Валентность как находить: Валентность. Как найти валентность. Элементы с постоянной валентностью

Содержание

Валентность. Как найти валентность. Элементы с постоянной валентностью

Валентность - это способность атома данного элемента образовывать определенное количество химических связей.

Образно говоря, валентность - это число "рук", которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких "рук" у атомов нет; их роль играют т. н. валентные электроны.

Можно сказать иначе: валентность - это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.

Необходимо четко усвоить следующие принципы:


Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить:

ЭлементыПостоянная валентность
щелочные металлы (Li, Na, K, Rb , Cs, Fr) I
металлы II группы, главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) II
алюминий (Al) III
кислород (О) II
фтор (F) I

Остальные элементы могут проявлять разную валентность.


Высшая валентность элемента в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент.

Например, марганец находится в VII группе (побочная подгруппа), высшая валентность Mn равна семи. Кремний расположен в IV группе (главная подгруппа), его высшая валентность равна четырем.

Следует помнить, однако, что высшая валентность не всегда является единственно возможной. Например, высшая валентность хлора равна семи (убедитесь в этом!), но известны соединения, в которых этот элемент проявляет валентности VI, V, IV, III, II, I.

Важно запомнить несколько исключений: максимальная (и единственная) валентность фтора равна I (а не VII), кислорода - II (а не VI), азота - IV (способность азота проявлять валентность V - популярный миф, который встречается даже в некоторых школьных учебниках).


Валентность и степень окисления - это не тождественные понятия.

Эти понятия достаточно близки, но не следует их путать! Степень окисления имеет знак (+ или -), валентность - нет; степень окисления элемента в веществе может быть равна нулю, валентность равна нулю лишь в случае, если мы имеем дело с изолированным атомом; численное значение степени окисления может НЕ совпадать с валентностью.

Например, валентность азота в N2 равна III, а степень окисления = 0. Валентность углерода в муравьиной кислоте = IV, а степень окисления = +2.


Если известна валентность одного из элементов в бинарном соединении, можно найти валентность другого.

Делается это весьма просто. Запомните формальное правило: произведение числа атомов первого элемента в молекуле на его валентность должно быть равно аналогичному произведению для второго элемента.

В соединении AxBy: валентность (А) • x = валентность (В) • y

Пример 1. Найти валентности всех элементов в соединении NH3.

Решение. Валентность водорода нам известна - она постоянна и равна I. Умножаем валентность Н на число атомов водорода в молекуле аммиака: 1 • 3 = 3. Следовательно, для азота произведение 1 (число атомов N) на X (валентность азота) также должно быть равно 3. Очевидно, что Х = 3. Ответ: N(III), H(I).


Пример 2. Найти валентности всех элементов в молекуле Cl2O5.

Решение. У кислорода валентность постоянна (II), в молекуле данного оксида пять атомов кислорода и два атома хлора. Пусть валентность хлора = Х. Составляем уравнение: 5 • 2 = 2 • Х. Очевидно, что Х = 5. Ответ: Cl(V), O(II).


Пример 3. Найти валентность хлора в молекуле SCl2, если известно, что валентность серы равна II.

Решение. Если бы авторы задачи не сообщили нам валентность серы, решить ее было бы невозможно. И S, и Cl - элементы с переменной валентностью. С учетом дополнительной информации, решение строится по схеме примеров 1 и 2. Ответ: Cl(I).


Зная валентности двух элементов, можно составить формулу бинарного соединения.

В примерах 1 - 3 мы по формуле определяли валентность, попробуем теперь проделать обратную процедуру.

Пример 4. Составьте формулу соединения кальция с водородом.

Решение. Валентности кальция и водорода известны - II и I соответственно. Пусть формула искомого соединения - CaxHy. Вновь составляем известное уравнение: 2 • x = 1 • у. В качестве одного из решений этого уравнения можно взять x = 1, y = 2. Ответ: CaH2.

"А почему именно CaH2? - спросите вы. - Ведь варианты Ca2H4 и Ca4H8 и даже Ca10H20 не противоречат нашему правилу!"

Ответ прост: берите минимально возможные значения х и у. В приведенном примере эти минимальные (натуральные!) значения как раз и равны 1 и 2.

"Значит, соединения типа N2O4 или C6H6 невозможны? - спросите вы. - Следует заменить эти формулы на NO2 и CH?"

Нет, возможны. Более того, N2O4 и NO2 - это совершенно разные вещества. А вот формула СН вообще не соответствует никакому реальному устойчивому веществу (в отличие от С6Н6).

Несмотря на все сказанное, в большинстве случаев можно руководствоваться правилом: берите наименьшие значения индексов.


Пример 5. Составьте формулу соединения серы с фтором, если известно, что валентность серы равна шести.

Решение. Пусть формула соединения - SxFy. Валентность серы дана (VI), валентность фтора постоянна (I). Вновь составляем уравнение: 6 • x = 1 • y. Несложно понять, что наименьшие возможные значения переменных - это 1 и 6. Ответ: SF6.


Вот, собственно, и все основные моменты.

А теперь проверьте себя! Предлагаю пройти небольшой тест по теме "Валентность".

Хотите узнать, почему "классическое" определение валентности часто не "работает"? Почему валентность железа в FeO не равна двум? Почему для описания комплексных веществ используется понятие "координационное число"?

Смотрите продолжение этой статьи →


как найти валентность, я не понял вообще как её находить?

Образно говоря, валентность - это число "рук", которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких "рук" у атомов нет; их роль играют т.
н. валентные электроны.

Можно сказать иначе: валентность - это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.

Необходимо четко усвоить следующие принципы:

Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить:

Элементы Постоянная валентность
щелочные металлы (Li, Na, K, Rb , Cs, Fr) I
металлы II группы, главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) II
алюминий (Al) III
кислород (О) II
фтор (F) I

Остальные элементы могут проявлять разную валентность.

Высшая валентность элемента в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент.

Например, марганец находится в VII группе (побочная подгруппа), высшая валентность Mn равна семи. Кремний расположен в IV группе (главная подгруппа), его высшая валентность равна четырем.

Следует помнить, однако, что высшая валентность не всегда является единственно возможной.

Например, высшая валентность хлора равна семи (убедитесь в этом!), но известны соединения, в которых этот элемент проявляет валентности VI, V, IV, III, II, I.

Важно запомнить несколько исключений: максимальная (и единственная) валентность фтора равна I (а не VII), кислорода - II (а не VI), азота - IV (способность азота проявлять валентность V - популярный миф, который встречается даже в некоторых школьных учебниках).

Валентность и степень окисления - это не тождественные понятия.

Эти понятия достаточно близки, но не следует их путать! Степень окисления имеет знак (+ или -), валентность - нет; степень окисления элемента в веществе может быть равна нулю, валентность равна нулю лишь в случае, если мы имеем дело с изолированным атомом; численное значение степени окисления может НЕ совпадать с валентностью. Например, валентность азота в N2 равна III, а степень окисления = 0. Валентность углерода в муравьиной кислоте = IV, а степень окисления = +2.

Если известна валентность одного из элементов в бинарном соединении, можно найти валентность другого.

Делается это весьма просто. Запомните формальное правило: произведение числа атомов первого элемента в молекуле на его валентность должно быть равно аналогичному произведению для второго элемента.

В соединении AxBy: валентность (А) • x = валентность (В) • y

Как определить валентность химических элементов - Разные правила и памятки - Памятки ученикам

Рассматривая формулы различных соединений, нетрудно заметить, что число атомов одного и того же элемента в молекулах различных веществ не одинаково. Например, HCl, NH4Cl, H2S, H3PO4 и т.д. Число атомов водорода в этих соединениях изменяется от 1 до 4. Это характерно не только для водорода.

Как же угадать, какой индекс поставить рядом с обозначением химического элемента? Как составляются формулы вещества? Это легко сделать, когда знаешь валентность элементов, входящих в состав молекулы данного вещества.

Валентность  это свойство атома данного элемента присоединять, удерживать или замещать  в химических реакциях определённое количество атомов другого элемента.

За единицу валентности принята валентность атома водорода. Поэтому иногда определение валентности формулируют так:валентность  это свойство атома данного элемента присоединять или замещать определённое количество атомов водорода.

Если к одному атому данного элемента прикрепляется один атом водорода, то элемент одновалентен, если два  двухвалентен и т.д. Водородные соединения известны не для всех элементов, но почти все элементы образуют соединения с кислородом О. Кислород считается постоянно двухвалентным.

Постоянная валентность:

– H, Na, Li, K, Rb, Cs
II  O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III  B, Al, Ga, In

Но как поступить в том случае, если элемент не соединяется с водородом? Тогда валентность необходимого элемента определяют  по валентности известного элемента. Чаще всего её находят, используя валентность кислорода,  потому что в соединениях его валентность всегда равно 2.

Например, не составит труда найти валентность элементов в следующих соединениях: Na2O (валентность Na  1, O  2), Al2O(валентность Al  3, O  2).

Химическую формулу данного вещества можно составить, только зная валентность элементов. Например, составить формулы таких соединений, как CaO, BaO, CO, просто, потому что число атомов в молекулах одинаково, так  как валентности элементов равны.

А если валентности разные? Когда мы действуем в таком случае? Необходимо запомнить следующее правило: в формуле любого химического  соединения произведение валентности одного элемента на число его атомов в молекуле равно произведению валентности на число атомов другого элемента. Например, если  известно, что валентность Mn  в соединении равна 7, а O 

 2, тогда формула соединения будет выглядеть так  Mn2O7.

Как же мы получили формулу?

Рассмотрим алгоритм составления формул по валентности для состоящих из двух химических элементов.

Существует правило, что число валентностей у одного химического элемента равно числу валентностей у другого. Рассмотрим на примере образования молекулы, состоящей из марганца и кислорода.
Будем составлять в соответствии с алгоритмом:

1. Записываем рядом символы химических элементов:

Mn O

2. Ставим над химическими элементами цифрами их валентности (валентность химического элемента можно найти в таблице периодической системы Менделева, у марганца  7, у кислорода   2.

3. Находим наименьшее общее кратное (наименьшее число, которое делится без остатка на 7 и на 2). Это число 14. Делим его на валентности элементов 14 : 7 = 2, 14 : 2 = 7, 2 и 7 будут индексами, соответственно у фосфора и кислорода. Подставляем индексы.

Зная валентность одного химического элемента, следуя правилу: валентность одного элемента × число его атомов в молекуле = валентность другого элемента × число атомов этого (другого) элемента,  можно определить валентность другого.

Mn2O(7 · 2 = 2 · 7).

2х = 14,

х = 7.

