1
/
5
با این حال، درک دقیق و بعداً کاملاً تأیید شده از پدیده ظرفیت در سال 1852 توسط شیمیدان ادوارد فرانکلند در اثری ارائه شد که در آن او تمام نظریه ها و فرضیات موجود در آن زمان در این مورد را جمع آوری و تجدید نظر کرد. مشاهده قابلیت اشباع فلزات مختلف و مقایسه ترکیب مشتقات آلی فلزات با ترکیب غیر ترکیبات آلی، فرانکلند مفهوم " قدرت اتصال» ( وزن اتصال) بنابراین پایه و اساس دکترین ظرفیت را پی ریزی می کند. اگرچه فرانکلند قوانین خاصی را وضع کرد، ایده های او توسعه نیافته بود.
فردریش آگوست ککوله نقش تعیین کننده ای در ایجاد نظریه ظرفیت ایفا کرد. در سال 1857، او نشان داد که کربن یک عنصر چهار پایه (تتراتومی) است و ساده ترین ترکیب آن متان CH 4 است. ککوله با اطمینان از صحت ایده های خود در مورد ظرفیت اتم ها، آنها را در کتاب درسی شیمی آلی خود معرفی کرد: به گفته نویسنده، پایه بودن یک ویژگی اساسی اتم است، خاصیتی که به اندازه وزن اتم ثابت و بدون تغییر است. در سال 1858، دیدگاه‌هایی که تقریباً با ایده‌های ککوله در مقاله بیان شده مطابقت دارد. درباره نظریه جدید شیمیایی»آرچیبالد اسکات کوپر.
سه سال بعد، در سپتامبر 1861، A.M. Butlerov مهمترین اضافات را به نظریه ظرفیت انجام داد. او بین یک اتم آزاد و اتمی که با اتم دیگری در پیوند با اتم دیگر در ارتباط است، تفاوت قائل شد. می بندد و می رود به فرم جدید
". باتلروف مفهوم کامل بودن استفاده از نیروهای قرابت و در مورد " تنش قرابت"، یعنی عدم هم ارزی انرژی پیوندها، که به دلیل تاثیر متقابل اتم ها در مولکول است. در نتیجه این تأثیر متقابل، اتم ها، بسته به محیط ساختاری خود، متفاوت می شوند "ارزش شیمیایی". نظریه باتلروف توضیح بسیاری از حقایق تجربی در مورد ایزومریسم ترکیبات آلی و واکنش پذیری آنها را ممکن ساخت.
مزیت بزرگ تئوری ظرفیت، امکان نمایش بصری مولکول است. در دهه 1860. اولین مدل های مولکولی ظاهر شد. قبلاً در سال 1864 A. Brown استفاده از فرمول های ساختاری را به شکل دایره هایی با نمادهای عناصر قرار داده شده در آنها پیشنهاد کرد که با خطوطی که نشان دهنده پیوند شیمیایی بین اتم ها هستند به هم متصل می شوند. تعداد خطوط مطابق با ظرفیت اتم است. در سال 1865 A. von Hoffmann اولین مدل های میله توپ را نشان داد که در آن توپ های کروکت نقش اتم را بازی می کردند. در سال 1866، نقشه‌هایی از مدل‌های استریوشیمیایی در کتاب درسی Kekule ظاهر شد که در آن اتم کربن دارای یک پیکربندی چهار وجهی بود.
در ابتدا واحد ظرفیت اتم هیدروژن به عنوان واحد ظرفیت در نظر گرفته شد. در این حالت، ظرفیت یک عنصر دیگر را می توان با تعداد اتم های هیدروژنی که به خود می چسبد یا جایگزین یک اتم از این عنصر دیگر می شود بیان کرد. ظرفیتی که به این ترتیب تعیین می شود، ظرفیت در ترکیبات هیدروژن یا ظرفیت هیدروژن نامیده می شود: به عنوان مثال، در ترکیبات HCl، H 2 O، NH 3، CH 4، ظرفیت هیدروژن کلر یک، اکسیژن دو، نیتروژن است. سه و کربن چهار است.
