Понятие валентность: Валентность — урок. Химия, 8 класс.

Содержание

Валентность понятие — Справочник химика 21

    Валентность, Понятие об эквиваленте. Грамм-эквивалент, Химические формулы. Определение валентности элементов по формулам их соединений. Составление формул ио валентности. Графическое изображение формул. Химические уравнения. Составление уравнений химических реакций. [c.11]

    Эквивалент элемента связан с важными для химии другими величинами следующим соотношением же = А/В, где же —эквивалент, А —атомная масса элемента, В —его валентность. Понятие эквивалента распространяется и на химические соединения, о чем будет рассказано ниже. [c.6]


    Валентность. Понятие валентность относится к важным понятиям химии (1, с. 28). Развитие учения о химической связи дало возможность выяснить физический смысл этого понятия  [c.66]

    Важной количественной характеристикой, показывающей число взаимодействующих между собой атомов в образовавшейся молекуле, является валентность.

Понятие о валентности элементов возникло в химии свыше ста лет назад. Валентность — свойство атомов одного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. Количественно валентность определяется числом атомов водорода, которое данный элемент может присоединять или замещать. Так, например, в плавиковой кислоте НР фтор одновалентен, в аммиаке ННз азот трехвалентен, в кремневодороде ЗШ4 кремний четырехвалентен и т. д. [c.42]

    Валентность. Понятие валентности элементов было введено в 50-х годах прошлого столетия. Особое значение его определяется тем, что оно легло в основу теории строения химических соединений. При первоначальном изучении химии валентность определялась как свойство атомов одного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. В свете современной теории строения атомов валентность элемента связывается с его способностью образовывать химические связи. Количественно валентность определяется числом химических связей, образованных атомом.

Именно поэтому валентность не имеет знака, так как количество связей нельзя выразить отрицательным числом. [c.32]

    Для описания окислительно-восстановительных реакций введено понятие степень окисления взамен понятия валентности. Понятие это условно и не характеризует реального состояния атомов в соединении. Степень окисления — условный заряд атома в молекуле вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. [c.24]

    Домашняя подготовка. Современное учение о строении атома. Заряд ядра и порядковый номер элемента. Отличие строения атомов различных элементов от строения атомов инертных элементов. Валентные электроны. Форма химической связи. Электроположительная и электроотрицательная валентность. Понятие об ионизационном потенциале и сродстве к электрону. Окислители и восстановители в периодической системе Д. И. Менделеева. Перемена валентности элемента как окислительно-восстановительный процесс. Приемы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций электронная схема, молекулярное и ионное уравнения.

Тримеры окислительно-восстановительных реакций. [c.159]


    Валентность. Понятие о валентности было введено в химию в середине XIX века. Связь между валентностью элемента и его положением в периодической системе была установлена Менделеевым. Он же ввел понятие о переменной валентности. С развитием теории строения атомов и молекул понятие валентности получило физическое обоснование. [c.35]

    Чтобы убедиться в том, что введение в химию дополнительно к понятию о валентности понятия о координационном числе — совершенная необходимость, зададимся целью предугадать формулу высшего окисла неметалла и отвечающего этому окислу его гидрата, зная лишь, что неметалл X находится, например, в V группе периодической таблицы. 

[c.105]

    СТРОЕНИЕ АТОМА, ВАЛЕНТНОСТЬ, ПОНЯТИЕ О ГИБРИДИЗАЦИИ [c.13]

    На основе применения закона действующих масс и современных представлений о валентности понятие химического индивида приобретает универсальное значение и объясняются факты, издавна волновавшие химиков необычная стехиометрия многих соединений и отклонение области однородности фазы от состава соединения, лежащего в ее основе. При этом основные законы химии — закон постоянства состава и закон целых и кратных отношений сохраняют свою справедливость, но должны применяться лишь на основе закона действующих масс, т. е. их следует относить к тем предельным или идеальным (с точки зрения постоянства состава) формам соединений, которые при данных условиях и значениях факторов равновесия могут и не реализоваться в чистом виде. 

[c.67]

    Химическая связь и валентность. Понятие о химической связи является одним из основополагающих в современной химической науке. Физико-химическая природа вещества целиком определяется его химическим или кристаллохимическим строением. В настоящее время под химическим и кристаллохимическим строением понимают совокупность энергетических, геометрических и кваитовохимических характеристик вещества порядок, длина, кратность и энергия связи, распределение и пространственная направленность электронного облака, эффективные заряды атомов и т. и. Но главное в учении о химическом и кристаллохимическом строении вещества — химическая связь.

Химическое и кристаллохимическое строение в первую очередь определяется характером межатомных связей всех атомов, входящих в состав данного вещества. [c.73]

    Для того чтобы связать имеющееся в теории спин-валентности понятие числа валентности для свободного атома с понятием числа валентности классической теории, используется указанный на стр. 38 второй постулат, всегда не явно вводимый в теории спин-валентности. При этом содержание и роль, отводимые понятию валентности в классической теврии, разобранные выше, совершенно теряются. [c.47]

    Квантово-химические объяснения указанных фактов были кратко изложены выше, они упоминаются и далее как возможные объяснения, содержащие, вероятно долю истины. Однако главной основой для представления о грех валентных состоя ниях атома углерода являются для нас не квантово-химические объяснения фактов которые (объяснения) не свободны от недостатков и предположений, а эксперимен тальяые факты, которые сами по себе являются достаточным основанием для вве дения в теорию химического строения после понятия валентности понятия валентного состояния.

[c.64]

    Электроположительная и элекироотрицательная валентность. Понятие об ионизационном потенциале и сродстве к электрону. Окислители и восстановители в периодическойсистеме Д. И. Менделеева. Перемена валентности элемента как окислительно-востановительный процесс. Приемы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций электронная схема, молекулярное, и ионное уравнения. Примеры окислительно-восстановительных реакций. [c.127]


Программные инструкции на естественном языке, или интенциональное программирование

Данная тема способна вызвать скорее негативную реакцию благодаря тому, что большинство разработчиков являются ее противниками. Все потому, что интенциональное программирование, по сравнению с классическим, имеет существенные недостатки:


  • слабая детерминированность инструкций на естественном языке
  • значительная длина каждой инструкции, что заставляет вводить довольно объемный код
  • код выглядит единообразным, что может затруднять его восприятие и процесс поиска
  • сниженная скорость работы программы за счет анализа большего количества символов

Но у него есть и существенные достоинства:


  • человеку интуитивно понятны все инструкции, нет необходимости в предварительном изучения нового языка
  • каждая инструкция однозначно отражает намерение разработчика, ее написавшего
  • природная способность естественного языка к обобщению и созданию новых уровней абстракции (как для объектов, так и для методов манипуляции с ними) на основе существующих
  • процесс программирования на естественном языке возможен не только в чисто императивном виде, но и в виде общения

Для меня наибольший интерес представляет последний пункт, позволяющий изменять поведение механизированной системы на лету в процессе коммуникации.

В этом случае язык может выступать и как средство для манипуляций с данными и как средство для обмена данными. Это наделяет интенциональное программирование способностью к реализации своего потенциала в нишевых областях, таких, как робототехника, когда механизм сможет получать описание поведенческих алгоритмов, а так же любую другую информацию через единый коммуникационный интерфейс, при помощи единого языка.

На самом деле в загловке я слукавил и речь пойдет все таки о плановом языке, но основанном на элементах естественного языка, и который, в процессе развития, имеет возможность трансформироваться практически в естественный.

Что касается недостатков программирования на естественном языке, то проблема скорости работы в какой-то мере решается предобработкой во время загрузки инструкции в память, чтобы при повторном ее вызове исключить ресурсоемкие процедуры. Проблема длины инструкциий при наборе решается умным предикативным вводом в среде разработки. Проблема единообразия исходного кода решается цветной раскраской инструкций.

Например, так:

Для решения проблемы слабой детерминированности естественного языка предлагается ввести правило постройки программной инструкции на основе так называемых валентностей и триад на их основе. Идея заключается в постоении всех инструкций из триад — строительных блоков, которые состоят из трех компонент:

Триада состоит из двух понятий, соединенных между собой смысловой связкой. Такая смысловая связка в лингвистике называется валентностью. В качестве понятий могут выступать материальные и нематериальные объекты, действия, свойства, числовые значения, и пр. В качестве примера можно рассмотреть художественную фразу: «Он положил книгу туда.» В этой конструкции глагол «положил» имеет три заполненных валентности: кто положил, что положили, куда положили. Валентности потенциально позволяют образовывать смысловые связи одного понятия с другими. Так, в данном примере понятие «положил» образовывает связь с понятием «Он» через валентность «кто», с понятием «книга», через валентность «что», с понятием «туда» через валентность «куда».

