Განსაზღვრავენ ქიმიური ელემენტების მნიშვნელობას

XIX საუკუნეში ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურის ცოდნა არ გვაძლევდა იმის ასახსნელად, თუ რატომ ატომებს აყალიბებენ გარკვეული ნაწილაკები სხვა ნაწილაკებით. მაგრამ მეცნიერების იდეები გაცილებით ადრე აყენებდნენ და ვერტიკალურად სწავლობენ ქიმიის ერთ-ერთ ძირითად პრინციპად.

"ქიმიური ელემენტების" კონცეფციის ისტორიიდან

მე -19 საუკუნის გამოჩენილი ინგლისელი ქიმიკოსი ედვარდ ფრენკლანდი, ტერმინი "კავშირი" შემოიტანა სამეცნიერო გამოყენებისათვის, რათა აღწეროს ატომების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან. მეცნიერმა შენიშნა, რომ ზოგიერთი ქიმიური ნივთიერება ქმნის ნაერთებს სხვა ატომების იგივე რაოდენობის მიხედვით. მაგალითად, აზოტი აერთიანებს სამი წყალბადის ატომებს ამიაკის მოლეკულაში.

1852 წლის მაისში ფრენკენტმა განაცხადა, რომ არსებობს ქიმიური ობლიგაციების კონკრეტული რაოდენობა, რომელიც ატომს ქმნის სხვა პატარა ნაწილაკებთან ერთად. ფრანკლანდმა გამოიყენა ფრაზა "შემაერთებელი ძალა", რათა აღწერო ის, რასაც მოგვიანებით უწოდებდნენ. ბრიტანელმა ქიმიკოსმა დაადგინა, რამდენი ქიმიური ობლიგაციები ქმნიან ინდივიდუალურ ელემენტთა ატომებს XIX საუკუნის შუა რიცხვებში. ფრანკლანდის მუშაობა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა თანამედროვე სტრუქტურულ ქიმიაში.

აზრების განვითარება

გერმანელი ქიმიკოსი F.A. კეკულე 1857 წელს დადასტურდა, რომ ნახშირბადის ოთხი ბაზაა. მისი უადვილესი კავშირი - მეთანი - არის 4 წყალბადის ატომთან კავშირები. ტერმინი "საბაზოობა" მეცნიერი, რომელიც გამოიყენება ელემენტების თვისებების იდენტიფიცირებაზე, სხვა ნაწილაკების მკაცრად განსაზღვრული რაოდენობის დანართის შესაცვლელად. რუსეთში, მონაცემები სტრუქტურის საკითხი იყო სისტემატიზებული AM Butlerov (1861). ქიმიური შემაკავშირებლის თეორიის შემდგომი განვითარება იყო ელემენტების თვისებების პერიოდული ცვლილებების თეორიის გამო. მისი ავტორია კიდევ ერთი გამოჩენილი რუსი ქიმიკოსი, DI მენდელეევი. მან დაადასტურა, რომ ქიმიური ნივთიერებების ნაერთებისა და სხვა თვისებებში არსებულ ვალდებულებებს ადგილი ექნება პერიოდულ სისტემაში.

გრაფიკული წარმოდგენა valency და ქიმიური შემაკავშირებელ

მოლეკულების ვიზუალიზაციის შესაძლებლობა ვალენტინის თეორიის ერთ-ერთი უეჭველია. პირველი მოდელები გამოჩნდა 1860-იან წლებში და 1864 წლიდან გამოიყენება სტრუქტურული ფორმულები, რომლებიც წრეებში ქიმიური ნიშანია. ატომების სიმბოლოებს შორის ტირე ქიმიური ობლიგაციით აღინიშნება და ამ ხაზების რაოდენობა უდრის ვალენტის ღირებულებას. იმავე წლებში წარმოიქმნა პირველი ბურთი და როდ მოდელები (იხ. სურათი მარცხნივ). 1866 წელს კეკელმა წარმოადგინა კარბონის ატომების სტერეოქიმიური ნახაზი, ტეტრაჰედრონის სახით, რომელიც მან თავის სახელმძღვანელოში "ორგანული ქიმია" შეადგინა.

ქიმიური ელემენტების არსებობა და კავშირების წარმოქმნა შესწავლილი იქნა G. Lewis- ის მიერ, რომელმაც გამოუშვა თავისი ნამუშევრები 1923 წელს ელექტრონის აღმოჩენის შემდეგ. ე.წ. უარყოფითად დამუხტული პატარა ნაწილაკები, რომლებიც ატომების ჭურვების ნაწილს წარმოადგენენ. თავის წიგნში, ლუისმა გამოიყენა ქიმიური ელემენტის სიმბოლოს ოთხივე მხარეს, რომლებიც წარმოადგენენ ვალენტულ ელექტრონებს.