ظرفیت اکسیژن معمولاً دو است. بنابراین، با دانستن ترکیب یا فرمول ترکیب اکسیژن یک یا عنصر دیگر، می توان ظرفیت آن را به عنوان تعداد دو برابر شده اتم های اکسیژنی که یک اتم از یک عنصر معین می تواند به آن متصل کند، تعیین کرد. ظرفیت تعیین شده به این ترتیب، ظرفیت عنصر در ترکیبات اکسیژن یا ظرفیت اکسیژن نامیده می شود: به عنوان مثال، در ترکیبات K 2 O , CO , N 2 O 3 , SiO 2 , SO 3 ظرفیت اکسیژن پتاسیم است. یک، کربن دو، نیتروژن سه، سیلیکون - چهار، گوگرد - شش است.
برای اکثر عناصر، مقادیر ظرفیت در ترکیبات هیدروژن و اکسیژن متفاوت است: به عنوان مثال، ظرفیت گوگرد برای هیدروژن دو (H2S) و برای اکسیژن شش (SO3) است. علاوه بر این، بیشتر عناصر در ترکیبات مختلف خود ظرفیت های متفاوتی از خود نشان می دهند [برخی عناصر ممکن است هیدرید یا اکسید نداشته باشند]. به عنوان مثال، کربن با اکسیژن دو اکسید تشکیل می شود: مونوکسید کربن CO و دی اکسید کربن CO2. در مونوکسید کربن، ظرفیت کربن دو و در دی اکسید کربن - چهار است (برخی عناصر نیز قادر به تشکیل پراکسید هستند). از مثال های در نظر گرفته شده، چنین بر می آید که، به عنوان یک قاعده، تعیین ظرفیت یک عنصر با هر عدد و/یا روش غیرممکن است.
مفاهیم مدرن ظرفیت
از زمان ظهور نظریه پیوند شیمیایی، مفهوم "ظرفیت" دستخوش تکامل قابل توجهی شده است. در حال حاضر، تفسیر علمی دقیقی ندارد، بنابراین تقریباً به طور کامل از واژگان علمی حذف شده است و عمدتاً برای اهداف روش شناختی استفاده می شود.
اساساً، ظرفیت عناصر شیمیایی معمولاً به عنوان توانایی اتم های آزاد آن (به معنای محدودتر - معیاری از توانایی آن) برای تشکیل یک عدد معین درک می شود. پیوندهای کووالانسی... در ترکیبات دارای پیوند کووالانسی، ظرفیت اتم ها با تعداد پیوندهای دو مرکزی دو الکترونی تشکیل شده تعیین می شود. این رویکردی است که در نظریه پیوندهای ظرفیتی موضعی اتخاذ شده است که در سال 1927 توسط W. Heitler و F. London ارائه شد. بدیهی است که اگر اتم داشته باشد nالکترون های جفت نشده و مترجفت الکترون تنها، سپس این اتم می تواند تشکیل شود n + mپیوندهای کووالانسی با اتم های دیگر هنگام ارزیابی حداکثر ظرفیت، باید از پیکربندی الکترونیکی فرضی، به اصطلاح، استفاده کرد. حالت «هیجان زده» (والانس). به عنوان مثال، حداکثر ظرفیت اتم های بور، کربن و نیتروژن 4 (به عنوان مثال، در -، CH 4 و +)، فسفر - 5 (PCl 5)، گوگرد - 6 (H 2 SO 4)، کلر - 7 ( Cl 2 O 7).
تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند تشکیل دهد برابر است با تعداد الکترون های جفت نشده آن که برای تشکیل جفت های الکترونی مشترک (ابرهای دو الکترونی مولکولی) می روند. یک پیوند کووالانسی نیز می تواند توسط مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شود. در عین حال ، در هر دو مورد ، قطبیت پیوندهای تشکیل شده در نظر گرفته نمی شود و بنابراین ظرفیت علامتی ندارد - نمی تواند مثبت یا منفی باشد. بر خلاف حالت اکسیداسیون(N 2، NO 2، NH 3 و +).
علاوه بر ظرفیت برای هیدروژن و اکسیژن، توانایی اتم های یک عنصر معین برای ترکیب با یکدیگر یا با اتم های عناصر دیگر در برخی موارد می تواند به روش های دیگری بیان شود: برای مثال، اکسیداسیون. حالت یک عنصر (بار مشروط یک اتم با این فرض که یک ماده از یون تشکیل شده است)، کووالانسی (تعداد پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط یک اتم از یک عنصر معین، از جمله با عنصری به همین نام؛ به زیر مراجعه کنید) تعداد هماهنگی یک اتم (تعداد اتم هایی که بلافاصله یک اتم را احاطه کرده اند) و غیره. به عنوان مثال، در مولکول های ایزوالکترونیک نیتروژن N 2، مونوکسید کربن CO و یون سیانید CN - یک پیوند سه گانه تحقق می یابد (یعنی ظرفیت هر اتم 3 است)، اما حالت اکسیداسیون عناصر به ترتیب 0 است. +2، -2، +2، و -3. در مولکول اتان (شکل را ببینید)، کربن مانند اکثر ترکیبات آلی چهار ظرفیتی است، در حالی که حالت اکسیداسیون 3- است.
این امر به ویژه برای مولکول‌هایی با پیوندهای شیمیایی غیرمحلی صادق است، به عنوان مثال، در اسید نیتریک، حالت اکسیداسیون نیتروژن 5+ است، در حالی که نیتروژن نمی‌تواند ظرفیتی بالاتر از 4 داشته باشد. کتاب های درسی مدرسهقانون - "حداکثر ظرفیتعنصر از نظر عددی برابر با شماره گروه در جدول تناوبی است - منحصراً به حالت اکسیداسیون اشاره دارد. مفاهیم " ظرفیت ثابت " و " ظرفیت متغیر " نیز عمدتاً به حالت اکسیداسیون اشاره دارد.
کووالانسیعنصر (اندازه گیری قابلیت های ظرفیت عناصر؛ ظرفیت اشباع) تعیین می شود تعداد کلالکترونهای جفت نشده [جفت الکترون ظرفیتی] هم در حالت عادی و هم در حالت برانگیخته اتم یا به عبارت دیگر تعداد پیوندهای کووالانسی تشکیل شده توسط اتم (کربن 2s 2 2p 2 II کووالانسی است و در حالت برانگیخته C * 2s 1 2p 3 - IV -کووالانسی؛ بنابراین در CO و CO 2 ظرفیت II است یا IV، و کوالانس II است و/ یا IV). بنابراین، کووالانسی نیتروژن در مولکول های N 2، NH 3، Al≡N و سیانامید Ca = NC≡N برابر با سه است، کووالانسی اکسیژن در مولکول های H 2 O و CO 2 دو است، کووالانسی کربن. در مولکول های CH 4، CO 2 و کریستال (الماس) - چهار.
در نمایش شیمیایی کلاسیک و / یا پس از کوانتومی، تعداد الکترون های نوری (ظرفیت) در یک انرژی تحریک معین را می توان از طیف های جذب الکترونیکی مولکول های دو اتمی تعیین کرد. بر اساس این روش، متقابل مماس شیب همبستگی خط مستقیم / خطوط مستقیم (در مقادیر مربوطه ترم های الکترونیکی مولکولی که از مجموع نسبی اتمی تشکیل می شود) مطابق با تعداد جفت است. الکترون های ظرفیت، یعنی ظرفیت به معنای کلاسیک آن.
بین ظرفیت [استوکیومتری] در این ارتباط، جرم مولی اتم های آن و جرم معادل آن، رابطه ساده ای وجود دارد که مستقیماً از نظریه اتمی و تعریف مفهوم "جرم معادل" ناشی می شود. ظرفیتاز آنجایی که اکثر مواد معدنی دارای ساختار غیر مولکولی و مواد آلی دارای ساختار مولکولی هستند. شما نمی توانید این دو مفهوم را معادل سازی کنید، حتی اگر از نظر عددی یکسان باشند. اصطلاح "الکترون های ظرفیت" نیز به طور گسترده استفاده می شود، یعنی ضعیف ترین اتصال به هسته اتم، اغلب الکترون های بیرونی.
با ظرفیت عناصر می توانید فرمول های واقعی ترکیبات را بسازید و بالعکس بر اساس فرمول های واقعی می توانید ظرفیت عناصر موجود در این ترکیبات را تعیین کنید. در این صورت باید به این اصل پایبند بود که بر اساس آن حاصل ضرب ظرفیت یک عنصر به تعداد اتم هایش برابر است با حاصل ضرب ظرفیت عنصر دوم به تعداد اتم های آن... بنابراین، برای ایجاد فرمول اکسید نیتریک (III)، باید بالای نماد ظرفیت عناصر بنویسید. N I I I (\ displaystyle (\ stackrel (III) (\ mbox (N)))) O I I (\ displaystyle (\ stackrel (II) (\ mbox (O))))... با تعیین کوچکترین مخرج مشترکو با تقسیم آن بر ظرفیت های مربوطه، نسبت اتمی نیتروژن به اکسیژن را به دست می آوریم، یعنی 2: 3. بنابراین، فرمول اکسید نیتریک (III) مطابقت دارد. N + 3 2 O - 2 3 (\ displaystyle (\ stackrel (+3) (\ mbox (N))) _ (2) (\ stackrel (-2) (\ mbox (O))) _ (3))... برای تعیین ظرفیت، برعکس آن را به همین ترتیب انجام دهید.
فرمول شیمیایی ترکیب (ساختار) یک ترکیب شیمیایی یا ماده ساده را منعکس می کند. به عنوان مثال، H 2 O - دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن متصل هستند. فرمول های شیمیایی همچنین حاوی اطلاعاتی در مورد ساختار ماده هستند: به عنوان مثال، Fe (OH) 3، Al 2 (SO 4) 3 - این فرمول ها نشان دهنده برخی از گروه های پایدار (OH، SO 4) هستند که بخشی از ماده هستند - آن مولکول، فرمول یا واحد ساختاری (PU یا CE).
فرمول مولکولیتعداد اتم های هر عنصر در مولکول را نشان می دهد. فرمول مولکولی فقط موادی با ساختار مولکولی (گازها، مایعات و برخی جامدات) را توصیف می کند. ترکیب یک ماده با ساختار اتمی یا یونی را فقط می توان با نمادهای واحدهای فرمول توصیف کرد.
واحدهای فرمولساده ترین نسبت بین تعداد اتم ها را نشان می دهد عناصر مختلفدر ماده به عنوان مثال، واحد فرمول بنزن CH، فرمول مولکولی C 6 H 6 است.
فرمول ساختاری (گرافیکی).ترتیب اتصال اتم ها در یک مولکول (و همچنین در PU و CE) و تعداد پیوند بین اتم ها را نشان می دهد.
در نظر گرفتن چنین فرمول هایی منجر به این ایده شد ظرفیت ها(valentia - قدرت) - در مورد توانایی یک اتم از یک عنصر معین برای اتصال تعداد معینی از اتم های دیگر به خود. سه نوع ظرفیت قابل تشخیص است: استوکیومتری (شامل حالت اکسیداسیون)، ساختاری و الکترونیکی.
ظرفیت استوکیومتریرویکرد کمی به تعریف ظرفیت پس از تثبیت مفهوم «معادل» و تعریف آن بر اساس قانون معادل ها امکان پذیر شد. بر اساس این مفاهیم، می توانید ایده ای از ظرفیت استوکیومتریتعداد معادل هایی است که یک اتم معین می تواند به خود متصل کند یا تعداد معادل های یک اتم است. معادل ها با تعداد اتم های هیدروژن تعیین می شوند، سپس V stx در واقع به معنای تعداد اتم های هیدروژن (یا ذرات معادل) است که این اتم با آنها تعامل دارد.
V stx = Z B یا V stx =. (1.1)
به عنوان مثال، در SO 3 ( S = +6)، Z B (S) 6 V stx (S) = 6 است.
معادل هیدروژن 1 است، بنابراین، برای عناصر موجود در ترکیبات زیر، Z B (Cl) = 1، Z B (O) = 2، Z B (N) = 3، و Z B (C) = 4. مقدار عددیظرفیت استوکیومتری معمولاً با اعداد رومی نشان داده می شود:
I I I II III I IV I
HCl، H 2 O، NH 3، CH 4.
در مواردی که عنصر با هیدروژن ترکیب نمی شود، ظرفیت عنصر مورد نظر توسط عنصری مشخص می شود که ظرفیت آن مشخص است. بیشتر اوقات توسط اکسیژن یافت می شود ، زیرا ظرفیت آن در ترکیبات معمولاً دو است. به عنوان مثال، در اتصالات:
II II III II IV II
CaO Al 2 O 3 CO 2 .
هنگام تعیین ظرفیت استوکیومتری یک عنصر با توجه به فرمول یک ترکیب دوتایی، باید به خاطر داشت که ظرفیت کل همه اتم های یک عنصر باید برابر با ظرفیت کل همه اتم های عنصر دیگر باشد.
با دانستن ظرفیت عناصر، می توانید فرمول شیمیایی یک ماده را ترسیم کنید. هنگام کامپایل فرمول های شیمیایی، روش زیر را می توان دنبال کرد:
1. در کنار نمادهای شیمیایی عناصر تشکیل دهنده ترکیب بنویسید: KO AlCl AlO;
2. بالای نمادهای عناصر شیمیایی، ظرفیت آنها درج شده است:
I II III I III II
3. با استفاده از قانون فرموله شده بالا، کمترین مضرب مشترک اعداد بیانگر ظرفیت استوکیومتری هر دو عنصر (به ترتیب 2، 3 و 6) را تعیین کنید.
با تقسیم کمترین مضرب مشترک بر ظرفیت عنصر مربوطه، شاخص ها به دست می آیند:
I II III I III II
K 2 O AlCl 3 Al 2 O 3.
مثال 1.فرمول اکسید کلر را بنویسید، با دانستن اینکه کلر موجود در آن هفت ظرفیتی و اکسیژن دو ظرفیتی است.
راه حل.ما کوچکترین مضرب اعداد 2 و 7 را پیدا می کنیم - 14 است. با تقسیم کمترین مضرب مشترک بر ظرفیت استوکیومتری عنصر مربوطه، شاخص ها را پیدا می کنیم: برای اتم های کلر 14/7 = 2، برای اتم های اکسیژن 14/2 = 7.
فرمول اکسید -Cl 2 O 7 است.
حالت اکسیداسیونهمچنین ترکیب یک ماده را مشخص می کند و برابر با ظرفیت استوکیومتری با علامت مثبت (برای یک فلز یا عنصر الکترومثبت بیشتر در یک مولکول) یا منهای است.
= ± V stx. (1.2)
w از طریق V stx تعریف می شود، بنابراین از طریق معادل، و این بدان معنی است که w (H) = 1±; علاوه بر این، w از همه عناصر دیگر در ترکیبات مختلف به صورت تجربی یافت می شود. به ویژه، مهم است که تعدادی از عناصر همیشه یا تقریباً همیشه حالت اکسیداسیون ثابت داشته باشند.
یادآوری قوانین زیر برای تعیین حالت های اکسیداسیون مفید است.
1. w (Н) = ± 1 (. W = +1 در Н 2 О، НCl؛. W = -1 در NaH، CaH 2).
2.
اف(فلوئور) در همه ترکیبات دارای w = -1 است، سایر هالوژن‌ها با فلزات، هیدروژن و سایر عناصر الکترومثبت‌تر نیز w = -1 دارند.
3. اکسیژن در ترکیبات معمولی دارد. w = -2 (استثنا پراکسید هیدروژن و مشتقات آن - Н 2 О 2 یا BaO 2 است که در آن اکسیژن حالت اکسیداسیون -1 دارد و همچنین فلورید اکسیژن OF 2 که در آن حالت اکسیداسیون اکسیژن +2 است. ).
4. فلزات قلیایی (Li - Fr) و خاکی قلیایی (Ca - Ra) همیشه حالت اکسیداسیونی برابر با عدد گروه دارند، یعنی به ترتیب +1 و +2.
5. Al، Ga، In، Sc، Y، La و لانتانیدها (به جز Ce) - w = +3.
6. بالاترین حالت اکسیداسیون یک عنصر برابر با عدد گروه سیستم تناوبی و کمترین = (تعداد گروه - 8) است. به عنوان مثال، بالاترین w (S) = +6 در SO 3، کمترین w = -2 در H2S.
7. حالت اکسیداسیون مواد ساده صفر در نظر گرفته می شود.
8. حالت های اکسیداسیون یون ها با بار آنها برابر است.
9. حالت های اکسیداسیون عناصر موجود در ترکیب یکدیگر را جبران می کنند به طوری که مجموع آنها برای همه اتم های یک مولکول یا فرمول خنثی صفر و برای یک یون - بار آن است. این می تواند برای تعیین حالت های اکسیداسیون ناشناخته از حالت های شناخته شده و برای فرموله کردن ترکیبات چند عنصری استفاده شود.
مثال 2.وضعیت اکسیداسیون کروم را در نمک K 2 CrO 4 و در یون Cr 2 O 7 2 - تعیین کنید.
راه حل.ما w (K) = +1 را می پذیریم؛ w (O) = -2. برای واحد ساختاری K 2 CrO 4 ما داریم:
2 .
(+1) + X + 4 .
(-2) = 0، از این رو X = w (Cr) = +6.
برای یون Cr 2 O 7 2 - داریم: 2 .
X + 7 .
(-2) = -2، X = w (Cr) = +6.
یعنی حالت اکسیداسیون کروم در هر دو حالت یکسان است.
مثال 3.وضعیت اکسیداسیون فسفر را در ترکیبات P 2 O 3 و PH 3 تعیین کنید.
راه حل.در ترکیب P 2 O 3 w (O) = -2. با توجه به اینکه مجموع جبری حالت های اکسیداسیون مولکول باید برابر با صفر باشد، حالت اکسیداسیون فسفر را می یابیم: 2. X + 3. (-2) = 0، از این رو X = w (P) = +3.
در ترکیب PH 3 w (H) = +1، از این رو X + 3. (+ 1) = 0. X = w (P) = -3.
مثال 4.فرمول های اکسیدی را که می توان از تجزیه حرارتی هیدروکسیدهای زیر بدست آورد را بنویسید:
H 2 SiO 3; Fe (OH) 3; H 3 AsO 4; H 2 WO 4; مس (OH) 2.
راه حل. H 2 SiO 3 - وضعیت اکسیداسیون سیلیکون را تعیین کنید: w (H) = + 1، w (O) = -2، از این رو: 2. (+1) + X + 3. (-2) = 0.w (Si) = X = +4. ما فرمول اکسید-SiO 2 را می سازیم.
Fe (OH) 3 - بار گروه هیدروکسو -1 است، بنابراین w (Fe) = +3 و فرمول اکسید مربوطه Fe 2 O 3 است.
H 3 AsO 4 - درجه اکسیداسیون آرسنیک در اسید: 3. (+1) + X + 4. (-2) = 0. X = w (As) = +5. بنابراین، فرمول اکسید As 2 O 5 است.
H 2 WO 4 -w (W) در اسید +6 است، بنابراین فرمول اکسید مربوطه WO 3 است.
Cu (OH) 2 - از آنجایی که دو گروه هیدروکسو وجود دارد که بار آنها 1- است، بنابراین w (Cu) = +2 و فرمول اکسید -CuO است.
اکثر عناصر دارای چندین حالت اکسیداسیون هستند.
نحوه استفاده از جدول D.I را در نظر بگیرید. مندلیف، حالت های اکسیداسیون اصلی عناصر را می توان تعیین کرد.
حالت های اکسیداسیون پایدار عناصر زیر گروه های اصلیمی توان با توجه به قوانین زیر تعیین کرد:
1.
عناصر گروه I-III فقط حالت های اکسیداسیون دارند - مثبت و از نظر اندازه با اعداد گروه (به جز تالیم که دارای w = +1 و +3 است).
برای عناصر گروه IV-VI، علاوه بر یک حالت اکسیداسیون مثبت مربوط به عدد گروه و یک حالت منفی، برابر با تفاوت بین عدد 8 و عدد گروه، حالت‌های اکسیداسیون میانی نیز وجود دارد که معمولاً با یکدیگر متفاوت هستند. توسط 2 واحد برای گروه IV، حالت های اکسیداسیون به ترتیب +4، +2، -2، -4 است. برای عناصر گروه V، به ترتیب -3، -1 +3 +5. و برای گروه VI - +6، +4، -2.
3.
عناصر گروه VII همه حالت های اکسیداسیون را از 7+ تا 1- دارند که دو واحد متفاوت هستند، یعنی. + 7، + 5، +3، +1 و -1. در گروه هالوژن ها فلوئور آزاد می شود که حالت اکسیداسیون مثبت ندارد و در ترکیبات با عناصر دیگر فقط در یک حالت اکسیداسیون -1 وجود دارد. (چندین ترکیب هالوژن با حالت اکسیداسیون یکنواخت وجود دارد: ClO، ClO2 و غیره)
عناصر زیر گروه های جانبیهیچ رابطه ساده ای بین حالت های اکسیداسیون پایدار و تعداد گروه وجود ندارد. برای برخی از عناصر زیر گروه های جانبی، حالت های اکسیداسیون پایدار را باید به سادگی به خاطر بسپارید. این عناصر عبارتند از:
کروم (+3 و +6)، منگنز (+7، +6، +4 و +2)، آهن، کو و نیکل (+3 و +2)، مس (+2 و +1)، نقره (+1) ، طلا (+3 و +1)، روی و کادمیوم (+2)، جیوه (+2 و +1).