Понятие «Он» называется актором (кто выполняет действие), а понятие «книга» называется актантом (над чем выполняется действие).

Разные глаголы имеют разное количество открытых валентностей, обычно от 1 до 7. Например, у глагола «переместить» по сравнению с глаголом «положить» появляется дополнительная валентность «откуда». Также, валентности могут быть не только у глагола, но и у других понятий. Например в предложении «Он положил большую книгу туда.» у понятия «книга» заполнилась валентность «какая» благодаря понятию «большая».

Корректное определение потенциальных (незаполненных) валентностей не всегда легко реализуемо, особенно, если конструкция предложения достаточно сложная. Поэтому на начальном этапе было бы неплохо указывать в инструкции все валентности. На основе примера это выглядело бы так:
Он ?кто положил (?что книгу, ?куда туда).

Это предложение является фреймом — содержит один глагол, поэтому именно глагол является началом отсчета, от него распростаняются валентности в обе стороны.

Но введение обязательных валентностей создает проблему, которая заключается в том, что предложение имеет линейный вид, а валентная структура предложения имеет вид разветвленного дерева с одним корнем — глаголом. Для решения этой проблемы в предложение вводятся круглые скобки. Поскольку без скобок валентность «куда» связывала бы понятие «туда» с понятием «книгу», а не с понятием «положил».

Это можно объяснить подробнее на другом, более техническом примере. Допустим, имеется переменная Переменная1, которой нужно присвоить значение «1». На естественном языке такая инструкция выглядела бы так:
присвоить переменной Переменная1 значение 1.

На языке с явно указанными валентностями эта инструкция будет выглядеть так:
присвоить (?чему Переменная1, ?что 1).

В этом примере у понятия действия «присвоить» явно заданы две валентности: присвоить что и присвоить чему. Скобки тут необходимы, чтобы иметь возможность задать в линейном предложении древовидную структуру:

присвоить
         ?чему
              Переменная1
         ?что
              1

Передача информации при помощи таких конструкций с явным указанием семантических связей также возможна. Например, предложение:
Земля это планета солнечной системы.

можно разложить следующим образом:
Земля ?что есть ?что планета ?чего системы ?какой солнечной.

Получаем древовидную структуру:

есть
    ?что
        Земля
    ?что
        планета
               ?чего
                    системы
                           ?какой
                                 солнечной

Еще один пример:
Атом водорода имеет один электрон.

можно преобразовать так:
водорода ?чего атом ?что имеет (?что электрон, ?сколько 1).

Получаем древовидную структуру:

имеет
     ?что
         атом
             ?чего
                  водорода
     ?что
         электрон
     ?сколько
             1

Выходит что-то вроде «человеческого» ассемблера, который обладает коммуникативной и интуитивно-наглядной функциями естественного языка (так, как использует все те же слова из естественного языка) и в то же время прост в реализации. Для человека же выполнять такое предварительные преобразования труда не составляет. В перспективе можно будет попытаться сделать программную предобработку уже действительно естественного языка с автоматическим выявлением всех велентностей. Предложенный способ вносит некоторые дополнительные ограничения, которые еще не полностью изучены, но он также делает запись инструкций более формальной.

Конспект и презентация к уроку «Валентность».

Открытый урок по химии

учителя Т.Б. Онищенко

Класс: 8 «Б»

Автор УМК: О.С. Габриелян

Тема: Валентность

Тип урока: комбинированный, освоение новых знаний.

Цель урока:

1. Сформировать понятие валентность

2.Способствовать формированию умения составлять формулы по валентности и определять валентность атомов элементов по формулам веществ;

3.Акцентировать внимание школьников на возможности интеграции курсов химии, математики.

Задачи урока:

образовательные:

— обеспечить формирование представления о валентности;

— обеспечить знания обучающихся о валентности элементов;

— обеспечить умение обучающихся определять валентность элементов по периодической системе;

— обеспечить умение обучающихся определять валентность элементов по формулам и составлять формулы по валентности.

воспитательные:

создать условия для:

— воспитания сознательного и серьезного отношения обучающихся к учебной дисциплине;

— воспитания умения участвовать в обсуждении, отстаивать свою точку зрения, уважая точку зрения других людей;

— воспитания умения слушать других, культуры речи, общения;

— воспитания способности сопереживать товарищам при их неудачах, радоваться их успехам;

— воспитания потребности в овладении специальными знаниями, умениями, навыками;

— воспитания таких качеств личности, как ответственное отношение к порученному делу, умение объективно оценивать результаты своего труда;

— воспитания веры в свои силы и потребности раскрыть потенциальные способности;

— воспитания умения управлять собой, своим поведением.

развивающие:

создать условия для:

— развития мышления обучающихся, умения анализировать, сравнивать, обобщать, систематизировать, выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы;

— развития у обучающихся рефлексивной деятельности;

— развития у обучающихся умений формулировать проблемы, предлагать пути их решения.

Критерии достижения цели урока: обучающийся знает понятие «валентность», умеет пользоваться периодической системой для нахождения валентности элементов; умеет: определять валентность элементов по формуле и составлять формулы по валентности.

Технология: технология развития критического мышления, системно-деятельностный подход.

Основные понятия: валентность, структурные формулы веществ, шаростержневые модели молекул.

Материально-техническое обеспечение: компьютер, мультимедийный проектор, презентация Power Point, наборы для составления шаростержневых моделей молекул.

Этап

Содержание

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Организационный момент

Здравствуйте, садитесь. Итак, начинаем урок. Мир, в котором мы живем, удивителен, прекрасен, разнообразен. Познавая его, мы познаем себя.

Приветствует учащихся

Приветствуют учителя и гостей

Актуализация опорных знаний

Слайд 1 — H2O, CH4, СuCL2 – молекулярные формулы веществ.

Давайте вспомним, из чего состоит и что показывает молекулярная формула вещества.

Молекулярная формула вещества состоит из химических символов элементов и индексов и показывает качественный и количественный состав молекулы

До сих пор мы пользовались готовыми химическими формулами веществ.

Что необходимо знать, чтобы самим составить формулу вещества?

CLxOyX -? Y — ? (слайд 2)

Нужно знать индексы для химических элементов.

Учитель дает определение валентности: Валентность – это способность атомов присоединять к себе определенное число других атомов (слайд 3)

Как вы думаете с чем это связано?

Это связано со строением атомов.

Вызывает учащихся, следит за правильностью ответов.

Вызов

Помогает назвать тему урока.

Помогает

поставить цели.

Работа в группах и ответы.

Выдвигают свои версии.

Называют тему и цели урока.

Изучение нового материала.

Познакомимся с правилом составления формул по валентности

Объясняет обозначение валентности.

Перед вами на столах Алгоритм определения валентности по формуле (слайд 4)

Определение валентность – это число связей которые образует атом с другими атомами при образовании вещества.

CL2O7 (слайд 5)

Перед вами на столах таблица с элементами, имеющими постоянную и переменную валентность.

Задания группам

1. Используя данные таблицы с элементами, имеющими постоянную и переменную валентность, составить молекулярные формулы веществ из предложенного списка.

Перед вами листы самопроверки. Определите, верно ли составлены формулы. Найдите и исправьте допущенные ошибки. Подсчитайте заработанные баллы.

Демонстрация слайда

IV I

СН4 — метан

C – H – H – H – H — верно ? (слайд 7) Почему?

Структурные формулы веществ (слайд 9)

Физминутка

Сколько связей образует атом азота и атом кислорода? Давайте изобразим это графической формулой…

2. Задание

Используя составленные вами молекулярные формулы составьте структурные формулы веществ.

Используя листы самопроверки. Определите, верно ли составлены формулы. Найдите и исправьте допущенные ошибки. Подсчитайте заработанные баллы.

Показывает алгоритм составления формул по валентности

Объясняет последовательность действий.

Проверяет правильность составления формулы

Показывает элементы, имеющими постоянную и переменную валентность.