Valence წყალბადის და ჟანგბადის

პერიოდული სისტემის შექმნამდე, ნაერთების ქიმიური ელემენტების ძალაუფლება იქნა მიღებული იმ ატომებთან შედარებით, რომელთათვისაც ცნობილია. როგორც სტანდარტებს, წყალბადის და ჟანგბადის შერჩეულ იქნა. კიდევ ერთი ქიმიური ელემენტი მოზიდული ან შეცვალა გარკვეული რაოდენობის H და O ატომები.

ამგვარად, თვისებები განისაზღვრა მონოვალენტურ წყალბადებთან (მეორე ელემენტის ვალდებულებაა რომაული ნუმერაციით):

• HCl - chloro (I):
• H ₂ O - ჟანგბადი (II);
• NH ₃ - აზოტი (III);
• CH ₄ - ნახშირბადის (IV).

განსაზღვრულია O ₂ , CO 2, S ₂ O ₃ , SiO ₂ , SO ₃ , ლითონებისა და უჟანგავების ჟანგბადის სიძლიერე, დაემატა O ატომების რიცხვის გაორმაგება, შემდეგი მნიშვნელობები: K (I), C (II), N (III) , სი (IV), S (VI).

როგორ განვსაზღვროთ ქიმიური ელემენტების მნიშვნელობა

არსებობს ქიმიური ბონდის ფორმირების პირობები, რომლებიც მოიცავს საერთო ელექტრონული წყვილებს:

• ტიპიური წყალბადის მნიშვნელობა I.
• ჩვეულებრივი ჟანგბადის სიძლიერე არის II.
• არამატერიალური ელემენტების შემთხვევაში, ქვედა ზღვარი შეიძლება განისაზღვროს ფორმულა 8-ის ჯგუფში, რომელშიც ისინი პერიოდულ მაგიდაზე არიან. უფრო მაღალი, თუ ეს შესაძლებელია, განისაზღვრება ჯგუფის ნომრით.
• ქვეჯგუფების ელემენტებისთვის, მაქსიმალურად ხელმისაწვდომი valency იგივეა, რაც მათი ჯგუფის რიგითი პერიოდული ცხრილი.

ნაერთის ფორმულით ქიმიური ელემენტების მოქმედების განსაზღვრა ხორციელდება შემდეგი ალგორითმის გამოყენებით:

1. დაწერეთ ზემოთ ქიმიური ნიშანი ერთი ელემენტისთვის ცნობილი ღირებულების შესახებ. მაგალითად, Mn ₂ O _{7- ში,} ჟანგბადის სიძლიერე არის II.
2. გამოთვალეთ საერთო ღირებულება, რისთვისაც აუცილებელია მოლეკულაში იგივე ქიმიური ელემენტის ატომების რიცხვის გამრავლებით: 2 * 7 = 14.
3. განსაზღვრეთ მეორე ელემენტი, რომლისთვისაც უცნობია. მოლეკულაში Mn ატომების რაოდენობა 2-ში მიღებული ღირებულების გაყოფა.
4. 14: 2 = 7. მანგანუმის სიდიდე მისი უმაღლესი ოქსიდისაა VII.

მუდმივი და ცვლადი ძალა

განსხვავებები წყალბადის და ჟანგბადისთვის განსხვავებულია. მაგალითად, გოგირდის ნაერთში H ₂ S არის divalent და ფორმულა SO ₃ - hexavalent. ნახშირბადის ფორმები ჟანგბადის CO მონოქსიდისა და CO ₂ დიოქსიდით. პირველ ნაერთში, C არის II, ხოლო მეორე, IV. იგივე ღირებულება მეთანის CH ₄ .

უმრავლეს ელემენტებს არ აჩვენებს არა მუდმივი, არამედ ცვლადი მოქმედების, მაგალითად, ფოსფორის, აზოტის, გოგირდის. ამ ფენომენის ძირითადი მიზეზების ძიებას საფუძვლად დაედო ქიმიური შემაკავშირებელ თეორიების წარმოქმნა, იდეები ელექტრონების, მოლეკულური ორბიტალების სიძლიერის შესახებ. იგივე ქონების განსხვავებული ღირებულებების არსებობა აიხსნება ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურის თვალსაზრისით.

თანამედროვე კონცეფციები valence

ყველა ატომი შედგება უარყოფითი დატვირთული ელექტრონების მიერ დადებითი ბირთვი. გარე ჭურვი, რომელიც ქმნის, დაუმთავრებელია. დასრულებული სტრუქტურა ყველაზე სტაბილურია, რომელიც შეიცავს 8 ელექტრონს (ოქტეტი). ქიმიური ბონდის წარმოქმნა საერთო ელექტრონულ წყვითაგან იწვევს ატომების ენერგიულად ხელსაყრელ მდგომარეობას.

