Καθορίζεται από το σθένος των χημικών στοιχείων

Η γνώση της δομής των ατόμων και μορίων στο ΧΙΧ αιώνα δεν μπορεί να εξηγήσει το λόγο για τον οποίο ένας ορισμένος αριθμός ατόμων σχηματίσουν δεσμούς με άλλα σωματίδια. Αλλά οι ιδέες των επιστημόνων μπροστά από την εποχή τους, και το σθένος του εξακολουθεί να μελετάται ως μια από τις βασικές αρχές της χημείας.

Από την ιστορία της έννοιας της «σθένους των χημικών στοιχείων»

Άριστος Βρετανός χημικός XIX αιώνα Edvard Franklend επινόησε τον όρο «επικοινωνία» στην επιστημονική χρήση για να περιγράψει την αλληλεπίδραση των ατόμων με τον άλλον. Επιστημονική παρατηρήσει ότι ορισμένα χημικά στοιχεία σχηματίζουν ενώσεις με την ίδια ποσότητα των άλλων ατόμων. Για παράδειγμα, αζώτου αποδίδει τρία άτομα υδρογόνου σε ένα μόριο της αμμωνίας.

Τον Μάιο του 1852 Frankland προβάλλει την υπόθεση ότι υπάρχει ένας συγκεκριμένος αριθμός των χημικών δεσμών που ένα άτομο μπορούν να σχηματίσουν με άλλα μικροσκοπικά σωματίδια της ύλης. Frankland χρησιμοποίησε τη φράση «η δύναμη που συνδέει» για να περιγράψει αυτό που αργότερα θα ονομάζεται σθένους. Βρετανός χημικός καθιερωθεί ως οι χημικοί δεσμοί σχηματίζουν άτομα των επιμέρους στοιχείων γνωστών στη μέση του ΧΙΧ αιώνα. Εργασία Frankland ήταν μια σημαντική συμβολή στη σύγχρονη δομική χημεία.

ανάπτυξη των απόψεων

Γερμανός χημικός FA Κέκουλε αποδείχθηκε το 1857 ότι ο άνθρακας είναι chetyrehosnovnym. Στην απλούστερη ένωση της - μεθάνιο - να ανακύψουν λόγω 4 άτομα υδρογόνου. Ο όρος «βασικότητα» επιστήμονας χρησιμοποιείται για να ορίσει στοιχεία ιδιότητες συνδέστε ένα σταθερό αριθμό άλλων σωματιδίων. Στη Ρωσία, τα στοιχεία για τη δομή της ύλης συστηματοποίησε Α Μ Butlerov (1861). Περαιτέρω ανάπτυξη της θεωρίας του χημικού δεσμού που λαμβάνονται μέσω των διδαχών της περιοδικής μεταβολής των ιδιοτήτων των στοιχείων. Ο συγγραφέας του - ένα άλλο εξαιρετικό Ρώσος χημικός Δ Ι Μεντελέγιεφ. Απέδειξε ότι το σθένος των χημικών στοιχείων στις ενώσεις, και άλλες ιδιότητες καθορίζονται από την θέση που καταλαμβάνουν στο περιοδικό σύστημα.

Γραφική αναπαράσταση του σθένους και χημικοί δεσμοί

Η δυνατότητα οπτικοποίησης μορίων - ένα από τα αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα της θεωρίας σθένους. Το πρώτο μοντέλο εμφανίστηκε το 1860, και από το 1864 έχει χρησιμοποιήσει τους συντακτικούς τύπους που αντιπροσωπεύουν χημικών περιφερειακό σήμα στο εσωτερικό. Μεταξύ συμβόλων άτομα παύλα συμβολίζεται χημικός δεσμός, και ο αριθμός των γραμμών είναι ίσο με το σθένος. Σε αυτά τα ίδια χρόνια, έγινε το πρώτο μοντέλο sharosterzhnevye (βλ. Φωτογραφία αριστερά). Το 1866 Κέκουλε προτεινόμενη στερεοχημική μοτίβο των ατόμων άνθρακα με τη μορφή ενός τετράεδρο, το οποίο περιλαμβάνεται στο βιβλίο του «Οργανική Χημεία».

Valence των χημικών στοιχείων, καθώς και η ανάδειξη των σχέσεων που μελετήθηκαν από τον G. Lewis, ο οποίος δημοσίευσε τα έργα του το 1923, μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου. Έτσι ονομάζεται αρνητικά φορτισμένα μικροσκοπικά σωματίδια, τα οποία αποτελούν μέρος των ατομικών κοχύλια. Στο βιβλίο του, ο Lewis χρησιμοποίησε ένα σημείο γύρω από τις τέσσερις πλευρές του χημικού συμβόλου για την προβολή των ηλεκτρονίων σθένους.