Дает задания группам

Объясняет последовательность действий проведения самопроверки

Помогает сделать вывод

Ставит проблемный вопрос

Объясняет смысл структурной формулы вещества (слайд 9)

Организует проведение физминутки

Организует и направляет работу в группах

Читают со слайда и Изучают алгоритм составления формул по валентности

На доске по алгоритму составляют формулы молекул бинарных соединений

Оценивают правильность выполненного задания

Изучают таблицы

Составляют молекулярные формулы веществ из предложенного списка. Записывают формулы в таблицу.

Проверяют и оценивают результат выполненной работы.

Делают вывод: Зная валентность элемента мы можем составлять формулы

Предлагают варианты ответов

Изучают структурные формулы веществ

Проводят физминутки

Составляют структурные формулы веществ

Исправляют допущенные ошибки. Оценивают работу группы.

Первичное закрепление материала

3. Перед вами наборы для составления шаростержневых моделей молекул.

Используя знание валентности, структурные формулы, соберите шаростержневые модели молекул

Давайте вместе сделаем вывод урока:

Знание валентности позволяет узнать_________ молекулы и её_______(структуру).

Знание валентностипомогает построить ________модели молекул. (слайд 10)

Организует и направляет работу в группах

Устно инструктирует учащихся

Следит за выполнение задания

Составляют шаростержневые модели молекул

Учащиеся разных групп представляют модели молекул

Делают вывод:

Знание валентности позволяет составить молекулярные и структурные формулы веществ.

Шаростержневые модели молекул помогли лучше понять понятие «Валентность»

ДЗ

П18

Домашнее задание (слайд 11)

Определить валентность химических элементов:

SiH4, CrO3, H2S, CO2, CO, SO3, SO2, Fe2O3, FeO, HCl, HBr, Cl2O5, Cl2O7, РН3, P2O5, NO2, N2O5, SiO2, B2O3, MnO, CuO .

Составьте формулу химического соединения:

Хлор и натрий

Кислород и водород

Железо и кислород

Алюминий и бром

Калий и сера

Фосфор и кислород

Кремний и водород

Фосфор и хлор

Объясняет выполнение Дз

Слушают, делают запись в дневник.

Рефлексия.

Давайте вместе оценим нашу совместную работу (проводится пофамильно по вопросам):

— Как работал на уроке?- мнение ученика и одноклассников

— Какую (и почему) ставлю себе оценку?

— Были ли ошибки в ответе (если да, то какие)?

— Итоговая скорректированная учителем оценка

Анализирует результат урока.

Оценивают свою работу и работу членов группы.

Раздаточный материал

Алгоритм составления формул по валентности (слайд 4)

Таблица валентности некоторых химических элементов (слайд 6)

Бланк для выполнения задания

Химические элементы

Молекулярная формула вещества

Структурная формула вещества

Баллы

Водород и хлор (I)

Магний и хлор (I)

Азот (III) и водород

Углерод (IV) и хлор (I)

Медь (II) и кислород

Углерод (IV)и кислород

Алюминий и кислород

Всего:

4

Концепция валентности для молекулярной структуры и реакций

‘) var head = document. getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove («расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document. querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = переключатель.родительский элемент если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) форма.скрытый = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption. classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form. querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма. представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox. смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window. buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Статья о валентности из The Free Dictionary

способность атома образовывать химические связи.Количественной мерой валентности обычно считается число других атомов в молекуле, с которыми данный атом образует связи. Валентность — одно из фундаментальных понятий теории химического строения. Он был сформулирован вместе с понятием о химической связи, параллельно с развитием синтетической химии и методов исследования строения и свойств веществ. Его содержание постоянно расширялось и варьировалось по мере того, как экспериментальная химия открывала все новые классы соединений с неизвестными ранее типами взаимодействия атомов в молекулах.В последние 30-40 лет ее развитие шло параллельно с квантовой химией. В настоящее время накопленный экспериментальный материал по химии настолько расширился и разнообразился, а характер химической связи в различных соединениях стал настолько разнообразным, что проблема систематического, общего и универсального определения валентности чрезвычайно сложна. Эти трудности побудили некоторых химиков полностью отказаться от поиска универсального понятия валентности и заменить его набором более узких, но более определенных и точных понятий (ковалентность, гетеровалентность, координационное число и т. из которых ограничивается соединениями с каким-либо преобладающим типом взаимодействия (ковалентным, ионным, координационным и др.).Однако до настоящего времени как в специальной литературе, так и в учебниках валентность продолжает использоваться как определение способности атома к образованию связей в самом общем смысле, как количественная мера этой способности и как синоним предложенного более узкие понятия.

Общее и систематическое определение валентности должно быть найдено в рамках квантово-химической теории молекулярных орбиталей.

Для отдельных классов соединений, где преобладает какой-либо один тип химического взаимодействия, полезную информацию о способности атомов образовывать связи можно получить из частных понятий (частных определений валентности), перечисленных ниже.

(1) Определение понятия валентности и его связь с другими понятиями химии .

КОВАЛЕНТНОСТЬ. Ковалентность — это мера способности атома образовывать ковалентные химические связи, возникающие за счет двух электронов (по одному от каждого атома) и имеющих слабую полярность.

Ковалентность равна числу неспаренных электронов атома, которые участвуют в образовании связи, и часто может принимать все значения от 1 до максимального числа, которое для большого числа элементов совпадает с их группой число в периодической системе Менделеева ( см. подробности в разделах 2 и 3).

ГЕТЕРОВАЛЕНТНОСТЬ. Гетеровалентность (употребляются также термины «электровалентность» и «ионная валентность») — мера способности атома к образованию ионных химических связей, возникающих вследствие электростатического взаимодействия ионов, образующихся при полном (или почти полном) переносе электронов от одного атома к другому атому. Гетеровалентность равна числу электронов, которые атом теряет или получает от другого атома, и совпадает с зарядом соответствующего иона ( см. раздел 2).

КООРДИНАЦИОННЫЙ НОМЕР. Координационное число равно числу атомов, ионов или молекул, находящихся в непосредственной близости от данного атома в молекуле, сложном соединении или кристалле. В отличие от ковалентности и гетеровалентности это понятие имеет чисто геометрический смысл и не зависит от характера связи между центральным атомом и лигандом. Так, например, координационное число атомов Al, Si и P в комплексных ионах [A1F 6 ] 3- , [SiF 6 ] 2- и [PF 6 ] равно 6, а координационное число атомов B, Xe и Ni в [BH 4 ] , XeO 4 и Ni(CO) 4 равно 4 .В кристалле NaCl каждый атом Na окружен шестью атомами Cl, так что координационное число Na равно 6. Величина координационного числа может определяться относительными размерами атомов и другими, более сложными причинами ( см. разделы 2 и 3).

НОМЕР ОКИСЛЕНИЯ. Степень окисления (или степень окисления) — понятие, которое в последнее время стало широко использоваться в неорганической химии. Это электростатический заряд, который обычно приписывается атому в соответствии со следующими правилами.(1) В ионных соединениях степень окисления совпадает с зарядом иона (например, в NaCl степень окисления Na равна 1, а Cl —1). (2) В ковалентных соединениях степень окисления принимается равной заряду, который атом будет иметь после того, как все электронные пары, образовавшие связи, будут полностью переданы более электроотрицательным атомам (т. е. если принять, что связь имеет полностью ионный характер). Например, в HCl степень окисления H равна 1, а Cl -1.3. У элементарных соединений степень окисления равна 0 (например, у 0 2 , Cl 2 , P 4 , S 8 , у алмаза). (4) При расчете степени окисления при наличии двух связанных атомов одного элемента принято делить их общий электронный заряд пополам. Понятие степени окисления полезно при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций, классификации неорганических и сложных соединений и т. д.

Однако по своему определению степень окисления, в отличие от ковалентности и ионной валентности, имеющих четкий физический смысл, вообще имеет условное значение и, за исключением весьма ограниченного класса соединений с чисто ионной связью, не имеет совпадают либо с эффективными зарядами атомов, либо с действительным числом связей, образуемых атомом. Кроме того, в ряде случаев, в частности, когда электроотрицательности двух различных связанных атомов близки и связь между ними носит почти чисто ковалентный характер, возникает неопределенность, к какому атому следует отнести эту электронную пару.