ნაერთების ფორმირების წესს წარმოადგენს ელექტროლიზაციის აღებით ან უპასუხისმგებლების გაცემის გზით ჭურვი, რაც დამოკიდებულია უფრო ადვილად. თუ ატომი უზრუნველყოფს ქიმიურ ბონდის ფორმირების უარყოფით ნაწილაკებს, რომელსაც არ აქვს წყვილი, მაშინ იგი ქმნის ბევრად ობლიგაციებს, რადგან არსებობს უჯრედები. თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, ქიმიური ელემენტების ატომის სიძლიერე არის გარკვეული რაოდენობის კოვალენტური ობლიგაციების შექმნის უნარი. მაგალითად, გოგირდწყალბადის H ₂ S მოლეკულაში გოგირდის იძენს II (-), ვინაიდან თითოეული ატომი მონაწილეობს ორ ელექტრონის წყვილში. ნიშანი "-" მიუთითებს ელექტრულ წყვილის მოზიდვას უფრო ელექტრონულად ელემენტზე. მინიმუმ ელექტრონგარეშე ღირებულების ღირებულება, დაამატეთ "+".

დონორი-მიმღები მექანიზმის საშუალებით, პროცესში ჩართულია ერთი ელემენტის ელექტრონული წყვილი და სხვა დანარჩენი თავისუფალი არბიტრაჟები.

ატომის სტრუქტურაზე დამოკიდებულების დამოკიდებულება

მაგალითად, ნახშირბადის და ჟანგბადის გათვალისწინება, რა მნიშვნელობა აქვს ქიმიური ელემენტების მნიშვნელობას არსებულ სტრუქტურაზე. მენდელეევის ცხრილი ასახავს ნახშირბადის ატომის ძირითად მახასიათებლებს:

• ქიმიური ნიშანი - C;
• ელემენტის ნომერი 6;
• ბირთვზე პასუხისმგებელია +6;
• პროტონები ბირთვში - 6;
• ელექტრონები - 6, მათ შორის 4 გარე, 2 რომელთაგან შედგება წყვილი, 2 - unpaired პირობა.

თუ ნახშირბადის ატომი CO მონოოქსიდის ქმნის ორ ობლიგაციებს, მაშინ მხოლოდ 6 უარყოფითი ნაწილაკები შეიტანენ მის გამოყენებას. შეიძინოს octet, აუცილებელია, რომ წყვილი ქმნის 4 გარე უარყოფითი ნაწილაკების. ნახშირბადს აქვს IV (+) დიოქსიდისა და IV (-) მეთანის მეთოდით.

ჟანგბადის რიგითი რიცხვი 8-ისაა, რომლის სიგრძე ექვს ელექტრონს შეიცავს, რომელთაგან 2 არ ქმნის წყვილს და მონაწილეობას მიიღებენ ქიმიური შემაკავშირებელ და სხვა ატომებთან ურთიერთქმედებაში. ტიპიური ჟანგბადის სიძლიერე არის II (-).

Valence და ჟანგვის სახელმწიფო

ხშირ შემთხვევაში, უფრო მოსახერხებელია ტერმინი "ჟანგვის სახელმწიფო" გამოყენება. ეს არის ატომის პასუხისმგებლობის სახელი, რომელიც შეიძენს თუ ყველა სავალდებულო ელექტრონს გადაეცემა ელემენტს, რომელსაც აქვს ელექტრონგანზომილობის მაღალი ღირებულება (EO). სიმსივნეების რიცხვი მარტივი ნივთიერებაა ნულოვანი. დამატენიანებლების ხარისხზე უფრო მეტია, ვიდრე EO- ს ელემენტი "-", უფრო ნაკლები ელექტრონულად - "+". მაგალითად, ძირითადი ქვეჯგუფების, ჟანგვის ხარისხებისა და იონური ბრალდების ლითონებისთვის ჯგუფი "+" ნიშნით ექვივალენტურია. უმეტეს შემთხვევაში, იგივე კომპონენტებში ატომების ჟანგვის დადგენა და რიცხვითი რიცხვი იგივეა. მხოლოდ მეტ ელექტრონონტაციურ ატომებთან ურთიერთქმედებისას მხოლოდ დაჟანგვის ხარისხია დადებითი, იმ ელემენტებით, რომელთათვისაც დაბალია EO, უარყოფითია. "ვალენსის" კონცეფცია ხშირად გამოიყენება მხოლოდ მოლეკულური სტრუქტურის ნივთიერებებზე.