DEFINIȚIE

Fosfor situat în a treia perioadă a grupei V a subgrupului principal (A). Tabelul periodic.

Fosforul formează mai multe modificări alotrope: fosfor alb, roșu și negru.

LA formă pură fosfor alb complet incolor și transparent; fosforul alb tehnic este colorat gălbui și aspect arata ca ceara. Densitate 1,83 g/cm3. La rece, fosforul alb este casant, dar la temperaturi peste 15 o C devine moale și poate fi tăiat ușor cu un cuțit. În aer, se oxidează ușor, drept urmare strălucește în întuneric. Are o moleculară rețea cristalină la nodurile cărora se află molecule tetraedrice P 4 . Otrăvitoare.

Fosforul roșu este format din mai multe forme, care sunt substanțe polimerice, a căror compoziție nu este pe deplin înțeleasă. Se oxidează încet în aer, nu strălucește în întuneric, netoxic. Densitate 2,0-2,4 g/cm3. Sublimeaza cand este incalzit. Când vaporii de fosfor roșu sunt răciți, se obține fosfor alb.

Fosforul negru se formează din alb prin încălzirea acestuia sub presiune ridicata la 200-220 o C. În aparență arată ca grafit, gras la atingere. Densitate - 2,7 g/cm 3. Semiconductor.

Valența fosforului în compuși

Fosforul este al cincisprezecelea element din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev. Este în a treia perioadă în grupa VA. Nucleul unui atom de fosfor conține 15 protoni și 16 neutroni (numărul de masă este 31). Există trei niveluri de energie în atomul de fosfor, pe care sunt 15 electroni (Fig. 1).

Orez. 1. Structurile atomului de fosfor.

Formula electronică a atomului de fosfor în starea fundamentală are următoarea vedere:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

Și diagrama energetică (construită numai pentru electronii nivelului energetic exterior, care altfel se numesc valență):

Prezența a trei electroni nepereche indică faptul că fosforul este capabil să prezinte valența III (P III 2 O 3 , Ca 3 P III 2 , P III H 3 etc.).

Deoarece, pe lângă subnivelurile 3s și 3p, există și un subnivel 3d pe al treilea strat energetic, atomul de fosfor se caracterizează prin prezența unei stări excitate: o pereche de electroni ai subnivelului 3s este degenerată și unul dintre ei. ocupă un orbital liber al subnivelului 3d.

Prezența a cinci electroni nepereche indică faptul că valența V este, de asemenea, caracteristică fosforului (P V 2 O 5, H 3 P V O 4, P V Cl 5 etc.).

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

La lecțiile de chimie, te-ai familiarizat deja cu conceptul de valență elemente chimice. Am adunat toate într-un singur loc Informatii utile despre această întrebare. Utilizați-l atunci când vă pregătiți pentru GIA și examenul de stat unificat.

Valenta si analiza chimica

Valenţă- capacitatea atomilor elementelor chimice de a intra în compuși chimici cu atomi ai altor elemente. Cu alte cuvinte, este capacitatea unui atom de a se forma un anumit număr legături chimice cu alți atomi.

Din latină, cuvântul „valență” este tradus ca „putere, abilitate”. Nume foarte adevărat, nu?

Conceptul de „valență” este unul dintre principalele în chimie. A fost introdus chiar înainte ca structura atomului să fie cunoscută oamenilor de știință (în 1853). Prin urmare, pe măsură ce structura atomului a fost studiată, acesta a suferit unele modificări.

Deci, din punctul de vedere al teoriei electronice, valența este direct legată de numărul de electroni externi ai unui atom al unui element. Aceasta înseamnă că prin „valență” se înțelege numărul de perechi de electroni prin care un atom este legat de alți atomi.

Știind acest lucru, oamenii de știință au putut să descrie natura legăturii chimice. Constă în faptul că o pereche de atomi ai unei substanțe împarte o pereche de electroni de valență.

Vă puteți întreba cum ar putea chimiștii secolului al XIX-lea să descrie valența chiar și atunci când credeau că nu există particule mai mici decât un atom? Nu se poate spune că a fost atât de simplu - s-au bazat pe analize chimice.

cale analiza chimica oamenii de știință din trecut au determinat compoziția unui compus chimic: câți atomi de diferite elemente sunt conținute în molecula substanței în cauză. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să se determine care este masa exactă a fiecărui element dintr-o probă dintr-o substanță pură (fără impurități).

Desigur, această metodă nu este lipsită de defecte. Pentru ca defineste Intr-un mod similar Valența unui element este posibilă numai prin simpla sa combinație cu hidrogen (hidrură) întotdeauna univalent sau oxigen (oxid) întotdeauna univalent. De exemplu, valența azotului în NH 3 - III, deoarece un atom de hidrogen este legat de trei atomi de azot. Și valența carbonului în metan (CH 4), conform aceluiași principiu, este IV.

Această metodă de determinare a valenței este potrivită numai pentru substanțe simple. Dar în acizi, în acest fel putem determina doar valența compușilor precum reziduurile acide, dar nu toate elementele (cu excepția valenței cunoscute a hidrogenului) separat.

După cum ați observat deja, valența este indicată cu cifre romane.

Valență și acizi

Deoarece valența hidrogenului rămâne neschimbată și vă este bine cunoscută, puteți determina cu ușurință valența reziduului acid. Deci, de exemplu, în H2SO3 valența lui SO3 este I, în HClO3 valența lui ClO3 este I.

În mod similar, dacă este cunoscută valența reziduului acid, este ușor de scris formula corecta acizi: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Valenta si formule

Conceptul de valență are sens doar pentru substanțele de natură moleculară și nu este foarte potrivit pentru descrierea legăturilor chimice în compuși de natură cluster, ionică, cristalină etc.

Indicii din formulele moleculare ale substanțelor reflectă numărul de atomi ai elementelor care alcătuiesc compoziția lor. Cunoașterea valenței elementelor ajută la aranjarea corectă a indicilor. În același mod, privind formulă molecularăși indici, puteți numi valențele elementelor constitutive.

Îndeplinești astfel de sarcini la lecțiile de chimie de la școală. De exemplu, având formula chimica o substanță în care se cunoaște valența unuia dintre elemente, valența altui element poate fi ușor determinată.

Pentru a face acest lucru, trebuie doar să vă amintiți că într-o substanță de natură moleculară, numărul de valențe ale ambelor elemente este egal. Prin urmare, utilizați cel mai mic multiplu comun (corespunzător numărului de valențe libere necesare conexiunii) pentru a determina valența elementului pe care nu îl cunoașteți.

Pentru a fi clar, să luăm formula oxidului de fier Fe 2 O 3. Aici, doi atomi de fier cu valența III și 3 atomi de oxigen cu valența II participă la formarea unei legături chimice. Cel mai mic multiplu comun al acestora este 6.

• Exemplu: ai formulele Mn 2 O 7 . Știți valența oxigenului, este ușor de calculat că cel mai mic multiplu comun este 14, deci valența lui Mn este VII.

În mod similar, puteți face opusul: scrieți formula chimică corectă a unei substanțe, cunoscând valențele elementelor sale constitutive.

• Exemplu: pentru a scrie corect formula oxidului de fosfor, luăm în considerare valența oxigenului (II) și a fosforului (V). Prin urmare, cel mai mic multiplu comun pentru P și O este 10. Prin urmare, formula are următoarea formă: P 2 O 5.

Cunoscând bine proprietățile elementelor pe care le prezintă în diverși compuși, se poate determina valența acestora chiar și prin apariția unor astfel de compuși.

De exemplu: oxizii de cupru sunt de culoare roșie (Cu 2 O) și negru (CuO). Hidroxizii de cupru sunt colorați în galben (CuOH) și albastru (Cu(OH) 2).

Și pentru a face legăturile covalente din substanțe mai clare și mai ușor de înțeles pentru dvs., scrieți formulele lor structurale. liniuțele dintre elemente descriu legăturile (valențele) care apar între atomii lor:

Caracteristicile valenței

Astăzi, determinarea valenței elementelor se bazează pe cunoștințele despre structura învelișurilor exterioare de electroni ale atomilor lor.

Valenta poate fi:

• constantă (metale principalelor subgrupe);
• variabilă (nemetale și metale ale grupurilor laterale):
• cea mai mare valență;
• valență mai mică.

Constanta în diferiți compuși chimici rămâne:

• valența hidrogenului, sodiului, potasiului, fluorului (I);
• valența oxigenului, magneziului, calciului, zincului (II);
• valenţa aluminiului (III).

Dar valența fierului și a cuprului, a bromului și a clorului, precum și a multor alte elemente, se schimbă atunci când formează diverși compuși chimici.

Valenta si teoria electronica

În cadrul teoriei electronice, valența unui atom este determinată pe baza numărului de electroni neperechi care participă la formarea perechilor de electroni cu electronii altor atomi.

Doar electronii aflați pe învelișul exterior al atomului participă la formarea legăturilor chimice. Prin urmare, valența maximă a unui element chimic este numărul de electroni din învelișul exterior al atomului său.

Conceptul de valență este strâns legat de Legea periodică, descoperit de D. I. Mendeleev. Dacă te uiți îndeaproape la tabelul periodic, poți observa cu ușurință: poziția unui element în tabelul periodic și valența acestuia sunt indisolubil legate. Cea mai mare valență a elementelor care aparțin aceluiași grup îi corespunde număr de serie grupuri din tabelul periodic.

Cea mai mică valență o vei afla când scazi numărul de grup al elementului care te interesează din numărul de grupuri din tabelul periodic (sunt opt).

De exemplu, valența multor metale se potrivește cu numerele de grup din tabel elemente periodice căruia îi aparţin.

Tabelul de valență a elementelor chimice

Număr de serie chimic. element (număr atomic)	Nume	simbol chimic	Valenţă
1	Hidrogen Heliu / Heliu Litiu / Litiu Beriliu / Beriliu Carbon / Carbon Azot / Azot Oxigen / Oxigen Fluor / Fluor Neon / Neon Sodiu Magneziu / Magneziu Aluminiu Siliciu / Siliciu Fosfor / Fosfor Sulf Clor / Clor Argon / Argon Potasiu / Potasiu Calciu / Calciu Scandium / Scandium Titan / Titan Vanadiu / Vanadiu Crom / Crom Mangan / Mangan Fier / Fier Cobalt / Cobalt Nichel / Nichel Cupru Zinc / Zinc Galiu / Galiu Germanium / Germanium Arsenic / Arsenic Seleniu / Seleniu Brom / Brom Krypton / Krypton Rubidiu / Rubidiu Stronțiu / Stronțiu Ytriu / Ytriu Zirconiu / Zirconiu Niobiu / Niobiu Molibden / Molibden Tehnețiu / Tehnețiu Ruteniu / Ruteniu Rodiu Paladiu / Paladiu Argint / Argint Cadmiu / Cadmiu Indiu / Indiu Tină / Tină Antimoniu / Antimoniu Telur / Tellurium Iod / Iod Xenon / Xenon Cesiu / Cesiu Bariu / Bariu Lanthanum / Lanthanum Ceriu / Ceriu Praseodimiu / Praseodimiu Neodim / Neodim Promethium / Promethium Samaria / Samarium Europium / Europium Gadoliniu / Gadoliniu Terbiu / Terbiu Disprosium / Disprosium Holmium / Holmium Erbiu / Erbiu Tuliu / Tuliu Itterbiu / Iterbiu Lutetium / Lutetium Hafniu / Hafniu Tantal / Tantal Tungsten / Tungsten Reniu / Reniu Osmiu / Osmiu Iridium / Iridium Platină / Platină Aur / Aur Mercur / Mercur Talie / Taliu Plumb / Plumb Bismut / Bismut Poloniu / Poloniu Astatin / Astatin Radon / Radon Francium / Francium Radiu / Radiu Actiniu / Actiniu Toriu / Toriu Proactiniu / Protactiniu Uranus / Uraniu	H	eu (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), VIII (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) Nu există date Nu există date (II), III, IV, (V), VI

Între paranteze sunt date acele valențe pe care elementele care le posedă le arată rar.

Valenta si starea de oxidare

Deci, vorbind despre gradul de oxidare, ele înseamnă că un atom dintr-o substanță de natură ionică (ceea ce este important) are o anumită sarcină condiționată. Și dacă valența este o caracteristică neutră, atunci starea de oxidare poate fi negativă, pozitivă sau egală cu zero.

Este interesant faptul că pentru un atom al aceluiași element, în funcție de elementele cu care formează un compus chimic, valența și starea de oxidare pot fi aceleași (H 2 O, CH 4 etc.) și diferă (H 2 O 2, HNO3).

Concluzie

Aprofundându-vă cunoștințele despre structura atomilor, veți învăța mai profund și mai detaliat despre valență. Această caracterizare a elementelor chimice nu este exhaustivă. Dar are o mare valoare aplicată. Ceea ce tu însuți ai văzut de mai multe ori, rezolvând probleme și efectuând experimente chimice în clasă.

Acest articol este conceput pentru a vă ajuta să vă organizați cunoștințele despre valență. Și, de asemenea, să ne amintim cum poate fi determinată și unde este utilizată valența.

Sperăm că acest material vă va fi de folos în pregătirea temelor și în autopregătirea pentru teste și examene.

site-ul, cu copierea integrală sau parțială a materialului, este necesară un link către sursă.

Articole Imagini Tabele Despre site Русский

Valența fosforului

Fosforul P (Is 2s 2/f 3s Zr) este analog cu azotul din punct de vedere al numărului de electroni de valență. Cu toate acestea, ca element al perioadei a 3-a, diferă semnificativ de azotul, un element al perioadei a 2-a. Această diferență este că fosforul marime mai mare atom, energie de ionizare mai mică, afinitate electronică mai mare și polarizare mai mare a atomului decât azotul. Numărul maxim de coordonare al fosforului este de șase. Ca și pentru alte elemente din perioada a 3-a, legarea rl - rl nu este tipică pentru atomul de fosfor și, prin urmare, spre deosebire de azot, stările sp- și sp-hibride ale orbitalilor de fosfor sunt instabile. Fosforul din compuși prezintă stări de oxidare de la -3 la +5. Cea mai tipică stare de oxidare este +5.

Să scriem formula compusului care constă din și. fosfor (valenta V) si oxigen (valenta II).

În ce compuși fosforul are cea mai mare valență?

Care sunt capacitățile de valență ale fosforului Cum diferă în acest sens de omologul său - azotul

Structura electronică a atomului de fosfor corespunde formulei 16F 5 25 2p 33 3p. Fosforul are electroni de valență în al treilea nivel de energie (exterior), în care, pe lângă 5 și trei orbitali p, există cinci orbitali liberi.

Conform unui alt punct de vedere, diferența dintre proprietățile fosforului și azotului se explică prin prezența orbitalilor 3 de valență în atomul de fosfor,

Explicați diferența dintre prima energie de ionizare a fosforului, P (1063 kJ mol) și a sulfului, 8 (1000 kJ mol), pe baza unei comparații a configurațiilor electronice orbitale de valență ale atomilor P și 8.

Dar în fosfor, ca element al perioadei a 3-a, 3-orbitalii joacă și rolul de valențe. Prin urmare, împreună cu caracterul comun al proprietăților în chimia acestor elemente tipice din grupa V, apar diferențe semnificative. Pentru fosfor, sunt posibile tipurile de hibridizare sp-, sp- și 5p a orbitalilor de valență. Numărul maxim de coordonare al fosforului este 6. Spre deosebire de azot, fosforul se caracterizează prin legarea n - rl datorită acceptării 3d libere (-orbitali ai perechilor de electroni ai atomilor corespunzători

Numărul de coordonare stabil al fosforului (V) este 4, ceea ce corespunde hibridizării sp a orbitalilor săi de valență. Numerele de coordonare 5 și 6 apar mai rar, în aceste cazuri stările hibride sp4 și, respectiv, sp4 sunt atribuite atomului de fosfor (p. 415).