(2) Эволюция понятия валентности и ее роль в истории химии . В начале 19 века Дж. Дальтон сформулировал закон кратных пропорций, из которого следовало, что каждый атом одного элемента может соединиться с одним, двумя, тремя и т. д. атомами другого элемента (например, оксиды азота: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , и N 3 2 O ). В середине 19 века, когда были точно определены относительные веса атомов (Дж. Я. Берцелиус и др.), стало ясно, что наибольшее число атомов, с которыми может соединиться данный атом, не превышает определенной величины, зависящей от природа атома. Например, атом F может соединяться только с одним атомом H, O с двумя, N с тремя и C с четырьмя, образуя соединения HF, H 2 O, NH 3 и CH 4. соответственно.Два или четыре атома Н в метане СН 4 могут быть заменены одним или двумя атомами О с образованием формальдегида СН 2 О и диоксида углерода СО 2 соответственно. Три атома H в CH 4 могут быть заменены одним атомом N с образованием HCN и так далее. Эта способность образовывать связи или замещать определенное число других атомов получила название «валентность» (Э. Франкленд, 1853).

В таком определении валентность, естественно, всегда выражается целыми числами.Поскольку в то время не было известно соединений водорода, в которых он был бы связан более чем с одним атомом какого-либо другого элемента, в качестве эталона был выбран атом Н, имеющий валентность, равную 1. По шкале «водород» кислород и сера имеет валентность 2, азот и фосфор — валентность 3, углерод и кремний — валентность 4. Однако «водородная» шкала оказалась неадекватной: в других соединениях, например в оксидах, один и тот же элемент могут реализовывать валентности, не реализуемые в гидридах (существуют оксиды P 2 O 5 , SO 3 , Cl 2 O 7 , но существуют гидриды 9 0 , 2 9030 PH

и ClH 7 не обнаружены).Кислород с валентностью 2 был выбран в качестве второго стандарта.

В конце 50-х гг. 19 в. А. С. Купер и А. Кекуле постулировали принцип постоянной четырёхвалентности углерода в органических соединениях. Представление о валентности сыграло важную роль в теории химического строения А. М. Бутлерова (1861). Образование химической связи считалось результатом взаимного насыщения двух валентных пар взаимодействующих атомов (по одной валентности от каждого), кратные связи соответствовали насыщению нескольких валентностей от каждого атома и т. д.Каждая связь считалась локализованной между двумя атомами и изображалась одной линией, соединяющей эти атомы. Молекулы стали представляться структурными формулами, которые получили особенно широкое распространение в органической химии.

Предположения Бутлерова впоследствии легли в основу структурной теории, учитывавшей также пространственное расположение атомов в молекуле. Оказалось, что простые молекулы типа MX k с одинаковым центральным атомом М и разными заместителями Х имеют сходную геометрическую структуру.Независимость геометрического строения от типа связи в широких пределах привела к представлению о том, что пространственное расположение атомов в молекулах МХ к определяется валентностью центрального атома М и что эти валентности имеют направленное символ ( см. раздел 3).

Периодический закон Д. И. Менделеева (1869 г.) выявил зависимость валентности элемента от его положения в периодической системе. Элементы одной группы имеют одинаковую высшую валентность, в большинстве случаев равную номеру группы этого элемента; высшая валентность изменяется на 1 при переходе из одной группы в соседнюю. Эта зависимость сыграла чрезвычайно важную роль в развитии химии: зная только положение элемента (в том числе и еще не открытого в то время) в периодической системе, можно было определить его валентные возможности, предсказать состав его соединений, а затем синтезировать их. С помощью представлений о формальной (стехиометрической) валентности химикам удалось обобщить и систематизировать огромный экспериментальный материал по строению, стехиометрическому составу и свойствам многих десятков и сотен тысяч органических и неорганических соединений.

ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕОРИИ КОВАЛЕНТНОСТИ И ГЕТЕРОВАЛЕНТНОСТИ. До электронной формулировки строения материи валентность рассматривалась формально. Лишь в 20 веке было установлено, что химическая связь образуется электронами внешней (валентной) оболочки атомов.

В 1916 г. Г. Льюис постулировал, что химическая связь образуется парой электронов, принадлежащих одновременно обоим взаимодействующим атомам. В 1917 В. Коссель предложил гипотезу, согласно которой электронная пара связи полностью переходит к одному из атомов с образованием ионной пары (катионионной пары), удерживаемой в молекуле электростатическими силами. Согласно обеим гипотезам наиболее стабильны соединения, в которых валентные электроны распределены таким образом, что каждый атом окружен оболочкой, идентичной оболочке ближайшего инертного газа (правило октета). Гипотеза Льюиса положила начало электронной теории ковалентной связи и ковалентности, а гипотеза Косселя — начало теории ионной связи и гетеровалентности. Оба представляли крайний случай общей картины полярной связи, когда электронная пара лишь частично смещена в сторону одного из атомов и степень смещения может варьироваться от 0 до 1.Валентность атома в соединении, согласно классической электронной теории, равна числу его неспаренных электронов, участвующих в связях, а максимальная валентность обычно равна общему числу электронов в его валентной оболочке, т. е. номер группы периодической системы, в которой находится элемент. Элементы одинаковых групп имеют одинаковое количество валентных электронов, а внутри одинаковых подгрупп также идентичные или очень похожие электронные конфигурации ( см. раздел 3).Сходство строения валентных оболочек атомов определяет сходство их соединений.

Ковалентность и гетеровалентность отражают характеристики соответствующего типа химической связи. Для ковалентности важна насыщаемость связей, определяющая существование молекул в виде дискретных частиц с определенным составом и строением. Ковалентность преобладает в органических соединениях и большинстве простых неорганических соединений. С другой стороны, в случае гетеровалентности максимальное число ионов противоположного знака, способных распределиться вокруг данного иона, в основном определяется соотношением их размеров.Ионная валентность преобладает у сравнительно ограниченного класса соединений, прежде всего у различных солей щелочных, щелочноземельных и некоторых других металлов.

ВАЛЕНТНОСТЬ В СЛОЖНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ. В конце 19 в. А. Вернер (1893) установил, что многие соединения как с максимальной (насыщенной валентностью), так и с промежуточной валентностью, такие как BCl 3 , SiCl 4 , PCl 5 и CrCl 3 , имеют тенденцию взаимодействовать с другими соединениями насыщенной валентности — солями, оксидами, молекулами типа H 2 0, NH 3 и др. , образуя достаточно устойчивые комплексные соединения, такие как K [BCl 4 ], К 2 [SiCl 6 ] и NH 4 [PCl 6 ].Исследования их структуры рентгеноструктурными методами показали, что в комплексных анионах MX m- k и катионах MX m+ k атомы лигандов X обычно находятся в вершинах правильных многоугольников (октаэдров, тетраэдров и т. д.) и что все связи М—Х одинаковы.

С точки зрения валентности комплексные соединения необычны тем, что их координационные числа могут быть больше, чем общее число валентных электронов атома М.Кроме того, в парамагнитных комплексах переходных и редкоземельных металлов — К 4 [CrF 6 , К 3 [CrF 6 ], К 2 [CrF 6 ] и других — некоторые электроны валентной оболочки остаются неспаренными и локализуются вблизи центрального атома и практически не участвуют в связывании. Классические валентность и координационное число, как правило, не совпадают, а способность к образованию октаэдрических и тетраэдрических комплексов оказалась чрезвычайно распространенной и характерной для многих металлов и неметаллов, сложным образом связанной с положением элемент в периодической системе и его валентность в исходном простом соединении.

Следовательно, было сделано предположение, что помимо «классической» валентности, реализуемой в исходных простых соединениях, таких как BC1 3 и SiCl 4 , атомы обладают еще и «координационной» валентностью, которая становится насыщены комплексными соединениями ( см. раздел 3 о характере координационной валентности). Предпринимались попытки описать связь в комплексных соединениях в рамках ионной теории, в которой считается, что анионы типа [PF 6 ] и [MnO 4 ] построены из ионов P 5+ + 6F и Mn 7+ + 4O 2- и что валентность центрального атома совпадает с зарядом его иона. Однако энергия, необходимая для перевода одного атома Mn и четырех атомов O в состояния Mn 7+ и O 2-, далеко не компенсируется выигрышем в энергии при образовании связи. С развитием экспериментальных методов определения эффективных зарядов стало ясно, что эффективные заряды редко превышают значения 1 или 2 для положительно заряженных атомов и -1 для отрицательно заряженных атомов и обычно выражаются в дробных частях заряда электрона ( в перманганат-анионе заряд Mn равен всего 1.от 5 до 2,0 в единицах заряда электрона). Следовательно, для большинства неорганических соединений, простых и сложных, ионная теория не может считаться правильной.