برای تهیه فرمول ترکیبات سه و چند عنصری با حالت های اکسیداسیون، لازم است که حالت های اکسیداسیون همه عناصر را بدانیم. در این حالت، تعداد اتم های عناصر در فرمول از شرایطی تعیین می شود که مجموع حالت های اکسیداسیون همه اتم ها برابر با بار واحد فرمول (مولکول، یون) باشد. به عنوان مثال، اگر مشخص شود که یک واحد فرمول بدون بار حاوی اتم های K، Cr و O با حالت های اکسیداسیون به ترتیب برابر با 1+، 6+ و -2 است، این شرط با فرمول های K 2 CrO 4، K برآورده می شود. 2 Cr 2 O 7، K 2 Cr 3 O 10 و بسیاری دیگر. مشابه این یون با بار 2-، حاوی Cr +6 و O - 2 با فرمول های CrO 4 2 -، Cr 2 O 7 2 -، Cr 3 O 10 2 -، Cr 4 O 13 2 -، و غیره.
3. ظرفیت الکترونیکی V 
- تعداد پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط یک اتم معین.
به عنوان مثال، در یک مولکول H 2 O 2 H ¾ O
V stx (O) = 1، V c.h. (O) = 2، V 
(O) = 2
یعنی ترکیبات شیمیایی وجود دارد که ظرفیت های استوکیومتری و الکترونیکی در آنها منطبق نیست. اینها برای مثال ترکیبات پیچیده را شامل می شوند.
در مبحث "پیوند شیمیایی" و "ترکیبات پیچیده" به تفصیل بیشتر در مورد ظرفیت های هماهنگی و الکترونیکی بحث شده است.
دستورالعمل ها
جدول ساختاری است که عناصر شیمیایی بر اساس اصول و قوانین خود در آن قرار گرفته اند. یعنی می توان گفت که این یک "خانه" چند طبقه است که در آن عناصر شیمیایی "زندگی می کنند" و هر یک از آنها مختص به خود هستند. آپارتمان خودزیر یک عدد مشخص "طبقه" به صورت افقی - که می تواند کوچک یا بزرگ باشد. اگر دوره متشکل از دو ردیف باشد (همانطور که با شماره گذاری در طرف مشخص شده است)، چنین دوره ای بزرگ نامیده می شود. اگر فقط یک ردیف داشته باشد، کوچک نامیده می شود.
همچنین، جدول به "ورودی" تقسیم می شود - گروه هایی که تنها هشت نفر از آنها وجود دارد. همانطور که در هر ورودی آپارتمان در سمت چپ و راست قرار دارد، در اینجا نیز عناصر شیمیایی به همین ترتیب قرار گرفته اند. فقط در این نسخه، قرارگیری آنها ناهموار است - از یک طرف، عناصر بیشتری وجود دارد و سپس در مورد گروه اصلی صحبت می کنند، از طرف دیگر - کمتر، و این نشان می دهد که گروه ثانویه است.
ظرفیت، توانایی عناصر برای شکل گیری است پیوندهای شیمیایی... یک ثابت وجود دارد که تغییر نمی کند و یک متغیر تغییر می کند معنی متفاوتبسته به اینکه عنصر جزء کدام ماده است. هنگام تعیین ظرفیت با توجه به جدول تناوبی، باید به ویژگی های زیر توجه کرد: تعداد گروه عناصر و نوع آن (یعنی گروه اصلی یا فرعی). ظرفیت ثابت در این مورد با شماره گروه زیرگروه اصلی تعیین می شود. برای پیدا کردن مقدار ظرفیت متغیر (اگر یکی وجود دارد، علاوه بر این، معمولاً y)، باید تعداد گروهی که عنصر در آن قرار دارد را از 8 کم کنید (فقط 8 - از این رو چنین رقمی است).
مثال شماره 1. اگر به عناصر گروه اول زیرگروه اصلی (قلیایی) نگاه کنید، می توانیم نتیجه بگیریم که همه آنها ظرفیتی برابر با I دارند (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).
مثال شماره 2. عناصر گروه دوم از زیر گروه اصلی (فلزات قلیایی خاکی) به ترتیب دارای ظرفیت II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) هستند.
مثال شماره 3. اگر در مورد غیر فلزات صحبت کنیم، مثلاً P (فسفر) در گروه V زیرگروه اصلی قرار دارد. بنابراین، ظرفیت آن V خواهد بود. علاوه بر این، فسفر یک مقدار ظرفیت بیشتری دارد و برای تعیین آن باید عمل 8 - شماره عنصر را انجام دهید. بنابراین، 8 - 5 (تعداد گروه) = 3. بنابراین، ظرفیت دوم فسفر III است.
مثال شماره 4. هالوژن ها در گروه VII زیر گروه اصلی قرار دارند. این بدان معنی است که ظرفیت آنها برابر با VII خواهد بود. با این حال، با توجه به اینکه اینها غیرفلز هستند، انجام یک عملیات حسابی ضروری است: 8 - 7 (عدد گروه عنصر) = 1. بنابراین، ظرفیت دیگر I است.
برای عناصر زیر گروه های جانبی (و فقط فلزات برای آنها)، ظرفیت باید حفظ شود، به خصوص که در بیشتر موارد برابر با I، II، کمتر III است. همچنین باید ظرفیت های عناصر شیمیایی را که بیش از دو معنی دارند به خاطر بسپارید.
ویدیو های مرتبط
توجه داشته باشید
هنگام شناسایی فلزات و غیرفلزات مراقب باشید. برای این، جدول معمولاً تعیین می کند.
منابع:
- نحوه تلفظ عناصر جدول تناوبی
- ظرفیت فسفر چقدر است؟ ایکس
از مدرسه یا حتی قبل از آن، همه می دانند که همه چیز در اطراف، از جمله خود ما، از اتم ها - کوچکترین و تقسیم ناپذیرترین ذرات تشکیل شده است. به لطف توانایی اتم ها برای ارتباط با یکدیگر، تنوع جهان ما بسیار زیاد است. توانایی این اتم شیمیایی عنصرایجاد پیوند با اتم های دیگر نامیده می شود ظرفیت عنصر.
دستورالعمل ها
به هر عنصر در جدول یک شماره سریال خاص (H - 1، Li - 2، Be - 3، و غیره) اختصاص داده شده است. این عدد مربوط به هسته (تعداد پروتون های موجود در هسته) و تعداد الکترون هایی است که به دور هسته می چرخند. بنابراین، تعداد پروتون‌ها برابر با تعداد الکترون‌ها است و این نشان می‌دهد که اتم از نظر الکتریکی در شرایط عادی قرار دارد.
تقسیم به هفت دوره با توجه به تعداد سطوح انرژی اتم اتفاق می افتد. اتم های دوره اول دارای یک پوسته الکترونی تک سطحی، دوم - دو سطح، سوم - سه سطح و غیره هستند. وقتی یک سطح انرژی جدید پر می شود، دوره جدیدی آغاز می شود.
اولین عناصر هر دوره با اتم هایی که یک الکترون در سطح بیرونی دارند مشخص می شوند - اینها اتم های فلزات قلیایی هستند. دوره‌ها با اتمهای گازهای نجیب خاتمه می‌یابند که سطح انرژی خارجی آنها کاملاً پر از الکترون است: در دوره اول، گازهای بی‌اثر 2 الکترون دارند، در دوره بعدی - 8. به دلیل ساختار مشابه لایه‌های الکترونی است که گروه‌ها عناصر فیزیکی مشابهی دارند.
D.I. مندلیف، 8 زیر گروه اصلی وجود دارد. این عدد به دلیل حداکثر تعداد الکترون های ممکن در سطح انرژی است.
در انتهای جدول تناوبی، لانتانیدها و اکتینیدها به عنوان سری های مستقل متمایز می شوند.
با استفاده از جدول D.I. مندلیف، می‌توان تناوب ویژگی‌های عناصر زیر را مشاهده کرد: شعاع اتم، حجم اتم. پتانسیل یونیزاسیون؛ نیروهای میل ترکیبی با الکترون؛ الکترونگاتیوی اتم؛ ; مشخصات فیزیکیاتصالات بالقوه
تناوب به وضوح قابل ردیابی از ترتیب عناصر در جدول D.I. مندلیف به طور منطقی با ماهیت ثابت پر شدن سطوح انرژی با الکترون توضیح داده می شود.
منابع:
