Валентні можливості атомів - студопедія

Для відповіді по п.4 завдання I частини необхідно з рекомендованого вам «Опорного конспекту лекцій з хімії» (або з інших підручників з хімії для вищої школи) вивчити розділ «Енергетичне стан електрона в атомі» (стор. 48-50). Особливе значення тут буде грати схема відносного розташування орбіталей для багатоелектронних атомів (рис. 6 (б), стор. 48).

Для початку необхідно:

- написати електронну формулу атома хлору: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;

- виділити зовнішні електрони: 3s 2 3p 5;

- побудувати для них графічну електронну формулу (2-й варіант):

Для подальшого відповіді необхідно знати основні уявлення по хімічного зв'язку ( «Опорний конспект з хімії». Стор. 59-63), в тому числі:

- основне і збуджений стан електронів в атомі (стор. 49);

- обмінний механізм утворення ковалентного хімічного зв'язку (стор. 62);

- донорно-акцепторні механізм утворення ковалентного хімічного зв'язку (стор. 62).

Примітка. При розгляді валентних можливостей атомів слід враховувати зазначені можливості по утворенню насамперед ковалентного типу зв'язку (неполярной і полярної). До того ж слід розуміти, що валентні можливості і конкретна валентність (ковалентность) - різні поняття. Валентні можливості - це теоретична «максимальна» валентність, яка, як правило, завжди менше валентності конкретних атомів елементів в реально існуючих з'єднаннях. При цьому, чисельна величина валентних можливостей, як і чисельна величина валентності, знака не має. При визначенні валентних можливостей необхідно знайти максимально можливі значення валентних можливостей того чи іншого атома, а також їх кількість за обмінним і донорно-акцепторного механізмам освіти ковалетной хімічного зв'язку. Визначення валентних можливостей коректно проводити для атомів неметалів або полуметаллов, які можуть утворювати хімічні сполуки з ковалентним типом (характером) хімічного зв'язку.

Для визначення валентних можливостей атома хлору в нормальному стані необхідно:

- порахувати кількість вільних зовнішніх електронів і кількість електронних пар або кількість вільних атомних осередків на останньому задіяному енергетичному підрівні. (Задіяним подуровнем вважається такою, на якому в нормальному (не збудженому) стані є хоча б один електрон). У нашому випадку кількість неспарених електронів у атома хлору в нормальному стані дорівнює 1.

- порахувати кількість електронних пар на зовнішніх подуровнях. У нашому випадку їх 3 - одна на підрівні 3s і дві на підрівні 3p. Таким чином, валентні можливості (В.в.) атома хлору в нормальному стані рівні 4: В.в. (Cl) = 1обм + 3 д д.а .. в тому числі одна з обмінним механізмом (обм), три - по донорно-акцепторного (д.а.), де атом хлору виступає в якості донора (д.), Т . Е. атома, який надає при утворенні ковалентного хімічного зв'язку електронну пару. Формальна схема реалізації таких можливостей представлена ​​нижче:

Для визначення валентних можливостей атома хлору в збудженому стані необхідно:

- побудувати для атома хлору графічну електронну формулу (2-й варіант) з урахуванням найближчого незаповненого енергетичного підрівня. У нашому випадку - це 3d-підрівень (рис. 6, стор. 48. «Опорний конспект лекцій з хімії»).

Графічна електронна формула буде виглядати наступним чином:

Відзначимо, що при порушенні електронів, тобто перекладі їх на більш високий енергетичний підрівень того ж енергетичного рівня, що визначається значенням головного квантового числа n (в нашому випадку n = 3), енергетичні витрати (Єв) не настільки значні і можуть бути компенсовані при утворенні хімічного зв'язку (Ехс). При переході електрона з енергетичного підрівня однією електронного шару на енергетичний підрівень іншого електронного шару, енергетичні витрати (Е 1 в) виявляються більше, ніж виграш енергії при утворенні хімічного зв'язку, тобто така валентна можливість не може бути навіть формально реалізована ні в яких хімічних сполуках. Тому такі валентні можливості не враховуються. Вищесказане пояснюють схеми, наведені нижче.

Утворення хімічного зв'язку енергетично невигідно.

Утворення хімічного зв'язку енергетично можливо.

Таким чином, в нашому випадку розподіл електронів для атома хлору в збудженому стані буде виглядати наступним чином:

Виходячи з даної графічної формули, валентні можливості атома хлору в збудженому стані (Cl *) рівні 9: В.в. (Cl *) = 7обм + 2 а д.а .. в тому числі сім за обмінним механізмом (обм), дві - по донорно-акцепторного як акцептора (а), тобто атома надає вільні атомні осередки на задіяному енергетичному рівні. Формальна схема гіпотетичної реалізації таких можливостей представлена ​​нижче:

Ще раз підкреслимо, що такі максимальні валентні можливості, як правило, не можуть бути реалізовані в реальних хімічних сполуках, зокрема через геометричних розмірів атомів.