РАЗВИТИЕ ХИМИИ В ХХ В. И ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ ВАЛЕНТНОСТИ. В 20 в. синтезирован ряд новых соединений и исследовано их строение; также оказалось невозможным уложить эти соединения в рамки классических представлений о валентности. Оказалось, что склонность к образованию координационных соединений и к насыщению координационных валентностей вообще чрезвычайно распространена и свойственна практически всем элементам и что рассмотрение валентности на основе только одного стехиометрического состава очень часто оказывалось безрезультатным без точных данных о строение соединений и геометрическое расположение ближайшей координационной сферы рассматриваемого атома. По мере развития структурных методов стало известно, что многие соединения с простым эмпирическим составом (A1C1 3 , PdCl 2 , Mo0 3 и др.), ранее считавшиеся простыми в паровой фазе, имеют димерное и полимерное строение, т.е. , Al 2 Cl 6 , (PdCl 2 ) x (см. рис. 1, а, б) и (MoO 3 ) 2 5 . В них «мостиковые» лиганды, связанные одинаковыми связями из двух атомов металлов (обозначены цифрой 2 на рис. 1), имеют координационное число 2.В соединениях в твердом состоянии, часто устроенных еще сложнее, координационное число галогенов и кислорода, ранее выбранных в качестве эталонного двухвалентного элемента, может быть равно 3 и даже 4. В гидридах бора каждый «мостиковый» атом водорода, который раньше считался стандартным одновалентным элементом, связан одинаковыми связями с двумя атомами бора (см. рис. 1, в). Алкильные группы также способны образовывать мостиковые связи в металлоорганических соединениях, таких как A1 2 (CH 3 ) 6 .

Рис. 1. Мостиковые лиганды (Cl, H, CH 3 ) в димерных и полимерных соединениях: (а) AI 2 CI 6 , (б) (PdCI 2 ) X 9002 (c) B 2 H 6 ) и (d) AI 2 (CH 3 ) 6 .

В соединениях переходного и ряда непереходных элементов стало характерным использование дополнительной валентности за счет образования связи металл-металл (кластерные соединения), в которых расстояние между атомами металла оказалось значительно меньше чем в отдельных металлах.Например, в дигалогенидах молибдена (см. рис. 2) и вольфрама сохраняется стабильная группа Me 6 Hal 4+ 8 (см. рис. 2), в которой атомы металла (Me) образуют правильный октаэдр во многих химических реакциях; каждый атом Me связан с четырьмя другими атомами Me и с четырьмя атомами галогена (Hal), а каждый атом Hal связан с тремя атомами Me. Связи Me—Me в кластерах могут быть кратными (как, например, в Re 2 CI 2- 8 , где расстояние Re—Re равно 0. на 5 À меньше, чем в металлическом Re, и при их образовании атомы могут расходовать не одну, а несколько валентностей).

Рис. 2. Кластерная структура Mo 6 Cl 8 4+ (•- атом Mo; • -атом Cl).

Неадекватность классического представления о валентности ясна и на примере так называемых нульвалентных соединений, в которых атом металла связан исключительно с нейтральными молекулами: примерами являются карбонилы металлов, например Ti( CO) 7 , Cr(CO) 6 и Fe(CO) 5 , а также аммины, такие как Pt(NH 3 ) 4 , среди прочих.В них совершенно отсутствует классическое валентное взаимодействие (у атомов С и N в молекулах СО и NH 3 нет неспаренных электронов), а связь осуществляется только через координационные валентности атома металла и лиганда молекулы. Нейтральные лиганды часто оказываются мостиковыми и связи образуются парами, например, в Co 4 (CO) 12 , и даже тройками, например, в Rh 6 (CO) 16 .

В теории валентности особый интерес представляют так называемые π -комплексы переходных металлов с ароматическими молекулами или молекулами с сопряженными связями в качестве лигандов (этилен, циклопентадиенил, бензол и др.), например ферроцен Fe (С 5 H 5 ) 2 , дибензолхром Cr(C 6 H 6 ) 2 (см. рис. 3, а, б), тетрациклопентадиенилтитан Ti(02 09 5 0 9 0 9 H 9 0 2 ) 4 и другие соединения.В отличие от таких комплексов, как [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+ , [Cr(H 2 0) 6 ] 2+ , или Cr(CO) 6 0 , где центральный атом образует связь с лигандом через один атом каждого лиганда (через N в амминах, O в гидратах и ​​т. д.), в π -комплексах атомы Fe, Cr и Ti взаимодействуют одинаково со всеми атомы С каждого ароматического кольца. Непригодность классических валентных или координационных чисел здесь очевидна; следует считать все атомы углерода пятивалентными, а атомы Fe, Cr и Ti — 10-, 12- и 20-валентными соответственно. Единственный неспаренный электрон, существующий в радикале -C 5 H 5 (как и во многих других ароматических радикалах, таких как тропил C 7 H 7 и др.), в равной степени принадлежит всем атомы углерода кольца. Для этого класса соединений стало необходимым понимание делокализованной («групповой») валентности, которая характеризует целую совокупность атомов С в ароматическом кольце.

Рис. 3. π-комплексы переходных металлов (• — атом металла; • —атом C): (а) ферроцен, Fe(C 5 H 5 ) 2 и (б) дибензолхром, Cr(C 6 H 6 ) 2 .

Теперь стало ясно, что координационное число в комплексах, как и валентность в простых соединениях, не является жестко специфической характеристикой элемента; для большого числа металлов обнаружены комплексы со всеми промежуточными значениями координационного числа от 3 до 7, 8 и 9. Здесь возникли трудности с определением самого координационного числа; в низкосимметричных высококоординационных комплексах расстояния М—Х даже для одинаковых лигандов Х часто оказывались разными; в то же время их расстояния могут быть больше тех достаточно коротких расстояний, для которых наличие сильного взаимодействия бесспорно, но их расстояния недостаточно велики, чтобы уверенно исключить атомы из координационной сферы комплекса.

Новые проблемы валентности возникли и в других областях химии. Большое развитие получили исследования свободных радикалов (например, метил СН 3 , трифенилметил… С(С 6 Н 5 ) 3 и др.), в которых имеются трехвалентные атомы углерода. В последнее десятилетие синтезированы такие соединения инертных газов, как XeF 2 , XeF 4 , XeF 6 , XeO 3 , т. е. соединения элементов, ранее считавшихся неспособными к химическому взаимодействию.Выяснилось также, что валентность элементов может сильно меняться при изменении внешних условий, в частности температуры. Например, PCl 5 , существующий при умеренных температурах в газовой фазе в виде мономерных молекул, при конденсации диспропорционирует с образованием пары катион-анион: катион — PCI 4 + (координационное число = 4) — и анион — PCI 6 (координационное число =6). С другой стороны, при более высоких температурах, молекулы PCL 3 , PCL 2 , PCL и ионы PCI 4 + , PCI 3 + , PCI 2 + , PCI + и так далее. Благодаря успехам химии газообразных молекул за последние 20 лет обнаружено большое количество соединений (часто сложного состава) с промежуточной и необычной валентностью, не встречающихся в соединениях при обычных условиях. Например, кроме давно известных анионов типа СО 3 и SO 4 , в настоящее время известны анионы СО 3 — и SO 4 — и нейтральные молекулы СО 3 и SO 4 . нашел; кроме насыщенных молекул типа СН 4 и С 2 Н 6 обнаружены ионы типа СН 5 + и С 2 Н 7 + + помимо молекулы H 2 обнаружен ион H 3 + ; и так далее.

В настоящее время установлено, что подавляющее большинство элементов могут проявлять переменную валентность, образуя целый ряд «валентно-ненасыщенных» соединений со всеми значениями от 1 до максимального, варьируя на 1 (например, известные молекулы включают BF, BF 2 и BF 3 , CF, CF 2 , CF 3 и CF 4 ). Валентность нельзя считать жестко определенной характеристикой элемента; можно говорить только об относительной типичности или относительной стабильности различных значений валентности.У непереходных элементов четной и нечетной групп наиболее устойчивы валентности соответственно четная и нечетная, например, в молекулах типа PF 3 , PF 5 , SF 2 , SF 4 , SF 6 , IF, IF 3 , IF 5 , IF 7 и т. д., где типичная валентность атомов P, S и I изменяется на две единицы.