Понятие о валентности было введено в химию до того, как стало известно строение атома. Сейчас установлено, что это свойство элемента связано с числом внешних электронов. Для многих элементов максимальная валентность вытекает из положения этих элементов в периодической системе.

Валентность. Степень окисления химических элементов

Валентность химических элементов

Валентность элемента — число химических связей, которые образует один атом данного элемента в данной молекуле.

Валентные возможности атома определяются числом:

  • неспаренных электронов
  • неподеленных электронных пар
  • вакантных валентных орбиталей

Правила определения валентности элементов в соединениях

  1. Валентность водорода принимают за I (единицу).
  2. Кислород в своих соединениях всегда проявляет валентность II.
  3. Высшая валентность равна номеру группы.
  4. Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в таблице) и номером группы, в которой находится данный элемент, т.е. 8 – № группы.
  5. Валентность может быть постоянной или переменной.
  6. Валентность простых веществ не равна нулю. Исключение VIII группа главная подгруппа (благородные газы).

Валентность элементов не имеет знака.

У металлов, находящихся в главных подгруппах, валентность равна номеру группы. 

У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая.

Пример

Сера (S) имеет высшую валентность VI и низшую (8 – 6), равную II.

Фосфор (P) проявляет валентности V и III.

Запомни!

В большинстве случаев валентность и степень окисления численно совпадают, хотя это разные характеристики. Но!

  • СО (монооксид углерода) - валентность атома углерода равна III, а степень окисления +2
  • HNO3 (азотная кислота) - валентность атома азота равна IV, а степень окисления +5
  • Н2О2 (пероксид водорода) - валентность водорода равна I, валентность атома кислорода равна II, а степень окисления водорода равна +1, а степень окисления кислорода равна -1. Аналогично во всех пероксидах валентность кислорода равна II.
  • N2h5 (гидразин) - валентность азота равна III, а степень окисления равна +2.
  •  h3 (I), N2 (III), O2 (II), F2 (I), Cl2 (I), Br2 (I), I2 (I), а степени окисления равны 0.

Степень окисления химических элементов

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи в соединении ионные (то есть все связывающие электронные пары полностью смещены к атому более электроотрицательного элемента).

Численно она равна количеству электронов, которое отдает атом приобретающий положительный заряд, или количеству электронов, которое присоединяет к себе атом, приобретающий отрицательный заряд.

Различие понятий степень окисления и валентность

Понятие валентность используется для количественного выражения электронного взаимодействия в ковалентных соединениях, то есть в соединениях, образованных за счет образования общих электронных пар. Степень окисления используется для описания реакций, которые сопровождаются отдачей или присоединением электронов.

В отличии от валентности, являющейся нейтральной характеристикой, степень окисления может иметь положительное, отрицательное, или нулевое значение. Положительное значение соответствует числу отданных электронов, а отрицательная числу присоединенных. Нулевое значение означает, что элемент находится либо в форме простого вещества, либо он был восстановлен до 0 после окисления, либо окислен до нуля после предшествующего восстановления.  

Определение степени окисления конкретного химического элемента

Степень окисления простых веществ всегда равна нулю.

Элементы с постоянной степенью окисления

Степень окисления = +№ группы

I группа главная подгруппа степень окисления +1.

II группа главная подгруппа степень окисления +2.

III группа главная подгруппа (бор, алюминий) степень окисления равна +3. 

Исключения

  • Водород (H) в соединениях с различными неметаллами всегда проявляет степень окисления +1, за исключением Si(+4)h5(-), B2(+3)H6(-), B(+3)h4(-), где водород принимает степень окисления -1, а в соединениях с металлами водород всегда имеет степень окисления -1: Na(+)H(-), Ca(+2)h3(-).  
  • Кислород в большинстве соединений имеет степень окисления -2. Однако в составе пероксидов его степень окисления равна -1 (например h3(+)O2(-), Na(2+)O(2-), Ba(+2)O2(-) и др.), а в соединениях с более электроотрицательным элементом - фтором - степень окисления кислорода положительна: O2(+)F2(-), O(+2)F2(-).
  • Фтор (F) как наиболее электроотрицательный элемент во всех соединениях проявляет степень окисления -1 (хотя расположен в VII группе главной подгруппе).
  • Серебро (Ag) имеет постоянную степень окисления +1 (хотя расположен в I группе побочной подгруппе).
  • Цинк (Zn) имеет постоянную степень окисления +2 (хотя расположен во II группе побочной подгруппе).

Элементы с переменной степенью окисления

Все остальные элементы (за исключением VIII группы главной подгруппы).

Для элементов главных подгрупп:

  • Высшая степень окисления = +№ группы.
  • Низшая степень окисления = +№ группы – 8.
  • Промежуточная степень окисления = +№ группы – 2.

Пример

Фосфор (P)

  • Высшая степень окисления = +5.
  • Низшая степень окисления = -3.
  • Промежуточная степень окисления = +3.

Если молекула образована ковалентными связями, то более электроотрицательный атом имеет отрицательную степень окисления, а менее электроотрицательный — положительную. 

При определении степени окисления в продуктах химических реакций исходят из правила электронейтральности, в соответствии с которым сумма степеней окисления различных элементов, входящих в состав вещества, должна быть равна нулю. 

Примеры определения степеней окисления в сложных веществах

Задание 1

Определите степени окисления всех элементов в соединение N2O5.

Решение

В молекуле N2O5 более электроотрицательным является атом кислорода, следовательно, он находится в своей низшей степени окисления -2, а атом азота имеет степень окисления +5. Полученная алгебраическая сумма степеней окисления будет равняться нулю: 2*(+5) + 5*(-2) = 0.

Задание 2

Определите степени окисления всех элементов в соединение Na2SO4.

Решение

Степень окисления натрия равна +1, так как это элемент первой группы главной подгруппы. Степень окисления кислорода равна -2, так как данное соединение не относится к исключениям. Сера — это элемент VI группы главной подгруппы, поэтому у нее переменная степень окисления, которую нужно рассчитать.

Степень окисления серы (S) обозначаем за х, учитываем, что алгебраическая сумма степеней окисления равна 0, а также принимаем во внимание число атомов каждого химического элемента, получаем уравнение: 2*(+1) + х + 4(-2) = 0. Отсюда х  = +6. 

Задание 3

Определите степени окисления всех элементов в соединение K2Cr2O7.

Решение

Степень окисления калия равна +1, так как это элемент первой группы главной подгруппы. Степень окисления кислорода равна -2, так как данное соединение не относится к исключениям. Хром — это элемент VI группы побочной подгруппы, поэтому у нее переменная степень окисления, которую нужно рассчитать.Степень окисления серы (Cr) обозначаем за х, учитываем, что алгебраическая сумма степеней окисления равна 0, а также принимаем во внимание число атомов каждого химического элемента, получаем уравнение: 2*(+1) + 2*х + 7(-2) = 0. Отсюда х  = +6. 

Полезные ссылки

Источник материала

Валентность химических элементов (видео)

Степень окисления (видео)

Валентные возможности углерода (видео)

Валентные возможности азота (видео)

Дополнительные материалы

Валентные возможности атомов химических элементов (видео)

Как определить валентность химических элементов в соединениях по таблице Менделеева (атома, кислотного остатка): по формуле, видеоурок


Валентность – термин, обозначающий способность атомов химических элементов вступать в соединения с атомами других элементов. С латыни это слово можно перевести как «способность» или «сила». Понятие «валентность» в химии одно из основных. Его ученые начали использовать еще до того, как определили строение атома. Зная, как определить валентность, они смогли описать природу химических связей.

При детальном изучении предложенной химической формулы можно отметить, что количество атомов у одного и того же элемента в разных веществах может отличаться. Возникает вопрос о том, как же определить индекс хим. эл-нта и не ошибиться в написании формулы. Сделать это будет просто, если перед этим познакомиться с таким понятием как «валентность».

Основные сведения

Валентность (V) – это возможность атомов различных химических элементов образовывать связи между собой. Другими словами можно сказать, что это способность атома (мельчайшей частицы) присоединить к себе определенное количество других атомов.

[stop]Это не всегда постоянное число для одного и того же элемента. В разных соединениях последний может обладать различными значениями. [/stop]

Понятие «валентность» было введено еще до того времени, как ученые смогли наконец изучить строение атома (что произошло в 1853 году). В частности, поэтому оно пережило некоторые изменения.

Начало теории, которая объясняет наличие таких связей, изначально положил Франкленд. Но в то время его идеи о присутствии в природе «связывающей силы» не были приняты и распространены среди ученых. Важная, можно сказать, что даже решающая роль в дальнейшем развитии теории принадлежала Кекуле. Но он называл эту способность атомов создавать связи основностью.  Также был уверен в том, что это неизменная способность каждой разновидности атомов. Несколько позже теория была дополнена. Свою лепту в ее формирование внес ученый Бутлеров. Постепенно на основе теории химики получили возможность изображать молекулы, что помогло им в изучении строения различных веществ, присутствующих в природе.

В дальнейшем же теория развивалась благодаря тому, что Менделеев представил широкой общественности свое научное открытие — учение о периодическом изменении свойств элементов.

Если посмотреть на валентность с точки зрения электронной теории, то можно определить, что она напрямую связана с количеством внешних электронов атома. Основываясь на этом, ученые под «валентностью» стали подразумевать то число электронных пар, которыми он может быть связан с другими атомами. Данное положение позволило в дальнейшем им определить и описать природу химической связи. Суть ее в том, что пара микрочастиц определенного вещества делит между собой тоже пару валентных электронов.

Химикам 19 века все же удавалось определять валентность еще тогда, когда они не подозревали о существовании такой мельчайшей частицы, как атом. Это было непросто. Определение проводилось с опорой на химический анализ.

С помощью химического анализа ученым удавалось определить точный состав химического соединения – сколько мельчайших частиц различных элементов присутствует в 1 молекуле. Такой способ достаточно сложен. Химикам необходимо было сначала определить точную массу каждого из эл-тов в образце вещества без примесей.

У данной методики были и свои недостатки. Например, определить V эл-нта возможно было только в простом соединении с одновалентным гидридом или двухвалентным оксидом. Это говорит о том, что такой способ определить V допустимо применять только к простым веществам. Для кислот он не подходит. Его можно применить к ним, но в таком случае получится определить только V кислотных остатков.

Валентность и электронная теория

Опираясь на электронную теорию можно сказать, что V мельчайших частиц можно определить на основании числа непарных электронов, которые принимают непосредственное участие в процессе образования электронных пар с электронами других таких же частиц.

Стоит отметить, что в образовании химических связей задействованы только те электроны, которые располагаются на внешней оболочке атома. Поэтому можно определить, что максимальная V равна числу электронов во внешней оболочке. Понятие валентность и ее определение связано с Периодическим законом, который открыл Менделеев.

