Валентность. Степень окисления

Валентность – способность атома в соединении образовывать определенное число химических связей с атомом другого элемента. В образовании химической связи участвуют валентные электроны (электроны внешнего энергетического уровня), прежде всего – неспаренные электроны, но и спаренные тоже могут. В возбужденном состоянии электроны могут переходить на внешний уровень. Высшая валентность совпадает с номером группы, а низшая равна 8-N группы, т.о. для S высшая равна 6, низшая – 8-6=2 (в основном состоянии) :

Валентность II

S P d

Уже валентность IV

S P d

Уже валентность VI

3s1 3p3 3d2

Валентность не имеет знака и обозначается римскими цифрами.

H | H-N-H | H

Щелочные металлы первой группы главной подгруппы - постоянная валентность всегда I, и у F, (т.к. не хватает 1 электрона на внешнем уровне и нет свободных подуровней). Также постоянная валентность I у серебра и водорода.Щелочноземельные металлы – II группа главная подгруппа – валентность всегда II; и у цинка и кислорода. Алюминий и бор – постоянная валентность – III.

Переменная валентность, например: Cu (I и II), Cr, Fe (II, III, VI), S (II, IV, VI) и др.

Низшая валентность с V по VII группы находится по формуле 8-Nгруппы, исключение – N, его высшая валентность IV - NH4

Степень окисления – понятие формальное, обозначающее заряд атома в молекуле вещества. (способность того или иного атома образовывать ионную связь характеризуют понятием степени окисления элемента.)При определении СО следует иметь ввиду, что суммарная СО всех атомов в молекуле =0

Для определения СО атомов в химических соединениях используют следующие допущения:

I) степень окисления кислорода в соединениях обычно равна -2 (кроме ОF₂ (т.к. СО F всегда -1, то здесь у O будет +2), Н₂О₂ (т.к. у Н всегда +1, то здесь у О -1)

II) степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами и -1 в соединениях с металлами (КН, СаН₂).

III) Постоянную СО = +1 имеют щелочные металлы (главная подгруппа 1-й группы)

IV) Постоянную СО = +2 имеют щелочно-земельные металлы (главная подгруппа 2-й группы) , также цинк и кадмий.

V) СО атомов в простых веществах =0 (Cl2,H2, O2)

VI) У F постоянная СО = -1

При определении СО условно предполагают, что в соединении валентные электроны переходят к более электроотрицательным атомам, => соединения эти состоят только из «+» и «-« заряженных ионов. В действительности же, в большинстве случаев происходит не полная отдача электронов, а только смещение электронной пары от одного атома к другому.

Ионная связь. Условия образования ионной связи, механизм образования, свойства связи.

Ионная связь – это химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением. Ионы образуются путем полного смещения электронной пары к одному из атомов. Этот тип связи образуется, если разность электроотрицательности атомов велика, т.е. ∆Χ ≥ 2.1, пр: NaCl, у Na 0.9, у Cl 3.1, ∆Χ=3.1-0.9=2.2≥2.1 => связь ионная

Если 1.4 < ∆Χ < 2.1, то связь ионно-ковалентная, имеет свойства ионной связи.

Ионная связь – это предельный случай ковалентной полярной связи(происходит полная отдача электронов одним из атомов). К типичным соединениям с ионным типом связи относятся галогениды щелочных металлов (NaCl)

Механизм возникновения ионной связи –

3s1 Na0 - eàNa+

3s23p5 Clo + eàCl-

.. ..

Na∙ + ∙Cl∙∙àNa+[∙∙Cl∙∙]−

.. ..

Т.о., в механизме возникновения неполярной ковалентной связи, полярной ковалентной связи и ионной нет принципиального различия. Они различаются лишь степенью поляризации (смещешнием общих электронных пар). Природа же химических связей едина. Предсказать полярность связи можно на основании значений электроотрицательности атомов элемента. Чем больше разность электроотр-ти связанных атомов, тем сильнее выражена полярность.

Т.о., если электроотрицательности атомов различаются очень сильно (например, атомов щелочных металлов и галогенов), то при их сближении валентные электроны одного атома полностью переходят на второй атом. В результате этого перехода оба атома становятся ионами и принимают электронную структуру ближайшего благородного газа. Например, при взаимодействии атомов натрия и хлора, они превращаются в ионы Na+ и Сl-, между которыми возникает электростатическое притяжение. Молекулы, в которых существует в чистом виде ионная связь, встречаются в парообразном состоянии вещества. Ионные кристаллы состоят из бесконечных рядов чередующихся положительных и отрицательных ионов, связанных электростатическими силами. При растворении ионных кристаллов или их плавлении в раствор или расплав переходят положительные и отрицательные ионы.

Следует отметить, что ионные связи обладают большой прочностью, поэтому для разрушения ионных кристаллов необходимо затратить большую энергию. Этим объясняется тот факт, что ионные соединения имеют высокие температуры плавления.

В отличие от ковалентной связи ионная не обладает свойствами насыщаемости и направленности. Причина этого состоит в том, что электрическое поле, создаваемое ионами, имеет сферическую симметрию и действует одинаково на все ионы. Поэтому количество ионов, окружающих данный ион, и их пространственное расположение определяются только величинами зарядов ионов и их размерами.