Σθένος του υδρογόνου και οξυγόνου

Πριν από τη δημιουργία του περιοδικού συστήματος των σθένους των χημικών στοιχείων στις ενώσεις έγινε για να συγκρίνει με τα άτομα στα οποία είναι γνωστό. Το υδρογόνο και το οξυγόνο επελέγησαν ως αναφορά. Ένα άλλο χημικό στοιχείο έλκεται είτε υποκαθίσταται για ένα ορισμένο αριθμό ατόμων Η, και Ο

Με τον τρόπο αυτό, οι ιδιότητες προσδιορίσθηκαν με μονοσθενή ενώσεις με υδρογόνο (το σθένος του δεύτερου στοιχείου προσδιορίζεται με το Ρωμαϊκό αριθμητικό):

• HCl - χλωρό (Ι):
• _Η2Ο - οξυγόνου (II)?
• _ΝΗ3 - αζώτου (III)?
• CH ₄ - άνθρακα (IV).

Τα οξείδια του K ₂ O, CO, _{Ν2Ο 3,} SiO _2, SO ₃ προσδιορίστηκαν με το σθένος των μετάλλων και αμέταλλα οξυγόνο, διπλασιάζοντας τον αριθμό των ατόμων προσαρτώμενο O. Λήφθηκε ακόλουθες τιμές: Κ (Ι), C ( II), Ν (III) , Si (IV), S (VI).

Πώς να καθορίσει το σθένος των χημικών στοιχείων

Υπάρχουν νόμοι του σχηματισμού των χημικών δεσμών με τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων:

• Τυπικά σθένους υδρογόνο - I.
• Κανονική σθένους οξυγόνου - II.
• Για στοιχεία αμέταλλα-κατώτερο σθένους μπορεί να προσδιορισθεί από τον τύπο 8 - № ομάδα στην οποία βρίσκονται στο περιοδικό σύστημα. Οι υψηλότερες, αν μπορεί να καθορίζεται από τον αριθμό της ομάδας.
• Για πλευρικά στοιχεία των υποομάδων μέγιστη δυνατή σθένους είναι ο ίδιος με τον αριθμό των ομάδων του περιοδικού πίνακα.

Προσδιορισμός των σθένους των χημικών στοιχείων της ένωσης του τύπου διεξάγεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο αλγόριθμο:

1. Εγγραφή στην κορυφή του χημικώς εξοικειωμένοι γνωστή τιμή για ένα από τα στοιχεία. Για παράδειγμα, σε Mn ₂ O ₇ σθένος οξυγόνου είναι II.
2. Υπολογίζεται η συνολική αξία, η οποία πρέπει να πολλαπλασιαστεί με το σθένος του αριθμού των ατόμων του ίδιου χημικού στοιχείου στο μόριο, 2 * 7 = 14.
3. Καθορίστε τη σθένος του δεύτερου στοιχείου, για το οποίο είναι άγνωστο. Χωρίστε ελήφθη στο Sec. 2 τιμή από τον αριθμό των ατόμων Mn στο μόριο.
4. 14: 2 = 7. Το σθένος του οξειδίου του μαγγανίου εντός υψηλότερη της - VII.

Μόνιμη και μεταβλητό σθένος

τιμές σθένος του υδρογόνου και του οξυγόνου είναι διαφορετικά. Για παράδειγμα, το θείο στην ένωση του H ₂ S είναι δισθενής, όπως στον τύπο SO ₃ - εξασθενούς. Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με το διοξείδιο του CO ₂ οξυγόνου, CO και. Η πρώτη ένωση είναι το σθένος του C II, και κατά το δεύτερο - IV. Η ίδια τιμή σε μεθάνιο CH _4.

Τα περισσότερα από τα στοιχεία που δεν παρουσιάζουν σταθερές και μεταβλητές σθένους, π.χ., φώσφορο, άζωτο, θείο. Η αναζήτηση για τις κύριες αιτίες αυτού του φαινομένου οδήγησε σε μια θεωρία της χημικής δέσμευσης, έννοιες ηλεκτρονίων κέλυφος σθένους, μοριακών τροχιακών. Η ύπαρξη διαφορετικών τιμών των ίδιες ιδιότητες που λαμβάνονται με την εξήγηση της δομής των ατόμων και των μορίων θέση.

Σύγχρονες αντιλήψεις του σθένους

Όλα τα άτομα αποτελούνται από θετικά πυρήνα που περιβάλλεται από αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Το εξωτερικό κέλυφος, που σχηματίζουν, είναι ημιτελής. Το συμπληρωμένο δομή είναι η πιο σταθερή, περιέχει 8 ηλεκτρόνια (οκτάδα). Χημική συγκόλληση με τις κοινές ζεύγη ηλεκτρονίων αποτελέσματα σε ενεργητικώς ευνοϊκές άτομα κατάσταση.

Κανόνας για τον σχηματισμό των ενώσεων είναι η ολοκλήρωση ενός κελύφους, είτε με χορήγηση ηλεκτρόνια ανάκρουση ασύζευκτα - ανάλογα με το αν η διαδικασία είναι πιο εύκολο να περάσει. Εάν άτομον προβλέπει για τον σχηματισμό ενός χημικού δεσμού αρνητικά σωματίδια που δεν έχουν ζεύγος, οι δεσμοί σχηματίζει όσο ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Σύμφωνα με σύγχρονες αντιλήψεις, το σθένος των ατόμων των χημικών στοιχείων - είναι η ικανότητα να παράγει έναν ορισμένο αριθμό ομοιοπολικών δεσμών. Για παράδειγμα, στο μόριο, H ₂ S θείου, υδρόθειο αποκτά σθένους II (-), διότι κάθε άτομο συμμετέχει στο σχηματισμό των δύο ζεύγη ηλεκτρονίων. Το σύμβολο «-» δηλώνει την έλξη του ζεύγους ηλεκτρονίων στο πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο. Τουλάχιστον ηλεκτροαρνητικού με την αξία του σθένους προσθέτει «+».

Όταν ο μηχανισμός δότη-δέκτη εμπλέκονται στη διαδικασία ζευγών ηλεκτρονίων του ενός στοιχείου και τα άλλα ελεύθερα τροχιακά σθένους.

Η εξάρτηση του σθένους της δομής του ατόμου

Θεωρήστε για παράδειγμα άνθρακα και το οξυγόνο, καθώς αυτό εξαρτάται από την δομή των ουσιών σθένους των χημικών στοιχείων. Περιοδικός Πίνακας παρέχει μια επισκόπηση των βασικών χαρακτηριστικών του ατόμου άνθρακα:

• χημικό σύμβολο - C?
• αριθμό στοιχείων - 6?
• πυρηνικό φορτίο - 6?
• πρωτόνια στον πυρήνα - 6?
• ηλεκτρονίων - 6, συμπεριλαμβανομένων των 4 εξωτερικές, 2 από τα οποία σχηματίζουν ένα ζεύγος, 2 - ασύζευκτο.

Εάν το άτομο άνθρακα σχηματίζει δύο δεσμούς σε monoookside CO, τότε η χρήση του παρέχεται μόνο 6 αρνητικά σωματίδια. Για την απόκτηση οκτάδες που απαιτούνται για την σύζευξη 4 σχηματίζεται εξωτερικές αρνητικές σωματίδια. Carbon έχει σθένος της IV (+) σε διοξείδιο και IV (-) σε μεθάνιο.

Τακτικός αριθμός του οξυγόνου - 8, το κέλυφος σθένους αποτελείται από έξι ηλεκτρόνια, δύο εκ των οποίων σχηματίζουν ένα ζεύγος και εμπλέκονται στην χημικοί δεσμοί και αλληλεπίδραση με άλλα άτομα. Τυπικά σθένους οξυγόνο - II (-).

Το σθένος και η οξείδωση κατάσταση

Σε πολλές περιπτώσεις είναι πιο βολικό να χρησιμοποιούν τον όρο «βαθμός οξείδωσης». Έτσι ονομάζεται άτομο επιβάρυνση που θα αποκτήσει, αν όλα τα ηλεκτρόνια έχουν μετακινηθεί στο στοιχείο σύνδεσης, το οποίο έχει μεγαλύτερη αξία elektroootritsatelnosti (ΕΟ). Ο αριθμός οξείδωσης του απλού ουσίας είναι μηδέν. Με οξείδωση περισσότερα ΕΟ πρόσθετο στοιχείο «-» σημάδι, λιγότερο ηλεκτροαρνητικού - «+». Για παράδειγμα, οι κύριες μέταλλα της ομάδας για τυπικά οξείδωση και ιόντων φορτίζει ίσο αριθμό με το σήμα του «+». Στις περισσότερες περιπτώσεις το σθένος και την οξείδωση κατάσταση των ατόμων στην ίδια ένωση αριθμητικά συμπίπτουν. Μόνο όταν η αλληλεπίδραση με πιο ηλεκτραρνητικό άτομα θετική κατάσταση οξειδώσεως, με στοιχεία των οποίων ΕΟ παρακάτω - αρνητικό. Η έννοια της «σθένους του» εφαρμόζεται συχνά μόνο στην ουσία της μοριακής δομής.