Определение по таблице Д. И. Менделеева

Чтобы определить V по таблице Менделеева необходимо знать, что такое группы и подгруппы периодической таблицы. Это вертикальные столбцы, которые делят все эл-нты по определенному признаку. В зависимости от признака, выделяют подразделения. Этими столбцами эл-нты делятся на тяжелые и легкие, а также подгруппы — галогены, инертные газы и тому подобное.

Итак, чтобы определить V нужно руководствоваться двумя правилами:

  1. Высшая V (ВВ) элемента равна номеру его группы.
  2. Низшая V (НВ) находится как разница между числом 8 и номером группы, в которой расположен данный элемент.

Пример определения: фосфор проявляет ВВ – P2O5 и НВ (8-5)=3– PF3.

Таблица Менделеева (нажмите для увеличения)

Стоит также отметить несколько основных характеристик и особенностей, которые стоит учитывать переде тем, как определить этот показатель:

  • V водорода всегда I – H2O, HNO3, H3PO4.
  • Кислорода всегда равна II – CO2, SO3.
  • У металлов, которые расположены в главной подгруппе, этот показатель всегда равен номеру группы – Al2O3, NaOH, KH.
  • Для неметаллов чаще всего проявляются только две V– высшая и низшая.

Также существуют эл-нты, у которых может быть 3 или 4 разных значений этого показателя. К ним относятся хлор, бор, йод, хром, сера и другие. Например, хлор обладает показателями I, III, V, VII – HCl, ClF3,ClF5,HClO4 соответственно.

Определение по формуле

Чтобы определить по формуле можно воспользоваться несколькими правилами:

  1. Если известна валентность (V) одного из эл-нтов в двойном соединении: допустим, есть соединение углерода и кислорода СО2, при этом мы знаем, что V кислорода всегда равна II, тогда для определения можем воспользоваться таким правилом: произведение числа атомов на его V одного эл-нта должно равняться произведению числа атомов другого эл-нта на его V. Таким образом, V углерода можно определить так – 2×2 (в молекуле 2 атома кислорода с V= 2), то есть она будет равняться 4. Рассмотрим еще несколько примеров, как определить валентность: P2O5 – тут V фосфора = (5*2)/2 = 5. HCl – V хлора будет равна I, так как в этой молекуле 1 атом водорода, и V= 1.
  2. Если известна V нескольких эл-нтов, которые составляют группу, определить можно так: в молекуле гидроксида натрия NaOH V кислорода равняется II, а V водорода – I, таким образом группа -OH обладает одной свободной валентностью, так как кислород присоединил только один атом водорода и еще одна связь свободна. К ней и присоединится натрий. Можно сделать вывод, что натрий – одновалентный элемент.

Разница между степенью окисления и валентностью

Очень важно понимать принципиальную разницу между этими понятиями. Степень окисления – это условный электрический заряд, которым обладает ядро, в то время как валентность – это количество связей, которые оно может установить.

Рассмотрим подробнее, что такое степень окисления. Согласно современной теории о строении атома, ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов без заряда, а вокруг него находятся электроны с отрицательным зарядом, которые уравновешивают заряд ядра и делают его электрически нейтральным.

В случае, если атом устанавливает связь с другим элементом, он отдает или принимает электроны, то есть выходит из состоянии баланса и начинает обладать электрическим зарядом. При этом если он отдает электрон, он становится положительно заряженным, а если принимает – отрицательным.

[warning]В соединении хлора и водорода HCl водород отдает один электрон и приобретает заряд +1, а хлор принимает электрон и становится отрицательным -1. В сложных соединениях, HNO3 и H2SO4, степени окисления будут такими – H+1N+5O3-2 и H2+1S +6O4-2.[/warning]

Сравнивая два этих определения, можно сделать вывод, что они часто совпадают: V водорода +1 и V I, степень окисления кислорода -2 и V II, но очень важно помнить, что это правило выполняется не всегда!

В органическом соединении углерода под названием формальдегид и формулой HCOH у углерода степень окисления 0, но он обладает V, равной 4. В перекиси водорода H2O2 у кислорода степень окисления +1, но V остается равной 2. Поэтому не следует отождествлять два этих понятия, так как в ряде случаев это может привести к ошибке при определении.

Валентности распространенных элементов

Водород

Встречается во многих соединениях и можно определить, что его V=1. Это связано со строением его внешней электронной орбитали, на которой у водорода находится 1 электрон.

На первом уровне может находиться не более двух электронов одновременно, таким образом, водород может либо отдать свой электрон и образовать связь (электронная оболочка останется пустой), либо принять 1 электрон, также образовав новую связь (в таком случае его электронная оболочка полностью заполнится).

Пример: H2O – 2 атома водорода с V=1 связаны с двухвалентным кислородом; HCl – одновалентные хлор и водород; HCN – синильная кислота, где водород также проявляет V, равную 1.

Углерод

Углерод может обладать либо V II, либо IV. Связано это со строением внешнего электронного уровня, на котором находится 2 электрона, в случае если он их отдаст, его V будет II. То есть 2 электрона установили 2 новые связи, например, соединение CO – угарный газ, где и кислород, и водород двухвалентные. Однако бывают ситуации, когда один электрон с первого уровня переходит на второй, тогда у углерода образуется 4 свободных электрона, которые могут образовывать связи: СО2, НСООН, Н2СО3.

Фосфор

Может обладать валентностью III и V. Как и в предыдущих случаях, связанно это со строением внешнего электронного уровня, на котором у него располагается 3 электрона, то есть возможность образовать 3 связи, но, как и углерод, у него возможен переход 1 электрона с s-орбитали на d-орбиталь, тогда неспаренных электронов станет 5, а значит. Например: РН3, Р2О5, Н3РО4.

Цинк

Цинк может обладать только валентностью, которая равна номеру его группы, то есть 2. Во всех своих соединениях валентность цинка равна II и не зависит от типа элемента и вида связи с ним. Пример: ZnCl2, ZnO, ZnH2, ZnSO4.

Видео по теме: Определение валентности химических элементов:

Видео по теме: Изучение валентности по периодической таблице Менделеева:

О том, как определить валентность, школьникам рассказывают на уроках химии в 8 классе. У многих именно эта тема вызывает значительные трудности. Но на самом деле, если разобраться в понятии, подробно ознакомиться с периодической таблицей Менделеева и немного потренироваться с формулами, то можно определить этот показатель без особого труда.

Статья по теме: Основной закон Гесса и следствия из него.

Урок 6. валентность химических элементов. определение валентности элементов по формулам бинарных соединений.составление химических формул бинарных соединений по валентности - Химия - 8 класс

Конспект
Валентность химических элементов Определение валентности химических элементов по химическим формулам их соединений. Составление химических формул веществ по известным валентностям химических элементов
Состав вещества можно записать при помощи химической формулы. Как узнать, сколько атомов химических элементов входит в состав того или иного вещества? В молекуле хлороводорода на один атом водорода приходится один атом хлора – HCl, в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода – h3O, а в молекуле аммиака на три атома водорода приходится один атом азота – Ch5. Такое различие в составе веществ объясняется свойством атомов химических элементов, которая называется валентность. Валентность – это свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого химического элемента. Валентность химических элементов обозначается римскими цифрами, которые, при необходимости, записываются над знаками химических элементов в веществе. У некоторых химических элементов валентность постоянная, у других – разная в различных соединениях.
Свойства веществ зависят от их состава. Вот два вещества, которые являются соединениями железа с кислородом: оксид железа FeO и оксид железа Fe2O3. Давайте определим валентности железа в этих веществах. Найдём элемент, валентность которого нам известна. В нашем случае это кислород, его валентность равна двум. Затем определим общее число валентностей – это произведение валентности химического элемента и его индекса: в первом случае – это 2, во втором – 6. Теперь определим валентность второго элемента. Для этого разделим общее число валентностей на число атомов второго химического элемента. В случае первого вещества мы должны два разделить на единицу, во втором случае, надо разделить шесть на два. У оксида железа FeO валентность железа будет равна II, у оксида железа Fe2O3 валентность железа будет равна III. Как мы видим, различие состава веществ связано с тем, что железо в этих веществах проявляет разную валентность.
Таким образом, для определения валентности химических элементов по химическим формулам их соединений необходимо:
1. Записать формулу, отметить валентность известного элемента.
2. Найти общее число единиц валентности (умножить индекс известного элемента на его валентность).
2. Найти общее число единиц валентности (умножить индекс известного элемента на его валентность).
А можно ли составить химическую формулу вещества, если известны валентности химических элементов? Да, можно.
Составим химическую формулу минерала корунд, зная, что это соединение алюминия и кислорода. Запишем символы химических элементов: Al O.
Над символом каждого из химических элементов поставим значение валентности.
Найдем общее число валентностей – это наименьшее общее кратное валентностей.
Определим индексы – это результат деления общего числа валентностей на валентность элемента.
Формула корунда – Al2O3.
Таким образом, для составления химических формул веществ по известным валентностям химических элементов необходимо:
1. Записать химические знаки элементов, входящих в соединение.
2. Проставить валентность.
3. Определить наименьшее общее кратное чисел, выражающих валентность обоих элементов.
4. Найти индексы элементов, разделив общее кратное на валентность каждого элемента.

Валентность химических элементов (Таблица)

Валентность химических элементов – это способность у атомов хим. элементов образовывать некоторое число химических связей. Принимает значения от 1 до 8 и не может быть равна 0. Определяется числом электронов атома затраченых на образование хим. связей с другим атомом. Валентность это реальная величина. Обозначается римскими цифрами (I ,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Как можно определить валентность в соединениях:

— Валентность водорода (H) постоянна всегда 1. Отсюда в соединении h3O валентность O равна 2.

— Валентность кислорода (O) постоянна всегда 2. Отсюда в соединении СО2 валентность С равно 4.

— Высшая валентность всегда равна № группы.

— Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в Таблице Менделеева) и номером группы, в которой находится элемент.

— У металлов в подгруппах А таблицы Менделеева, валентность = № группы.

— У неметаллов обычно две валентности: высшая и низшая.

 

Валентность химических элементов может быть постоянной и переменной. Постоянная в основном у металлов главных подгрупп, переменная у неметаллов и металлов побочных подгруп.

