Самостійна робота студента № 6

з теми «Валентність елементів у світлі електронної теорії хімічного зв’язку. Ступінь окиснення»

Теорія електровалентного хімічного зв'язку - базується на припущенні, що найстійкішими зовнішніми електронними шарами атомів є завершені восьмиелектронні шари. Тому всі елементи, атоми яких мають незавершений зовнішній електронний шар, проявляють тенденцію до його завершення. Це здійснюється під час хімічної реакції двояко: в атомів неметалів, в яких у зовнішньому шарі є сім, шість або п'ять електронів, шляхом перетягування недостаючих їм електронів від атомів інших елементів, а в атомів, у яких в зовнішньому шарі є по одному, два або три електрони, шляхом віддачі цих електронів атомам інших елементів. При цьому в них оголюється і стає зовнішнім передостанній восьмиелектронний шар.

Лише деякі хімічні елементи (благородні гази) за звичайних умов знаходяться в стані одноатомного газу. Атоми інших елементів, навпаки, в індивідуальному вигляді не існують, а входять до складу молекул або кристалічних граток, утворених сукупністю атомів. Отже, існує причина, за якою атоми зв’язуються один з іншим. Цією причиною є хімічний зв’язок, який зумовлений тим, що між атомами діють певні електростатичні сили, здатні утримувати атоми один біля одного. Доведено, що в утворенні хімічного зв’язку між атомами головна роль належить валентним електронам (електронам зовнішнього рівня, які найслабше зв’язані з ядром).

Згідно з теорією хімічного зв’язку найбільшу міцність мають зовнішні оболонки, які складаються з двох або восьми електронів. Благородні гази мають такі електронні оболонки. Це і є причиною того, що благородні гази за звичайних умов не вступають у хімічні реакції з іншими елементами. Атоми, які мають на зовнішньому рівні менше восьми (або двох) електронів, намагаються набути структури благородних газів. Тому при утворенні молекули в ході хімічної реакції атоми намагаються набути стійку восьмиелектронну або двохелектронну оболонку.

Утворення стійкої електронної конфігурації може відбуватися деякими способами та призводити до утворення молекул або немолекулярних сполук різної будови. Внаслідок цього розрізняють ковалентний та іонний типи хімічного зв’язку. Крім цих видів, існують інші типи хімічного зв’язку: металічний та водневий (міжмолекулярний).

Ступінь окиснення — це умовний заряд атома в речовині, який виник би на атомі за умови, що спільні електронні пари повністю змістилися б до більш електронегативного атома.

Ступінь окиснення, на відміну від валентності, може мати позитивне, негативне і нульове значення. Це значення зі знаком плюс чи мінус перед арабською цифрою зазначається над символом елемента або римською цифрою без знака у дужках після назви елемента. Наприклад:

+1 -2 0

Na, O, Н2,

де ступені окиснення Натрію +1, Оксигену -2, Гідрогену 0; або Ферум(ІІІ), Купрум(ІІ), Нітроген(V) тощо.

Якщо сполука бінарна, то один із елементів має позитивний ступінь окиснення, а інший — негативний. Так, у більшості сполук Гідроген має ступінь окиснення +1, а Оксиген -2. Наприклад, у формулі води:

+1 -2

Н2O.

У бінарних сполуках хімічний елемент, що стоїть у цьому ряду лівіше, виявляє негативний ступінь окиснення, а той, що стоїть правіше, — позитивний. Так, у сполуці MgO хімічний елемент Магній мас позитивний ступінь окиснення +2, а Оксиген — негативний ступінь окиснення -2.

Позитивні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які віддали свої електрони іншим атомам (зв'язувальна електронна хмара зміщена від них). Наприклад, атоми металів.

Негативні значення ступенів окиснення мають ті атоми, які приєднали електрони від інших атомів (зв'язувальна електронна хмара зміщена до них).

Негативне значення ступеня окиснення -1 завжди має Флуор у всіх сполуках.

Нульове значення ступенів окиснення мають атоми в простих речовинах, наприклад Сl2, N2, Н2, 02, Br2, F2, оскільки у них зв'язувальна електронна пара не зміщена в жоден бік, а розміщена симетрично.