مفهوم ظرفیت یک عنصر در یک ترکیب. قابلیت های ظرفیت اتم های عناصر شیمیایی

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 یک ماده هستند: به عنوان مثال، Fe (OH) 3، Al 2 (SO 4) 3 - این فرمول ها نشان دهنده برخی 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 فرمولنشان دهنده ساده ترین نسبت بین تعداد اتم های عناصر مختلف در یک ماده است. 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 - نیرو) - 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 می توان به خود متصل کرد اتم داده شده، یا - تعداد معادل ها در اتم. 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، ZB (Cl) = 1، ZB (O) = 2، ZB (N) = 3، و ZB (C) = 4. مقدار عددی ظرفیت 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 استفاده از 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. نمادهای بالا عناصر شیمیاییظرفیت آنها را اضافه کنید:

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، از نظر تجربی، ما می توانیم w از همه عناصر دیگر را در آن پیدا کنیم اتصالات مختلف... 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 که در آن اکسیژن حالت اکسیداسیون -1 دارد و همچنین اکسیژن فلوراید 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 های اکسیداسیون مواد سادهبرابر با صفر گرفته شده است.

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 واحد 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 اصلیرا می 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 منطبق با 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. 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، ClO 2 و غیره)

عناصر زیر گروه های جانبیهیچ رابطه ساده ای بین حالت های اکسیداسیون پایدار و تعداد گروه وجود ندارد. برای برخی از عناصر زیرگروه های جانبی، حالت های اکسیداسیون پایدار باید به سادگی به خاطر سپرده شود. 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.

با توجه به فرمول ترکیبات مختلف، به راحتی می توان به آن پی برد تعداد اتم هاعنصر یکسان در مولکول های مواد مختلف یکسان نیست. به عنوان مثال، HCl، NH 4 Cl، H 2 S، H 3 PO 4 و غیره. تعداد اتم های هیدروژن در این ترکیبات از 1 تا 4 متغیر است. این نه تنها برای هیدروژن معمول است.

چگونه می توان حدس زد که کدام شاخص را در کنار نام یک عنصر شیمیایی قرار دهیم؟فرمول یک ماده چگونه ساخته می شود؟ زمانی که ظرفیت عناصر تشکیل دهنده مولکول یک ماده را بدانید، انجام این کار آسان است.

– این خاصیت اتم است از این عنصروصل کنید، نگه دارید یا جایگزین کنید واکنش های شیمیاییتعداد معینی از اتم های یک عنصر دیگر. واحد ظرفیت به عنوان ظرفیت اتم هیدروژن در نظر گرفته می شود. بنابراین، گاهی اوقات تعریف ظرفیت به صورت زیر بیان می شود: ظرفیت – این ویژگی یک اتم از یک عنصر معین است که تعداد معینی اتم هیدروژن را اضافه یا جایگزین کند.

اگر یک اتم هیدروژن به یک اتم از یک عنصر معین متصل شود، آن عنصر یک ظرفیتی است، اگر دو – دو ظرفیتی وو غیره. ترکیبات هیدروژنی برای همه عناصر شناخته شده نیستند، اما تقریباً همه عناصر با اکسیژن O ترکیباتی تشکیل می دهند. اکسیژن به طور دائم دو ظرفیتی در نظر گرفته می شود.

ظرفیت ثابت:

من – H، Na، Li، K، Rb، Cs
II – O، Be، Mg، Ca، Sr، Ba، Ra، Zn، Cd
III – B، Al، Ga، In

اما اگر عنصر با هیدروژن ترکیب نشود چه باید کرد؟ سپس ظرفیت عنصر ضروریبا ظرفیت یک عنصر شناخته شده تعیین می شود. اغلب با استفاده از ظرفیت اکسیژن یافت می شود، زیرا در ترکیبات ظرفیت آن همیشه 2 است. مثلا،یافتن ظرفیت عناصر در ترکیبات زیر دشوار نخواهد بود: Na 2 O (ظرفیت Na – 1، O – 2)، Al 2 O 3 ( ظرفیت Al – 3، O – 2).