Таблица валентности химических элементов

Атомный №

Химический элемент

Символ

Валентность химических элементов

Примеры соединений

1

Водород / Hydrogen

H

I

HF

2

Гелий / Helium

He

отсутствует

— 

3

Литий / Lithium

Li

I

Li2O

4

Бериллий / Beryllium

Be

II

BeH2

5

Бор / Boron

B

III

BCl3

6

Углерод / Carbon

C

IV, II

CO2, CH4

7

Азот / Nitrogen

N

III, IV

NH3

8

Кислород / Oxygen

O

II

H2O, BaO

9

Фтор / Fluorine

F

I

HF

10

Неон / Neon

Ne

отсутствует

— 

11

Натрий / Sodium

Na

I

Na2O

12

Магний / Magnesium

Mg

II

MgCl2

13

Алюминий / Aluminum

Al

III

Al2O3

14

Кремний / Silicon

Si

IV

SiO2, SiCl4

15

Фосфор / Phosphorus

P

III, V

PH3, P2O5

16

Сера / Sulfur

S

VI, IV, II

H2S, SO3

17

Хлор / Chlorine

Cl

I, III, V, VII

HCl, ClF3

18

Аргон / Argon

Ar

отсутствует

— 

19

Калий / Potassium

K

I

KBr

20

Кальций / Calcium

Ca

II

CaH2

21

Скандий / Scandium

Sc

III

Sc2S3

22

Титан / Titanium

Ti

II, III, IV

Ti2O3, TiH4

23

Ванадий / Vanadium

V

II, III, IV, V

VF5, V2O3

24

Хром / Chromium

Cr

II, III, VI

CrCl2, CrO3

25

Марганец / Manganese

Mn

II, III, IV, VI, VII

Mn2O7, Mn2(SO4)3

26

Железо / Iron

Fe

II, III

FeSO4, FeBr3

27

Кобальт / Cobalt

Co

II, III

CoI2, Co2S3

28

Никель / Nickel

Ni

II, III, IV

NiS, Ni(CO)4 

29

Медь / Copper

Сu

I, II

CuS, Cu2O

30

Цинк / Zinc

Zn

II

ZnCl2

31

Галлий / Gallium

Ga

III

Ga(OH)3

32

Германий / Germanium

Ge

II, IV

GeBr4, Ge(OH)2

33

Мышьяк / Arsenic

As

III, V

As2S5, H3AsO4

34

Селен / Selenium

Se

II, IV, VI,

H2SeO3

35

Бром / Bromine

Br

I, III, V, VII

HBrO3

36

Криптон / Krypton

Kr

VI, IV, II

KrF2, BaKrO4

37

Рубидий / Rubidium

Rb

I

RbH

38

Стронций / Strontium

Sr

II

SrSO4

39

Иттрий / Yttrium

Y

III

Y2O3

40

Цирконий / Zirconium

Zr

II, III, IV

ZrI4, ZrCl2

41

Ниобий / Niobium

Nb

I, II, III, IV, V

NbBr5

42

Молибден / Molybdenum

Mo

II, III, IV, V, VI

Mo2O5, MoF6

43

Технеций / Technetium

Tc

I — VII

Tc2S7

44

Рутений / Ruthenium

Ru

II — VIII

RuO4, RuF5, RuBr3

45

Родий / Rhodium

Rh

I, II, III, IV, V

RhS, RhF3

46

Палладий / Palladium

Pd

I, II, III, IV

Pd2S, PdS2

47

Серебро / Silver

Ag

I, II, III

AgO, AgF2, AgNO3

48

Кадмий / Cadmium

Cd

II

CdCl2

49

Индий / Indium

In

III

In2O3

50

Олово / Tin

Sn

II, IV

SnBr4, SnF2

51

Сурьма / Antimony

Sb

III, IV, V

SbF5, SbH3

52

Теллур / Tellurium

Te

VI, IV, II

TeH2, H6TeO6

53

Иод / Iodine

I

I, III, V, VII

HIO3, HI

54

Ксенон / Xenon

Xe

II, IV, VI, VIII

XeF6, XeO4, XeF2

55

Цезий / Cesium

Cs

I

CsCl

56

Барий / Barium

Ba

II

Ba(OH)2

57

Лантан / Lanthanum

La

III

LaH3

58

Церий / Cerium

Ce

III, IV

CeO, CeF3

59

Празеодим / Praseodymium

Pr

III, IV

PrF4, PrO2

60

Неодим / Neodymium

Nd

III

Nd2O3

61

Прометий / Promethium

Pm

III

Pm2O3

62

Самарий / Samarium

Sm

II, III

SmO

63

Европий / Europium

Eu

II, III

EuSO4

64

Гадолиний / Gadolinium

Gd

III

GdCl3

65

Тербий / Terbium

Tb

III, IV

TbF4, TbCl3

66

Диспрозий / Dysprosium

Dy

III

Dy2O3

67

Гольмий / Holmium

Ho

III

Ho2O3

68

Эрбий / Erbium

Er

III

Er2O3

69

Тулий / Thulium

Tm

II, III

Tm2O3

70

Иттербий / Ytterbium

Yb

II, III

YO

71

Лютеций / Lutetium

Lu

III

LuF3

72

Гафний / Hafnium

Hf

II, III, IV

HfBr3, HfCl4

73

Тантал / Tantalum

Ta

I — V

TaCl5, TaBr2, TaCl4

74

Вольфрам / Tungsten

W

II — VI

WBr6, Na2WO4 

75

Рений / Rhenium

Re

I — VII

Re2S7, Re2O5

76

Осмий / Osmium

Os

II — VI, VIII

OsF8, OsI2, Os2O3

77

Иридий / Iridium

Ir

I — VI

IrS3, IrF4

78

Платина / Platinum

Pt

I, II, III, IV, V

Pt(SO4)3, PtBr4

79

Золото / Gold

Au

I, II, III

AuH, Au2O3, Au2Cl6

80

Ртуть / Mercury

Hg

II

HgF2, HgBr2

81

Талий / Thallium

Tl

I, III

TlCl3, TlF

82

Свинец / Lead

Pb

II, IV

PbS, PbH4

83

Висмут / Bismuth

Bi

III, V

BiF5,  Bi2S3

84

Полоний / Polonium

Po

VI, IV, II

PoCl4, PoO3

85

Астат / Astatine

At

нет данных

— 

86

Радон / Radon

Rn

отсутствует

— 

87

Франций / Francium

Fr

I

— 

88

Радий / Radium

Ra

II

RaBr2

89

Актиний / Actinium

Ac

III

AcCl3

90

Торий / Thorium

Th

II, III, IV

ThO2, ThF4 

91

Проактиний / Protactinium

Pa

IV, V

PaCl5,  PaF4

92

Уран / Uranium

U

III, IV

UF4, UO3

93

Нептуний

Np

III — VI

NpF6, NpCl4 

94

Плутоний

Pu

II, III, IV 

PuO2, PuF3, PuF4 

95

Америций

Am

III — VI 

AmF3, AmO2 

96

Кюрий

Cm

III, IV 

CmO2, Cm2O3

97

Берклий

Bk

III, IV

BkF3, BkO2 

98

Калифорний

Cf 

II, III, IV

Cf2O3 

99

Эйнштейний

Es 

II, III 

EsF3 

100

Фермий

Fm

II, III

— 

101

Менделевий

Md

II, III 

102

Нобелий

No

II, III

103

Лоуренсий

Lr

III

Номер

Элемент 

Символ

Валентность химических элементов 

Пример



Что такое валентные электроны и как их найти? Где они расположены?

Валентные электроны - это те электроны, которые находятся во внешней оболочке, окружающей атомное ядро. Валентные электроны имеют решающее значение, потому что они дают глубокое понимание химических свойств элемента: является ли он электроотрицательным или электроположительным по природе, или они указывают порядок связи в химическом соединении - количество связей, которые могут быть образованы между двумя атомами.

Поскольку ковалентные связи образуются за счет разделения электронов в конечной оболочке, число указывает, сколько связей может быть образовано.

Что такое валентные электроны?

Валентные электроны - это электроны, расположенные на внешней оболочке атома. Другими словами, это электроны, которые могут быть получены или потеряны в ходе химической реакции.

Где валентные электроны?

Независимо от типа химической связи между атомами, будь то ионная, ковалентная или металлическая связь, изменения в атомной структуре ограничиваются электронами во внешней оболочке, то есть валентными электронами.

Самый простой метод - это сослаться на атомную конфигурацию элемента и просто подсчитать электроны в самой внешней оболочке. Однако это будет чрезвычайно трудоемкая задача, поскольку нам, возможно, придется рыться в учебниках, чтобы найти конфигурации, которых мы не знаем.

Однако не стоит беспокоиться, так как существует гораздо более простой способ определения этого желанного числа. Это более общий подход, требующий всего лишь одного небольшого великолепного прямоугольного листа бумаги - таблицы Менделеева.

Чтобы определить количество валентных электронов элемента, нам нужно только обратиться к периодической таблице и найти положение элемента в ней.

Валентные электроны и таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева представляет собой четкое расположение всех элементов, открытых до сих пор. Элементы расположены слева направо в порядке возрастания их атомных номеров или количества протонов или электронов, которые они содержат.

Элементы делятся на четыре категории: элементы основной группы, переходные элементы, лантаноиды и актиниды.Последние два также называются внутренними переходными элементами .

Таблица содержит всего 18 столбцов, формально известных как группы, , а также строки, формально известные как периода. В подтаблице вверху 7 строк, а внизу - 2 строки. Переходные элементы образуют мост или закрепляют переход между элементами 2-й и 13-й групп.

Как найти валентные электроны?

Когда мы спускаемся по группе, количество валентных электронов остается прежним, хотя количество оболочек увеличивается.

В то время как валентные электроны за период постепенно поднимаются на единицу, количество оболочек остается неизменным. Номер периода (номер строки, чтобы напомнить вам), в котором можно найти элемент, указывает количество оболочек, окружающих его ядро.

Итак, какое значение имеет номер группы?

Валентные электроны элементов, отличных от переходных - элементы основной группы

В то время как номер периода указывает количество оболочек, номер группы указывает количество валентных электронов во внешней оболочке. В частности, число в разряде единиц. Однако это верно только для основных элементов группы - элементов, населяющих группы 1-2 и 13-18.

Правило неприменимо к элементам перехода и внутренним элементам перехода (мы рассмотрим эту причину через минуту). Например, натрий (Na) находится в периоде 3, группе 1, что означает, что он имеет 3 оболочки и один электрон в валентной оболочке.

Или вы можете рассматривать хлор в Группе 17. Соответственно, чтобы определить его валентные электроны, мы должны искать только число вместо единиц: 7.Как и ожидалось, это именно количество электронов в его валентной оболочке.

Этот метод простого обращения к периодической таблице и определения соответствующего номера группы устранил хлопоты и сложности, которые когда-то сопровождали трудный поиск индивидуальных атомных конфигураций.

