Валентность и степень окисления. Формулы бинарных соединений

У всех химических элементов на внешнем электронном уровне могут находиться до 8 электронов (октет), т. к d- и f-электроны заполняются во внутренних слоях, поэтому все химические элементы стремятся создать электронный октет на своем внешнем слое. Для этого химические элементы имеющие на внешнем электронном слое до 4-х электронов стремятся их отдать, они проявляют металлические свойства (многие являются металлами). Химические элементы имеющие на внешнем электронном слое более 4-х электронов стремятся принять не достающие до октет, они проявляют неметаллические свойства (многие являются неметаллами).

В особом положении находятся инертные газы, у них на внешней электронной оболочке содержится октет электронов, поэтому им не надо ни принимать, ни отдавать электроны. Этим объясняется их большая химическая инертность. Из-за этого молекулы инертных газов состоят из одного атома.

Построим теперь бинарные (двойные) соединения элементов друг с другом на примере элементов третьего периода. Мы не будем рассматривать сейчас соединения d- и f-элементов.

Натрий имеет на внешнем (валентном) электронном уровне один электрон 3s¹ и может легко его отдать кремнию, фосфору, сере и хлору, последним для создания восьми электронной оболочки необходимо соответственно 4, 3, 2 и 1 электрон, поэтому данные элементы будут соединяться с таким же числом атомов натрия, образуя следующие соединения: Na₄Si (силицид натрия), Na₃P (фосфид натрия), Na₂S (сульфид натрия), NaCl (хлорид натрия).

Магний имеет на внешнем (валентном) электронном уровне два электрона 3s² и может легко их отдать тем же элементам, в этом случае образуются следующие соединения: Mg₂Si (силицид магния), в случае фосфора, ему необходимо 3 электрона, а магний может дать только два, поэтому надо найти наименьшее общее кратное между числами 2 и 3 ¾ это 6, значит 3 атома Mg отдадут 6 электронов, а 2 атома фосфора их примут, образуя формулу Mg₃P₂ (фосфид магния), аналогично получаем MgS (сульфид магния), MgCl₂ (хлорид магния).

Алюминий образует следующие соединения: Al₄Si₃, AlP, Al₂S₃, AlCl₃.

Кремний ¾ Si₃P₄, SiS₂, SiCl₄, на самом деле это только некоторые их возможных соединений ими образуемых.

Если мы будем считать, что один атом полностью передает другому электроны, то, например, в AlCl₃ атом алюминия будет иметь заряд +3, а каждый атом хлора -1, этот формальный заряд называется степенью окисления.

Число одинарных связей, которое при этом образуется называют валентность атома, в нашем случае алюминий ¾ трехвалентен, хлор ¾ одновалентен.

Запомните, что валентность, как правило, целое положительное число, а степень окисления, бывает, как положительной, так и отрицательной, поэтому о степени окисления говорят, например, +3 или -2 (о знаке перед числом говорить обязательно), нельзя сказать степень окисления 2, надо говорить плюс два или минус два. 

?1. Составьте бинарные соединения элементов 2-го периода.

2. Найдите степени окисления и валентности атомов следующих соединений: CsBr, PCl₃, PCl₅, SO₃, SiO₂, KO₃.

 

 

Глава 7.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Атомно-молекулярная теория и законы сохранения массы и энергии. Закон постоянства состава

Основные положения атомно-молекулярной теории были приняты на первом международном съезде химиков в 1860 г. в г. Карлсруэ Германия.

Все вещества состоят из молекул. Молекула — наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Молекулы состоят из атомов. Атом наименьшая частица молекулы. Простые вещества состоят из атомов одного элемента, сложные — из разных.

Молекулы и атомы находятся в состоянии непрерывного движения и характеризуются определенными химическими свойствами, массой и размерами.