فرمول شیمیایی یک ماده معین را فقط با دانستن ظرفیت عناصر می توان تهیه کرد. به عنوان مثال، فرمول‌بندی برای ترکیباتی مانند CaO، BaO، CO آسان است، زیرا تعداد اتم‌های مولکول‌ها یکسان است، زیرا ظرفیت عناصر برابر است.

و اگر والانس ها متفاوت است؟ در این مورد چه زمانی اقدام کنیم؟ باید به یاد داشته باشید قانون بعدی: در فرمول هر ترکیب شیمیایی حاصل ضرب ظرفیت یک عنصر به تعداد اتم های آن در یک مولکول برابر است با حاصلضرب ظرفیت تعداد اتم های عنصر دیگر. به عنوان مثال، اگر معلوم شود که ظرفیت منگنز در یک ترکیب 7 است و O – 2، سپس فرمول ترکیب مانند این Mn 2 O 7 خواهد بود.

چگونه فرمول را به دست آوردیم؟

الگوریتمی را برای ترسیم فرمول های ظرفیت برای آنهایی که از دو عنصر شیمیایی تشکیل شده اند در نظر بگیرید.

یک قانون وجود دارد که تعداد ظرفیت های یک عنصر شیمیایی با تعداد ظرفیت های موجود در عنصر دیگر برابر است... اجازه دهید مثالی از تشکیل یک مولکول متشکل از منگنز و اکسیژن را در نظر بگیریم.
ما مطابق الگوریتم می نویسیم:

1. نمادهای عناصر شیمیایی را در کنار آنها می نویسیم:

Mn O

2. ما اعداد ظرفیت آنها را روی عناصر شیمیایی قرار می دهیم (ظرفیت یک عنصر شیمیایی را می توان در جدول تناوبی مندلف، برای منگنز یافت. – 7، نزدیک به اکسیژن – 2.

3. کوچکترین مضرب مشترک (کوچکترین عددی که به طور مساوی بر 7 و 2 بخش پذیر است) را بیابید. این عدد 14 است. آن را بر ظرفیت های عناصر 14 تقسیم می کنیم: 7 = 2، 14: 2 = 7، 2 و 7 به ترتیب برای فسفر و اکسیژن شاخص خواهند بود. جایگزینی شاخص ها

با دانستن ظرفیت یک عنصر شیمیایی، با رعایت این قانون: ظرفیت یک عنصر × تعداد اتم های آن در مولکول = ظرفیت عنصر دیگر × تعداد اتم های این عنصر (دیگر) می توانید ظرفیت یک عنصر را تعیین کنید. دیگری.

Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).

2x = 14،

x = 7.

مفهوم ظرفیت قبل از شناخته شدن ساختار اتم وارد شیمی شد. اکنون مشخص شده است که این خاصیت یک عنصر به تعداد الکترون های خارجی مربوط می شود. برای بسیاری از عناصر، حداکثر ظرفیت از موقعیت این عناصر در جدول تناوبی حاصل می شود.

در درس شیمی قبلا با مفهوم ظرفیت عناصر شیمیایی آشنا شدید. ما همه را در یک مکان جمع آوری کرده ایم اطلاعات مفیددر مورد این سوال زمانی که برای GIA و USE آماده می شوید از آن استفاده کنید.

آنالیز ظرفیت و شیمیایی

ظرفیت- توانایی اتم های عناصر شیمیایی برای ورود به ترکیبات شیمیایی با اتم های عناصر دیگر. به عبارت دیگر، توانایی یک اتم برای ایجاد تعداد معینی پیوند شیمیایی با اتم های دیگر است.

از لاتین، کلمه "valence" به عنوان "قدرت، توانایی" ترجمه شده است. نام بسیار درستی است، اینطور نیست؟

مفهوم «ظرفیت» یکی از مفاهیم اساسی در شیمی است. حتی قبل از اینکه دانشمندان ساختار اتم را بدانند (در سال 1853) معرفی شد. بنابراین در جریان مطالعه ساختار اتم، تغییراتی در آن ایجاد شد.

بنابراین، از دیدگاه تئوری الکترونیک، ظرفیت با تعداد الکترون های بیرونی اتم یک عنصر ارتباط مستقیم دارد. این بدان معناست که منظور از " ظرفیت " تعداد جفت الکترونی است که توسط آنها یک اتم به اتم های دیگر متصل می شود.

با دانستن این موضوع، دانشمندان توانستند ماهیت پیوند شیمیایی را توصیف کنند. این شامل این واقعیت است که یک جفت اتم یک ماده یک جفت الکترون ظرفیت را بین خود تقسیم می کند.

ممکن است بپرسید شیمیدانان قرن نوزدهم چگونه توانستند ظرفیت را توصیف کنند حتی زمانی که معتقد بودند ذرات نمی توانند ریزتر از یک اتم باشند؟ این بدان معنا نیست که به همین راحتی بود - آنها بر تجزیه و تحلیل شیمیایی تکیه کردند.

توسط تجزیه و تحلیل شیمیاییدانشمندان گذشته ترکیب یک ترکیب شیمیایی را تعیین کردند: چند اتم عناصر مختلفدر مولکول ماده مورد نظر موجود است. برای انجام این کار، باید مشخص شود که جرم دقیق هر عنصر در یک نمونه از ماده خالص (بدون ناخالصی) چقدر است.

درست است، این روش بدون نقص نیست. چون برای تعریف به روشی مشابهظرفیت یک عنصر فقط در آن امکان پذیر است اتصال سادهبا هیدروژن همیشه تک ظرفیتی (هیدرید) یا اکسیژن همیشه دو ظرفیتی (اکسید). به عنوان مثال، ظرفیت نیتروژن در NH 3 III است، زیرا یک اتم هیدروژن به سه اتم نیتروژن پیوند دارد. و ظرفیت کربن در متان (CH 4) طبق همین اصل IV است.

این روش برای تعیین ظرفیت فقط برای مواد ساده مناسب است. اما در اسیدها از این طریق فقط می‌توانیم ظرفیت ترکیباتی مانند باقیمانده‌های اسید را تعیین کنیم، اما نه همه عناصر (به جز ظرفیت شناخته شده هیدروژن) را جداگانه.

همانطور که قبلاً متوجه شده اید، ظرفیت با اعداد رومی نشان داده می شود.

ظرفیت و اسیدها

از آنجایی که ظرفیت هیدروژن بدون تغییر باقی می ماند و به خوبی برای شما شناخته شده است، می توانید به راحتی ظرفیت باقی مانده اسید را تعیین کنید. بنابراین، برای مثال، در H 2 SO 3 ظرفیت SO 3 I است، در HClO 3 ظرفیت ClO 3 I است.

به طور مشابه، اگر ظرفیت باقی مانده اسید مشخص باشد، به راحتی می توان فرمول اسیدی صحیح را نوشت: NO 2 (I) - HNO 2، S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

ظرفیت و فرمول ها

مفهوم ظرفیت فقط برای مواد با طبیعت مولکولی معنا دارد و برای توصیف پیوندهای شیمیایی در ترکیبات خوشه ای، یونی، کریستالی و غیره چندان مناسب نیست.

شاخص های موجود در فرمول های مولکولی مواد، تعداد اتم های عناصر تشکیل دهنده ترکیب آنها را نشان می دهد. دانستن ظرفیت عناصر به ترتیب صحیح شاخص ها کمک می کند. به همین ترتیب با مشاهده فرمول مولکولی و شاخص ها می توان ظرفیت های عناصر تشکیل دهنده را نام برد.

شما این کارها را در کلاس های شیمی در مدرسه انجام می دهید. مثلاً با داشتن فرمول شیمیایی ماده ای که ظرفیت یکی از عناصر در آن مشخص است، به راحتی می توان ظرفیت عنصر دیگر را تعیین کرد.

برای انجام این کار، فقط باید به یاد داشته باشید که در یک ماده با طبیعت مولکولی، تعداد ظرفیت های هر دو عنصر برابر است. بنابراین، برای تعیین ظرفیت مجهول یک عنصر از کوچکترین مضرب مشترک (که مربوط به تعداد ظرفیت های آزاد مورد نیاز برای پیوستن است) استفاده کنید.

برای روشن شدن موضوع، اجازه دهید فرمول اکسید آهن Fe 2 O 3 را در نظر بگیریم. در اینجا دو اتم آهن با ظرفیت III و 3 اتم اکسیژن با ظرفیت II در تشکیل یک پیوند شیمیایی نقش دارند. کمترین مضرب مشترک برای آنها 6 است.

مثال: شما فرمول Mn 2 O 7 دارید. شما ظرفیت اکسیژن را می دانید، به راحتی می توان محاسبه کرد که کمترین مضرب مشترک 14 است، از این رو ظرفیت منگنز VII است.

شما می توانید همین کار را انجام دهید و برعکس: فرمول شیمیایی صحیح یک ماده را با دانستن ظرفیت عناصر تشکیل دهنده آن بنویسید.

مثال: برای نوشتن صحیح فرمول اکسید فسفر، ظرفیت اکسیژن (II) و فسفر (V) را در نظر بگیرید. بنابراین، کمترین مضرب مشترک برای P و O 10 است. بنابراین، فرمول به شکل زیر است: P 2 O 5.

با دانستن خواص عناصری که در ترکیبات مختلف از خود نشان می دهند، می توان ظرفیت آنها را حتی بر اساس آن تعیین کرد ظاهرچنین ترکیباتی

به عنوان مثال: اکسیدهای مس قرمز (Cu 2 O) و سیاه (CuO) هستند. هیدروکسیدهای مس به رنگ زرد (CuOH) و آبی (Cu (OH) 2) هستند.

و برای اینکه پیوندهای کووالانسی در مواد برای شما بصری تر و قابل درک تر شود، فرمول ساختاری آنها را بنویسید. خط تیره های بین عناصر نشان دهنده پیوندها (والانس ها) است که بین اتم های آنها ایجاد می شود:

ویژگی های ظرفیت

امروزه، تعیین ظرفیت عناصر بر اساس دانش در مورد ساختار لایه های الکترونی بیرونی اتم های آنها است.

ظرفیت می تواند:

ثابت (فلزات زیر گروه های اصلی)؛
متغیر (غیر فلزات و فلزات گروه های جانبی):

بالاترین ظرفیت؛
کمترین ظرفیت

در ترکیبات شیمیایی مختلف ثابت می ماند:

ظرفیت هیدروژن، سدیم، پتاسیم، فلوئور (I)؛
ظرفیت اکسیژن، منیزیم، کلسیم، روی (II)؛
ظرفیت آلومینیوم (III).

اما ظرفیت آهن و مس، برم و کلر و همچنین بسیاری از عناصر دیگر با تشکیل ترکیبات شیمیایی مختلف تغییر می کند.

ارزش و نظریه الکترونیکی

در چارچوب تئوری الکترونیک، ظرفیت یک اتم بر اساس تعداد الکترون های جفت نشده ای که در تشکیل جفت الکترون با الکترون های اتم های دیگر شرکت می کنند، تعیین می شود.

فقط الکترون هایی که در لایه بیرونی اتم قرار دارند در تشکیل پیوندهای شیمیایی شرکت می کنند. بنابراین، حداکثر ظرفیت یک عنصر شیمیایی، تعداد الکترون های موجود در لایه الکترونی بیرونی اتم آن است.

مفهوم ظرفیت ارتباط نزدیکی با قانون تناوبی، کشف شده توسط D.I.Mendeleev دارد. اگر به جدول تناوبی دقت کنید، به راحتی می توانید متوجه شوید: موقعیت یک عنصر در سیستم تناوبی و ظرفیت آن به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند. بیشترین ظرفیت عناصری که به همان گروه تعلق دارند مربوط به عدد ترتیبی گروه در سیستم تناوبی است.

وقتی تعداد گروه عنصر مورد علاقه خود را از تعداد گروه های جدول تناوبی کم کنید (هشت تا از آنها وجود دارد) به کمترین ظرفیت پی خواهید برد.

به عنوان مثال، ظرفیت بسیاری از فلزات با اعداد گروه در جدول عناصر تناوبی که به آنها تعلق دارند، منطبق است.

جدول ظرفیت عناصر شیمیایی

شماره سریال

شیمی عنصر (عدد اتمی)

نام

نماد شیمیایی

ظرفیت

هیدروژن / هیدروژن

هلیوم / هلیوم

لیتیوم / لیتیوم

بریلیم / بریلیم

کربن / کربن

نیتروژن / نیتروژن

اکسیژن

فلوئور / فلوئور

نئون / نئون

سدیم / سدیم

منیزیم / منیزیم

آلومینیوم / آلومینیوم

سیلیکون / سیلیکون

فسفر

گوگرد / گوگرد

کلر / کلر

آرگون / آرگون

پتاسیم

کلسیم / کلسیم

اسکاندیم / اسکاندیم

تیتانیوم / تیتانیوم

وانادیوم / وانادیوم

کروم / کروم

منگنز / منگنز

آهن / آهن

کبالت / کبالت

نیکل / نیکل

مس / مس

روی / روی

گالیوم / گالیوم

ژرمانیوم / ژرمانیوم

آرسنیک / آرسنیک

سلنیوم / سلنیوم

برم / برم

کریپتون / کریپتون

روبیدیوم / روبیدیوم

استرانسیوم / استرانسیوم

ایتریوم / ایتریوم

زیرکونیوم / زیرکونیوم

نیوبیوم / نیوبیوم

مولیبدن / مولیبدن

تکنتیوم

روتنیوم / روتنیوم

رودیوم / رودیوم

پالادیوم / پالادیوم

نقره / نقره

کادمیوم / کادمیوم

ایندیوم / ایندیوم

تن تن

آنتیموان / آنتیموان

تلوریوم / تلوریوم

ید / ید

زنون / زنون

سزیم / سزیم

باریم / باریم

لانتانیم / لانتانیم

سریم / سریم

پراسئودیمیم

نئودیمیم / نئودیمیم

پرومتیم / پرومتیم

ساماریوم

یوروپیوم / یوروپیوم

گادولینیوم / Gadolinium

تربیوم / تربیوم

دیسپروزیم / Dysprosium

هولمیوم / هولمیوم

اربیوم / اربیوم

تولیوم / تولیوم

ایتربیوم / ایتربیوم

لوتتیوم / لوتتیوم

هافنیوم / هافنیوم

تانتالوم / تانتالیم

تنگستن / تنگستن

رنیوم / رنیوم

اوسمیوم / اوسمیوم

ایریدیوم / ایریدیوم

پلاتین / پلاتین

طلا / طلا

تیر / عطارد

تالیم / تالیم

سرب / سرب

بیسموت

پولونیوم / پولونیوم

استاتین

رادون / رادون

فرانسیوم / فرانسیوم

رادیوم / رادیوم

اکتینیوم / اکتینیم

توریم / توریم

پرواکتینیم / پروتاکتینیم

اورانیوم / اورانیوم

اچ

من

(I)، II، III، IV، V

I، (II)، III، (IV)، V، VII

II، (III)، IV، VI، VII

II، III، (IV)، VI

(I)، II، (III)، (IV)

I، (III)، (IV)، V

(II)، (III)، IV

(II)، III، (IV)، V

(II)، III، (IV)، (V)، VI

(II)، III، IV، (VI)، (VII)، هشتم

(II)، (III)، IV، (VI)

I، (III)، (IV)، V، VII

(II)، (III)، (IV)، (V)، VI

(I)، II، (III)، IV، (V)، VI، VII

(II)، III، IV، VI، VIII

(I)، (II)، III، IV، VI

(I)، II، (III)، IV، VI

(II)، III، (IV)، (V)

هیچ داده ای وجود ندارد

(II)، III، IV، (V)، VI

در داخل پرانتز آن ظرفیت هایی آورده شده است که عناصر دارای آنها به ندرت نشان می دهند.

ظرفیت و حالت اکسیداسیون

بنابراین، در مورد وضعیت اکسیداسیون، منظور آنها این است که یک اتم در ماده ای با طبیعت یونی (که مهم است) دارای بار مشروط خاصی است. و اگر ظرفیت یک مشخصه خنثی باشد، حالت اکسیداسیون می تواند منفی، مثبت یا صفر باشد.

جالب است که برای یک اتم از همان عنصر، بسته به عناصری که با آنها یک ترکیب شیمیایی تشکیل می دهد، ظرفیت و حالت اکسیداسیون می تواند منطبق باشد (H2O، CH4، و غیره) و متفاوت باشد (H2O2، HNO 3).

نتیجه

با عمیق تر کردن دانش خود در مورد ساختار اتم ها، عمیق تر و با جزئیات بیشتری در مورد ظرفیت یاد خواهید گرفت. این ویژگی عناصر شیمیایی جامع نیست. اما ارزش کاربردی زیادی دارد. چیزی که خودتان بیش از یک بار دیده اید، حل مشکلات و انجام دادن آزمایش های شیمیاییدر درس ها

این مقاله برای کمک به سازماندهی دانش خود از ظرفیت ایجاد شده است. و همچنین برای یادآوری اینکه چگونه می توان آن را تعیین کرد و در کجا از ظرفیت استفاده می شود.

امیدواریم این مطالب در هنگام تهیه تکالیف و آماده سازی خود برای آزمون ها و امتحانات برای شما مفید باشد.

سایت وبلاگ، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک منبع الزامی است.

مفهوم ظرفیتناشی شدن از کلمه لاتین"والنتیا" در اوایل قرن نوزدهم شناخته شد. اولین ذکر "گسترده" از ظرفیت در آثار جی دالتون بود که استدلال می کرد که همه مواد از اتم هایی تشکیل شده اند که به نسبت های خاصی به یکدیگر متصل هستند. سپس، فرانکلند مفهوم ظرفیت را معرفی کرد، که بیشتر در نوشته‌های ککوله، که در مورد رابطه بین ظرفیت و پیوند شیمیایی، A.M. باتلروف که در نظریه ساختارش ترکیبات آلیظرفیت مرتبط با واکنش پذیری یک ترکیب شیمیایی خاص و D.I. مندلیف (در جدول تناوبی عناصر شیمیایی، بالاترین ظرفیت یک عنصر با عدد گروه تعیین می شود).

تعریف

ظرفیتتعداد پیوندهای کووالانسی است که یک اتم می تواند در ارتباط با پیوند کووالانسی ایجاد کند.

ظرفیت یک عنصر با تعداد الکترون های جفت نشده در یک اتم تعیین می شود، زیرا آنها در تشکیل پیوند شیمیایی بین اتم ها در مولکول های ترکیبات شرکت می کنند.

حالت پایه اتم (وضعیت با حداقل انرژی) با پیکربندی الکترونیکی اتم مشخص می شود که با موقعیت عنصر در جدول تناوبی مطابقت دارد. حالت برانگیخته یک حالت انرژی جدید یک اتم با توزیع جدید الکترون ها در سطح ظرفیت است.

پیکربندی های الکترونیکی الکترون ها در یک اتم را می توان نه تنها در قالب فرمول های الکترونیکی، بلکه با کمک فرمول های الکترونی گرافیکی (انرژی، سلول های کوانتومی) به تصویر کشید. هر سلول نشان‌دهنده یک اوربیتال، یک فلش نشان‌دهنده یک الکترون، جهت یک فلش (بالا یا پایین) نشان‌دهنده اسپین یک الکترون، یک سلول آزاد نشان‌دهنده یک اوربیتال آزاد است که یک الکترون می‌تواند در هنگام برانگیختگی آن را اشغال کند. اگر در یک سلول 2 الکترون وجود داشته باشد، اگر الکترون 1 جفت نشده باشد، چنین الکترون هایی جفت نامیده می شوند. مثلا:

6 C 1s 2 2s 2 2 P 2

اوربیتال ها به روش زیر پر می شوند: ابتدا یک الکترون با اسپین های یکسان و سپس الکترون دوم با اسپین های مخالف. از آنجایی که در سطح فرعی 2p سه اوربیتال با انرژی یکسان وجود دارد، هر یک از دو الکترون یک اوربیتال را اشغال کردند. یک مدار آزاد باقی ماند.

تعیین ظرفیت یک عنصر با استفاده از فرمول های گرافیکی الکترونیکی

ظرفیت یک عنصر را می توان با فرمول های گرافیکی الکترونیکی پیکربندی الکترونیکی الکترون ها در یک اتم تعیین کرد. دو اتم را در نظر بگیرید - نیتروژن و فسفر.

7 N 1s 2 2s 2 2P 3

زیرا ظرفیت یک عنصر با تعداد الکترون های جفت نشده تعیین می شود، بنابراین، ظرفیت نیتروژن III است. از آنجایی که اتم نیتروژن اوربیتال آزاد ندارد، حالت برانگیخته برای این عنصر غیرممکن است. با این حال، III، نه حداکثر ظرفیت نیتروژن، حداکثر ظرفیت نیتروژن، V، با تعداد گروه تعیین می شود. بنابراین، باید به خاطر داشت که با کمک فرمول های گرافیکی الکترونیکی، همیشه نمی توان بالاترین ظرفیت و همچنین تمام ظرفیت های مشخصه این عنصر را تعیین کرد.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3 P 3

در حالت پایه، اتم فسفر دارای 3 الکترون جفت نشده است، بنابراین ظرفیت فسفر III است. با این حال، اوربیتال‌های d آزاد در اتم فسفر وجود دارد، بنابراین الکترون‌های واقع در سطح فرعی 2s می‌توانند جفت‌زدایی کرده و اوربیتال‌های خالی زیرسطح d را اشغال کنند، یعنی. به حالت هیجان زده بروید

اکنون اتم فسفر دارای 5 الکترون جفت نشده است، بنابراین، ظرفیت برابر با V مشخصه فسفر است.

عناصر با ارزش چندگانه

عناصر گروه های IVA - VIIA می توانند چندین مقدار ظرفیت داشته باشند و، به عنوان یک قاعده، ظرفیت گام به گام 2 واحد تغییر می کند. این پدیده به این دلیل است که الکترون ها به صورت جفت در تشکیل پیوند شیمیایی شرکت می کنند.

بر خلاف عناصر زیرگروه های اصلی، عناصر زیرگروه های B، در بیشتر ترکیبات، بالاترین ظرفیت را برابر با عدد گروه از خود نشان نمی دهند، به عنوان مثال، مس و طلا. به طور کلی، عناصر انتقالی طیف وسیعی از خواص شیمیایی را نشان می‌دهند که با مجموعه بزرگی از ظرفیت‌ها توضیح داده می‌شود.

اجازه دهید فرمول های گرافیکی الکترونیکی عناصر را در نظر بگیریم و مشخص کنیم که در این رابطه، عناصر دارای ظرفیت های متفاوتی هستند (شکل 1).

وظایف:قابلیت های ظرفیت اتم های As و Cl را در حالت های زمین و برانگیخته تعیین کنید.