А как насчет валентных электронов промежуточных элементов? Конечно, мы не должны забывать о лантаноидах и актинидах…

Краткое объяснение того, как оболочки заполняются электронами

Переходные элементы мало чем отличаются от металлов, которые идут плечом к плечу в элементах основной группы. Они очень похожи на металлы: они пластичны, пластичны и могут проводить как тепло, так и электричество. Тот факт, что два лучших проводника - медь (Cu) и алюминий (Al) - являются переходными металлами, показывает, насколько их свойства перекрываются.

Однако они не дублируют результаты, полученные нами с помощью описанного выше метода. Мы не можем подсчитать их валентные электроны, просто ссылаясь на номер их группы.

Чтобы понять это исключение, нам нужно понять, как электроны занимают оболочки в любом элементе .

Однако сначала мы должны отучиться от школьного метода заполнения оболочек вокруг атомного ядра: помните 2..8..8..18 и так далее? Что ж, есть причина, по которой мы распределяем электроны именно таким образом.

Аналогия с солнечной системой, которая описывает упорядочение электронов вокруг атома, совершенно неверна. Его следует немедленно устранить, но поскольку он снимает трудности, связанные с представлением модели закона ual , учебники для старших классов в основном полагаются на это элементарное объяснение.

Электроны не занимают твердые оболочки вокруг своего ядра. Фактически, их положение вокруг ядра весьма неопределенно. Они могут занимать только определенные энергетические уровни вокруг ядра. Скорее всего, их там и можно найти. Технически эти уровни называются квантовыми состояниями и обозначаются так называемыми квантовыми числами n .

Теперь следующее предложение может показаться лицемерным, но квантовые числа можно рассматривать как старые добрые оболочки, но теперь с подоболочками, которые технически известны как орбитали (s, p, d, f).Несмотря на это упрощение, он вполне подходит для ускоренного курса, подобного этому.

Существует правило, ограничивающее количество электронов, которое может вместить суб-оболочка: s-2, p-6, d-10 и f-14. Если этого было недостаточно, добавляя к бреду, оболочки можно заполнять только в определенном порядке, указанном ниже. Назовем его правилом .

Электроны должны заполняться только слева направо именно в этом порядке.

Если бы мы неосознанно распределяли электроны относительно того, как выстроены суб-оболочки, как показано на рисунке выше, кальций (Ca) с атомным номером 20 имел бы конфигурацию 2,8,10 (2, 2+ 6, 2 + 6 + 2).Любой школьный учебник химии скажет вам, что это неверно, так как точная конфигурация - 2,8,8,2.

Однако, поскольку мы должны соблюдать правило , мы наблюдаем, что 4 должны быть заполнены перед 3d, , так что теперь 8 в 3-й оболочке и 2 в 4-й, что составляет конфигурацию: 2,8,8 , 2. Вуаля! Как весело воскликнул бы Ричард Фейнман: «Удовольствие узнавать все! К сожалению, радость наполовину прожита - причина , самого правила , эта кажущаяся абсурдность, выходит за рамки данной статьи.

Хорошо, теперь, когда мы знаем, как заполняются оболочки, мы можем пойти дальше и найти количество валентных электронов в переходных элементах.

Валентные электроны лантаноидов и актинидов (переходные и внутренние переходные элементы)

Рассмотрим скандий (Sc) с его атомным номером 21. Заполняя электроны в соответствии с нашим правилом , , мы видим, что 21-й электрон занимает 3d-суб- оболочка. Однако, поскольку ранее заполненная 4-я оболочка (4s) имеет 2 электрона и, очевидно, является самой внешней оболочкой, количество валентных электронов равно 2.

Точно так же каждый переходный элемент в 4-м периоде должен иметь 2 валентных электрона. Причина в том, что хотя 3d заполняется раньше, чем 4s, два электрона, расположенные в 4-й оболочке, являются обитателями самой внешней оболочки и по праву заслуживают обозначения валентных электронов.

Фактически, это верно для переходных элементов в каждый период. Рассмотрим Золото (Au), находящееся в 6 периоде (строке) и 11 группе (столбце). В процессе наполнения его раковин можно понять, что после начинки 5d следует начинка 6s.А поскольку 6-я оболочка расположена выше 5-й, количество валентных электронов равно… * барабанная дробь * ... 2!

Тем не менее, именно так электроны в идеале выстроились бы в линию. Энергетические различия между этими оболочками ничтожны, и электроны (или Природа, если на то пошло) жаждут стабильности больше всего на свете. Электрон с радостью совершит прыжок на соседнюю оболочку с относительно эквивалентной энергией, чтобы достичь более стабильной конфигурации.

Хорошим примером является непостоянная конфигурация атома меди (Cu).

Загадочный случай валентных электронов меди

Медь имеет 29 электронов, поэтому самые задние электроны выстраиваются как… 4s2-3d9. Для меди конфигурация немного тревожит - более стабильной конфигурацией было бы 10 электронов в 3d-оболочке, и это именно то, что мы наблюдаем!

Так как энергии оболочек сравнимы, электрон 4s совершает скачок в 3d, чтобы получить стабильную конфигурацию. Количество валентных электронов теперь 1!

Ряд элементов среди переходных элементов демонстрируют эту странность, которая также наблюдается на внутренних переходных элементах из-за сравнимых уровней энергии оболочек f, d и s.

Таким образом, можно сказать, что количество валентных электронов для переходных элементов и внутренних переходных элементов изменяется непредсказуемым образом.

Хотя количество валентных электронов для переходных элементов все еще можно предсказать - и большинство из них в конечном итоге равняется 2, - такое предсказание для внутренних переходных элементов невозможно имитировать.

Статьи по теме

Статьи по теме

Прихотливое поведение их валентных электронов, бесконечно дрожащих и подпрыгивающих в нерешительности, отрицает любые попытки получить уникальную стабильную конфигурацию, что делает предсказать количество валентных электронов практически невозможным!

квантовая химия - Как найти количество валентных электронов?

«п» и «д».

Есть один тип орбиталей. Он сферический. Таким образом, s-орбиталь может содержать только 2 электрона.
Есть три типа "p" -орбиталей. Они одинаковой формы (как гантели), но ориентированы в разных направлениях - по осям x, y и z. Таким образом, p-орбиталь может содержать $ 2 x $ 3 = 6 электронов.
Существует пять типов 'd' орбиталей (10 электронов) и семь типов 'f' орбиталей (14 электронов).

Заполните орбитали в следующем порядке (следуя красным стрелкам), который возрастает по энергии.1 $, что дает нам всего 3. Самая удаленная орбита - это вторая орбита, и общее количество электронов на ней равно одному. Следовательно, валентность лития одна.

Однако гораздо проще сделать это так, как я показал выше, как с натрием. Не нужно вводить все орбитали

Для вращения просто помните, что вы должны заполнить всю орбиталь электронами с восходящим спином, прежде чем вы начнете размещать электроны со спином вниз. Не чередуйте просто вверх и вниз.

Давайте поговорим об орбитали "p". Каждый «тип» p-орбитали должен иметь электроны со спином вверх перед добавлением спина вниз. Таким образом, перед тем, как вы начнете добавлять электроны со спином вниз, будет 3 электрона с восходящим спином. Кроме того, вы не можете перейти к следующей орбите, не заполнив предыдущую полностью ОЧЕРЕДНЫМ количеством вращений вверх и вниз.

для фосфора; допустим, мы заполнили орбитали 1, 2 и 2p. Теперь мы добавляем одно вращение вверх к тройкам, за которым следует вращение вниз. Остается добавить еще 3 электрона к валентной орбите (3-й).Это 'p' -орбиталь, которая должна иметь 3 электрона с восходящим спином, прежде чем могут быть размещены какие-либо нисходящие. Но у нас осталось только 3! Таким образом, все будут электронами со спином вверх на валентной орбите. Таким образом, у нас будет общее вращение +3/2.

Надеюсь, я не слишком усложнял, но на самом деле я постарался сделать это как можно короче. Я еще совсем немного упустил.

неорганическая химия - Как определить объединяющую валентность аниона, если он имеет переменную валентность?

Во-первых, извините за (очень!) Длинный пост!

Определение количества валентных электронов

Число валентных электронов атома может быть определено группой, в которой находится атом.Например, Na находится в группе 1A и, следовательно, имеет один валентный электрон (заряд 1+). Хлор находится в группе 7A и, следовательно, имеет 7 валентных электронов (1-заряд). Быстрый (но очень упрощенный) способ определить, имеет ли элемент положительный или отрицательный заряд, - это еще раз взглянуть на его группу. Группы 1А, 2А и 3А положительны; в то время как группы 5A, 6A и 7A отрицательны. Элемент в группе 4A может быть и тем, и другим.

Ионные соединения:

Если начисления такие же, «балансировка» не требуется:

  • , если Na (1+) будет связываться с Cl (1-), он образует NaCl.

Если начисления различаются, быстрый способ определить формульную единицу - присвоить каждому элементу начисление другого:

  • , если B (3+) будет связываться с Cl (1-), он образует BCl3: Бор получает 1 из хлора; Хлор получает 3 из бора.

Ковалентное связывание

Ковалентные облигации немного сложнее и имеют больше факторов. Похоже, у вас проблемы с диаграммами Льюиса-Точка, поэтому я обращусь к этому.Чтобы правильно нарисовать диаграмму Льюиса-Точечного соединения, вы должны определить формальный заряд каждого атома. В демонстрационных целях я собираюсь использовать Ch5.

Формальный заряд атома можно определить по:

  • Количество валентных электронов - несвязывающих электронов - количество связей

Итак, в нашем примере формальный заряд углерода составляет:

  • 4 валентных электрона - 0 несвязывающих электронов - 4 связи = формальный заряд 0.

Затем водород:

  • 1 валентный электрон - 0 несвязывающих электронов - 1 связь = формальный заряд 0.

Итак, если мы сложим формальный заряд вместе, мы получим 0, что имеет смысл, потому что заряд соединения равен 0.

В общем, чем больше соединений может иметь формальный заряд 0, тем более вероятно, что эта конкретная структура возникнет, поскольку она будет более стабильной. Если соединение является полиатомным ионом, более электроотрицательный атом должен получить отрицательный формальный заряд (электроотрицательность увеличивается по мере продвижения вверх по группе и вправо за период).

Еще одна важная деталь - это способность некоторых атомов расширять октет, что может произойти, если элемент находится в третьем периоде или за его пределами. В этом случае заряд атома может быть равен 0 (или другому подходящему), если образовано больше связей, чем обычно.

  • , т.е. в ICl4-, йод, хотя обычно образует только одну связь, связывается с четырьмя атомами хлора. В этом случае формальный заряд = 7 валентных электронов - 4 связи - 4 несвязывающих электрона = 1 - заряд многоатомного иона.Хотя Cl более электроотрицателен, только я могу расширить его октет, поэтому формальный заряд у меня отрицательный. 4 несвязывающих электрона на йоде были определены путем подсчета общего количества валентных электронов (7 из I + 4 * 7 для Cl + 1 из заряда = 36) и соответствующей корректировки.

