกซิเดชันจะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากองค์ประกอบอื่นในระหว่างการรีดักชัน

ดังนั้นหากธาตุในสารประกอบอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด พวกมันก็จะแสดงเพียงคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้น เนื่องจากพวกมันไม่สามารถให้อิเล็กตรอนอีกต่อไป ในทางตรงกันข้าม หากธาตุในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันต่ำที่สุด ธาตุเหล่านั้นจะแสดงเพียงคุณสมบัติรีดิวซ์เท่านั้น เนื่องจาก พวกเขาไม่สามารถเพิ่มอิเล็กตรอนได้อีกต่อไป อะตอมขององค์ประกอบในสถานะออกซิเดชันระดับกลาง ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา สามารถเป็นได้ทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ ลองยกตัวอย่าง: ซัลเฟอร์ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด +6 ในสารประกอบ H 2 SO 4 สามารถแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้นในสารประกอบ H 2 S - ซัลเฟอร์อยู่ในสถานะออกซิเดชันต่ำสุด -2 และจะแสดงเฉพาะคุณสมบัติการรีดิวซ์และ ในสารประกอบ H 2 SO 3 ซึ่งอยู่ในสถานะออกซิเดชันระดับกลาง +4 ซัลเฟอร์สามารถเป็นได้ทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

ขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ สามารถคาดการณ์ความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาระหว่างสารต่างๆ ได้ เห็นได้ชัดว่าหากองค์ประกอบทั้งสองในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันสูงหรือต่ำกว่า ปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบทั้งสองก็เป็นไปไม่ได้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้หากสารประกอบตัวใดตัวหนึ่งสามารถแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ได้ และอีกตัวหนึ่งมีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ ตัวอย่างเช่น ใน HI และ H 2 S ทั้งไอโอดีนและซัลเฟอร์อยู่ในสถานะออกซิเดชันต่ำสุด (-1 และ -2) และสามารถเป็นตัวรีดิวซ์ได้เท่านั้น ดังนั้น ทั้งสองจะไม่ทำปฏิกิริยากัน แต่จะมีปฏิกิริยาโต้ตอบกับ H 2 SO 4 ได้ดี ซึ่งมีคุณสมบัติลดคุณสมบัติลงเพราะว่า ซัลเฟอร์ที่นี่มีสถานะออกซิเดชันสูงสุด

สารรีดิวซ์และออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุดแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้

วิดีโอสอน 2: สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี

วิดีโอสอน 3: วาเลนซ์. การกำหนดความจุ

บรรยาย: อิเล็กโทรเนกาติวีตี้. สถานะออกซิเดชันและความจุขององค์ประกอบทางเคมี

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นมารวมกัน

ง่ายต่อการตัดสินอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบทางเคมีโดยเฉพาะโดยใช้ตาราง โปรดจำไว้ว่าในบทเรียนบทหนึ่งของเรา มีการกล่าวกันว่าจะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาผ่านคาบในตารางธาตุ และเมื่อเคลื่อนที่จากล่างขึ้นบนผ่านกลุ่ม

ตัวอย่างเช่น มอบหมายงานเพื่อพิจารณาว่าองค์ประกอบใดจากซีรีส์ที่เสนอมีอิเล็กโตรเนกาติตีมากที่สุด: C (คาร์บอน), N (ไนโตรเจน), O (ออกซิเจน), S (กำมะถัน)? เราดูที่โต๊ะแล้วพบว่านี่คือตัว O เพราะเขาอยู่ทางขวาและสูงกว่าตัวอื่น

ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่ออิเล็กโตรเนกาติวีตี้? นี้:

• รัศมีของอะตอม ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าใด อิเลคโตรเนกาติวีตี้ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
• เปลือกเวเลนซ์เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ยิ่งมีอิเล็กตรอนมากเท่าใด อิเลคโตรเนกาติวีตี้ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ในบรรดาองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมด ฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติวีตมากที่สุดเนื่องจากมีรัศมีอะตอมต่ำและมีอิเล็กตรอน 7 ตัวในเปลือกเวเลนซ์

ค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมไม่สามารถคงที่ได้เพราะว่า ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมทั้งปัจจัยที่กล่าวข้างต้น ตลอดจนระดับของการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งอาจแตกต่างกันในองค์ประกอบเดียวกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงสัมพัทธภาพของค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ คุณสามารถใช้เครื่องชั่งต่อไปนี้:

คุณจะต้องมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้เมื่อเขียนสูตรสำหรับสารประกอบไบนารีที่ประกอบด้วยสององค์ประกอบ ตัวอย่างเช่นสูตรของคอปเปอร์ออกไซด์ Cu 2 O - องค์ประกอบแรกควรเขียนลงในองค์ประกอบที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่ำกว่า

สถานะออกซิเดชัน

สถานะออกซิเดชัน (คาร์บอนไดออกไซด์)- นี่คือประจุแบบมีเงื่อนไขหรือประจุจริงของอะตอมในสารประกอบ: แบบมีเงื่อนไข - หากพันธะเป็นโควาเลนต์เชิงขั้ว ค่าจริง - หากพันธะเป็นไอออนิก

อะตอมจะได้รับประจุบวกเมื่อปล่อยอิเล็กตรอน และประจุลบเมื่อรับอิเล็กตรอน

สถานะออกซิเดชันเขียนไว้เหนือสัญลักษณ์พร้อมเครื่องหมาย «+»/«-» . นอกจากนี้ยังมี CO ระดับกลางด้วย CO สูงสุดขององค์ประกอบเป็นค่าบวกและเท่ากับจำนวนกลุ่ม และค่าลบขั้นต่ำสำหรับโลหะคือศูนย์ สำหรับอโลหะ = (กลุ่มหมายเลข – 8). องค์ประกอบที่มี CO สูงสุดจะยอมรับเฉพาะอิเล็กตรอน และองค์ประกอบที่มี CO ขั้นต่ำจะยอมให้อิเล็กตรอนเท่านั้น องค์ประกอบที่มี CO ขั้นกลางสามารถให้และรับอิเล็กตรอนได้

มาดูกฎเกณฑ์บางประการที่ควรปฏิบัติตามเพื่อกำหนด CO:

CO ของสารเชิงเดี่ยวทั้งหมดเป็นศูนย์

ผลรวมของอะตอม CO ทั้งหมดในโมเลกุลก็เท่ากับศูนย์เช่นกัน เนื่องจากโมเลกุลใดๆ ก็ตามมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า

ในสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว CO จะเท่ากับศูนย์ (O 2 0) และด้วยพันธะไอออนิกจะเท่ากับประจุของไอออน (Na + Cl - โซเดียม CO +1, คลอรีน -1) องค์ประกอบ CO ของสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ถือเป็นพันธะไอออนิก (H:Cl = H + Cl - ซึ่งหมายถึง H +1 Cl -1)

องค์ประกอบในสารประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากที่สุดจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ ในขณะที่องค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้น้อยที่สุดจะมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก จากข้อมูลนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าโลหะมีสถานะออกซิเดชัน “+” เท่านั้น

สถานะออกซิเดชันคงที่:

โลหะอัลคาไล +1

โลหะทั้งหมดของกลุ่มที่สอง +2 ข้อยกเว้น: Hg +1, +2

อลูมิเนียม +3

• ไฮโดรเจน +1 ข้อยกเว้น: ไฮไดรด์ของโลหะแอคทีฟ NaH, CaH 2 ฯลฯ โดยที่สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ –1

  ออกซิเจน –2 ข้อยกเว้น: F 2 -1 O +2 และเปอร์ออกไซด์ที่มีหมู่ –O–O– ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ –1

เมื่อพันธะไอออนิกเกิดขึ้น การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นจากอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีต่ำไปเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากขึ้น นอกจากนี้ ในกระบวนการนี้ อะตอมมักจะสูญเสียความเป็นกลางทางไฟฟ้าและต่อมากลายเป็นไอออน ประจุจำนวนเต็มก็เกิดขึ้นเช่นกัน เมื่อพันธะโควาเลนต์มีขั้วเกิดขึ้น อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนเพียงบางส่วนเท่านั้น ประจุบางส่วนจึงเกิดขึ้น

วาเลนซ์คือความสามารถของอะตอมในการสร้าง n - จำนวนพันธะเคมีกับอะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ

วาเลนซ์ยังเป็นความสามารถของอะตอมในการยึดอะตอมอื่นไว้ใกล้ตัวมันเอง ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรเคมีของโรงเรียน อะตอมต่างๆ จะถูกพันธะซึ่งกันและกันโดยอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานภายนอก อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่จะค้นหาคู่จากอะตอมอื่น อิเล็กตรอนระดับชั้นนอกเหล่านี้เรียกว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอน ซึ่งหมายความว่าวาเลนซ์ยังสามารถกำหนดเป็นจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่เชื่อมต่ออะตอมเข้าด้วยกัน ดูสูตรโครงสร้างของน้ำ: H – O – H แต่ละเส้นประเป็นคู่อิเล็กตรอนซึ่งหมายความว่ามันแสดงความจุ กล่าวคือ ออกซิเจนตรงนี้มีสองเส้น ซึ่งหมายความว่าเป็นไดวาเลนต์ โมเลกุลไฮโดรเจนมาจากเส้นละหนึ่งเส้น ซึ่งหมายความว่าไฮโดรเจนมีวาเลนต์เดียว เมื่อเขียน ความจุจะถูกระบุด้วยเลขโรมัน: O (II), H (I) สามารถระบุได้เหนือองค์ประกอบ

วาเลนซ์สามารถคงที่หรือแปรผันได้ ตัวอย่างเช่น ในโลหะอัลคาไลจะคงที่และเท่ากับ I แต่คลอรีนในสารประกอบต่างๆ มีความจุ I, III, V, VII

จะทราบความจุขององค์ประกอบได้อย่างไร?

ลองดูตารางธาตุอีกครั้ง โลหะของกลุ่มย่อยหลักมีวาเลนซีคงที่ ดังนั้นโลหะของกลุ่มแรกจึงมีวาเลนซี I ส่วนที่สอง - II และโลหะของกลุ่มย่อยด้านข้างก็มีวาเลนซีแปรผันได้ นอกจากนี้ยังมีตัวแปรสำหรับอโลหะด้วย ความจุสูงสุดของอะตอมเท่ากับเลขหมู่ ค่าต่ำสุดเท่ากับ = หมายเลขหมู่ - 8 สูตรที่คุ้นเคย นี่ไม่ได้หมายความว่าวาเลนซีเกิดขึ้นพร้อมกับสถานะออกซิเดชันใช่หรือไม่ โปรดจำไว้ว่า เวเลนซ์อาจตรงกับสถานะออกซิเดชัน แต่ตัวบ่งชี้เหล่านี้ไม่เหมือนกัน Valency ไม่สามารถมีเครื่องหมาย =/- และไม่สามารถเป็นศูนย์ได้

วิธีที่สองคือการหาวาเลนซีโดยใช้สูตรทางเคมี หากทราบค่าวาเลนซีคงที่ขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ใช้สูตรของคอปเปอร์ออกไซด์: CuO ความจุออกซิเจน II เราจะเห็นว่าสำหรับอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมในสูตรนี้ จะมีอะตอมของทองแดงหนึ่งอะตอม ซึ่งหมายความว่าความจุของทองแดงเท่ากับ II ทีนี้ลองหาสูตรที่ซับซ้อนกว่านี้: Fe 2 O 3 ความจุของอะตอมออกซิเจนคือ II มีอะตอมอยู่สามอะตอมตรงนี้ คูณ 2*3 =6 เราพบว่ามี 6 เวเลนซ์ต่ออะตอมเหล็กสองอะตอม ลองหาความจุของอะตอมเหล็กหนึ่งอะตอม: 6:2=3 ซึ่งหมายความว่าความจุของเหล็กคือ III

นอกจากนี้ เมื่อจำเป็นต้องประมาณ "ความจุสูงสุด" ควรเริ่มจากการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในสถานะ "ตื่นเต้น" เสมอ

ฉัน.วาเลนซ์ (ซ้ำ)

วาเลนซีคือความสามารถของอะตอมในการเกาะติดอะตอมอื่นจำนวนหนึ่งกับตัวเอง

กฎเกณฑ์ในการกำหนดความจุ
องค์ประกอบในการเชื่อมต่อ

1. วาเลนซ์ ไฮโดรเจนผิดสำหรับ ฉัน(หน่วย). จากนั้นตามสูตรของน้ำ H 2 O อะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมจะเกาะติดกับอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม

2. ออกซิเจนในสารประกอบของมันจะมีวาเลนซ์อยู่เสมอ ครั้งที่สอง. ดังนั้นคาร์บอนในสารประกอบ CO 2 (คาร์บอนไดออกไซด์) จึงมีเวเลนซ์ที่ IV

3. วาเลนซ์ที่สูงขึ้นเท่ากับ หมายเลขกลุ่ม .