Радикалы типа · PF 4 , · SF 3 , · SF 5 , · IF 2 , · IF 4 и т.д. четырехвалентного фосфора, нечетновалентных аналогов серы, нечетновалентных аналогов серы а инертные газы и четновалентные галогены значительно менее устойчивы и имеют ярко выраженную склонность к отщеплению одного электрона (с образованием более устойчивых катионов, таких как PF 4 + ,SF 3 + , SF 5 + ,IF 2 + , IF 4 + ) или один из замещающих атомов и характеризуются значительно меньшим временем жизни. В элементах боковых групп отношения между типичными и менее типичными валентностями носят более сложный характер.

Изучение электронных спектров показало, что двухатомные молекулы типа 0 2 , S 2 и OS имеют два неспаренных электрона; в рамках классических представлений это следует понимать так, что в подобных молекулах каждый атом сохраняет одну из своих валентностей неиспользованной, хотя видимых препятствий для их использования нет.

До настоящего времени проблема валентности в интерметаллических соединениях оставалась нерешенной; эти соединения обычно имеют сложный состав, такой как Cu 5 Zn 8 , Cu 31 Sn 8 и Zn 21 Fe 5 ; нестехиометрические оксиды; нитриды; карбиды; самоубийства; и другие соединения металлов, состав которых может непрерывно изменяться в сравнительно широких пределах.

Таким образом, поиск общего определения валентности, которое охватывало бы все известные типы соединений, а также предсказывало бы принципиальную возможность или невозможность существования еще неизвестных классов соединений, представляет собой сложную задачу. Конечно, параллельно с «неклассическими» соединениями химики синтезировали многие сотни тысяч соединений, которые можно интерпретировать в рамках обычных классических представлений о валентности. Однако ясно, что все существующие отдельные определения валентности (см. раздел 1) ограничены конкретными классами и типами соединений, в которых преобладает какой-либо один тип химического взаимодействия.Однако в общем случае связи имеют промежуточный характер между чисто ионными и чисто ковалентными, и все виды взаимодействий происходят одновременно, но в разных количественных соотношениях. Они резко меняются от класса к классу и более плавно от соединения к соединению внутри одного класса. В отсутствие общего определения валентности трудность состоит в том, чтобы определить границы, в которых частное определение валентности перестает быть верным и его заменяет другое определение.Решить эту проблему только на основе экспериментальных фактов и классических представлений невозможно. Значительную помощь в этом может оказать квантовая теория химической связи и валентности.

(3) Современная квантово-химическая формулировка валентности. Начиная с 30-х годов формулировка природы и характера валентности постоянно расширялась и углублялась параллельно с расширением и углублением понятия о химической связи. Существенный прогресс был достигнут в 1927 году, когда В.Гейтлер и Ф. Лондон выполнили первый количественный квантово-химический расчет для молекулы Н 2 . В подтверждение гипотезы Льюиса было показано, что химическая связь в H 2 фактически осуществляется парой электронов и является результатом электростатических (кулоновских) взаимодействий электронов и ядер. Образование молекулы из атомов энергетически выгодно, если спины электронов направлены в противоположные стороны, когда притяжение электронов к ядру (остову) чужеродных атомов больше, чем энергия отталкивания между электронами и ядрами.Параллельная ориентация спинов приводит к отталкиванию атомов друг от друга.

Позднее идеи Гайтлера и Лондона были распространены на многоатомные молекулы, что привело к созданию теории локализованных пар. Согласно этой теории, общая картина распределения электронной плотности в молекулах типа МХ к формируется из к независимых фрагментов М—Х, связь в каждом из которых образована парой электронов (один электрон из центральный атом М и один из заместителей Х), локализованных между атомами М и Х.Согласно этой теории, валентность связана не только с наличием неспаренного электрона, но и характеризуется состоянием, в котором этот электрон находится, или, говоря языком теории химической связи, атомной орбиталью, которую он занимает. Атомные орбитали разных типов имеют различную ориентацию в пространстве: орбиталь s сферически симметрична; орбитали p x , p y и p z вытянуты вдоль трех взаимно перпендикулярных осей; и так далее.Электроны атомов в молекуле в общем случае описываются «гибридными» (смешанными) орбиталями, которые, в принципе, могут включать любые валентные атомные орбитали в различных количественных соотношениях и в которых электронные облака сосредоточены вдоль направлений М -X связей значительно больше, чем на простых атомных орбиталях. Состояние валентных электронов, а следовательно, и свойства валентности атома М в значительной степени определяют закономерности в свойствах молекул МХ к для широкого круга заместителей X.Наиболее плодотворными оказались представления о направленных валентностях и валентных состояниях атомов, позволившие объяснить и обобщить ряд закономерностей геометрического строения и энергий химических связей органических и неорганических молекул.

ТЕОРИЯ НАПРАВЛЕННЫХ ВАЛЕНТНОСТЕЙ. В теории направленных валентностей предполагается, что связи М—Х в молекулах МХ к тем прочнее, чем больше перекрываются электронные облака гибридных орбиталей атомов М и Х, т. е. чем сильнее эти облака концентрируются вдоль направлений М—Х.Следовательно, молекулы MX k , должны иметь такое геометрическое строение, чтобы плотность гибридных атомных орбиталей вдоль направлений связи была максимальной, а валентные углы X—M—X совпадали с углами между направлениями гибридного атомные орбитали центрального атома. Например, в молекулах типа РН 3 и SH 2 связи образованы почти чистыми орбиталями центральных атомов и, следовательно, РН 3 и SH 2 имеют пирамидальную и угловую структуру с углы Н—М—Н примерно равны 90°.В дигалогенах Zn, Cd и Hg, диоксидах, дисульфидах и других соединениях углерода и его аналогов связи образованы sp-гибридными атомными орбиталями с валентными углами 180°, так что все молекулы типа CdCl 2 , Hg(CH 3 ) 2 , Hgl 2 , CS 2 и Si0 2 в паровой фазе имеют линейную структуру. В случае Ca, Sr, Ba, Ra и переходных металлов III-VI групп смешанная гибридизация sp + sd орбиталей приводит к угловой структуре для молекул вида CaF 2 , SrF 2 , BaHal 2 , TiO 2 , HfO 2 , TaO 2 , ThO 2 и UO 2 .

ВАЛЕНТНОЕ СОСТОЯНИЕ АТОМА. С проблемой валентности тесно связано приблизительное понятие валентного состояния атома — гипотетического состояния, в котором атом находится в молекуле. Он характеризуется валентной конфигурацией, т. е. типом и количеством заполненных и пустых атомно-орбитальных валентностей; их гибридизация, воспроизводящая геометрическое строение самой внутренней сферы рассматриваемого атома; по количеству электронов (в теории локализованной пары это целое число: 2, 1 или 0), заселяющих каждую из гибридных атомных орбиталей; и относительной ориентацией электронных спинов.Например, в молекуле метана CH 4 (см. рис. 4) атом C имеет валентную конфигурацию 2 s 2 p 3 с четырьмя тетрагональными sp 3 -гибридными1 орбиталями te), , направленных к вершинам тетраэдра, каждая из которых заселена одним электроном с неопределенно ориентированным спином, образующим одинарную связь Гайтлера-Лондона с соответствующим атомом Н. Как правило, валентное состояние атома в молекуле не совпадает с основным состоянием изолированного атома.Так, у углерода и его аналогов основное состояние (рис. 4, а) может быть только двухвалентным. У всех атомов II группы основное состояние s 2 вообще не может быть валентным, и при образовании таких молекул, как ZnCl и ZnCl 2 необходимо возбудить s электрон до ближайшего свободного p уровень. Энергия возбуждения в валентное состояние из основного состояния различна от элемента к элементу и может достигать нескольких сотен ккал/моль, внося существенный вклад в общий энергетический баланс образования молекул из атомов.В случае Zn, Cd и Hg возбуждение s p происходит при присоединении первого атома галогена и требует значительных затрат энергии (90—120 ккал/моль). Следовательно, энергия разрыва связи М—Hal в двухатомных молекулах MHal значительно меньше, чем для связи HalM—Hal в трехатомных молекулах MHal 2 . В Ca, Sr, Ba и Ra затраты энергии на возбуждение с р или с d значительно меньше (30-50 ккал/моль), и здесь энергии разрыва связей в галогенидах молекулы гораздо ближе друг к другу.