Существуют и другие исключения, такие как свободные радикалы и атомы, которые могут иметь менее полного октета, но приведенные выше «правила» должны быть достаточными руководящими принципами для базовых структур с точкой Льюиса.

Надеюсь, что все покрыло 🙂

Химия 101: Как найти валентные электроны

Химия - вот что делает вещи! Это может быть немного упрощенно, но на самом деле мы говорим об элементах, молекулах, связях, реакциях, взрывах и вещах, о которых говорит Нил де Грасс Тайсон.

Когда мы говорим о химии, мы говорим о строительных блоках Вселенной, какой мы ее знаем. Все элементы действуют как кубики Lego, соединяясь друг с другом, пока не получится нечто большее, чем сумма его частей, например металлы, вода, химические соединения и даже живые существа. Иногда они не так хорошо слипаются и разваливаются или взрываются, превращаясь в самые простые формы. Именно эти связи и реакции составляют Вселенную, какой мы ее знаем, видим и переживаем.

Если все это кажется достаточно увлекательным, то есть отличное место, чтобы начать с курса «Химия 101 - основы химии». Этот класс заложит основу для дальнейшего обучения. Он даже затрагивает суть этой статьи об электронах, которые делают все это, так называемых валентных электронах.

Атомы

Начнем с атомов. Атомы состоят из протонов (положительно заряженных частиц), электронов (отрицательно заряженных частиц) и нейтронов (без заряда).В ядре находятся протоны и нейтроны, что определяет вес атома. Это самые основные формы, с которыми мы имеем дело в химии.

Корпуса

Электроны в атоме живут по орбитам, перемещаясь, как ослепительно быстрые планеты в облаке вокруг ядра. Эти орбиты имеют разные уровни энергии в зависимости от их расстояния от ядра и называются оболочками. Каждая оболочка имеет определенное количество электронов, которое она может иметь, и их количество увеличивается на фиксированное число.По мере увеличения уровня оболочки энергия оболочки увеличивается из-за дополнительных электронов. У каждой оболочки также есть подоболочки, количество которых также увеличивается с увеличением номера оболочки. Итак, первая оболочка имеет одну подоболочку и помечена как 1s. Следующая подоболочка - 2 и содержит две подоболочки, 2s и 2p. Третий номер, как вы уже догадались, 3 и имеет подоболочки s, p и d. Следующая оболочка состоит из четырех подоболочек, обозначенных s, p, d и f.

Этот разговор об оболочках фактически начинает касаться квантовой механики, совершенно другой и более запутанной темы.Если это вызвало у вас интерес и вы хотите выйти за рамки базовой химии и погрузиться в странный мир квантовой механики, вы можете посетить этот курс: «Квантовая физика: обзор странного мира». Вы познакомитесь с невероятными возможностями, которые составляют физический мир вокруг нас. Конечно, пьянящая штука.

Поиск валентных электронов

Так как же проще всего найти эти электроны? Проверяя место элемента в периодической таблице.На первый взгляд, таблица Менделеева кажется, что кто-то просто сложил вещи в какой-то странный ассортимент, используя цвета, чтобы различать предметы, а затем пронумеровал их. Но в этом безумии есть своя методика. Для наших целей мы будем смотреть на столбцы в таблице с номерами от 1 до 18. Помните, столбцы идут вверх и вниз.

Эти столбцы представляют группы или семейства элементов. Они связаны подобием электронов в их внешней оболочке, где расположены валентные электроны.Эти группы получают свои имена либо по номеру группы, либо по элементу в верхней части столбца (исключение составляет литиевая группа). Хотя вы можете услышать и другие названия некоторых из этих групп, вы не ошибетесь, если будете придерживаться номеров или названий их элементов.

Эти столбцы пронумерованы от 1 до 18. Для определения валентных электронов мы игнорируем столбцы 3–12. Эти ребята - «переходные металлы», и их способность обнаруживать валентные электроны отличается от других элементов.Итак, идем слева направо, номер 1-8 для групп 1-2 и 13-18, помня, что, хотя гелий висит на дальнем конце, у него только 2 валентных электрона, вместо максимального числа 8, как у другого. элементы в своей группе.

Посмотрев на таблицу, мы можем увидеть, пересчитав и пропустив переходные металлы, что элемент фосфор (P) имеет 5 валентных электронов. Вот и все.

из Викимедиа

Для переходных металлов (группы 3-12) определение валентных электронов более сложно.Их атомная структура такова, что их d-подоболочка является неполной. Это означает, что оболочка, которая находится ниже внешней оболочки, будет местом реакции валентных электронов. Все усложняется.

Но не все «валентные оболочки» действительно будут иметь валентные электроны! Иногда эти оболочки будут заполнены или закрыты, что означает, что у них нет электронов, с которыми можно было бы взаимодействовать. Эти атомы не будут реагировать или образовывать связи, и поэтому называются инертными (вы также можете назвать инертным того, кто сидит на диване и смотрит телевизор весь день, но это не имеет ничего общего с химией).Все благородные газы в группе 18 инертны.

Чтобы найти валентные электроны без периодической таблицы, используйте атомный номер и построите диаграмму. Атомный номер - это количество протонов и электронов в атоме. Это означает, что атомный номер 8 (кислород) имеет 8 протонов и 8 электронов.

Нарисуем это в виде простой диаграммы. Представьте, что атом представляет собой набор кругов с точкой посередине. Эта точка будет ядром, а круги - его оболочками. Первым из элементов является водород (H) с атомным номером 1.У него 1 протон в ядре и 1 электрон, плавающий в его оболочке. Это будет выглядеть так:

Поскольку он находится в группе 1, мы можем выяснить, что этот один электрон является валентным электроном для H и что это высокореактивный элемент.

Это было достаточно просто, имея дело с одним электроном. А кислород? С учетом 8 электронов, это еще не все. Как упоминалось ранее, оболочки могут содержать только определенное количество электронов.В первом может быть только 2, а в следующем - до 8 (2 для подоболочки s и еще 6 для подоболочки p). Начиная с внутренней оболочки, мы можем заполнить эти 2, а затем оставшиеся 6 перейти к следующей.

Поскольку эта оболочка может нести максимум 8, она не инертна и имеет 6 валентных электронов. Если вы посмотрите периодическую таблицу и посчитаете группы, вы увидите, что она попадает в группу 6, что соответствует приведенной выше диаграмме.

Вот и все: несколько основных указателей, которые помогут вам найти валентные электроны.

Если вы находитесь в Великобритании и нуждаетесь в переподготовке к экзамену GCSE Edexcel Science Exam (или просто хотите освежить свои знания), тогда у нас есть класс для вас! Удачно названный GCSE Chemistry: Edexcel C1 поможет вам понять, что вам нужно знать для первой половины раздела "Наука".

Для более специализированного взгляда на химию с серьезными практическими применениями у нас есть этот класс, отвечающий вашим потребностям: Physical Metallurgy I. Этот класс углубляется в основы, выходящие за рамки того, что мы здесь рассмотрели, а также в то, как все это связано с металлами в промышленности и слесарные работы.

Удачи!

Последнее обновление страницы: Февраль 2020

Рекомендуемые статьи

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

_Разное

Udemy Editor

Что такое валентность атома?

размещено на

Какова валентность атома?

Валентность определяет, с каким количеством атомов элемента может объединяться конкретный атом.Теперь давайте объясним предыдущее утверждение на примерах соединений, которые мы все знаем:

HCl: соляная кислота

H 2 O: вода

H 3 N: аммиак и

H 4 C: метан

В HCl атомы водорода и хлора объединяются в соотношении 1: 1. Как узнать это из химической формулы? Вы знаете это, потому что, когда атомы объединяют атом за атомом, нижние индексы атомов в химической формуле также существуют в соотношении 1 к 1.В результате, если в химической формуле нет нижних индексов, это обычно означает, что атомы объединяют атом за атомом.

В H 2 O, вы можете видеть, что атомы водорода и кислорода объединяются в соотношении 2 атома водорода к 1 атому кислорода.

В H 3 N, вы можете видеть, что атомы водорода и азота объединяются в соотношении 3 атома водорода к 1 атому азота.


Чтобы определить объединяющую способность (валентность) элемента, мы должны выбрать один элемент в качестве стандарта, с которым мы можем сравнивать с ним другие элементы.К счастью, атом водорода не может соединяться более чем с одним атомом любого другого элемента. По этой причине химики выбрали его в качестве стандарта и присвоили ему валентность 1. Так что же такое валентность? Валентность - это объединяющая способность элемента, и она определяет, с каким количеством атомов элемента может объединяться конкретный атом. В результате в H 2 O кислород (O) имеет валентность 2 (напомним, что водороду присвоена валентность 1).

В H 3 N валентность азота (N) равна 3, а в H 4 C валентность углерода равна 4.

Можете ли вы определить валентность элемента по его электронной конфигурации?

Не всегда! Чтобы определить валентность азота по его электронной конфигурации, вы должны подсчитать количество неспаренных электронов, занимающих самых высоких энергетических уровней . Давайте воспользуемся моделью ниже, чтобы определить валентность азота (N) и кислорода (O).

Из орбитальной диаграммы N, 2p-орбиталь имеет три неспаренных электрона (валентность 3), которые она может использовать для объединения с водородом для получения аммиака ( H, 3 N) .

Точно так же у кислорода есть два неспаренных электрона (валентность 2) на 2p-орбитали, которые он может использовать для соединения с водородом для образования воды ( H, 2 O).

Иногда валентность не очевидна из электронной конфигурации . Давайте проиллюстрируем это на углероде.

Электронная конфигурация углерода

Из орбитальной диаграммы слева вы можете сказать, что углерод имеет только два неспаренных электрона, следовательно, имеет валентность 2.Однако в соединении CH 4, один атом углерода соединяется с 4 атомами водорода. Так как же углерод это делает? Углерод может образовывать CH 4 , потому что один из 2s-электронов перемещается с 2s на 2p-орбиталь. Это продвижение приводит к появлению четырех неспаренных электронов, которые затем могут объединяться с 4 атомами водорода с образованием CH 4.

Наконец, элемент с валентностью 1 называется одновалентным, 2 - двухвалентным, 3 - трехвалентным и 4 - четырехвалентным.Обычно химики могут определить валентность любого элемента, связав его с количеством атомов водорода, с которым он может соединиться, или с элементом, который вступает с ним в реакцию и имеет уже определенную валентность.

Что такое валентные электроны?

Валентные электроны - это электроны, которые занимают самый высокий энергетический уровень. Эти электроны обычно доступны для объединения (связи) с другими атомами. Чтобы определить валентные электроны в азоте (N), вы должны подсчитать электроны на самом высоком энергетическом уровне (n = 2, таким образом, подсчитайте электроны на 2s и 2p орбиталях).Если вы это сделаете, валентные электроны N будут равны 5. Для кислорода (O) - 6, а для углерода (C) - 4.

Может ли периодическая таблица определить, сколько валентных электронов имеет элемент?

Да! Из системы нумерации периодической таблицы ИЮПАК валентные электроны элемента можно определить, прочитав последнюю цифру номера группы в верхней части столбца (имейте в виду, что, поскольку первая и вторая группы имеют однозначные цифры, эти цифры будут представлять последняя цифра столбца). Однако есть исключение.Только элементы в группе 10 могут иметь десять валентных электронов. Вот таблица Менделеева, показывающая детали.

Периодическая таблица

.

Как проще всего найти валентный электрон?

В химии валентный электрон - это электрон, расположенный на внешней электронной оболочке элемента. Знание того, как определить количество валентных электронов в конкретном атоме, является важным навыком для химиков.

Это связано с тем, что эта информация определяет типы химических связей, которые она может образовывать. Следовательно, реактивность элемента. К счастью, все, что вам нужно, чтобы найти валентный электрон элемента, - это стандартная периодическая таблица элементов.

Обнаружение валентного электрона с помощью периодической таблицы: непереходные металлы

Это таблица с цветовой кодировкой, состоящая из множества различных квадратов, в которых перечислены все химические элементы, известные человечеству. Таблица Менделеева содержит много информации об элементах.

Источник: Freepik

Мы будем использовать часть этой информации, чтобы определить количество валентных электронов в исследуемом атоме. Обычно их можно найти на обложках учебников химии и в Интернете.

  • Обозначьте каждый столбец периодической таблицы элементов от 1 до 18.

В периодической таблице все элементы в одном вертикальном столбце будут иметь одинаковое количество валентных электронов. Если в вашей таблице Менделеева еще нет пронумерованных столбцов, дайте каждому номер, начиная с 1 для крайнего левого края и 18 для крайнего правого края.

Источник: Freepik

С научной точки зрения эти столбцы называются «группами» элементов. Например, если бы мы работали с периодической таблицей, в которой группы не пронумерованы, мы бы написали 1 над Водородом (H), 2 над Бериллием ( Be) и так далее, пока не будет написано 18 над гелием (He).

  • Найдите свой элемент на столе.

Теперь найдите на столе элемент, для которого вы хотите найти валентные электроны. Вы можете сделать это с помощью его химического символа, который представляет собой буквы в каждом поле.Его атомный номер - это номер в верхнем левом поле.

Для примера, давайте найдем валентные электроны для очень распространенного элемента: углерода (C). Этот элемент имеет атомный номер 6. Он расположен в верхней части группы 14.

Источник: Freepik

На следующем этапе мы найдем его валентные электроны. В этом разделе мы проигнорируем переходные металлы. Это элементы в прямоугольном блоке, состоящем из групп с 3 по 12 (элементы в коричневых прямоугольниках).

Эти элементы немного отличаются от остальных, поэтому действия, описанные в этом подразделе, с ними не работают. Узнайте, как с этим бороться, в подразделе ниже.

  • Используйте номера групп, чтобы определить количество валентных электронов.

Групповой номер непереходного металла можно использовать для определения количества валентных электронов в атоме этого элемента. Единичный знак номера группы - это количество валентных электронов в атоме этих элементов.Другими словами:

  • Валентный электрон группы 1: 1
  • Группа 2: 2 валентных электрона
  • Группа 13: 3 валентных электрона
  • Группа 14: 4 валентных электрона
  • Группа 15: 5 валентных электронов
  • Группа 16: 6 валентных электронов
  • Группа 17: 7 валентных электронов
  • Группа 18: 8 валентных электронов (кроме гелия, у которого их 2)

В нашем примере, поскольку углерод находится в группе 14, мы можем сказать, что один атом углерода имеет четыре валентных электрона

Обнаружение валентного электрона с помощью периодической таблицы: переходные металлы

  • Найдите элемент из групп с 3 по 12.

Как отмечалось выше, элементы в группах с 3 по 12 называются «переходными металлами» и ведут себя иначе, чем остальные элементы, когда дело касается валентных электронов. В этом разделе мы объясним, как в определенной степени часто невозможно приписать этим атомам валентные электроны.

Для примера возьмем тантал (Ta), элемент 73. На следующих нескольких шагах мы найдем его валентные электроны (или, по крайней мере, попытаемся это сделать).

Обратите внимание, что переходные металлы включают ряды лантанидов и актинидов.Это также называется «редкоземельные металлы». Два ряда элементов, которые обычно располагаются под остальной частью таблицы, начинаются с лантана и актиния. Все эти элементы принадлежат к группе 3 периодической таблицы.

  • Поймите, что переходные металлы не имеют «традиционных» валентных электронов.

Чтобы понять, почему переходные металлы на самом деле не «работают», как остальная часть таблицы Менделеева, требуется небольшое объяснение того, как электроны ведут себя в атомах.Когда электроны присоединяются к атому, они распределяются по разным «орбиталям». По сути, это разные области вокруг ядра, в которых собираются электроны. Как правило, валентные электроны - это электроны в самой внешней оболочке. Другими словами, добавляются последние электроны.

Когда электроны добавляются к самой внешней d-оболочке переходного металла, первые электроны, попадающие в оболочку, стремятся действовать как нормальные валентные электроны.

Но после этого они не работают, и электроны из других орбитальных слоев иногда вместо этого действуют как валентные электроны.Это означает, что у атома может быть несколько количеств валентных электронов в зависимости от того, как им манипулировать.

  • Определите количество валентных электронов на основе номера группы.

Еще раз, номер группы элемента, который вы изучаете, может сказать вам, что это валентные электроны. Однако для переходных металлов нет закономерности, которой вы могли бы следовать. Номер группы обычно соответствует диапазону возможных чисел валентных электронов. Это:

  • Группа 3: 3 валентных электрона
  • Группа 4: от 2 до 4 валентных электронов
  • Группа 5: от 2 до 5 валентных электронов
  • Группа 6: от 2 до 6 валентных электронов
  • Группа 7: от 2 до 7 валентных электронов
  • Группа 8: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 9: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 10: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 11: 1 или 2 валентных электрона
  • Группа 12: 2 валентных электрона

В нашем примере, поскольку тантал находится в группе 5, мы можем сказать, что он имеет от двух до пяти валентных электронов, в зависимости от ситуации.

Поиск валентных электронов с электронной конфигурацией

  • Научитесь читать электронную конфигурацию.

Другой способ найти валентные электроны элемента - это использовать так называемую электронную конфигурацию. На первый взгляд это может показаться сложным, но это всего лишь способ представить электронные орбитали в атоме буквами и цифрами.

Это легко, если вы знаете, на что смотрите. Давайте посмотрим на пример конфигурации для элемента натрия (Na): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Фрагмент «числовая буква» - это название электронной орбитали, а «выпуклое число» - это количество электронов на этой орбитали.Например, мы бы сказали, что у натрия 2 электрона на орбитали 1s плюс 2 электрона на орбитали 2s плюс 6 электронов на орбитали 2p плюс 1 электрон на орбитали 3s.

Это всего 11 электронов. Натрий - это элемент номер 11, поэтому в этом есть смысл. Имейте в виду, что каждая подоболочка имеет определенную электронную емкость. S - 2 электрона, P - 6, D - 10 и F - 14 электронов.

  • Назначьте электроны орбитальным оболочкам с помощью правила октета.

Когда электроны присоединяются к атому, они попадают на различные орбитали в соответствии с указанным выше порядком.Первые два переходят на орбиталь 1s, два после этого переходят на орбиталь 2s, шесть после этого переходят на орбиталь 2p и так далее.

Когда мы имеем дело с атомами вне переходных металлов, мы говорим, что эти орбитали образуют «орбитальные оболочки» вокруг ядра, причем каждая последующая оболочка находится дальше, чем предыдущие.

Помимо самой первой оболочки, которая может содержать только два электрона, каждая оболочка может иметь восемь электронов. За исключением случаев, когда речь идет о переходных металлах.Это называется правилом октета. Например, предположим, что мы смотрим на элемент Бор (B).

Поскольку его атомный номер равен пяти, мы знаем, что он имеет пять электронов и его электронная конфигурация выглядит так: 1s 2 2s 2 2p 1 . Поскольку первая орбитальная оболочка имеет только два электрона, мы знаем, что бор имеет две оболочки. Один с двумя 1s-электронами и один с тремя электронами с 2s- и 2p-орбиталей.

В качестве другого примера такой элемент, как хлор (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ), будет иметь три орбитальные оболочки.Один с двумя 1s-электронами, один с двумя 2s-электронами и шестью 2p-электронами и один с двумя 3s-электронами и пятью 3p-электронами.

  • Найдите количество электронов во внешней оболочке.

Теперь, когда вы знаете электронные оболочки своего элемента, найти валентные электроны легко: просто используйте количество электронов во внешней оболочке. Если внешняя оболочка заполнена, элемент инертен и не будет легко вступать в реакцию с другими элементами. Однако, опять же, для переходных металлов все не совсем соответствует этим правилам.

Например, если мы работаем с бором, поскольку во второй оболочке три электрона, мы можем сказать, что бор имеет три валентных электрона.

  • Используйте строки таблицы как ярлыки орбитальных снарядов.

Горизонтальные строки периодической таблицы называются элементом « периодов». Начиная с верхней части таблицы, каждый период соответствует количеству электронных оболочек, которыми обладают атомы в этом периоде.

Вы можете использовать это как ярлык, чтобы определить, сколько валентных электронов имеет элемент.Просто начните с левой стороны его периода при подсчете электронов. Еще раз, вы захотите проигнорировать переходные металлы с помощью этого метода, который включает группы 3-12.

Источник: Freepik

Например, мы знаем, что элемент селен имеет четыре орбитальные оболочки, потому что он находится в четвертом периоде. Поскольку это шестой элемент слева в четвертом периоде (без учета переходных металлов), мы знаем, что внешняя четвертая оболочка имеет шесть электронов. Таким образом, этот селен имеет шесть валентных электронов.

Мы надеемся, что эта статья предоставит вам всю информацию о поиске валентных электронов. Итак, если мы вернемся к основному вопросу, который является самым простым способом определить валентность электрона, вам повезет, если элемент - это непереходные металлы. Все, что вам нужно сделать, это просто получить себе Периодическую таблицу, и все ответы будут у вас в руках!