4. วาเลนซ์ต่ำสุดเท่ากับความแตกต่างระหว่างหมายเลข 8 (จำนวนกลุ่มในตาราง) และจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนี้ตั้งอยู่เช่น 8 - เอ็น กลุ่ม .

5. สำหรับโลหะที่อยู่ในกลุ่มย่อย “A” ความจุจะเท่ากับหมายเลขกลุ่ม

6. โดยทั่วไปอโลหะจะแสดงวาเลนซ์สองระดับ: สูงและต่ำกว่า

ตัวอย่างเช่น: ซัลเฟอร์มีวาเลนซี VI สูงสุดและค่าต่ำสุด (8 – 6) เท่ากับ II; ฟอสฟอรัสแสดงวาเลนซ์ V และ III

7. วาเลนซ์สามารถคงที่หรือแปรผันได้

ต้องทราบความจุขององค์ประกอบจึงจะสามารถสร้างสูตรทางเคมีของสารประกอบได้

จดจำ!

คุณสมบัติของการรวบรวมสูตรทางเคมีของสารประกอบ

1) วาเลนซ์ต่ำสุดจะแสดงโดยองค์ประกอบที่อยู่ทางด้านขวาและด้านบนในตารางของ D.I. Mendeleev และวาเลนซ์สูงสุดจะแสดงโดยองค์ประกอบที่อยู่ทางด้านซ้ายและด้านล่าง

ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ร่วมกับออกซิเจน ซัลเฟอร์จะมีวาเลนซี VI สูงสุด และออกซิเจนจะมีวาเลนซีต่ำสุด II ดังนั้นจะได้สูตรของซัลเฟอร์ออกไซด์ดังนี้ดังนั้น 3.

ในสารประกอบของซิลิคอนกับคาร์บอน ตัวแรกแสดงวาเลนซี IV สูงสุด และตัวที่สอง - IV ต่ำสุด ดังนั้นสูตร– ซีซี นี่คือซิลิคอนคาร์ไบด์ซึ่งเป็นพื้นฐานของวัสดุทนไฟและมีฤทธิ์กัดกร่อน

2) อะตอมของโลหะมาก่อนในสูตร

2) ในสูตรของสารประกอบ อะตอมที่ไม่ใช่โลหะซึ่งมีความจุต่ำสุดจะอยู่ในตำแหน่งที่สองเสมอ และชื่อของสารประกอบดังกล่าวจะลงท้ายด้วย "id"

ตัวอย่างเช่น,เซา – แคลเซียมออกไซด์โซเดียมคลอไรด์ - เกลือแกง,พีบีเอส – ตะกั่วซัลไฟด์.

ตอนนี้คุณสามารถเขียนสูตรสำหรับสารประกอบของโลหะและอโลหะได้แล้ว

3) อะตอมของโลหะจะถูกวางไว้เป็นอันดับแรกในสูตร

ครั้งที่สอง. สถานะออกซิเดชัน (วัสดุใหม่)

สถานะออกซิเดชัน- นี่คือประจุแบบมีเงื่อนไขที่อะตอมได้รับจากการบริจาค (การยอมรับ) อิเล็กตรอนโดยสมบูรณ์ตามเงื่อนไขที่พันธะทั้งหมดในสารประกอบนั้นเป็นไอออนิก

พิจารณาโครงสร้างของอะตอมฟลูออรีนและโซเดียม:

ฟ+9)2)7

นา +11)2)8)1

- สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความสมบูรณ์ของระดับภายนอกของอะตอมฟลูออรีนและโซเดียม?

- อะตอมใดที่ยอมรับได้ง่ายกว่า และอะตอมใดที่จะปล่อยเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไปเพื่อทำให้ระดับชั้นนอกสมบูรณ์ได้ง่ายกว่า

อะตอมทั้งสองมีระดับภายนอกที่ไม่สมบูรณ์หรือไม่?

อะตอมโซเดียมจะยอมให้อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่า และอะตอมของฟลูออรีนจะรับอิเล็กตรอนก่อนที่จะถึงระดับภายนอกได้ง่ายกว่า

F 0 + 1ē → F -1 (อะตอมที่เป็นกลางจะรับอิเล็กตรอนเชิงลบหนึ่งตัวและได้รับสถานะออกซิเดชันเป็น "-1" แล้วเปลี่ยนเป็น ไอออนที่มีประจุลบ - แอนไอออน )

นา 0 – 1ē → นา +1 (อะตอมที่เป็นกลางจะให้อิเล็กตรอนลบหนึ่งตัวและได้รับสถานะออกซิเดชันที่ "+1" กลายเป็น ไอออนที่มีประจุบวก - แคตไอออน )

วิธีตรวจสอบสถานะออกซิเดชันของอะตอมใน PSHE D.I. เมนเดเลเยฟ?

กฎการกำหนด สถานะออกซิเดชันของอะตอมใน PSHE D.I. เมนเดเลเยฟ:

1. ไฮโดรเจน มักแสดงเลขออกซิเดชัน (CO) +1 (ยกเว้นสารประกอบที่มีโลหะ (ไฮไดรด์) - ในไฮโดรเจน CO เท่ากับ (-1) Me + n H n -1)

2. ออกซิเจน มักจะแสดง SO -2 (ข้อยกเว้น: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์)

3. โลหะ แสดงเท่านั้น + n คาร์บอนไดออกไซด์เชิงบวก

4. ฟลูออรีน จะแสดง CO เท่ากันเสมอ -1 (ฉ -1)

5. สำหรับองค์ประกอบ กลุ่มย่อยหลัก:

สูงกว่า CO (+) = หมายเลขกลุ่ม เอ็น กลุ่ม

ต่ำสุด CO (-) = เอ็น กลุ่ม – 8

กฎในการกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบ:

I. สถานะออกซิเดชัน อะตอมอิสระ และอะตอมในโมเลกุล สารง่ายๆ เท่ากับ ศูนย์ - นา 0 , พี 4 0 , โอ 2 0

ครั้งที่สอง ใน สารที่ซับซ้อน ผลรวมเชิงพีชคณิตของ CO ของอะตอมทั้งหมดโดยคำนึงถึงดัชนีมีค่าเท่ากับศูนย์ = 0 , และใน ผิว ค่าใช้จ่าย

ตัวอย่างเช่น, ชม +1 เอ็น +5 โอ 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0

2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2

แบบฝึกหัดที่ 1 – กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสูตรของกรดซัลฟิวริก H 2 SO 4?

1. ใส่สถานะออกซิเดชันที่ทราบของไฮโดรเจนและออกซิเจน แล้วนำ CO ของกำมะถันมาเป็น "x"

สูง +1 ส x โอ 4 -2

(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0

X = 6 หรือ (+6) ดังนั้น ซัลเฟอร์จึงมี C O +6 เช่น ส+6

ภารกิจที่ 2 – กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสูตรของกรดฟอสฟอริก H 3 PO 4?

1. ใส่สถานะออกซิเดชันที่ทราบของไฮโดรเจนและออกซิเจน แล้วนำ CO ของฟอสฟอรัสเป็น "x"

ส 3 +1 ป x โอ 4 -2

2. มาเขียนและแก้สมการตามกฎ (II):

(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0

X = 5 หรือ (+5) ดังนั้นฟอสฟอรัสจึงมี C O +5 เช่น ป+5

ภารกิจที่ 3 – กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสูตรแอมโมเนียมไอออน (NH 4) +?

1. ใส่สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนที่ทราบ แล้วนำ CO2 ของไนโตรเจนมาเป็น “x”

(น x ส 4 +1) +

2. มาเขียนและแก้สมการตามกฎ (II):

(x)*1+(+1)*4=+1

X = -3 ดังนั้นไนโตรเจนจึงมี C O -3 เช่น N-3