Electronegativitatea, ca și alte proprietăți ale atomilor elemente chimice, se modifică periodic odată cu creșterea numărului ordinal al elementului:
Graficul de mai sus arată periodicitatea modificării electronegativității elementelor principalelor subgrupe, în funcție de numărul ordinal al elementului.
Când se deplasează în jos subgrupul tabelului periodic, electronegativitatea elementelor chimice scade, când se deplasează spre dreapta de-a lungul perioadei, crește.
Electronegativitatea reflectă nemetalicitatea elementelor: cu cât valoarea electronegativității este mai mare, cu atât mai multe proprietăți nemetalice sunt exprimate în element.
Stare de oxidare
Cum se calculează starea de oxidare a unui element dintr-un compus?
1) Starea de oxidare a elementelor chimice din substanțele simple este întotdeauna zero.
2) Există elemente care se manifestă în substanțe complexe stare de oxidare constantă:
3) Există elemente chimice care prezintă o stare de oxidare constantă în marea majoritate a compușilor. Aceste elemente includ:
Element |
Starea de oxidare în aproape toți compușii |
Excepții |
| hidrogen H | +1 | Hidruri de metale alcaline și alcalino-pământoase, de exemplu: |
| oxigen O | -2 | Hidrogen și peroxizi metalici: fluorura de oxigen - |
4) Suma algebrică a stărilor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-o moleculă este întotdeauna zero. Suma algebrică a stărilor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-un ion este egală cu sarcina ionului.
5) Cea mai mare (maximă) stare de oxidare este egală cu numărul grupului. Excepții care nu se încadrează în această regulă sunt elementele din subgrupul secundar al grupului I, elementele din subgrupul secundar al grupului VIII, precum și oxigenul și fluorul.
Elemente chimice al căror număr de grup nu corespunde lor cel mai înalt grad oxidare (necesar să reținem)
6) Cea mai scăzută stare de oxidare a metalelor este întotdeauna zero, iar cea mai scăzută stare de oxidare a nemetalelor este calculată prin formula:
cea mai scăzută stare de oxidare a unui nemetal = numărul de grup - 8
Pe baza regulilor prezentate mai sus, este posibil să se stabilească gradul de oxidare a unui element chimic în orice substanță.
Găsirea stărilor de oxidare ale elementelor din diverși compuși
Exemplul 1
Determinați stările de oxidare ale tuturor elementelor din acidul sulfuric.
Decizie:
Să scriem formula acidului sulfuric:
Starea de oxidare a hidrogenului în toate substanțele complexe este +1 (cu excepția hidrurilor metalice).
Starea de oxidare a oxigenului în toate substanțele complexe este -2 (cu excepția peroxizilor și a fluorurii de oxigen OF 2). Să aranjam stările de oxidare cunoscute:
Să notăm starea de oxidare a sulfului ca X:
Molecula de acid sulfuric, ca și molecula oricărei substanțe, este în general neutră din punct de vedere electric, deoarece. suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-o moleculă este zero. Schematic, aceasta poate fi reprezentată după cum urmează:
Acestea. am obtinut urmatoarea ecuatie:
Hai sa o rezolvam:
Astfel, starea de oxidare a sulfului în acid sulfuric este +6.
Exemplul 2
Determinați starea de oxidare a tuturor elementelor din dicromat de amoniu.
Decizie:
Să scriem formula dicromatului de amoniu:
Ca și în cazul precedent, putem aranja stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului:
Cu toate acestea, vedem că stările de oxidare a două elemente chimice simultan, azotul și cromul, sunt necunoscute. Prin urmare, nu putem găsi stările de oxidare în același mod ca în exemplul anterior (o ecuație cu două variabile nu are o soluție unică).
Să acordăm atenție faptului că substanța specificată aparține clasei de săruri și, în consecință, are structura ionică. Apoi putem spune pe bună dreptate că compoziția dicromatului de amoniu include cationi NH 4 + (sarcina acestui cation poate fi văzută în tabelul de solubilitate). Prin urmare, deoarece există doi cationi NH 4 + încărcați individual pozitiv în unitatea de formulă a dicromatului de amoniu, sarcina ionului dicromat este -2, deoarece substanța în ansamblu este neutră din punct de vedere electric. Acestea. substanţa este formată din cationi NH 4 + şi anioni Cr 2 O 7 2-.
Cunoaștem stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului. Știind că suma stărilor de oxidare ale atomilor tuturor elementelor din ion este egală cu sarcina și notând stările de oxidare ale azotului și cromului ca Xși yîn consecință, putem scrie:
Acestea. obținem două ecuații independente:
Rezolvând care, găsim Xși y:
Astfel, în dicromatul de amoniu, stările de oxidare ale azotului sunt -3, hidrogen +1, crom +6 și oxigen -2.
Se poate citi modul de determinare a stării de oxidare a elementelor din substanțele organice.
Valenţă
Valența atomilor este indicată prin cifre romane: I, II, III etc.