Рис. 4. Схема возбуждения валентного состояния (г) атома углерода в молекуле типа СН 4 из основного состояния (а), (а) Основное состояние низшей конфигурации 2 с 2 2 р 2 ; б – нижнее состояние валентной конфигурации 2s2p3; в) гибридизация атомной орбитали; г) неопределенная ориентация спинов валентных электронов (валентное состояние).

В сложных соединениях координационное число центрального атома часто больше числа электронов на его валентной оболочке.Важную роль здесь играют донорно-акцепторная связь и дативные связи, которые образованы неподеленной электронной парой (т. е. парами электронов с противоположными спинами, занимающими одну атомную орбиталь) одного атома и пустой орбиталью другого. Соответственно, формулировка валентности должна быть расширена; способность к образованию связей, а следовательно, и валентность атома обусловлены не только неспаренными электронами, но и неподеленными парами и пустыми орбиталями валентной оболочки. Наибольшая суммарная валентность должна быть равна числу всех атомных орбиталей, составляющих валентную оболочку атома, так как каждая валентная атомная орбиталь, независимо от того, сколько электронов заполняет ее для атома в валентном состоянии, потенциально способна образовать одну связь (Гайтлер-Лондон, донор-акцептор или дательный падеж).В рамках этой формулировки максимальная валентность всех элементов второго периода от Li до F равна 4 (одна s орбиталь + три p орбиталь), а для элементов следующих периодов 9 (из-за дополнительных пяти орбиталей d ) и так далее. Ответ на вопрос, какие из четырех или девяти валентностей являются насыщенными, а какие остаются неиспользованными, определяется в соединениях каждого конкретного типа не только свойствами самого атома и его положением в периодической системе, но и особенностями соединение в целом.Полный ответ на него можно получить с помощью квантово-химических расчетов. Благодаря донорно-акцепторному взаимодействию действительное число связей атома (а следовательно, и его валентность) в сложных и даже в простых соединениях может вообще быть больше, чем число его неспаренных электронов и число соседних атомов, связанных с ним. Это.

Напомним, что подразделение связей в соединениях на гайтлеровско-лондонские, донорно-акцепторные и дативные типы имеет, вообще говоря, лишь генетический смысл, так как после образования соединения происходит перераспределение электронной плотности и в нем происходит выравнивание связей: например, в каждом из комплексных анионов, таких как [BF 4 ] , [BeF 4 ] 2- , [SiF 6 ] 2- , [A1F 6 ] 3- и [ZnF 6 ] 4- все связи M—F полностью идентичны.

Установлено также, что в солях ион NO 3 имеет правильное треугольное строение, а ионы SO 4 2 и PO 4 3 — тетраэдрическое. Следовательно, строение молекул соответствующих солей более точно описывается структурными формулами, приведенными на рис. 5, г-ф, а не традиционными формулами рис. 5, а, не учитывающими реальное строение ионов. .

.

Теория локализованных пар ограничивается в основном несопряженными органическими и простыми неорганическими соединениями. Так, в случае «электронно-избыточных» молекул, таких как PF 5 , SF 6 , IF 7 , XeF 6 , эта теория не может объяснить образование более высоких валентностей в атомах P, S , I и Xe без обращения к валентным состояниям из более высоких целочисленных заселенностей внешних d орбиталей ( sp 3 d для P, sp 3 5 для I s 2 p 3 d 3 для Хе и так далее).Однако энергии возбуждения последних атомов Р, S, I и Хе столь велики (200—400 ккал/моль и более), что затраты энергии на их возбуждение, вероятно, не могут быть компенсированы выигрышем энергии в связи формирование. Аналогичные трудности возникают при рассмотрении комплексных соединений, координационных кристаллов и др. В «электронодефицитных» молекулах, таких как В 2 Н 6 (рис. 1, в), число связей, образованных атомом Н, больше, чем число, обнаруженное на его валентных атомных орбиталях, так что связи мостиковые H с двумя атомами B могут быть описаны только трехцентровыми молекулярными орбиталями, которые охватывают фрагменты B—H—B.В случае ароматических и сопряженных молекул, таких как C 5 H 5 , C 6 H 6 и C 7 H 7 , их комплексы с металлами (рис. 3) и другие производные валентности 2 -электронов в равной степени принадлежат всем атомам С и могут быть описаны только с помощью делокализованных молекулярных орбиталей, охватывающих все кольцо или углеродное ядро ​​в целом. Другими словами, формулировка локализованных валентностей и связей оказалась слишком узкой, чтобы охватить все известные типы соединений.

Следовательно, естественным следующим шагом в развитии общей теории валентности стал метод молекулярных орбиталей, рассматривающий молекулу как совокупность ядер и электронов, где каждый электрон движется в поле остальных электронов, а все ядра. Молекулярные орбитали, описывающие состояние электронов, в общем охватывают все атомы молекулы, так что каждый атом в принципе способен образовывать связи со всеми остальными атомами молекулы.Метод молекулярных орбиталей значительно более общий и систематический, что делает его в принципе пригодным для описания любого класса соединений.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Сыркин, ул. К. Периодическая система и проблема валентности. Москва, 1971.
Сыркин, ул. К., Дяткина М.Е. Химическая связь и строение молекул. Москва-Ленинград, 1946.
Полинг Л. Природа химической связи. Москва-Ленинград, 1947 г. (Перевод с англ.)
Шусторович Е. М. Новое в учении о валентности. Москва, 1968.
Коулсон, К. Валентинность. Москва, 1965. (Перевод с англ.)
Мюррелл Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Теория валентности. Москва, 1968. (Пер. с англ.)
Астахов К. В. Современное состояние периодической системы Д. И. Менделеева. Москва, 1969.

О. П. С ХАРКИН (под редакцией академика I А . К. С Ыркин )

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979).© 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

валентность — Викисловарь

Английский

Этимология 1

В значении «извлечение, приготовление», от латинского valia («сила, способность») (1425). Нынешнее значение «объединяющей способности (атома)» происходит от немецкого Valenz (1884 г.), от того же латинского слова. Лингвистическое определение образовалось по аналогии с его использованием в химии. Понятие «одномерная величина», используемое в психологии, также происходит от немецкого Valenz (1935).

Произношение[править]
Существительное[править]

валентность ( исчисляемое и неисчисляемое , множественное число валентность )

  1. (химия, медицина, устарело) Экстракт; препарат, в настоящее время особенно эффективный против определенного числа штаммов возбудителя.
  2. (химия) Объединяющая способность атома, радикала или функциональной группы, определяемая количеством электронов, которые он потеряет, приобретет или разделит при соединении с другими атомами и т. д.[с 1884 г.]
    Синоним: валентность
  3. (химия) Количество сайтов связывания молекулы, такой как антитело или антиген.
  4. (лингвистика) Количество аргументов, которые может иметь глагол, включая подлежащее, от нуля (например, «Идет дождь») до трех (например, «Боб дарит Алисе цветок») или меньше. обычно четыре.
    Синоним: валентность

    Количество связей, которое имеет глагол, составляет то, что мы будем называть валентностью глагола.

  5. (особенно психология) Одномерное значение, присвоенное объекту, ситуации или состоянию, которое обычно может быть положительным или отрицательным. [с 1935]

    гнев и страх имеют негативную валентность

  6. (социология) Ценность.
Альтернативные формы[править]
Производные термины[править]
Связанные термины[править]
Переводы[править]

химия: комбинационная емкость

химия: количество мест связывания молекулы

лингвистика: количество аргументов, которые может иметь глагол

психология: одномерное значение, присвоенное объекту, ситуации или состоянию

Приведенные ниже переводы необходимо проверить и вставить выше в соответствующие таблицы переводов, удалив все номера.Числа не обязательно совпадают с числами в определениях. Инструкции см. в Викисловаре: Макет записи § Переводы.

Переводы для проверки

Этимология 2

Эта этимология неполная. Вы можете помочь Викисловарю, уточнив происхождение этого термина.

Произношение[править]
Существительное[править]

валентность ( множественное число валентность )

  1. Альтернативное написание ламелей

Дополнительная литература[править]

Анаграммы


Произношение[править]

Существительное[править]

валентность   f

  1. (химия) валентность, валентность
    Синоним: mocenství
  2. (лингвистика) валентность, валентность
Производные термины[править]
Связанные термины[править]

Дополнительная литература[править]

  • валентность в Příruční slovník jazyka českého , 1935–1957
  • валентность в Slovník spisovného jazyka českého , 1960–1971, 1989
  • валентность в Академический словарь гражданских слов , 1995, и приручка. ujc.cas.cz

Этимология

Бэкформинг из одновалентный . и т.д.