Un comportament similar se găsește în elementele grupului VA, dar granița dintre metale și nemetale din acest grup este mai mică. Azotul și fosforul sunt nemetale, chimia compușilor lor covalenti și posibilele stări de oxidare sunt determinate de prezența a cinci electroni de valență în configurație.Azotul și fosforul au cel mai adesea stări de oxidare - 3, -b 3 și +5. Arsenicul As și antimoniul Sb sunt semimetale care formează oxizi amfoteri, iar numai bismutul are proprietăți metalice. Pentru As și Sb, cea mai importantă este starea de oxidare + 3. Pentru Bi, aceasta este singura posibilă, cu excepția stărilor de oxidare care apar în niște condiții extrem de specifice. Bismutul nu poate pierde toți cei cinci electroni de valență, energia necesară pentru aceasta este prea mare. Cu toate acestea, pierde trei electroni br, formând un ion Bi.

Mendeleev își făcea lucrarea de disertație în Germania, la Heidelberg, tocmai la timp pentru Congresul Internațional de Chimie de la Karlsruhe. A participat la congres și a ascultat discursul lui Cannizzaro, în care și-a exprimat clar punctul de vedere asupra problemei greutății atomice. Revenind în Rusia, Mendeleev a început să studieze lista elementelor și a atras atenția asupra periodicității schimbării valenței pentru elementele dispuse în ordinea crescătoare a greutăților atomice: valența hidrogenului 1, litiul I, beriliul 2, borul 3, carbonul 4, magneziu 2, azot 3, sulf 2, fluor 1, sodiu 1, aluminiu 3, siliciu 4, fosfor 3, k1 oxigen 2, clor I etc.

Fosforul din punct de vedere al numărului de electroni de valență (35 3p) este un analog al azotului

Atomii de oxigen se leagă de cel puțin doi atomi diferiți. La fel și calciul, sulful, magneziul și bariul. Aceste elemente au o valență de două, azotul, fosforul, aluminiul și aurul au o valență de trei. Fierul poate avea o valență de două sau trei. În principiu, problema valenței s-a dovedit a nu fi atât de simplă cum părea la început, ci chiar așa cea mai simplă variantă Această teorie a condus la concluzii importante.

În trecerea de la litiu la fluor G, apare o slăbire regulată a proprietăților metalice și o creștere a proprietăților nemetalice cu o creștere simultană a valenței. Trecerea de la fluor G la următorul element din punct de vedere al masei atomice, sodiu Na, este însoțită de o schimbare bruscă a proprietăților și valenței, iar sodiul repetă în mare măsură proprietățile litiului, fiind un metal monovalent tipic, deși mai activ. Magneziul, care urmează sodiului, este în multe privințe similar cu beriliul Be (ambele sunt divalente, prezintă proprietăți metalice, dar activitatea chimică a ambelor este mai puțin pronunțată decât cea a perechii N-Na). Aluminiul A1, după magneziu, seamănă cu borul B (valența este 3). Siliciul 81 și carbonul C, fosforul P și azotul N, sulful 8 și oxigenul O, clorul C1 și fluorul G sunt similare între ele ca rude apropiate. proprietăți chimice. Potasiul, ca litiul și sodiul, deschide o serie de elemente (al treilea la rând), ai căror reprezentanți arată o analogie profundă cu elementele primelor două rânduri.

Eficacitatea aditivului depinde de starea de valență și de poziția elementelor în molecula de aditiv, de prezența grupurilor funcționale, de sinergia lor și de alți factori. Utilizarea compușilor care conțin fosfor, sulf, oxigen și azot ca aditivi la uleiurile lubrifiante este strâns legată de caracteristica structura electronica aceste elemente. Interacțiunea lor cu suprafața metalică a pieselor motorului duce la modificarea acestora din urmă (modificarea structurii) și datorită formării de pelicule protectoare, se asigură proprietățile anticorozive, antiuzură și presiune extremă ale acestor compuși în soluția de ulei. În plus, aditivii care conțin aceste elemente stabilizează uleiul prin terminarea lanțului de oxidare prin reacția cu radicalii peroxid și distrugerea hidroperoxizilor.

Halogenare. Cei mai des utilizați catalizatori pentru clorurare sunt fierul metalic, oxidul de cupru, bromul, sulful, iodul, halogenurile de fier, antimoniul, staniul, arsenul, fosforul, aluminiul și cupru, cărbunele vegetal și animal, bauxita activată și alte argile. Majoritatea acestor catalizatori sunt purtători de halogen. Deci, Fe, Sb și P din compușii halogeni pot exista în două stări de valență în prezența clorului liber, ei adaugă și donează alternativ clor la formă activă. În mod similar, iodul, bromul și sulful formează compuși instabili cu clorul. Catalizatorii de bromurare sunt similari cu catalizatorii de clorurare. Fosforul este cel mai bun accelerator pentru iodare. Nu este necesar un catalizator pentru procesul de fluorurare. În prezența oxigenului, halogenarea încetinește.

Clorurarea catalitică se bazează pe utilizarea unui purtător de clor, cum ar fi iod, sulf, fosfor, antimoniu și altele, sub formă de cloruri corespunzătoare, care sunt dizolvate în hidrocarbura clorurată sau, la clorurarea hidrocarburilor parafinice gazoase, într-un solvent. Doar elemente cu macar două valori de valență. Substanțe generatoare de radicali, cum ar fi diazomethap, tetraetil plumb și hexafeniletan pot fi, de asemenea, utilizate ca catalizatori omogene. Ei au capacitatea de a împărți molecula de clor în atomi, ceea ce provoacă imediat o reacție în lanț.

Când un element formează mai multe rânduri de compuși corespunzătoare unor stări de oxidare diferite, după denumirea compusului dintre paranteze, se indică fie valența cationului (cu cifre romane), fie numărul de halogen, oxigen, sulf sau atomi de reziduuri de acid din molecula compusă (în cuvinte). De exemplu, clorură de fier (P1), clorură de fosfor trei), oxid de mangan (două). În acest caz, denumirea de valență este de obicei dată pentru stările de valență mai puțin caracteristice. De exemplu, pentru cuprul în cazul unei stări bivalente, indicația de valență este omisă, în timp ce cuprul monovalent este desemnat ca iodură de cupru (I).

Conductivitatea unor substanțe precum siliciul și germaniul poate fi crescută prin introducerea în ele a unor cantități mici de anumite impurități. De exemplu, introducerea impurităților de bor sau fosfor în cristalele de siliciu îngustează efectiv decalajul dintre benzi. Cantități mici de bor sau fosfor (câteva ppm) pot fi încorporate în structura de siliciu în timpul creșterii cristalelor. Atomul de fosfor are cinci electroni de valență și, prin urmare, după ce patru dintre ei sunt utilizați-

Fosforul, arsenul, antimoniul și bismutul formează compuși stoichiometrici care corespund valenței formale, doar cu elementele s și d-elementele subgrupului zinc.

Faptul că colorantul și adsorbantul constituie un singur sistem cuantic este evident din multe fapte. Cel mai evident dintre ele este că absorbția de radiație a oricărei, de exemplu, cea mai mică frecvență din banda de absorbție a unui anumit fosfor, provoacă emisia întregului său spectru de radiații, inclusiv frecvențe mult mai mari decât frecvențele luminii absorbite. Aceasta înseamnă că cuantele de radiație intră în uz comun, iar energia insuficientă pentru a emite frecvențe care depășesc frecvența joasă a luminii absorbite vine și în detrimentul resurse comune corp solid. Faptul că, deși colorantul este, fără îndoială, doar la suprafață nu permite alte interpretări, absorbția luminii caracteristică acestuia valuri lungi(pentru care cristalul care adsorb acest colorant este practic transparent) este însoțit de formarea argintului metalic în cea mai mare parte a cristalului de bromură de argint. În acest caz, sensibilitatea bromurii de argint se deplasează mai departe către unde lungi, cu atât lanțul de legături conjugate din structura moleculei de colorant este mai lung (Fig. 44). Faptul este că electronii colorantului sunt în mișcare ondulatorie și că molecula de colorant, conectându-se cu cristalul printr-o legătură de valență, formează cu acesta un singur întreg. Cristalul și colorantul formează un singur sistem cuantic. Nu este surprinzător, prin urmare, că mecanismul de fotoliză a pur

Fosforul, P, are configurația de valență 3x 3p, iar sulful, 8, are configurația de valență 3x 3p. Prin urmare, atomul P are o înveliș 3p pe jumătate umplut, în timp ce atomul 8 are un electron suplimentar forțat să se împerecheze cu unul dintre electronii deja prezenți în orbitalii 3p.

SA pentru formarea de legături covalente în structura cristalină a siliciului, fosforul mai are încă un electron. Când un câmp electric este aplicat cristalului, acest electron se poate îndepărta de atomul de fosfor; prin urmare, se spune că fosforul este un donor de electroni în cristalul de siliciu. Este necesar doar 1,05 kJ mol pentru a elibera electronii donați; această energie transformă un cristal de siliciu cu un mic amestec de fosfor într-un conductor. Când o impuritate de bor este introdusă într-un cristal de siliciu, are loc fenomenul opus. Atomul de bor îi lipsește un electron pentru a construi numărul necesar de legături covalente într-un cristal de siliciu. Prin urmare, pentru fiecare atom de bor dintr-un cristal de siliciu, există un loc liber în orbital de legătură. Electronii de valență ai siliciului pot fi excitați în acești orbitali liberi asociați cu atomii de bor, ceea ce permite electronilor să se miște liber prin cristal. O astfel de conducere are loc ca urmare a faptului că un electron al atomului de siliciu vecin sare la orbitalul liber al atomului de bor. Un loc liber nou format în orbital atomului de siliciu este imediat umplut cu un electron de la un alt atom de siliciu care îl urmează. Are loc un efect de cascadă, în care electronii sar de la un atom la altul. Fizicienii preferă să descrie acest fenomen ca mișcarea unei găuri încărcate pozitiv în direcția opusă. Dar, indiferent de modul în care este descris acest fenomen, este ferm stabilit că este necesară mai puțină energie pentru a activa conductivitatea unei substanțe precum siliciul dacă cristalul conține o cantitate mică de donor de electroni, cum ar fi fosforul sau un acceptor de electroni, cum ar fi borul.

Fosforul alb este format din molecule tetraedrice P4, prezentate schematic în fig. 21.25. După cum se menționează în sect. 8.7, partea 1, unghiurile de legătură de 60 ", ca și în molecula P4, sunt destul de rare în alte molecule. Ele indică prezența legăturilor foarte tensionate, ceea ce este în concordanță cu o reactivitate ridicată

Deși fosforul este un analog electronic al azotului, prezența /-orbitalilor liberi în stratul de mectron de valență al atomului face compușii de fosfor spre deosebire de compușii de azot.

Structura electronică a compușilor organofosforici și natura legăturilor chimice;

Într-o măsură și mai mare, proprietățile aromatice sunt inerente inelului fosforin. Acidul 2,4,6-trifenilfosforic nu se autooxidează și nu se cuaternizează sub acțiunea iodurii de metil sau a borofluorurii de trietiloxoniu. În același timp, interacțiunea sa cu reactivii nucleofili - compuși alchil sau arilitiu, se desfășoară cu ușurință în benzen deja la temperatura camerei". În acest caz, atacul are loc la fosfor, a cărui înveliș de valență se extinde până la decet și apare un anion fosforin stabilizat prin rezonanță (1). Formarea anionului (I) a fost dovedită folosind spectre PMR și UV. Hidroliza de amestecul de reacție, care are o culoare albastru intens -violet, conduce la 1-alchil(aril)-2,4,6-tri-

Prepararea fosforilor silicați. Compoziție chimică fosfor, structura fosforului, valența Mn. Există un număr semnificativ diverse tehnici prepararea fosforilor cristalin pe bază de silicați. Să luăm ca exemplu unul dintre ele. Soluție de amoniac bine purificată de oxid de zinc, soluție de apă se toarnă împreună nitrat de mangan și o soluție alcoolică de acid silicic (silicat de etil) și se formează un gel. Gelul este uscat, triturat și calcinat la 1200°C în vase de cuarț și răcit rapid după calcinare. Când conținutul de Mn este scăzut, calcinarea se poate realiza întotdeauna în aer la un conținut mare de Mn, pentru a evita oxidarea acestuia, calcinarea se realizează într-o atmosferă de dioxid de carbon.

Oxidarea catalitică a reziduurilor de ulei. Există multe încercări de a accelera procesul de oxidare a materiilor prime, de a îmbunătăți calitatea sau de a da anumite proprietăți bitumului oxidat folosind diverși catalizatori și inițiatori. Se propune utilizarea sărurilor ca catalizatori pentru reacțiile redox. de acid clorhidricși metale cu valență variabilă (fier, cupru, staniu, titan etc.). Ca catalizatori pentru deshidratare, alchilare și cracare (transfer de protoni), sunt propuși cloruri de aluminiu, fier, staniu, pentoxid de fosfor ca inițiatori de oxidare - peroxizi. Majoritatea acestor catalizatori inițiază reacții de densificare a moleculelor de materie primă (uleiuri și rășini) în asfaltene fără a îmbogăți bitumul cu oxigen. Posibilitățile de accelerare a procesului de oxidare a materiilor prime și de îmbunătățire a proprietăților bitumului (în principal în direcția creșterii pătrunderii la o anumită temperatură de înmuiere), citate în numeroase literaturi de brevete, sunt rezumate în, dar întrucât autorii brevetelor fac propunerile lor fără a dezvălui chimia procesului, concluziile lor sunt în această monografie nu sunt luate în considerare. Cercetare de A. Heuberg

În majoritatea cazurilor, halogenarea este accelerată de iradierea luminii (lungime de undă 3000-5000 A) sau temperatura ridicata(cu sau fără catalizator). Ca catalizatori se folosesc de obicei compuși halogenați ai metalelor, având două stări de valență, capabili să doneze atomi de halogen la trecerea de la o stare de valență la alta, - P I5, P I3, Fe lg. Se mai folosesc clorura de antimoniu sau clorura de mangan, precum si catalizatori nemetalici - iod, brom sau fosfor.

Litiul și sodiul au o afinitate electronică moderată, afinitatea electronică a beriliului este negativă, în timp ce cea a magneziului este aproape de zero. În atomii Be și M, orbitalul x de valență este complet umplut, iar electronul atașat trebuie să populeze orbitalul p situat mai înalt în energie. Azotul și fosforul au afinitate electronică mică, deoarece electronul care trebuie adăugat trebuie să se împerecheze în acești atomi cu unul dintre electronii din orbitalii p pe jumătate.

Atomii elementelor din perioada a treia și cele ulterioare nu se supun adesea regulii octetului. Unii dintre ei arată o abilitate uimitoare de a comunica cu un numar mare atomi (adică să fie înconjurați de mai multe perechi de electroni) decât prezice regula octetului. De exemplu, fosforul și sulful formează compușii PF5 și, respectiv, SF. În structurile Lewis ale acestor compuși, toți electronii de valență ai unui element greu sunt utilizați de acesta pentru a forma legături cu alți atomi.

În aceste diagrame, săgeata completă indică poziția legăturii de coordonare. Elementele donatoare care apar aici (sulf, arsen și azot), precum și seleniu, fosfor și altele, nu formează compuși cu proprietăți de otrăvuri catalitice dacă se află în cea mai mare stare de valență, deoarece în acest caz moleculele nu au perechi de electroni liberi. Același lucru este valabil și pentru ionii acestor elemente. De exemplu, ionul sulfit este o otravă, în timp ce ionul sulfat nu este.

Numărul de electroni din învelișul exterior determină stările de valență inerente element dat, și, în consecință, tipurile de compuși ai săi - hidruri, oxizi, hidroxizi, săruri etc. Deci, în învelișurile exterioare ale atomilor de fosfor, arsen, antimoniu și bismut este acelasi numar(cinci) electroni. Aceasta determină identitatea principalelor lor stări de valență (-3, -f3, -b5), uniformitatea hidrurilor EN3, a oxizilor E2O3 și EaO3, hidroxizilor etc. Această împrejurare este în cele din urmă motivul pentru care aceste elemente sunt situate într-un subgrup periodic. sistem.

Astfel, numărul de electroni nepereche în starea excitată a atomilor de beriliu, bor și carbon corespunde valenței reale a acestor elemente. În ceea ce privește atomii de azot, oxigen și fluor, excitarea lor nu poate duce la o creștere a numărului de electroni neionici în al doilea nivel al învelișului lor de electroni. Cu toate acestea, analogii acestor elemente - fosfor, sulf și clor - deoarece la al treilea nivel ei

Numărul de electroni nepereche într-un atom de fosfor la excitare ajunge la cinci, ceea ce corespunde palenței sale maxime reale. Când un atom de sulf este excitat, numărul de electroni nepereche crește la patru și chiar până la [da, iar pentru un atom de clor, până la trei, cinci și, cel mult, până la șapte, ceea ce corespunde și cu valori reale valenţa lor.                      Bazele chimiei generale Volumul 2 Ediția 3 (1973) -

2. POSIBILITATI DE VALENTA

ATOMI ALE ELEMENTELOR CHIMICE

Structura externă niveluri de energie atomii elementelor chimice determină în principal proprietățile atomilor lor. Aceste niveluri sunt numitevalenţă. Electronii nivelurilor exterioare (uneori cei pre-exterior) participă la formarea legăturilor chimice. Acești electroni se mai numescvalenţă.

Valenţă - aceasta este capacitatea atomilor elementelor chimice de a forma un anumit număr de legături chimice.

Posibilitățile de valență ale atomilor sunt definite în două moduri:

Numărul de electroni nepereche care participă la formarea unei legături prin mecanismul de schimb:

în stare staționară (de bază);

într-o stare excitată.

Luați în considerare posibilitățile de valență ale atomului de carbon.

Schema structurii atomului de carbon:
6 C +6) 2 ) 4

stare de excitat

Configuratie electronica

1 s 2 2 s 2 2 p 2

1 s 2 2 s 1 2 p 3

Formula grafică

Adăugați sugestii:

Numărul de electroni nepereche ai unui atom de carbon în stare staționară: _____. Aceștia sunt ____ electroni.

Valența atomului de carbon în starea fundamentală este ____.

Numărul de electroni nepereche ai unui atom de carbon excitat: _____. Aceștia sunt ____ electroni și ____ electroni.

Valența unui atom de carbon excitat este ______.

Numărul de perechi de electroni neîmpărțiți care pot participa la formarea unei legături chimice prin mecanismul donor-acceptor.

Luați în considerare posibilitățile de valență ale atomului de azot.

Schema structurii atomului de azot:
7 N +7) 2 ) 5

stare de excitat

(atomul a primit energie suplimentară)

Configuratie electronica

1 s 2 2 s 2 2 p 3

Nu este tipic, deoarece nu mai există orbitali liberi în al doilea nivel și electronii perechi nu pot fi împerecheați.

Formula grafică

Electronii nepereche participă la formarea unei legături chimice prin mecanismul de schimb.

În acest caz, valența azotului este III.

Dar atomul de azot de la al doilea nivel exterior are încă două perechis-electron. Aceasta este o pereche de electroni neîmpărtășită.

Perechea singură de electroni este implicată în formarea unei legături chimice prin mecanismul donor-acceptor.

Apoi valența crește cu încă una și va fi egală cu IV.

Sarcini pentru remediere:

Exercitiul 1.

Determinați posibilitățile de valență ale atomilor de sulf și clor în stările fundamentale și excitate.

Goluri.

• Să dezvolte idei despre valență ca principală proprietate a unui atom, să identifice modele de schimbare a razelor atomilor elementelor chimice în perioade și grupuri ale sistemului periodic.
• Folosind o abordare integrată, dezvoltați abilitățile elevilor de a compara, de a contrasta, de a găsi analogii, de a prezice un rezultat practic pe baza raționamentului teoretic.
• Prin crearea unor situații de succes, pentru a depăși inerția psihologică a elevilor.
• Dezvolta gândire creativă capacitatea de a reflecta.

Echipament: Tabel „Valența și configurațiile electronice ale elementelor”, multimedia.

Epigraf.Logica, dacă se reflectă în adevăr și bun simț, duce întotdeauna la scop, la rezultatul corect.

Lecția este combinată, cu elemente de integrare. Metode de predare utilizate: explicativ-ilustrat, euristic și problematic.

Eu pun în scenă. Aproximativ motivațional

Lecția începe cu „acordare” (sunete muzicale - simfonia nr. 3 de J. Brahms).

Profesor: Cuvântul „valență” (din latină valentia) își are originea în mijlocul al XIX-lea secolului, în timpul finalizării celei de-a doua etape chimico-analitice în dezvoltarea chimiei. Până atunci, au fost descoperite peste 60 de elemente.

Originile conceptului de „valență” sunt cuprinse în lucrările diverșilor oameni de știință. J. Dalton a stabilit că substanțele constau din atomi legați în anumite proporții.E. Frankland, de fapt, a introdus conceptul de valență ca forță de legătură. F. Kekule a identificat valența cu legătură chimică. A.M. Butlerov a atras atenția asupra faptului că valența este legată de reactivitatea atomilor. DI. Mendeleev a creat sistem periodic elemente chimice, în care cea mai mare valență a atomilor a coincis cu numărul de grup al elementului din sistem. El a introdus și conceptul de „valență variabilă”.

Întrebare. Ce este valența?

Citiți definițiile luate din diferite surse (profesorul arată diapozitive prin multimedia):

„Valența unui element chimic- capacitatea atomilor săi de a se combina cu alți atomi în anumite rapoarte.

"Valenţă- capacitatea atomilor unui element de a atasa un anumit numar de atomi ai altui element.

"Valenţă- o proprietate a atomilor, intrând în compuși chimici, donează sau acceptă un anumit număr de electroni (electrovalență) sau combină electroni pentru a forma perechi de electroni comuni cu doi atomi (covalență).

Care definiție a valenței crezi că este mai perfectă și unde vezi neajunsurile altora? (Discuție în grupuri.)

Valența și capabilitățile de valență sunt caracteristici importante ale unui element chimic. Ele sunt determinate de structura atomilor și se modifică periodic odată cu creșterea sarcinilor nucleare.

Profesor. Astfel, tragem concluzia că:

Ce crezi că înseamnă conceptul de „posibilitate de valență”?

Elevii își exprimă părerea. Ei amintesc sensul cuvintelor „posibilitate”, „posibil”, clarifică semnificația acestor cuvinte în dicționarul explicativ al lui S.I. Ozhegov:

"Posibilitate- un mijloc, o condiție necesară pentru implementarea a ceva ”;

"Posibil- astfel încât să se întâmple, fezabil, admisibil, admisibil, imaginabil.

(profesorul arată următorul diapozitiv)

Apoi profesorul rezumă.

Profesor. Posibilitățile de valență ale atomilor sunt valențele admisibile ale unui element, întregul interval al valorilor lor în diferiți compuși.

etapa a II-a. Executiv operațional

Lucrul cu tabelul „Valența și configurațiile electronice ale elementelor”.

Profesor. Deoarece valența unui atom depinde de numărul de electroni nepereche, este util să se ia în considerare structurile atomilor în stări excitate, ținând cont de posibilitățile de valență. Să scriem formulele de difracție a electronilor pentru distribuția electronilor peste orbiti din atomul de carbon. Cu ajutorul lor, determinăm ce valență prezintă carbonul C în compuși. Un asterisc (*) indică un atom în stare excitată:

Astfel, carbonul prezintă valență IV datorită împerecherii
2s 2 – electroni și trecerea unuia dintre ei la un orbital liber. (Vacant - neocupat, gol (S. I. Ozhegov))

De ce valența C-II și IV și H-I, He-O, Be - II, B - III, P-V?

Comparați formulele de difracție a electronilor ale elementelor (schema nr. 1) și stabiliți motivul valenței diferite.

Lucru de grup:

Profesor. Deci, de ce depind valența și posibilitățile de valență ale atomilor? Să luăm în considerare aceste două concepte în interrelație (diagrama nr. 2).

Consumul de energie (E) pentru transferul unui atom într-o stare excitată este compensat de energia eliberată în timpul formării unei legături chimice.

Care este diferența dintre un atom în stare fundamentală (staționară) și un atom în stare excitată (schema nr. 3)?

Profesor . Elementele pot avea următoarele valențe: Li -III, O - IV, Ne - II?

Explicați răspunsul folosind formulele de difracție electronică și electronică ale acestor elemente (Schema nr. 4).

Lucru de grup.

Răspuns. Nu, deoarece în acest caz energia costă mutarea unui electron

(1s -> 2p sau 2p -> 3s) sunt atât de mari încât nu pot fi compensate de energia eliberată în timpul formării unei legături chimice.

Profesor. Există un alt tip de posibilitate de valență a atomilor - aceasta este prezența perechilor de electroni singuri (formarea unei legături covalente de către mecanismul donor-acceptor):

Etapa III. Evaluativ-reflexiv

Rezultatele sunt rezumate, se caracterizează munca elevilor la lecție (întoarcerea la epigraful lecției). Apoi este dat un rezumat - atitudinea copiilor față de lecție, subiect, profesor.

1. Ce nu ți-a plăcut la lecție?

2. Ce ți-a plăcut?

3. Ce întrebări vă rămân neclare?

4. Evaluarea muncii profesorului și a muncii acestuia? (justificat).

Teme pentru acasă(conform manualului de O.S. Gabrielyan, Chimie-10; nivel de profil, paragraful nr. 4, exercițiul 4)