Posibilitățile de valență ale unui atom depind de cantitatea:
1) electroni nepereche
2) perechi de electroni neîmpărțiți în orbitalii nivelurilor de valență
3) gol orbitalii de electroni nivelul de valență
Posibilitățile de valență ale atomului de hidrogen
Să descriem formula grafică electronică a atomului de hidrogen:
S-a spus că trei factori pot afecta posibilitățile de valență - prezența electronilor nepereche, prezența perechilor de electroni neîmpărțiți la nivelul exterior și prezența orbitalilor liberi (goali) ai nivelului exterior. Vedem un electron nepereche la nivelul de energie exterior (și singurul). Pe baza acestui fapt, hidrogenul poate avea exact o valență egală cu I. Cu toate acestea, la primul nivel de energie există un singur subnivel - s, acestea. atomul de hidrogen de la nivelul exterior nu are nici perechi de electroni neîmpărțiți, nici orbitali goali.
Astfel, singura valență pe care o poate prezenta un atom de hidrogen este I.
Posibilitățile de valență ale unui atom de carbon
Luați în considerare structura electronică a atomului de carbon. În starea de bază, configurația electronică a nivelului său exterior este următoarea:
Acestea. În starea fundamentală, nivelul de energie exterior al unui atom de carbon neexcitat conține 2 electroni nepereche. În această stare, poate prezenta o valență egală cu II. Cu toate acestea, atomul de carbon intră foarte ușor într-o stare excitată atunci când îi este transmisă energie, iar configurația electronică a stratului exterior în acest caz ia forma:
Deși o parte de energie este cheltuită în procesul de excitare a atomului de carbon, cheltuiala este mai mult decât compensată de formarea a patru legături covalente. Din acest motiv, valența IV este mult mai caracteristică atomului de carbon. Deci, de exemplu, carbonul are valență IV în molecule dioxid de carbon, acidul carbonic și absolut toate substanțele organice.
Pe lângă electronii nepereche și perechile de electroni singuri, prezența orbitalilor () vacante ai nivelului de valență afectează și posibilitățile de valență. Prezența unor astfel de orbitali în nivelul umplut duce la faptul că atomul poate acționa ca un acceptor de perechi de electroni, adică. formează legături covalente suplimentare prin mecanismul donor-acceptor. Deci, de exemplu, contrar așteptărilor, în molecula de monoxid de carbon CO, legătura nu este dublă, ci triplă, ceea ce se arată clar în următoarea ilustrație:
Posibilitățile de valență ale atomului de azot
Să notăm formula electron-grafică a nivelului de energie externă al atomului de azot:
După cum se poate vedea din ilustrația de mai sus, atomul de azot în starea sa normală are 3 electroni nepereche și, prin urmare, este logic să presupunem că poate prezenta o valență egală cu III. Într-adevăr, se observă o valență egală cu trei în moleculele de amoniac (NH 3), acid azotat (HNO 2), triclorura de azot (NCl 3) etc.
S-a spus mai sus că valența unui atom al unui element chimic depinde nu numai de numărul de electroni nepereche, ci și de prezența perechilor de electroni neîmpărțiți. Acest lucru se datorează faptului că o legătură chimică covalentă se poate forma nu numai atunci când doi atomi se furnizează unul altuia câte un electron, ci și atunci când un atom care are o pereche de electroni neîmpărtășită - donor () o furnizează unui alt atom cu un electron liber. () nivelul de valență orbital (acceptor). Acestea. pentru atomul de azot, valența IV este posibilă și datorită unei legături covalente suplimentare formate de mecanismul donor-acceptor. Deci, de exemplu, patru legături covalente, dintre care una este formată de mecanismul donor-acceptor, sunt observate în timpul formării cationului de amoniu:
În ciuda faptului că una dintre legăturile covalente este formată de mecanismul donor-acceptor, toate Legături N-Hîn cationul de amoniu sunt absolut identice și nu diferă unul de celălalt.
O valență egală cu V, atomul de azot nu este capabil să arate. Acest lucru se datorează faptului că trecerea la o stare excitată este imposibilă pentru atomul de azot, în care împerecherea a doi electroni are loc odată cu trecerea unuia dintre ei la un orbital liber, care este cel mai apropiat nivel de energie. Atomul de azot are nr d-subnivel, iar trecerea la orbitalul 3s este atât de costisitoare din punct de vedere energetic încât costurile energetice nu sunt acoperite prin formarea de noi legături. Mulți s-ar putea întreba, care este atunci valența azotului, de exemplu, în moleculele de acid azotic HNO 3 sau oxid de azot N 2 O 5? În mod ciudat, valența acolo este și IV, așa cum se poate observa din următoarele formule structurale:
Linia punctată din ilustrație arată așa-numitul delocalizat π -conexiune. Din acest motiv, NU legături terminale nu pot fi numite „una și jumătate”. Legături similare de una și jumătate se găsesc și în molecula de ozon O 3 , benzenul C 6 H 6 etc.
