Общие правила определения числа валентных электронов

Зная число неспаренных электронов (валентных), можно определить валентность и степень окисления.

• Валентные электроны находятся на внешнем слое и внутреннем незавершенном (т.е. на d -подуровне находится меньше 10 электронов).

• Для определения числа валентных электронов нужно написать электронную формулу, графически изобразить валентные слои в нормальном состоянии.

• Число валентных электронов может быть увеличено за счет распаривания валентной пары, когда атом переходит в возбужденное состояние. В возбужденном состоянии электроны переходят внутри слоя на более удаленный подуровень в свободные орбитали:

s  p p  d s  d d  f.

• Подсчитывается число неспаренных электронов в нормальном и возбужденном состоянии и определяется валентность и степень окисления.

Пример. Определить валентность и степень окисления серы.

а) электронная формула серы:

₁₆S 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴;

б) графическое изображение валентного слоя в нормальном состоянии атома:

₁₆S 3s² 3p⁴ 3d









в) возбужденные состояния атома:

₁₆S^* 3s² 3p³ 3d¹











₁₆S^** 3s¹ 3p³ 3d²













Вывод. У серы в нормальном состоянии 2 неспаренных электрона, в первом возбужденном состоянии - 4, во втором - 6. Следовательно, валентность серы равна 2, 4, 6. Столько связей образует сера в различных соединениях.

H₂S SO₂ SO₃

H O O

S S O S

H O O

Степень окисления серы в простом веществе равна нулю, а в соединениях –-2, +4, +6:

S⁰ + Н₂⁰ = Н₂⁺S^-2 S⁰ + O₂⁰ = S⁺⁴O₂^-2 S⁰ + 3Cl₂⁰ = S⁺⁶Cl₆^-1

S⁰ + 2ē  S^-2 S⁰ – 4ē  S⁺⁴ S⁰ – 6ē  S⁺⁶.

Пример. Определить валентность и степень окисления кислорода.

а) электронная формула:

₈O 1s² 2s² 2p⁴;

б) графическое изображение валентного слоя в нормальном состоянии:

₈O 2s² 2p⁴









в ) возбужденное состояние у кислорода отсутствует, так как на внешнем слое нет свободных орбиталей, и переход электронов на следующий энергетический уровень (3-й) нeвозможен в процессе химической реакции. Н

В ывод. Валентность кислорода равна 2. Н₂О О

Н

Степень окисления кислорода может быть положительной:

О – 2ē = О⁺², О⁺²F₂^-1.

Это единственное соединение, где кислород проявляет положительную степень окисления.

Кислород может иметь и отрицательную степень окисления:

О + 2ē = О^-2, 2Н₂ + О₂ = 2Н₂⁺¹О^-2.

В большинстве соединений он имеет С.О. -2. В О₂ и О₃ степень окисления равна 0. В перекисных соединениях С.О. кислорода равна –1 (Н⁺ - О^- - О^- - Н⁺).

Пример. Определить валентность и степень окисления железа.

а) электронная формула:

₂₆Fe 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²;

б) графическое изображение валентного слоя в нормальном состоянии:

₂₆Fe 3d⁶ 4s²













в) возбужденное состояние:

₂₆Fe* 3d⁶ 4s¹ 4p¹















Возбужденное состояние у железа возможно только при переходе электронов внутри четвертого слоя. На 3-м слое нет свободных орбиталей. Железо относится к элементам d- семейства, поэтому у него валентные электроны расположены на внешнем s- и внутреннем d- подуровнях. Валентность железа переменная. Она равна 2 за счет электронов S- внешнего слоя и 3, 4, 5, 6 за счет электронов d- подуровня.

Степень окисления у металлов всегда положительная, так как на внешнем слое у них от 1 до 3-х электронов. В нашем случае степень окисления железа равна: + 2, + 3, + 4, + 5, + 6.

Пример. Fe⁰ - 2ē = Fe⁺², Fe⁰ - 6ē = Fe⁺⁶.