Артикул:

  1. Академия Хана: Что такое электронная конфигурация?
  2. Наука: как определить валентность электронов в периодической таблице
  3. Химия Libretext: Введение в Периодическую таблицу
  4. Гипертекст по физике: Периодическая таблица элементов
  5. Академия Хана: химические связи

2.7: Применение электронных конфигураций: валентные электроны и электронные точечные структуры

Валентные электроны

Как упоминалось в предыдущем разделе этой главы, электроны очень важны, потому что определенное подмножество электронов, называемое валентными электронами , несет единоличную ответственность за определение того, как элементы связываются друг с другом. Число валентных электронов, присутствующих в атоме, можно определить из электронной конфигурации этого атома.Валентные электроны находятся на орбиталях, связанных с самым высоким занятым энергетическим уровнем атома. Остальные электроны, которые называются электронами внутренней оболочки , не участвуют в связывании и поэтому не важны для изучения.

Рассмотрим электронную конфигурацию серы, которая была определена в предыдущем разделе и воспроизведена ниже.

1 с 2 2 с 2 2 с 6 3 с 2 3 с 4

Напомним, что уровни энергии в электронной конфигурации - это ведущие красные числа, которые обозначают начало новой комбинации энергетический уровень / орбиталь.Сера имеет электроны на первом, втором и третьем уровнях энергии, что обозначено красными цифрами 1, 2 и 3 соответственно. Валентные электроны - это электроны, обнаруженные на самом высоком занятом уровне энергии . Следовательно, в этом случае необходимо учитывать только те электроны, которые связаны с комбинацией энергетических уровней / орбиталей, начинающейся с цифры 3. Поскольку две комбинации энергетических уровней / орбиталей начинаются с цифры 3, для дальнейшего рассмотрения выбраны обе орбитали:

3 пол. 2 3 пол. 4

Всего надстрочных индексов, связанных с этими орбиталями, составляет 6.Следовательно, сера имеет 6 валентных электронов.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Определите, сколько электронов азота классифицируются как валентные электроны. Электронная конфигурация азота, которая была определена в предыдущем разделе, показана ниже.

1 с 2 2 с 2 2 с 3

Решение

Азот имеет электроны на первом и втором уровнях энергии, что обозначено красными цифрами 1 и 2 соответственно.Валентные электроны - это электроны, обнаруженные на самом высоком занятом уровне энергии . Следовательно, в этом случае необходимо учитывать только те электроны, которые связаны с комбинацией энергетических уровней / орбиталей, начинающейся с 2. Поскольку две комбинации энергетических уровней / орбиталей начинаются с цифры 2, для дальнейшего рассмотрения выбраны обе орбитали:

2 2п 3

Сумма надстрочных индексов, связанных с этими орбиталями, равна 5. Следовательно, у азота 5 валентных электронов.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Определите, сколько электронов в каждом из следующих элементов классифицируется как валентные электроны. Электронная конфигурация каждого элемента, которая была определена в предыдущем разделе, показана ниже.

  1. Неон

1s 2 2s 2 2p 6

  1. Кальций

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Ответьте на
Неон имеет электроны на первом и втором уровнях энергии, что обозначено красными цифрами 1 и 2 соответственно.Валентные электроны - это электроны, обнаруженные на самом высоком занятом уровне энергии . Следовательно, в этом случае необходимо учитывать только те электроны, которые связаны с комбинацией энергетических уровней / орбиталей, начинающейся с 2. Поскольку две комбинации энергетических уровней / орбиталей начинаются с цифры 2, обе орбитали выбираются для дальнейшего рассмотрения:

2s 2 2p 6

Сумма надстрочных индексов, связанных с этими орбиталями, равна 8. Следовательно, неон имеет 8 валентных электронов.
Ответ б
Кальций имеет электроны на первом, втором, третьем и четвертом энергетических уровнях, на что указывают первые красные цифры 1, 2, 3 и 4 соответственно. Валентные электроны - это электроны, обнаруженные на самом высоком занятом уровне энергии . Следовательно, в этом случае необходимо учитывать только те электроны, которые связаны с комбинацией энергетических уровней / орбиталей, начинающейся с 4. Поскольку только один энергетический уровень / орбитальная комбинация начинается с 4, для дальнейшего рассмотрения выбрана только одна орбиталь:

2

Верхний индекс, связанный с этой орбиталью, - 2.Следовательно, кальций имеет 2 валентных электрона.

В то время как электронная конфигурация представляет всех электронов, присутствующих в атоме элемента, химики по-настоящему заинтересованы только в валентных электронах атома, поскольку, как указано выше, именно эти электроны несут единоличную ответственность за определение того, как элементы связаны друг с другом. Следовательно, было бы очень удобно найти «ярлык» для определения количества валентных электронов в атоме.Такой «ярлык» действительно существует. В предыдущем разделе этой главы были представлены три системы маркировки групп или столбцов в периодической таблице. Вторая система, которая называется «Система A / B», была указана для того, чтобы дать представление об электронном характере элементов, обнаруженных в этой группе.

Снова рассмотрим серу S, которая, исходя из ее электронной конфигурации, имеет 6 валентных электронов.

Сера находится в столбце 16 Менделеева.Однако «система A / B» используется для обозначения элементов основной группы . Группа 16 - это 6 -й столбец в основной группе, или «A-блок», столбцы периодической таблицы, и поэтому обозначена как Группа 6 A . Обратите внимание, что количество валентных электронов серы совпадает с номером ее группы в «системе A / B». Эта связь применяется почти к всем элементам, находящимся в основной группе столбцов периодической таблицы.Гелий - единственное исключение из этого правила, так как он находится в Группе 8A, но содержит только два полных электрона. Это несоответствие делает недействительным метод «короткого пути A / B», и метод электронной конфигурации должен использоваться, чтобы определить, что оба электрона гелия являются валентными электронами.

Поскольку номер группы «Система A / B» соответствует количеству валентных электронов, присутствующих в атоме, все элементы, находящиеся в одном столбце, имеют одинаковое количество валентных электронов.Поскольку валентные электроны атома несут единоличную ответственность за определение того, как элементы связываются друг с другом, эта общность электронного характера объясняет, почему все элементы в одной группе обладают схожими свойствами.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

На основании его местоположения в периодической таблице определите, сколько электронов азота классифицируется как валентные электроны.

Раствор

Номер группы «Система A / B» указывает количество валентных электронов, присутствующих в атоме.Азот (N) находится в столбце 15 периодической таблицы Менделеева. Однако «система A / B» используется для обозначения элементов основной группы . Группа 15 - это 5 -й столбец в основной группе, или столбцы «A-Block» периодической таблицы, и поэтому обозначена как Группа 5A. Следовательно, у азота 5 валентных электронов. (Этот ответ согласуется с решением примера \ (\ PageIndex {1} \).)

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

На основе таблицы Менделеева определите, сколько электронов в каждом из следующих элементов классифицируется как валентные электроны.

  1. Неон
  2. Кальций
Ответьте на
Номер группы «Система A / B» указывает количество валентных электронов, присутствующих в атоме. Неон (Ne) находится в Группе 18, которая обозначена как Группа 8A, используя «Систему A / B». Следовательно, неон имеет 8 валентных электронов. (Этот ответ согласуется с решением упражнения \ (\ PageIndex {1} \ text {a} \).)
Ответ б
Кальций (Ca) находится в группе 2, которая обозначена как группа 2A в системе «A / B».«Следовательно, кальций имеет 2 валентных электрона. (Опять же, этот ответ согласуется с решением упражнения \ (\ PageIndex {1} \ text {b} \).)

Электронно-точечные структуры

Электронные точечные структуры окружают элементарный символ элемента с одной точкой на каждые валентных электронов, которые содержит элемент. При рисовании электронной точечной структуры необходимо соблюдать три правила:

  1. Первая точка может быть размещена на любой «стороне» символа элемента (сверху, снизу, слева или справа).
  2. Каждая из первых четырех точек должна быть размещена на своей «стороне» символа элементаля. Другими словами, если первая точка помещается наверху символа элементаля, вторая точка может быть размещена внизу, слева или справа от символа, но не может быть размещен вверху рядом с первой точкой. .
  3. Последние четыре точки могут быть снова размещены на любой «стороне» символа элементаля, но должны быть расположены так, чтобы не было более двух точек на любой «стороне» символа элементаля.

Снова рассмотрим серу, которая имеет 6 валентных электронов.

Элементный символ серы - S. Так как структура электронной точки окружает элементарный символ с одной точкой на каждые валентных электронов, которые содержит элемент, символ элемента серы должен быть окружен 6 точками. В соответствии с правилами, приведенными выше, точка, представляющая первый валентный электрон серы, может быть размещена на любой «стороне» символа, как показано ниже на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Возможные варианты размещения первой точки для электронной точечной структуры серы.

Если первая структура на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) выбрана в качестве основы точечной структуры электронов серы, точка, представляющая второй валентный электрон серы, может быть помещена внизу, слева или справа от символа элемента, но нельзя помещать вверху рядом с первой точкой. На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показаны три структуры с приемлемым расположением первых двух валентных электронов серы, а также структура с неправильным расположением электронов.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Возможные варианты размещения второй точки для электронной точечной структуры серы.

Если последняя структура на рисунке \ (\ PageIndex {2} \) выбрана в качестве основы точечной структуры электронов серы, точки, представляющие третий и четвертый валентные электроны серы, должны быть размещены внизу и слева от символа элемента. , но не может помещаться вверху или справа от символа элементаля. На рисунке \ (\ PageIndex {3} \) показана единственная структура с приемлемым размещением первых четырех валентных электронов серы.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): правильное размещение четырех точек для электронной точечной структуры серы.

Точки, представляющие пятый и шестой валентные электроны серы, могут быть снова размещены на любой «стороне» символа элемента, но не могут быть размещены обе на одной и той же «стороне», так что на любой «стороне» элемента не должно быть более двух точек. символ элементаля. На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показаны все структуры с приемлемым размещением шести валентных электронов серы. Следовательно, любая из структур на рисунке \ (\ PageIndex {4} \) является допустимой электронной точечной структурой для серы.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Допустимые структуры электронных точек для серы.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Изобразите действительную электронную точечную структуру для азота.

Раствор

Элементарный символ азота - N. Согласно Примеру \ (\ PageIndex {1} \) и Примеру \ (\ PageIndex {2} \) азот имеет 5 валентных электронов. Согласно правилам, описанным выше, каждая из первых четырех точек должна быть размещена на своей «стороне» символа элементаля, а пятая точка может быть размещена рядом с любой из первых четырех точек.Следовательно, любая из следующих структур является допустимой электронной точечной структурой для азота.

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

Нарисуйте действительную структуру электронных точек для каждого из следующих элементов.

  1. Неон
  2. Кальций
Ответьте на
Элементарный символ неона - Ne.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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