Posibilitățile de valență ale fosforului
Să descriem formula electron-grafică a nivelului de energie externă al atomului de fosfor:
După cum putem vedea, structura stratului exterior al atomului de fosfor în starea fundamentală și a atomului de azot este aceeași și, prin urmare, este logic să ne așteptăm pentru atomul de fosfor, precum și pentru atomul de azot, valențe posibile egale la I, II, III și IV, ceea ce se observă în practică.
Cu toate acestea, spre deosebire de azot, atomul de fosfor are și el d-subnivel cu 5 orbitali liberi.
În acest sens, este capabil să treacă într-o stare excitată, aburând electronii 3 s-orbitali:
Astfel, valența V pentru atomul de fosfor, care este inaccesibil la azot, este posibilă. Deci, de exemplu, un atom de fosfor are o valență de cinci în moleculele unor astfel de compuși precum acidul fosforic, halogenurile de fosfor (V), oxidul de fosfor (V) etc.
Posibilitățile de valență ale atomului de oxigen
Formula electron-grafică a nivelului de energie externă al atomului de oxigen are forma:
Vedem doi electroni nepereche la nivelul al 2-lea și, prin urmare, valența II este posibilă pentru oxigen. Trebuie remarcat faptul că această valență a atomului de oxigen este observată în aproape toți compușii. Mai sus, luând în considerare posibilitățile de valență ale atomului de carbon, am discutat despre formarea moleculei de monoxid de carbon. Legătura din molecula de CO este triplă, prin urmare, oxigenul este trivalent acolo (oxigenul este un donor de pereche de electroni).
Datorită faptului că atomul de oxigen nu are un nivel extern d-subniveluri, deprecierea electronilor sși p- orbitalii este imposibil, motiv pentru care capacitățile de valență ale atomului de oxigen sunt limitate în comparație cu alte elemente din subgrupul său, de exemplu, sulful.
Posibilitățile de valență ale atomului de sulf
Nivelul de energie extern al atomului de sulf în starea neexcitată:
Atomul de sulf, ca și atomul de oxigen, are doi electroni nepereche în starea sa normală, așa că putem concluziona că o valență de doi este posibilă pentru sulf. Într-adevăr, sulful are valența II, de exemplu, în molecula de hidrogen sulfurat H2S.
După cum putem vedea, atomul de sulf de la nivelul exterior are d subnivel cu orbitali liberi. Din acest motiv, atomul de sulf este capabil să-și extindă capacitățile de valență, spre deosebire de oxigen, datorită trecerii la stările excitate. Deci, atunci când decuplați o pereche de electroni singuri 3 p- subnivel, atomul de sulf capătă configurația electronică a nivelului exterior de următoarea formă:
În această stare, atomul de sulf are 4 electroni nepereche, ceea ce ne spune despre posibilitatea ca atomii de sulf să prezinte o valență egală cu IV. Într-adevăr, sulful are valență IV în moleculele SO 2 , SF 4 , SOCl 2 etc.
Când decuplați a doua pereche de electroni singuri situată pe 3 s- subnivel, nivelul energetic extern capătă următoarea configurație:
Într-o astfel de stare, manifestarea valenței VI devine deja posibilă. Un exemplu de compuși cu sulf VI-valent sunt SO 3 , H 2 SO 4 , SO 2 Cl 2 etc.
În mod similar, putem lua în considerare posibilitățile de valență ale altor elemente chimice.
Atomii diferitelor elemente chimice pot atașa un număr diferit de alți atomi, adică prezintă valențe diferite.
Valența caracterizează capacitatea atomilor de a se combina cu alți atomi. Acum, după ce am studiat structura atomului și tipurile de legături chimice, putem lua în considerare acest concept mai detaliat.
Valența este numărul de single legături chimice că un atom se formează cu alți atomi dintr-o moleculă. Numărul de legături chimice este înțeles ca numărul de perechi de electroni comuni. Deoarece perechile comune de electroni se formează numai în cazul unei legături covalente, valența atomilor poate fi determinată numai în compușii covalenti.
În formula structurală a unei molecule, legăturile chimice sunt reprezentate prin liniuțe. Numărul de liniuțe care se extind de la simbolul unui element dat este valența acestuia. Valenta este intotdeauna o valoare intreaga pozitiva de la I la VIII.
După cum vă amintiți, cea mai mare valență a unui element chimic dintr-un oxid este de obicei egală cu numărul grupului în care se află. Pentru a determina valența unui nemetal într-un compus cu hidrogen, trebuie să scădeți numărul grupului din 8.
În cele mai simple cazuri, valența este egală cu numărul de electroni nepereche dintr-un atom, prin urmare, de exemplu, oxigenul (conținând doi electroni nepereche) are o valență II, iar hidrogenul (conținând un electron nepereche) are un I.
În cristalele ionice și metalice nu există perechi comune de electroni, așa că pentru aceste substanțe conceptul de valență ca număr de legături chimice nu are sens. Pentru toate clasele de compuși, indiferent de tipul de legături chimice, este aplicabil un concept mai universal, care se numește grad de oxidare.
Stare de oxidare
este sarcina condiționată a unui atom dintr-o moleculă sau un cristal. Se calculează presupunând că toate legăturile polare covalente sunt ionice.
Spre deosebire de valență, starea de oxidare poate fi pozitivă, negativă sau zero. În cei mai simpli compuși ionici, stările de oxidare coincid cu sarcinile ionilor.
De exemplu, în clorura de potasiu KCl (K + Cl - ) potasiul are o stare de oxidare de +1, iar clorul -1, în oxidul de calciu CaO (Ca +2 O -2 ) calciul prezintă o stare de oxidare de +2, iar oxigenul -2. Această regulă se aplică tuturor oxizilor de bază: în ei, starea de oxidare a metalului este egală cu sarcina ionului metalic (sodiu +1, bariu +2, aluminiu +3), iar starea de oxidare a oxigenului este -2. Starea de oxidare este indicată printr-o cifră arabă, care este plasată deasupra simbolului elementului, precum valența:
Cu +2CI2-1; Fe +2 S -2
Starea de oxidare a unui element în chestiune simplă ia egal cu zero:
Na0, O20, S80, Cu0
Luați în considerare modul în care sunt determinate stările de oxidare în compușii covalenți.
Clorura de hidrogen HCl este o substanță cu o legătură covalentă polară. Perechea de electroni partajată în molecula de HCl este mutată la atomul de clor, care are o electronegativitate ridicată. Transformăm mental legătura H-Cl într-una ionică (acest lucru se întâmplă într-adevăr într-o soluție apoasă), schimbând complet perechea de electroni la atomul de clor. Va dobândi o sarcină de -1, iar hidrogenul +1. Prin urmare, clorul din această substanță are o stare de oxidare de -1 și hidrogenul +1:
Sarcinile reale și stările de oxidare ale atomilor dintr-o moleculă de clorură de hidrogen
Starea de oxidare și valența sunt concepte înrudite. În mulți compuși covalenți, valoarea absolută a stării de oxidare a elementelor este egală cu valența lor. Există, totuși, mai multe cazuri în care valența este diferită de starea de oxidare. Acest lucru este tipic, de exemplu, pentru substanțele simple, în care starea de oxidare a atomilor este zero, iar valența este numărul de perechi de electroni comuni:
O=O.
Valența oxigenului este II, iar starea de oxidare este 0.
Într-o moleculă de peroxid de hidrogen
H-O-O-H
oxigenul este bivalent, iar hidrogenul este monovalent. În același timp, stările de oxidare ale ambelor elemente sunt egale în valoare absolută cu 1:
H2+102-1
Același element din diferiți compuși poate avea atât stări de oxidare pozitive, cât și negative, în funcție de electronegativitatea atomilor asociați cu acesta. Luați în considerare, de exemplu, doi compuși de carbon, metanul CH4 și fluorura de carbon(IV) CF4.
Carbonul este mai electronegativ decât hidrogenul, astfel încât în metan densitatea electronică a legăturilor C–H este deplasată de la hidrogen la carbon, iar fiecare dintre cei patru atomi de hidrogen are o stare de oxidare de +1, iar atomul de carbon este -4. Dimpotrivă, în molecula CF4, electronii tuturor legăturilor sunt mutați de la atomul de carbon la atomii de fluor, a căror stare de oxidare este -1, prin urmare, carbonul se află în starea de oxidare +4. Amintiți-vă că starea de oxidare a celui mai electronegativ atom dintr-un compus este întotdeauna negativă.
Modele de molecule de fluorură de metan CH4 și carbon(IV) CF4. Polaritatea legăturilor este indicată prin săgeți.
Orice moleculă este neutră din punct de vedere electric, deci suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor este zero. Folosind această regulă, dintr-o stare de oxidare cunoscută a unui element dintr-un compus, se poate determina starea de oxidare a altuia fără a recurge la raționament despre deplasarea electronilor.
Ca exemplu, să luăm oxidul de clor(I) Cl 2 O. Pornim de la electroneutralitatea particulei. Atomul de oxigen din oxizi are o stare de oxidare de -2, ceea ce înseamnă că ambii atomi de clor poartă o sarcină totală de +2. Rezultă că pe fiecare dintre ele sarcina este +1, adică clorul are o stare de oxidare de +1:
CI2+10-2
Pentru a plasa corect semnele stării de oxidare a diferiților atomi, este suficient să le comparăm electronegativitatea. Un atom cu o electronegativitate mai mare va avea o stare de oxidare negativă, în timp ce un atom cu o electronegativitate mai mică va avea o stare pozitivă. Conform regulilor stabilite, simbolul celui mai electronegativ element este scris pe ultimul loc în formula compusă:
I +1 CI-1, O +2 F2-1, P +5 CI5-1
Sarcinile reale și stările de oxidare ale atomilor dintr-o moleculă de apă
La determinarea stărilor de oxidare ale elementelor din compuși, se respectă următoarele reguli.
Starea de oxidare a unui element dintr-o substanță simplă este zero.
Fluorul este elementul chimic cel mai electronegativ, astfel încât starea de oxidare a fluorului în toate substanțele, cu excepția F2, este -1.
Oxigenul este cel mai electronegativ element după fluor, prin urmare starea de oxidare a oxigenului în toți compușii, cu excepția fluorurilor, este negativă: în majoritatea cazurilor este -2, iar în peroxidul de hidrogen H 2 O 2 -1.
Starea de oxidare a hidrogenului este de +1 la compușii cu nemetale, -1 la compușii cu metale (hidruri); zero în materie simplă H 2 .
Stările de oxidare ale metalelor din compuși sunt întotdeauna pozitive. Starea de oxidare a metalelor din principalele subgrupuri, de regulă, este egală cu numărul grupului. Metalele subgrupurilor secundare au adesea mai multe stări de oxidare.
Starea de oxidare pozitivă maximă posibilă a unui element chimic este egală cu numărul grupului (excepția este Cu +2).
Starea minimă de oxidare a metalelor este zero, iar pentru nemetale, numărul grupului minus opt.
Suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-o moleculă este zero.
Navigare
- Rezolvarea problemelor combinate pe baza caracteristicilor cantitative ale unei substante
- Rezolvarea problemelor. Legea constanței compoziției substanțelor. Calcule folosind conceptele de „masă molară” și „cantitate chimică” a unei substanțe
- Rezolvarea problemelor de calcul pe baza caracteristicilor cantitative ale materiei si a legilor stoichiometrice
- Rezolvarea problemelor de calcul bazate pe legile stării gazoase a materiei
- Configurația electronică a atomilor. Structura învelișurilor electronice ale atomilor din primele trei perioade
Electronegativitatea este proprietatea unui element chimic de a atrage electroni la atomul său din atomii altor elemente cu care acest element formează o legătură chimică în compuși.
Când se formează o legătură chimică între atomi ai diferitelor elemente, norul de electroni comun se schimbă la un atom mai electronegativ, datorită căruia legătura devine polară covalent și cu o diferență mare de electronegativitate - ionică.
Electronegativitatea este luată în considerare la scrierea formulelor chimice: în compușii binari, simbolul celui mai electronegativ element este scris în spate.
Electronegativitatea crește de la stânga la dreapta pentru elementele fiecărei perioade și scade de sus în jos pentru elementele aceluiași grup PS.
Valenţă Un element se numește proprietatea atomilor săi de a se combina cu un anumit număr de alți atomi.
Există stoichiometrie, valență electronică și număr de coordonare. Vom lua în considerare doar valența stoechiometrică.
stoichiometrice valența arată câți atomi ai unui alt element atașează un atom al acestui element. Valența hidrogenului este luată ca unitate de valență, deoarece hidrogenul este întotdeauna monovalent. De exemplu, în compușii HCl, H 2 O, NH 3 (ortografia corectă a amoniacului H 3 N este deja folosită în manualele moderne), clorul CH 4 este monovalent, oxigenul este bivalent, azotul este trivalent și carbonul este tetravalent.
Valența stoechiometrică a oxigenului este de obicei 2. Deoarece aproape toate elementele formează compuși cu oxigenul, este convenabil să-l folosești ca standard pentru determinarea valenței unui alt element. De exemplu, în compușii Na2O, CoO, Fe2O3, SO3, sodiul este monovalent, cobaltul este bivalent, fierul este trivalent și sulful este hexavalent.
În reacțiile redox, va fi important pentru noi să determinăm stările de oxidare ale elementelor.
starea de oxidare elementul dintr-o substanță se numește valența sa stoichiometrică, luată cu semnul plus sau minus.
Elementele chimice sunt subdivizate în elemente de valență constantă elemente de valență variabilă.
1.3.3. Substanțe cu structură moleculară și nemoleculară. Tip de rețea cristalină. Dependența proprietăților substanțelor de compoziția și structura lor.
În funcție de starea în care se află compușii în natură, aceștia sunt împărțiți în moleculari și nemoleculari. În substanțele moleculare, cele mai mici particule structurale sunt molecule. Aceste substanțe au o rețea cristalină moleculară. În substanțele nemoleculare, cele mai mici particule structurale sunt atomii sau ionii. Rețeaua lor cristalină este atomică, ionică sau metalică.
Tipul rețelei cristaline determină în mare măsură proprietățile substanțelor. De exemplu, metalele care au tip rețea cristalină metalică, diferit de toate celelalte elemente plasticitate ridicată, conductivitate electrică și termică. Aceste proprietăți, precum și multe altele - maleabilitatea, luciul metalic etc. datorită unui tip special de legătură între atomii de metal - legatura metalica. Trebuie remarcat faptul că proprietățile inerente metalelor apar numai în stare condensată. De exemplu, argintul în stare gazoasă nu are proprietăți fizice metale.
Un tip special de legătură în metale - metalice - se datorează lipsei de electroni de valență, deci sunt comuni întregii structuri a metalului. Cel mai simplu model al structurii metalelor presupunea că rețeaua cristalină a metalelor constă din ioni pozitivi înconjurați de electroni liberi, mișcarea electronilor are loc aleatoriu, ca și moleculele de gaz. Cu toate acestea, un astfel de model, deși explică calitativ multe proprietăți ale metalelor, se dovedește a fi insuficient în verificarea cantitativă. Dezvoltarea ulterioară a teoriei stării metalice a dus la crearea teoria benzilor a metalelor, care se bazează pe conceptele de mecanică cuantică.
La nodurile rețelei cristaline există cationi și atomi de metal, iar electronii se mișcă liber de-a lungul rețelei cristaline.
O proprietate mecanică caracteristică a metalelor este plastic, datorită particularităților structurii interne a cristalelor lor. Plasticitatea este înțeleasă ca capacitatea corpurilor sub acțiunea forțelor externe de a suferi deformare, care rămâne după încetarea influenței externe. Această proprietate a metalelor le permite să li se dea diferite forme în timpul forjarii, metalului laminat în foi sau trasat în sârmă.
Plasticitatea metalelor se datorează faptului că, sub acțiune externă, straturile de ioni care formează rețeaua cristalină sunt deplasate unul față de celălalt fără a se rupe. Acest lucru se întâmplă ca urmare a faptului că electronii mișcați, datorită redistribuirii libere, continuă să comunice între straturile ionice. Sub acţiune mecanică asupra solid cu rețeaua atomică, straturile sale individuale sunt deplasate și coeziunea dintre ele este ruptă din cauza ruperii legăturilor covalente.
ionii, atunci se formează aceste substanțe tip ionic de rețea cristalină.
Acestea sunt săruri, precum și oxizi și hidroxizi ai metalelor tipice. Acestea sunt substanțe dure, casante, dar principala lor calitate : soluţiile şi topiturile acestor compuşi conduc curentul electric.
Dacă nodurile rețelei cristaline sunt atomi, atunci se formează aceste substanțe tip atomic de rețea cristalină(diamant, bor, oxizi de siliciu de aluminiu și siliciu). Prin proprietăți foarte dur și refractar, insolubil în apă.
Dacă nodurile rețelei cristaline sunt molecule, atunci aceste substanțe formează (în condiții normale, gaze și lichide: O 2, HCl; I 2 materie organică).
Este interesant de remarcat metalul galiu, care se topește la o temperatură de 30 o C. Această anomalie se explică prin faptul că moleculele de Ga 2 sunt situate la nodurile rețelei cristaline și proprietățile sale devin similare cu substanțele care au o formă moleculară. rețea cristalină.
Exemplu. Toate nemetalele grupului au o structură nemoleculară:
1) carbon, bor, siliciu; 2) fluor, brom, iod;
3) oxigen, sulf, azot; 4) clor, fosfor, seleniu.
În substanțele nemoleculare, cele mai mici particule structurale sunt atomii sau ionii. Rețeaua lor cristalină este atomică, ionică sau metalică
La decizie Această întrebare este mai ușor de trecut din contra. Dacă nodurile rețelei cristaline sunt molecule, atunci se formează aceste substanțe tip molecular de rețea cristalină(în condiții normale, gaze și lichide: O 2, HCl; de asemenea I 2, sulf rombic S 8, fosfor alb P 4, substanțe organice). După proprietăți, aceștia sunt compuși fragili cu punct de topire scăzut.
În al doilea răspuns există fluor, în al treilea - oxigen, azot, în al patrulea - clor. Aceasta înseamnă că aceste substanțe au o rețea cristalină moleculară și o structură moleculară.
LA primul răspuns, toate substanțele sunt compuși solizi în condiții normale și formează o rețea atomică, ceea ce înseamnă că au o structură nemoleculară.
Răspuns corect:1) carbon, bor, siliciu
Valența și starea de oxidare sunt concepte adesea folosite în chimia anorganică. In multe compuși chimici valoarea de valență și starea de oxidare a elementului sunt aceleași, din acest motiv școlarii și elevii se confundă adesea. Aceste concepte au ceva în comun, dar diferențele sunt mai semnificative. Pentru a înțelege cum diferă aceste două concepte, merită să aflați mai multe despre ele.
Informații despre gradul de oxidare
Starea de oxidare este o valoare auxiliară atribuită unui atom al unui element chimic sau unui grup de atomi, care arată modul în care perechile comune de electroni sunt distribuite între elementele care interacționează.
Aceasta este o mărime auxiliară care nu are nicio semnificație fizică ca atare. Esența sa este destul de simplu de explicat cu ajutorul exemplelor:
moleculă de sare alimentară NaCl Este format din doi atomi, un atom de clor și un atom de sodiu. Legătura dintre acești atomi este ionică. Sodiul are 1 electron la nivelul de valență, ceea ce înseamnă că împarte o pereche de electroni cu atomul de clor. Dintre aceste două elemente, clorul este mai electronegativ (are proprietatea de a amesteca perechi de electroni spre sine), atunci singura pereche comună de electroni se va deplasa către el. Într-un compus, un element cu o electronegativitate mai mare are o stare de oxidare negativă, una mai puțin electronegativă, respectiv una pozitivă, iar valoarea lui este egală cu numărul de perechi de electroni comuni. Pentru molecula de NaCl luată în considerare, stările de oxidare ale sodiului și clorului vor arăta astfel:
Clorul, cu o pereche de electroni deplasată în ea, este acum considerat ca un anion, adică un atom care și-a atașat un electron suplimentar, iar sodiul ca un cation, adică un atom care a donat un electron. Dar atunci când se înregistrează gradul de oxidare, semnul este pe primul loc, iar valoarea numerică este pe al doilea și invers când se înregistrează sarcina ionică.
Starea de oxidare poate fi definită ca numărul de electroni de care îi lipsește un ion pozitiv pentru a face un atom neutru din punct de vedere electric sau care trebuie prelevați dintr-un ion negativ pentru a fi oxidați la un atom. Pe acest exemplu este evident că ionului de sodiu pozitiv îi lipsește un electron din cauza deplasării perechii de electroni, iar ionul de clor are un electron în plus.
Starea de oxidare a unei substante simple (pure), indiferent de fizica si proprietăți chimice, este egal cu zero. Molecula de O 2, de exemplu, este formată din doi atomi de oxigen. Au aceleași valori de electronegativitate, astfel încât electronii împărtășiți nu sunt deplasați către niciunul dintre ei. Aceasta înseamnă că perechea de electroni se află strict între atomi, deci starea de oxidare va fi zero.
Pentru unele molecule, poate fi dificil să se determine unde se mișcă electronii, mai ales dacă există trei sau mai multe elemente în ea. Pentru a calcula stările de oxidare în astfel de molecule, trebuie să utilizați câteva reguli simple:
- Atomul de hidrogen are aproape întotdeauna o stare de oxidare constantă de +1..
- Pentru oxigen, acest indicator este -2. Singura excepție de la această regulă sunt oxizii de fluor.
OF 2 și O 2 F 2,
Deoarece fluorul este elementul cu cea mai mare electronegativitate, prin urmare, deplasează întotdeauna electronii care interacționează spre el însuși. Conform regulilor internaționale, elementul cu valoarea mai mică a electronegativității se scrie primul, deoarece în acești oxizi oxigenul este pe primul loc.
- Dacă însumați toate stările de oxidare dintr-o moleculă, obțineți zero.
- Atomii de metal se caracterizează printr-o stare de oxidare pozitivă.
La calcularea stărilor de oxidare, trebuie reținut că cea mai mare stare de oxidare a unui element este egală cu numărul său de grup, iar minimul este numărul de grup minus 8. Pentru clor, valoarea maximă posibilă a stării de oxidare este +7, deoarece este în grupa a 7-a, iar minimul 7-8 = -unul. 
Informații generale despre valență
Valența este numărul de legături covalente pe care un element le poate forma în diferiți compuși.
Spre deosebire de starea de oxidare, conceptul de valență este un real sens fizic.
Cea mai mare valență este egală cu numărul grupului din tabelul periodic. Sulful S este situat în a 6-a grupă, adică valența sa maximă este 6. Dar poate fi și 2 (H 2 S) sau 4 (SO 2).
Aproape toate elementele sunt caracterizate de valență variabilă. Cu toate acestea, există atomi pentru care această valoare este constantă. Acestea includ metale alcaline, argint, hidrogen (valența lor este întotdeauna 1), zinc (valența este întotdeauna 2), lantan (valența este 3). 
Ce au în comun valența și starea de oxidare?
- Pentru a desemna ambele aceste mărimi, se folosesc numere întregi pozitive, care sunt scrise deasupra desemnării latinești a elementului.
- Cea mai mare valență, precum și cea mai mare stare de oxidare, coincide cu numărul de grup al elementului.
- Starea de oxidare a oricărui element dintr-un compus complex coincide cu valoarea numerică a unuia dintre indicatorii de valență. De exemplu, clorul, fiind în a 7-a grupă, poate avea o valență de 1, 3, 4, 5, 6 sau 7, ceea ce înseamnă că posibilele stări de oxidare sunt ±1, +3, +4, +5, + 6, +7.
Principalele diferențe dintre aceste concepte
- Conceptul de „valență” are un sens fizic, iar gradul de oxidare este un termen auxiliar care nu are un sens fizic real.
- Starea de oxidare poate fi zero, mai mare sau mai mică decât zero. Valența este strict mai mare decât zero.
- Valența afișează numărul de legături covalente și starea de oxidare - distribuția electronilor în compus.
Electronegativitate (EO) este capacitatea atomilor de a atrage electroni atunci când se leagă de alți atomi .
Electronegativitatea depinde de distanța dintre nucleu și electronii de valență și de cât de aproape este învelișul de valență până la finalizare. Cu cât raza unui atom este mai mică și cu cât mai mulți electroni de valență, cu atât ER-ul său este mai mare.
Fluorul este cel mai electronegativ element. În primul rând, are 7 electroni în învelișul de valență (lipsește doar 1 electron înainte de un octet) și, în al doilea rând, acest înveliș de valență (…2s 2 2p 5) este situat aproape de nucleu.
Atomii cei mai puțin electronegativi sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase. Au raze mari și învelișurile lor exterioare de electroni sunt departe de a fi complete. Este mult mai ușor pentru ei să-și dea electronii de valență altui atom (atunci învelișul pre-exterior va deveni complet) decât să „câștigă” electroni.
Electronegativitatea poate fi exprimată cantitativ și aliniază elementele în ordine crescătoare. Cel mai des este folosită scara de electronegativitate propusă de chimistul american L. Pauling.
Diferența de electronegativitate a elementelor din compus ( ΔX) ne va permite să judecăm tipul de legătură chimică. Dacă valoarea ∆ X= 0 - conexiune covalent nepolar.
Cu o diferență de electronegativitate de până la 2,0, legătura se numește polar covalent, De exemplu: Conexiune H-Fîntr-o moleculă de fluorură de hidrogen HF: Δ X \u003d (3,98 - 2,20) \u003d 1,78
Sunt luate în considerare legăturile cu o diferență de electronegativitate mai mare de 2,0 ionic. De exemplu: legătura Na-Cl din compusul NaCl: Δ X \u003d (3,16 - 0,93) \u003d 2,23.
Stare de oxidare
Stare de oxidare (CO) este sarcina condiționată a unui atom dintr-o moleculă, calculată din ipoteza că molecula constă din ioni și este în general neutră din punct de vedere electric.
Când se formează o legătură ionică, un electron trece de la un atom mai puțin electronegativ la unul mai electronegativ, atomii își pierd neutralitatea electrică și se transformă în ioni. există taxe întregi. Când se formează o legătură polară covalentă, electronul nu se transferă complet, ci parțial, astfel încât apar sarcini parțiale (în figura de mai jos, HCl). Să ne imaginăm că electronul a trecut complet de la atomul de hidrogen la clor și o sarcină întreagă pozitivă +1 a apărut pe hidrogen și -1 pe clor. astfel de sarcini condiționate se numesc stare de oxidare.
Această figură arată stările de oxidare caracteristice primelor 20 de elemente.
Notă. Cel mai mare SD este de obicei egal cu numărul grupului din tabelul periodic. Metalele principalelor subgrupuri au o caracteristică CO, nemetalele, de regulă, au o răspândire a CO. Prin urmare, se formează nemetale un numar mare de compuși și au proprietăți mai „diverse” în comparație cu metalele.
Exemple de determinare a gradului de oxidare
Să determinăm stările de oxidare ale clorului în compuși:
Regulile pe care le-am luat în considerare nu ne permit întotdeauna să calculăm CO al tuturor elementelor, ca, de exemplu, într-o anumită moleculă de aminopropan.
Aici este convenabil să utilizați următoarea metodă:
1) Reprezentând formula structurala molecule, o liniuță este o legătură, o pereche de electroni.
2) Transformăm liniuța într-o săgeată îndreptată către un atom mai mult EO. Această săgeată simbolizează tranziția unui electron la un atom. Dacă doi atomi identici sunt conectați, lăsăm linia așa cum este - nu există transfer de electroni.
3) Numărăm câți electroni „au venit” și „au rămas”.
De exemplu, luați în considerare sarcina de pe primul atom de carbon. Trei săgeți sunt îndreptate spre atom, ceea ce înseamnă că au sosit 3 electroni, sarcina este -3.
Al doilea atom de carbon: hidrogenul i-a dat un electron, iar azotul a luat un electron. Taxa nu s-a schimbat, este egală cu zero. etc.
Valenţă
Valenţă(din latină valēns „având forță”) - capacitatea atomilor de a forma un anumit număr de legături chimice cu atomii altor elemente.
Practic, valența înseamnă capacitatea atomilor de a forma un anumit număr de legături covalente. Dacă un atom are n electroni nepereche şi m perechi de electroni singuri, atunci acest atom se poate forma n+m legături covalente cu alți atomi, adică valenţa sa va fi n+m. Când se evaluează valența maximă, ar trebui să se procedeze de la configurația electronică a stării „excitate”. De exemplu, valența maximă a unui atom de beriliu, bor și azot este 4 (de exemplu, în Be (OH) 4 2-, BF 4 - și NH 4 +), fosfor - 5 (PCl 5), sulf - 6 (H2S04), clor-7 (CI207).
În unele cazuri, valența poate coincide numeric cu starea de oxidare, dar în niciun caz nu sunt identice între ele. De exemplu, o legătură triplă se realizează în moleculele de N 2 și CO (adică valența fiecărui atom este 3), dar starea de oxidare a azotului este 0, carbon +2, oxigen -2.
LA acid azotic starea de oxidare a azotului este +5, în timp ce azotul nu poate avea o valență mai mare de 4, deoarece are doar 4 orbitali la nivelul exterior (și legătura poate fi considerată ca orbitali suprapusi). Și, în general, orice element din a doua perioadă, din același motiv, nu poate avea o valență mai mare de 4.
Câteva întrebări mai „delicate” în care se fac adesea greșeli.