Произношение[править]

Существительное[править]

валентность   f ( множественное число валентность )

  1. (химия) валентность
  2. (лингвистика) валентность
См. также[править]

Дополнительная литература[править]

Анаграммы

валентных электронов — концепция — химия, видео от Brightstorm

Валентные электроны — это внешние электроны, участвующие в образовании связи.Только электроны на s- и p-орбиталях являются валентными электронами, поэтому данный атом может иметь от 0 до 7 валентных электронов. Атомы с 0 валентными электронами называются инертными газами и не любят образовывать связи. Атом с валентными электронами можно изобразить графически с помощью точечных диаграмм Льюиса.

Итак, мы поговорим о валентном электроне. Мы знаем, что электроны — это отрицательно заряженные частицы в атоме, они окружают ядра.Но мы собираемся говорить более конкретно о валентных электронах, а валентные электроны — это электроны на самых внешних орбиталях, на самом высоком принципиальном энергетическом уровне. Так что именно они отвечают за связывание, химические свойства каждого элемента и так далее и тому подобное. Так что именно их мы будем использовать намного чаще, когда будем двигаться дальше. Итак, давайте поговорим о них, литий, который мы знаем, имеет в общей сложности 3 электрона, используя эту электронную конфигурацию, поэтому имеет 3 электрона, но у него есть только 1 валентный электрон, а самый высокий энергетический уровень равен 2, и есть только 1 электрон на втором основном энергетическом уровне.Итак, мы собираемся сказать, что у него есть 1 валентный электрон, что ve будет обозначать валентный электрон.

Переходя к фтору, фтор имеет в общей сложности 2 из 10 электронов, но только 8 из них, в атоме или оболочке s и p. Вторым принципом энергетического уровня будут наши валентные электроны, те, которые действительно будут иметь значение. Итак, в этом случае у нас есть 8 валентных электронов, достаточно честно. Глядя на галлий, у галлия всего 31 электрон, но на четвертом основном энергетическом уровне у него всего 3 валентных электрона.Обратите внимание, что только 3 до d не считается, потому что это только третий принцип энергии уровня. Четвертый — самый высокий, но мы возьмем только электроны на четвертом основном энергетическом уровне, в данном случае их 3.

Итак, в периодической таблице есть закономерность, которая говорит нам о валентных электронах и о том, как мы можем определить их, не просматривая электронную конфигурацию. Итак, если вы посмотрите на вещи из группы 1, водород, литий, натрий и так далее, у всех этих парней есть один валентный электрон.Если вы перейдете к группе 2, у всех этих парней по 2 валентных электрона. Мы собираемся пропустить переходные металлы, потому что все они имеют дело с электронами внутренней оболочки, и мы займемся ими в другой раз.

Но переходя к группе 3, у которой 3, у группы углерода, которая является группой 4, есть 4, и так далее, вплоть до инертных газов, у которых есть 8. Так что я могу просто посмотреть на периодическую таблицу и сказать: «Хорошо, сера — это в группе 1, 2, 3, 4, 5, 6 он должен иметь 6 валентных электронов». Вот как вы вычисляете валентные электроны.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

валентность — определение и значение

  • В конкретном контексте юрисдикции с высоким уровнем финансирования и относительно сильными профсоюзами основной валентностью власти профсоюзов будет изменение образовательной политики на периферии в интересах учителей, а не в интересах общества. интерес.

    Мэтью Иглесиас » По запросу: профсоюзы учителей

  • Малликен глубоко интересовался теорией валентности и молекулярной структурой.

    Роберт С. Малликен — Биография

  • Участники были проинформированы о рейтинге слова валентности и задаче на просодическую память только при запуске соответствующего тестового блока в реальном эксперименте.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Однако в любом случае эффект слова валентность будет зависеть от просодической памяти участников и, следовательно, коррелировать с ней.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Если просодия модулирует валентность слова во время кодирования или консолидации памяти, память для просодии должна быть нерелевантной и, следовательно, может не коррелировать с эффектом валентности слова.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Однако, что более важно, последнее значение не коррелирует со словом валентность эффект.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Однако только на одном этапе тестирования за этим суждением следовала оценка слова валентность .

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Участники выполнили оценку слова валентность по набору слов, отличному от задания на просодическую память.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Будущие исследования могут решить эту проблему, используя одни и те же стимулы в словесной валентной задаче и задаче на просодическую память, но с разделением их на несколько дней.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Участники были проинформированы о рейтинге слова валентности только в начале теста на распознавание слов в реальном эксперименте.

    Оповещения PLoS ONE: новые статьи

  • Разница между валентностью и валентностью электронов

    Основное отличие — валентность против валентных электронов

    Несмотря на то, что два термина, Валентность и Валентные Электроны очень тесно связаны друг с другом, между ними есть тонкие различия. Валентность по своему литературному значению в химии связана со способностью. С химической точки зрения валентность элемента — это количество связей, которые он может образовать. Валентные электроны будут электронами, которые могут принять участие в этой связи. Таким образом, основное различие между валентностью и валентными электронами заключается в том, что валентность — это количество связей, которые могут быть образованы атомом или элементом , тогда как валентные электроны — это электроны, которые принимают участие в образовании этой связи.              

    Что такое валентность

    Согласно определению ИЮПАК, валентность — это «максимальное число одновалентных атомов (первоначально атомов водорода или хлора), которые могут соединяться с атомом рассматриваемого элемента, или с фрагментом, или для которых атом этого элемента может быть заменены’. Важно отметить тот факт, что здесь рассматриваются одновалентные атомы, поскольку они будут спариваться с одним электроном за раз. Однако если для этой цели использовать такой элемент, как кислород, являющийся двухвалентным атомом, то валентность будет равна удвоенному количеству кислорода, принимавшего участие в образовании связей.

    Диаграмма валентности соединения будет показывать связность атомов в линиях, и это не обязательно будет представлять пару общих электронов. Именно концепция валентности привела к современным теориям, связанным с химической связью, таким как; Теория валентных связей, структуры Льюиса, теория молекулярных орбиталей и теория отталкивания электронных пар валентных оболочек.Элементы основной группы обычно показывают одну валентность, тогда как переходные металлы славятся несколькими валентностями.

    Теория валентной связи: две p-орбитали, образующие π-связь.

    Что такое валентные электроны

    Валентные электроны — это электроны, которые принимают участие в образовании связи. Обычно они располагаются в самой внешней оболочке элементов главной группы и даже могут находиться в замкнутых оболочках переходных металлов, так как имеют несколько валентностей. Именно валентные электроны определяют химические характеристики каждого элемента, и они сгруппированы по столбцам периодической таблицы в зависимости от количества валентных электронов.

    Атомы, которые имеют на один или два валентных электрона больше, чем требуется для формирования электронной конфигурации благородного газа (инертной), очень реактивны по сравнению с атомами, которые имеют больше валентных электронов во внешней оболочке. Например, если элемент должен отдать свои электроны, чтобы достичь электронной конфигурации благородного газа, легче удалить один или два электрона, чем удалить больше электронов против ядерного притяжения. То же самое происходит, когда необходимо принять электроны, чтобы достичь конфигурации благородного газа.При сильных электроотрицательных воздействиях в этом случае легче принять несколько электронов, чем много. Кроме того, поскольку валентные электроны находятся в самой внешней оболочке элемента, они способны поглощать фотоны энергии и переходить в возбужденное состояние на более высокий энергетический уровень, а также могут высвобождать энергию и спускаться на более низкий энергетический уровень. В случае окисления электроны, которые поглощают достаточное количество энергии, могут быть удалены из элемента из-за большого количества кинетической энергии.

    Разница между валентностью и валентностью электронов

    Определение

    Валентность атома/элемента — это количество связей, которые он может образовать вокруг себя.

    Валентные электроны обычно находятся во внешней оболочке элемента и принимают участие в образовании химических связей.

    Теория

    Валентность объясняет образование связей между атомами.

    Валентные электроны больше относятся к элементному характеру.

    Применение

    Валентность является только концепцией и не включает электронные переходы.

    Валентные электроны активно участвуют в образовании связей и создании атомарных ионов благодаря своей химии переходов.

    Воздействие на элементы из переходных металлов

    Переходные металлы могут иметь несколько валентностей в зависимости от элемента.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
    тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск