Dmitrij Ivanovics Mengyelejev táblázata egy többfunkciós referenciaanyag, amelyből megtudhatja a legszükségesebb adatokat a kémiai elemekről. A legfontosabb dolog az „olvasás” főbb pontjainak ismerete, vagyis képesnek kell lennie pozitívan használni ezt az információs anyagot, amely kiváló segítség lesz a kémia mindenféle probléma megoldásában. Sőt, a táblázat minden típusú tudásellenőrzésre engedélyezett, beleértve az egységes államvizsgát is.

Szükséged lesz

• D. I. Mengyelejev táblázata, toll, papír

Utasítás

1. A táblázat egy olyan szerkezet, amelyben a kémiai elemek téziseik és törvényeik szerint vannak elrendezve. Vagyis azt mondhatjuk, hogy az asztal egy többszintes „ház”, amelyben kémiai elemek „élnek”, és mindegyiknek saját lakása van egy bizonyos szám alatt. Vízszintesen vannak „padlók” – olyan időszakok, amelyek lehetnek kicsik vagy hatalmasak. Ha egy periódus 2 sorból áll (amint azt az oldalsó számozás jelzi), akkor az ilyen időszakot hatalmasnak nevezzük. Ha csak egy sora van, akkor kicsinek nevezzük.

2. A táblázat „bejáratokra” is fel van osztva - csoportokra, amelyekből nyolc van. Ahogy minden bejáratnál bal és jobb oldalon vannak lakások, itt is ugyanazon elv szerint vannak elrendezve a kémiai elemek. Csak ebben a változatban egyenetlen az elhelyezésük - egyrészt az elemek nagyobbak, és ekkor a főcsoportról beszélnek, másrészt - kisebb, és ez azt jelzi, hogy a csoport másodlagos.

3. A vegyérték az elemek azon képessége, hogy kémiai kötéseket képezzenek. Létezik egy folytonos vegyérték, amely nem változik, és egy változó, amelynek eltérő értéke van attól függően, hogy az elem milyen anyag része. A periódusos rendszer segítségével történő vegyérték meghatározásakor a következő kombinációkra kell figyelni: az elemek csoportszáma és típusa (vagyis a fő vagy másodlagos csoport). A folyamatos vegyértéket ebben az esetben a fő alcsoport csoportszáma határozza meg. Ahhoz, hogy megtudjuk a vegyérték változó értékét (ha van ilyen, és hagyományosan a nemfémeknél), akkor 8-ból ki kell vonni annak a csoportnak a számát, amelyben az elem található (minden 8 csoport - tehát a szám).

4. 1. példa Ha megnézzük a fő alcsoport első csoportjának elemeit (alkálifémek), akkor megállapíthatjuk, hogy mindegyikük vegyértéke egyenlő I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) .

5. 2. példa. A fő alcsoport 2. csoportjának elemei (alkáliföldfémek) II vegyértékkel rendelkeznek (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

6. 3. példa Ha nemfémekről beszélünk, akkor mondjuk a P (foszfor) a fő alcsoport V. csoportjába tartozik. Így a vegyértéke egyenlő lesz V-vel. Ezenkívül a foszfornak van még egy vegyértéke, és ennek meghatározásához el kell végezni a 8. lépést - elemszám. Ez azt jelenti, hogy 8 – 5 (foszforcsoportszám) = 3. Következésképpen a foszfor második vegyértéke egyenlő a III.

7. 4. példa A halogének a fő alcsoport VII. csoportjába tartoznak. Ez azt jelenti, hogy vegyértékük VII. Tekintettel azonban arra, hogy nem fémekről van szó, számtani műveletet kell végezni: 8 – 7 (elemcsoportszám) = 1. Ebből következően a halogének másik vegyértéke egyenlő I-vel.

8. A másodlagos alcsoportok elemeinél (és ezek csak a fémeket tartalmazzák) emlékezni kell a vegyértékre, különösen azért, mert a legtöbb esetben egyenlő I, II, ritkábban III. Meg kell jegyeznie azon kémiai elemek vegyértékeit is, amelyeknek több mint 2 értéke van.

Iskolából vagy még azelőtt is mindenki tudja, hogy körülöttünk minden, magunkat is beleértve, atomokból áll – a legkisebb és oszthatatlan részecskékből. Az atomok egymáshoz való kapcsolódási képessége miatt világunk sokszínűsége óriási. A kémiai atomok ezen képessége elem más atomokkal kötést képeznek nevezzük vegyérték elem .

Utasítás

1. A vegyérték fogalma a tizenkilencedik században lépett be a kémiába, amikor a hidrogénatom vegyértékét vették egységéül. Más vegyértéke elem a hidrogénatomok számaként definiálható, amely egy másik anyag egy atomját magához köti. A hidrogén vegyértékéhez hasonlóan meghatározzák az oxigén vegyértékét, amely, mint általában, kettővel egyenlő, és ezért lehetővé teszi az oxigénnel rendelkező vegyületek más elemeinek vegyértékének meghatározását egyszerű aritmetikai műveletekkel. Vegyérték elem oxigénben egyenlő azoknak az oxigénatomoknak a kétszeresével, amelyek egy adott atomhoz kapcsolódhatnak elem .

2. Valencia meghatározásához elem Használhatja a képletet is. Köztudott, hogy van egy bizonyos kapcsolat vegyérték elem, egyenértékű tömege és atomjainak moláris tömege. A minőségek közötti kapcsolatot a következő képlet fejezi ki: Vegyérték = atomok moláris tömege / egyenértékű tömeg. Mivel az ekvivalens tömeg az a szám, amely egy mól hidrogén helyettesítéséhez vagy egy mól hidrogénnel való reakcióhoz szükséges, minél nagyobb a moláris tömeg az ekvivalens tömeghez képest, annál több hidrogénatom képes helyettesíteni vagy hozzákapcsolni atom önmagának elem, ami azt jelenti, minél magasabb a valencia.

3. A vegyszerek közötti kapcsolat elem nekem van eltérő természet. Lehet kovalens kötés, ionos, fémes. A kötés kialakításához az atomnak rendelkeznie kell: elektromos töltés, egy páratlan vegyértékelektron, egy üres vegyértékpálya vagy egy magányos vegyértékelektronpár. Ezek a tulajdonságok együttesen határozzák meg az atom vegyértékállapotát és vegyértékképességét.

4. Egy atom elektronszámának ismerete, amely megegyezik az atomszámmal elem az elemek periódusos rendszerében a legkisebb energia tézisétől, Pauli tézisétől és Hund szabályától vezérelve lehet konstruálni elektronikus konfiguráció atom. Ezek a konstrukciók lehetővé teszik számunkra egy atom vegyértékvalószínűségének elemzését. A kötések kialakulásának valószínűsége minden esetben elsősorban a párosítatlan vegyértékelektronok jelenléte miatt valósul meg; a további vegyértékképességek, mint például egy szabad pálya vagy egy pár vegyértékelektron, realizálatlanok maradhatnak, ha ehhez nincs elegendő energia. a fentiek mindegyikéből arra a következtetésre juthatunk, hogy mindenki könnyebben meg tudja határozni egy atom vegyértékét bármely vegyületben, és sokkal nehezebb kideríteni az atomok vegyértékképességét. A gyakorlat azonban ezt egyszerűvé teszi.

Videó a témáról

3. tipp: Hogyan határozzuk meg a kémiai elemek vegyértékét

Vegyérték a kémiai elem egy atom azon képessége, hogy bizonyos számú más atomot vagy nukleáris csoportot kapcsolódjon vagy helyettesítsen kémiai kötés létrehozása céljából. Emlékeztetni kell arra, hogy ugyanazon kémiai elem egyes atomjai különböző vegyértékekkel rendelkezhetnek különböző vegyületekben.

Szükséged lesz

• Mengyelejev táblázat

Utasítás

1. A hidrogént és oxigént egy-, illetve kétértékű elemnek tekintjük. A vegyérték mértéke azon hidrogén- vagy oxigénatomok száma, amelyeket egy elem hozzáad, hogy hidridet vagy oxidot képezzen. Legyen X az az elem, amelynek vegyértékét meg kell határozni. Ekkor XHn ennek az elemnek a hidridje, XmOn pedig az oxidja Példa: az ammónia képlete NH3, itt a nitrogén vegyértéke 3. A nátrium egyértékű a Na2O vegyületben.

2. Egy elem vegyértékének meghatározásához meg kell szorozni a vegyületben lévő hidrogén- vagy oxigénatomok számát a hidrogén és az oxigén vegyértékével, majd el kell osztani annak a kémiai elemnek az atomjainak számával, amelynek vegyértéke megtalálható.

3. Vegyérték elem más ismert vegyértékű atomokkal is meghatározható. Különböző vegyületekben ugyanazon elem atomjai eltérő vegyértéket mutathatnak. Például a kén két vegyértékű a H2S és CuS vegyületekben, négy vegyértékű az SO2 és SF4 vegyületekben, és hat vegyértékű az SO3 és SF6 vegyületekben.

4. Egy elem maximális vegyértékét veszik figyelembe számával egyenlő elektronok az atom külső elektronhéjában. Maximális valencia elemeket a periódusos rendszer ugyanazon csoportja általában annak sorszámának felel meg. Például a C szénatom maximális vegyértéke 4 legyen.

Videó a témáról

Iskolásoknak a táblázat megértése Mengyelejev- szörnyű álom. Még az a harminchat elem is, amelyet a tanárok általában kérnek, órákig tartó unalmas zsúfolásig és fejfájáshoz vezet. Sokan el sem hiszik, mit kell tanulniuk asztal Mengyelejev az igazi. De a mnemonika használata sokkal könnyebbé teheti a diákok életét.

Utasítás

1. Az elmélet megértése és a szükséges technika kiválasztásaAz anyagok memorizálását megkönnyítő szabályokat mnemonikusnak nevezzük. Fő trükkjük az asszociatív kapcsolatok létrehozása, amikor az absztrakt információt fényes képbe, hangba vagy akár szagba csomagolják. Számos mnemonikus technika létezik. Például írhat történetet megjegyzett információ elemeiből, mássalhangzó szavakat kereshet (rubidium - kapcsoló, cézium - Julius Caesar), bekapcsolhatja a térbeli képzeletet, vagy könnyedén rímelhet elemeket. periódusos táblázat Mengyelejev.

2. A nitrogén balladája Jobb, ha Mengyelejev periódusos rendszerének elemeit jelentéssel rímeljük, bizonyos jelek szerint: például vegyérték szerint. Így az alkálifémek nagyon könnyen rímelnek, és úgy hangzanak, mint egy dal: „Lítium, kálium, nátrium, rubídium, cézium francium”. „Magnézium, kalcium, cink és bárium – vegyértékük egyenlő egy párral” az iskolai folklór elhalványulhatatlan klasszikusa. Ugyanerről a témáról: „A nátrium, kálium, ezüst jóindulatúan egyértékűek” és „A nátrium, kálium és az argentum örökké egyértékűek”. Az alkotás, szemben a legfeljebb pár napig tartó zsúfolásig, serkenti a hosszú távú memóriát. Ez azt jelenti, hogy több mint az alumíniumról szóló tündérmesék, a nitrogénről szóló versek és a vegyértékről szóló dalok – és a memorizálás is megy, mint a karikacsapás.

3. Acid Thriller A könnyebb memorizálás érdekében kitalálnak egy történetet, amelyben a periódusos rendszer elemei hősökké, tájrészletekké vagy cselekményelemekké alakulnak. Tegyük fel, itt van mindenkitől a híres szöveg: „Az ázsiai (nitrogén) elkezdett (lítium) vizet (hidrogént) önteni Ananászültetvény(Bohr). De nem rá (Neonra) volt szükségünk, hanem Magnoliára (Magnézium). Kiegészíthető egy Ferrari (acél - ferrum) történetével, amelyben a titkos kém „Chlorine zero seventeen” (17 a klór sorozatszáma) hajtott, hogy elkapja a mániákus Arsenyt (arsenic - arsenicum). akinek 33 foga volt (33 a sorszáma arzén), de hirtelen valami savanyú került a szájába (oxigén), ez nyolc mérgezett golyó volt (8 az oxigén sorszáma)... Határtalanul szabad folytatni. A periódusos rendszer alapján írt regény egyébként kísérleti szövegként irodalomtanárhoz rendelhető. Valószínűleg tetszeni fog neki.

4. Építs emlékvárat Ez az egyik elnevezése annak a meglehetősen hatékony memorizálási technikának, amikor a térbeli gondolkodás aktiválva van. A titka az, hogy mindannyian könnyen leírhatjuk a szobánkat vagy az utat otthonról boltba, iskolába vagy intézetbe. Ahhoz, hogy emlékezzen az elemek sorrendjére, el kell helyezni őket az út mentén (vagy a helyiségben), és minden elemet nagyon világosan, láthatóan, kézzelfoghatóan kell bemutatni. Itt a hidrogén – egy sovány, szőke férfi, hosszú arccal. A kemény munkás, aki a csempét rakja, az szilícium. Nemesek csoportja egy értékes autóban - inert gázok. És persze a léggömbök eladója a hélium.

Jegyzet!
Nem kell erőltetni magát, hogy emlékezzen a kártyákon lévő információkra. A legjobb dolog, ha az egész elemet valamilyen ragyogó képpel társítjuk. Szilícium – a Szilícium-völgytel. Lítium – lítium elemekkel mobiltelefon. Nagyon sok lehetőség lehet. De a vizuális kép, a mechanikus memorizálás és a durva vagy éppen ellenkezőleg, sima fényes kártya tapintható érzetének kombinációja segít könnyedén kiemelni a legkisebb részleteket is az emlékezet mélyéről.

Hasznos tanács
Ugyanazokat a kártyákat kihúzhatja azokra az elemekre vonatkozó információkkal, amelyekkel Mengyelejev a maga idejében rendelkezett, de csak kiegészítheti őket aktuális információkkal: mondjuk a külső réteg elektronjainak számával. Mindössze annyit kell tennie, hogy lefekvés előtt kirakja őket.

A kémia minden iskolás számára a periódusos rendszerrel és az alapvető törvényekkel kezdődik. És csak ezután, miután megértette, mit is ért ez a nehéz tudomány, csak ezután kezdheti el a kémiai képletek összeállítását. A kapcsolat helyes rögzítéséhez tudnia kell vegyérték az azt alkotó atomok.

Utasítás

1. A vegyérték bizonyos atomok azon képessége, hogy bizonyos számú másikat közel tartsanak magukhoz, és a visszatartott atomok számával fejeződik ki. Vagyis minél erősebb az elem, annál nagyobb vegyérték .

2. Például megengedett kettő használata anyagokat– HCl és H2O. Ezt mindenki híresen sósavként és vízként ismeri. Az első anyag egy hidrogénatomot (H) és egy klóratomot (Cl) tartalmaz. Ez azt jelzi, hogy ebben a vegyületben egyetlen kötést alkotnak, vagyis egy atomot tartanak közel magukhoz. Következésképpen, vegyérték mind az egyik, mind a másik egyenlő 1. Azt is könnyű meghatározni vegyérték vízmolekulát alkotó elemek. Két hidrogénatomot és egy oxigénatomot tartalmaz. Következésképpen az oxigénatom két kötést hozott létre 2 hidrogén hozzáadásához, ezek pedig egy kötést alkottak. Eszközök, vegyérték az oxigén 2, a hidrogén pedig 1.

3. De időnként találkozik valaki anyagokat az alkotó atomjaik szerkezetében és tulajdonságaiban nehezebbek. Kétféle elem létezik: folyamatos (oxigén, hidrogén stb.) és nem állandó vegyérték Yu. A második típusú atomok esetében ez a szám attól a vegyülettől függ, amelynek részei. Példaként említhetjük a ként (S). Valenciája lehet 2, 4, 6 és esetenként akár 8 is. Kicsit nehezebb meghatározni az elemek, például a kén azon képességét, hogy más atomokat tartsanak maga körül. Ehhez ismernie kell a többi komponens tulajdonságait anyagokat .

4. Ne feledje a szabályt: az atomok számának szorzata vegyérték a vegyület egyik elemének egybe kell esnie egy másik elem azonos termékével. Ezt ismét ellenőrizhetjük a vízmolekulára (H2O) fordulva: 2 (a hidrogén száma) * 1 (a vegyérték) = 21 (oxigén száma) * 2 (az vegyérték) = 22 = 2 – ez azt jelenti, hogy minden helyesen van definiálva.

5. Most ellenőrizze ezt az algoritmust egy nehezebb anyagon, például N2O5 - nitrogén-monoxidon. Korábban jelezték, hogy az oxigénnek folyamatos vegyérték 2, ezért létrehozható a következő egyenlet: 2 ( vegyérték oxigén) * 5 (száma) = X (ismeretlen vegyérték nitrogén) * 2 (száma) Egyszerű számtani számításokkal megállapítható, hogy vegyérték A nitrogén ebben a vegyületben 5.

Vegyérték a kémiai elemek azon képessége, hogy más elemek bizonyos számú atomját megtartsák. Ugyanakkor egy adott atom által más atomokkal kialakított kötések száma. A vegyérték meghatározása meglehetősen primitív.

Utasítás

1. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a vegyértékjelző római számokkal van jelölve, és az elem jele felett van elhelyezve.

2. Kérjük, vegye figyelembe: ha egy kételemes anyag képlete helyesen van megírva, akkor ha az egyes elemek atomjainak számát megszorozzuk a vegyértékével, akkor minden elemnek azonos szorzatot kell kapnia.

3. Vegyük figyelembe, hogy egyes elemek atomjainak vegyértéke folytonos, míg másoknak változóak, azaz változó minőségűek. Tegyük fel, hogy a hidrogén minden vegyületben egyértékű, mert csak egy kötést képez. Az oxigén képes két kötés kialakítására, miközben kétértékű. De a kén vegyértéke II, IV vagy VI. Minden attól függ, hogy melyik elemhez kapcsolódik. Így a kén változó vegyértékű elem.

4. Vegye figyelembe, hogy a hidrogénvegyületek molekuláiban nagyon egyszerű a vegyérték kiszámítása. A hidrogén változatlanul egyértékű, és ez a hozzá tartozó elem mutatója megegyezik az adott molekulában lévő hidrogénatomok számával. Például CaH2-ben a kalcium kétértékű lesz.

5. Ne feledje a vegyérték meghatározásának alapszabályát: bármely elem atomjának vegyértékindexe és bármely molekulában lévő atomjai számának szorzata változatlanul egyenlő a második elem egy atomjának vegyértékindexe és az elem számának szorzatával. atomjai egy adott molekulában.

6. Nézd meg az egyenlőséget jelölő betűképletet: V1 x K1 = V2 x K2, ahol V az elemek atomjainak vegyértéke, K pedig a molekulában lévő atomok száma. Segítségével könnyen meghatározható bármely elem vegyértékindexe, ha a fennmaradó adatok ismertek.

7. Tekintsük az SO2 kén-oxid molekula példáját. Az oxigén minden vegyületben kétértékű, ezért az értékeket Voxigén x Oxigén = V-kén x Xers arányba behelyettesítve a következőt kapjuk: 2 x 2 = V-kén x 2. Innen V-kén = 4/2 = 2. , a kén vegyértéke ebben a molekulában egyenlő 2.

Videó a témáról

A periodikus törvény felfedezése és a kémiai elemek rendezett rendszerének létrehozása D.I. Mengyelejev lett a kémia fejlődésének csúcspontja a XIX. A tudós kiterjedt anyagot foglalt össze és osztályozott az elemek tulajdonságairól.

Utasítás

1. A 19. században fogalma sem volt az atom szerkezetéről. Felfedezés: D.I. Mengyelejev csak a kísérleti tények általánosítása volt, de fizikai jelentésük sokáig érthetetlen maradt. Amikor megjelentek az első adatok az atommag szerkezetéről és az elektronok atomokban való osztódásáról, ez lehetővé tette a periodikus törvény és az elemrendszer újbóli szemlélését. D.I. táblázat Mengyelejev lehetővé teszi a természetben található elemek tulajdonságainak periodicitásának egyértelmű nyomon követését.

2. A táblázat minden eleméhez egy adott sorozatszám tartozik (H – 1, Li – 2, Be – 3 stb.). Ez a szám megfelel az atommag töltésének (az atommagban lévő protonok számának) és az atommag körül keringő elektronok számának. A protonok száma tehát egyenlő az elektronok számával, ami azt jelenti, hogy in rendes körülmények között az atom elektromosan semleges.

3. A hét periódusra való felosztás az atom energiaszintjei szerint történik. Az első periódus atomjai egyszintű elektronhéjjal rendelkeznek, a második - kétszintű, a harmadik - háromszintű stb. Amikor egy új energiaszint betöltődik, egy új időszak kezdődik.

4. Az egyes időszakok első elemeit olyan atomok jellemzik, amelyeknek egy elektronja van a külső rétegben - ezek alkálifém atomok. A periódusok rendű gázok atomjaival végződnek, amelyek külső energiaszintje teljesen tele van elektronokkal: az első periódusban a nemesgázok 2 elektronosak, a következő periódusokban - 8. Pontosan az elektronhéjak hasonló szerkezete miatt, elemcsoportok hasonló fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek.

5. A táblázatban D.I. Mengyelejevnek 8 fő alcsoportja van. Ezt a számot az energiaszintben megengedett elektronok maximális száma határozza meg.

6. A periódusos rendszer alján a lantanidok és az aktinidák külön sorozatként különböznek egymástól.

7. Asztaltartóval D.I. Mengyelejev lehetővé tette számunkra, hogy megfigyeljük az elemek következő tulajdonságainak periodicitását: atomsugár, atomtérfogat; ionizációs potenciál; elektronaffinitási erők; az atom elektronegativitása; oxidációs állapotok; lehetséges vegyületek fizikai tulajdonságai.

8. Például az atomok sugara, ha az időszakot nézzük, balról jobbra csökken; felülről lefelé nő, ha megnézi a csoportot.

9. Egyértelműen nyomon követhető az elemek elrendezésének gyakorisága a D.I. táblázatban. Mengyelejevet értelmesen magyarázza az energiaszintek elektronokkal való feltöltésének következetes mintája.

A periódusos törvényt, amely a modern kémia alapja, és megmagyarázza a kémiai elemek tulajdonságainak metamorfózisának érvényességét, D. I. fedezte fel. Mengyelejev 1869-ben. Ennek a törvénynek a fizikai jelentése akkor derül ki, ha valaki megérti az atom összetett szerkezetét.

A 19. században úgy tartották, hogy az atomtömeg egy elem fő összeállítása, ezért az anyagok rendszerezésére használták. Az atomokat ma már az atommagjuk töltési mennyisége határozza meg és azonosítja (a protonok száma és az atomszám a periódusos rendszerben). Az elemek magtömege azonban – néhány kivételtől eltekintve (mondjuk a kálium magtömege kisebb, mint az argoné) – a magtöltésükkel arányosan növekszik. elemeket és vegyületeiket monitorozzák. Ezek az atomok fémessége és nemfémessége, a mag sugara és térfogata, ionizációs potenciál, elektronaffinitás, elektronegativitás, oxidációs állapotok, fizikai tulajdonságok vegyületek (forráspont, olvadáspont, sűrűség), bázikusságuk, amfoteritásuk vagy savasságuk.

Hány elem van az aktuális periódusos rendszerben

A periódusos rendszer grafikusan fejezi ki az általa felfedezett periódusos törvényt. A jelenlegi periódusos rendszer 112 kémiai elemet tartalmaz (az utolsók a Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium és Copernicium). A legfrissebb adatok szerint az alábbi 8 elemet is felfedezték (legfeljebb 120-at), de nem mindegyik kapta meg a nevét, és ezek az elemek még mindig csak néhány nyomtatott kiadványban találhatók meg, mindegyik elem egy bizonyos cellát foglal el a periódusos rendszer, és saját sorszámmal rendelkezik, amely megfelel az atommag töltésének.

Hogyan épül fel a periódusos rendszer?

A periódusos rendszer szerkezetét hét periódus, tíz sor és nyolc csoport képviseli. Az egész időszak egy alkálifémmel kezdődik és egy tisztességes gázzal végződik. Kivételt képez a hidrogénnel kezdődő 1. periódus és a hetedik hiányos periódus, amely kis és nagy periódusokra oszlik. A kis periódusok (1., 2., 3.) egy vízszintes sorból, a nagy időszakok (negyedik, ötödik, hatodik) 2 vízszintes sorból állnak. A felső sorokat nagy periódusokban párosnak, az alsót páratlannak nevezzük A táblázat hatodik periódusában a lantán után (57-es sorszám) 14 lantánhoz hasonló tulajdonságú elem található - lantanidok. A táblázat alján külön sorként szerepelnek. Ugyanez vonatkozik az aktiniumnál később elhelyezkedő (89-es számú) és annak tulajdonságait nagyrészt ismétlő aktinidákra is, a nagy periódusok (4, 6, 8, 10) páros sorai csak fémekkel vannak kitöltve, a csoportok elemei azonosak. magasabb vegyértékek az oxidokban és más vegyületekben, és ez a vegyérték megfelel a csoportszámnak. A fő alcsoportok kis és nagy periódusú elemeket tartalmaznak, a másodlagosak - csak nagyokat. Felülről lefelé a fémes tulajdonságok nőnek, a nem fémes tulajdonságok gyengülnek. Az oldalsó alcsoportok minden atomja fém.

9. tipp: A szelén, mint kémiai elem a periódusos rendszerben

A szelén kémiai elem a Mengyelejev-féle periódusos rendszer VI. csoportjába tartozik, kalkogén. A természetes szelén hat stabil izotópból áll. A szelénnek 16 radioaktív izotópja is van.

Utasítás

1. A szelén nagyon ritka és nyomelemnek számít, aktívan vándorol a bioszférában, több mint 50 ásványt képezve. Közülük a leghíresebbek: berzelianit, naumannit, natív szelén és kalkomenit.

2. A szelén megtalálható a vulkáni kénben, galenában, piritben, bizmutinban és más szulfidokban. Ólomból, rézből, nikkelből és más ércekből bányászják, amelyekben diszpergált állapotban található.

3. A legtöbb élőlény szövetei 0,001-1 mg/kg szelént tartalmaznak, egyes növények, tengeri élőlényekés a gombák koncentrálják. Számos növény számára a szelén szükséges elem. Az emberek és állatok szelénszükséglete 50-100 mcg/kg táplálék, ezt az elemet antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik, sok mindenre hatással van enzimatikus reakciókés növeli a retina fényérzékenységét.

4. A szelén különféle allotróp módosulatokban létezhet: amorf (üveges, porszerű és kolloid szelén), valamint kristályos formában. Ha a szelént szelénsav oldatából vagy gőzének gyors lehűtésével adjuk hozzá, amorf skarlát port és kolloid szelént kapunk.

5. Ha ennek a kémiai elemnek a módosítását 220°C fölé hevítik és tovább hűtik, üvegszerű szelén képződik, amely törékeny és üveges fényű.

6. Különösen termikusan stabil a hatszögletű szürke szelén, melynek rácsát egymással párhuzamosan elhelyezkedő atomok spirális láncai alkotják. Más szelénformák olvadásig hevítésével és lassan 180-210 °C-ra történő lehűtésével nyerik. A hatszögletű szelénláncokon belül az atomok kovalensen kötődnek.

7. A szelén levegőben stabil, oxigén, víz, híg kénsav és sósav nem befolyásolja, salétromsavban viszont tökéletesen oldódik. A szelén fémekkel kölcsönhatásba lépve szelenideket képez. Nagyon sok összetett szelénvegyület van, mindegyik mérgező.

8. A szelént papír- vagy kénsavgyártási hulladékból nyerik réz elektrolitikus finomításával. Az iszapban ez az elem nehéz- és tisztességes fémekkel, kénnel és tellúrral együtt van jelen. Kivonásához az iszapot szűrik, majd tömény kénsavval hevítik, vagy oxidatív pörkölésnek vetik alá 700°C-on.

9. A szelént egyenirányító félvezető diódák és egyéb átalakító berendezések gyártásához használják. A kohászatban alátámasztása finomszemcsés szerkezetet kölcsönöz az acélnak, és javítja a mechanikai tulajdonságait is. BAN BEN vegyipar A szelént katalizátorként használják.

Videó a témáról

Jegyzet!
Legyen óvatos a fémek és nemfémek azonosításakor. Erre a célra a táblázatban hagyományosan szimbólumokat adnak meg.

Az atomok és molekulák szerkezetére vonatkozó ismeretek 19. századi szintje nem tette lehetővé, hogy megmagyarázzuk, miért alakítanak ki bizonyos számú kötést az atomok más részecskékkel. A tudósok ötletei azonban megelőzték korukat, és a vegyértéket még mindig a kémia egyik alapelveként tanulmányozzák.

A „kémiai elemek vegyértéke” fogalmának megjelenésének történetéből

A 19. század kiváló angol kémikusa, Edward Frankland bevezette a „kötés” kifejezést a tudományos használatba, hogy leírja az atomok egymás közötti kölcsönhatásának folyamatát. A tudós észrevette, hogy egyes kémiai elemek ugyanannyi más atommal alkotnak vegyületeket. Például a nitrogén három hidrogénatomot köt egy ammónia molekulához.

1852 májusában Frankland feltételezte, hogy egy atom meghatározott számú kémiai kötést tud kialakítani más apró anyagrészecskékkel. Frankland a "kohéziós erő" kifejezést használta annak leírására, amit később vegyértéknek neveznek. Egy brit vegyész megállapította, hogy a 19. század közepén ismert egyes elemek atomjai hány kémiai kötést alkotnak. Frankland munkája fontos hozzájárulást jelentett a modern szerkezeti kémiához.

Nézetfejlődés

német kémikus F.A. Kekule 1857-ben bebizonyította, hogy a szén négybázisú. Legegyszerűbb vegyületében, a metánban 4 hidrogénatommal jönnek létre kötések. A tudós az „alaposság” kifejezést használta az elemek azon tulajdonságának jelölésére, hogy szigorúan meghatározott számú egyéb részecskékhez kapcsolódjanak. Oroszországban az adatokat A. M. Butlerov (1861) rendszerezte. A kémiai kötések elmélete tovább fejlődött az elemek tulajdonságainak periodikus változásairól szóló tannak köszönhetően. Szerzője egy másik kiemelkedő D. I. Mengyelejev. Bebizonyította, hogy a kémiai elemek vegyértékét a vegyületekben és más tulajdonságokat a periódusos rendszerben elfoglalt helyük határozza meg.

A vegyérték és a kémiai kötés grafikus ábrázolása

A molekulák vizuális ábrázolásának képessége a vegyértékelmélet egyik kétségtelen előnye. Az első modellek az 1860-as években jelentek meg, és 1864 óta használják őket, köröket ábrázolva, amelyek belsejében vegyi jelzés található. Az atomok szimbólumai között kötőjel van feltüntetve, és e sorok száma megegyezik a vegyértékértékkel. Ugyanebben az években készültek el az első golyós-botos modellek (lásd a bal oldali képet). 1866-ban Kekule javasolta a szénatom sztereokémiai rajzát tetraéder formájában, amelyet beiktatott Szerves kémia című tankönyvébe.

A kémiai elemek vegyértékét és a kötések kialakulását G. Lewis tanulmányozta, aki 1923-ban publikálta munkáit. Így nevezték el a legkisebb negatív töltésű részecskéket, amelyek az atomok héját alkotják. Lewis könyvében a négy oldal körül pontokat használt a vegyértékelektronok ábrázolására.

A hidrogén és az oxigén vegyértéke

Létrehozása előtt a vegyületekben lévő kémiai elemek vegyértékét általában azokkal az atomokkal hasonlították össze, amelyekről ismert volt. A hidrogént és az oxigént választották standardnak. Egy másik kémiai elem vonzott vagy helyettesített bizonyos számú H és O atomot.

Ily módon az egyértékű hidrogénnel rendelkező vegyületek tulajdonságait meghatározták (a második elem vegyértékét római számmal jelöljük):

• HCl – klór (I):
• H20 - oxigén (II);
• NH3 - nitrogén (III);
• CH4 - szén (IV).

A K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3 oxidokban a fémek és nemfémek oxigén vegyértékét a hozzáadott O atomok számának megkétszerezésével határoztuk meg. A következő értékeket kaptuk: K ( I), C(II), N(III), Si(IV), S(VI).

Hogyan határozzuk meg a kémiai elemek vegyértékét

A megosztott elektronpárokat magában foglaló kémiai kötések kialakulásában vannak törvényszerűségek:

• A hidrogén tipikus vegyértéke az I.
• Az oxigén szokásos vegyértéke a II.
• A nemfémes elemek esetében a legalacsonyabb vegyértéket a 8-as képlet határozza meg - annak a csoportnak a száma, amelyben a periódusos rendszerben találhatók. A legmagasabbat, ha lehetséges, a csoportszám határozza meg.
• Az oldalsó alcsoportok elemei esetében a lehetséges maximális vegyérték megegyezik a periódusos rendszerben szereplő csoportszámukkal.

A kémiai elemek vegyértékének meghatározása a vegyület képlete szerint a következő algoritmussal történik:

1. Írja be az egyik elem ismert értékét a vegyjel fölé! Például Mn 2 O 7-ben az oxigén vegyértéke II.
2. Számítsa ki a teljes értéket, amelyhez meg kell szoroznia a vegyértéket a molekulában lévő azonos kémiai elem atomjainak számával: 2 * 7 = 14.
3. Határozza meg a második elem vegyértékét, amelyre ismeretlen! A 2. lépésben kapott értéket elosztjuk a molekulában lévő Mn atomok számával.
4. 14: 2 = 7. magasabb oxidjában - VII.

Állandó és változó vegyérték

A hidrogén és az oxigén vegyértékértékei különböznek. Például a H2S vegyületben a kén kétértékű, az SO 3 képletben pedig hat vegyértékű. A szén oxigénnel CO-monoxidot és CO 2 -dioxidot képez. Az első vegyületben a C vegyértéke II, a másodikban pedig IV. Ugyanez az érték metánban CH 4.

A legtöbb elem nem állandó, hanem változó vegyértékű, például foszfor, nitrogén, kén. A jelenség fő okainak keresése a kémiai kötésekre vonatkozó elméletek, az elektronok vegyértékhéjára és a molekulapályákra vonatkozó elképzelések megjelenéséhez vezetett. Ugyanazon tulajdonság különböző értékeinek létezését az atomok és molekulák szerkezete szempontjából magyarázták.

Modern ötletek a vegyértékről

Minden atom egy pozitív atommagból áll, amelyet negatív töltésű elektronok vesznek körül. Az általuk kialakított külső héj néha befejezetlen. Az elkészült szerkezet a legstabilabb, 8 elektront tartalmaz (oktett). A megosztott elektronpárok miatti kémiai kötés kialakulása az atomok energetikailag kedvező állapotához vezet.

A vegyületek képzésének szabálya az, hogy a héjat elektronok elfogadásával vagy páratlanok leadásával kell kiegészíteni - attól függően, hogy melyik folyamat könnyebb. Ha egy atom olyan negatív részecskéket biztosít, amelyeknek nincs párja a kémiai kötés kialakításához, akkor annyi kötést képez, ahány párosítatlan elektronja van. A modern fogalmak szerint a kémiai elemek atomjainak vegyértéke bizonyos számú kovalens kötés kialakításának képessége. Például a H 2 S hidrogén-szulfid molekulában a kén II (-) vegyértéket kap, mivel minden atom két elektronpár kialakításában vesz részt. A "-" jel az elektronpár vonzását jelzi az elektronegatívabb elemhez. A kevésbé elektronegatívak esetében a „+” hozzáadódik a vegyértékhez.

A donor-akceptor mechanizmussal a folyamat az egyik elem elektronpárjait és egy másik szabad vegyértékpályáját foglalja magában.

A vegyérték függése az atomszerkezettől

Vizsgáljuk meg például a szén és az oxigén felhasználásával, hogy a kémiai elemek vegyértéke hogyan függ az anyag szerkezetétől. A periódusos rendszer képet ad a szénatom főbb jellemzőiről:

• vegyjele - C;
• elemszám - 6;
• magtöltés - +6;
• protonok az atommagban - 6;
• elektronok - 6, köztük 4 külső, amelyek közül 2 egy párt alkot, 2 - párosítatlan.

Ha a szén-monoxidban lévő szénatom két kötést alkot, akkor csak 6 negatív részecske jön létre. Az oktett megszerzéséhez a pároknak 4 külső negatív részecskét kell alkotniuk. A szén dioxidban IV (+), metánban IV (-) vegyértékű.

Az oxigén atomszáma 8, a vegyértékhéj hat elektronból áll, amelyek közül 2 nem alkot párat, és más atomokkal kémiai kötésekben és kölcsönhatásokban vesz részt. Az oxigén tipikus vegyértéke II (-).

Vegyérték és oxidációs állapot

Sok esetben kényelmesebb az „oxidációs állapot” fogalmát használni. Így nevezik azt a töltést az atomon, amely akkor keletkezne, ha az összes kötőelektront egy magasabb elektronegativitású (EO) elemre helyeznénk át. Oxidációs szám egyszerű dolog egyenlő nullával. Egy „-” jelet adunk az elektronegatívabb elem oxidációs állapotához, egy „+” jelet a kevésbé elektronegatív elem oxidációs állapotához. Például a fő alcsoportok fémei esetében a tipikus oxidációs állapotok és iontöltések megegyeznek a csoportszámmal „+” jellel. A legtöbb esetben ugyanabban a vegyületben az atomok vegyértéke és oxidációs állapota számszerűen megegyezik. Csak több elektronegatív atommal való kölcsönhatás esetén pozitív az oxidációs állapot, az alacsonyabb EO-val rendelkező elemeknél negatív. A „valencia” fogalmát gyakran csak molekulaszerkezettel rendelkező anyagokra alkalmazzák.

A kémiai képletek összeállításának megtanulásához ki kell deríteni, hogy a kémiai elemek atomjai milyen mintázatok kapcsolódnak egymáshoz bizonyos arányban. Ehhez hasonlítsuk össze a HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 képletű vegyületek minőségi és mennyiségi összetételét (12.1. ábra).

Ezek az anyagok minőségi összetételükben hasonlóak: minden molekula hidrogénatomot tartalmaz. Mennyiségi összetételük azonban nem azonos. A klór-, oxigén-, nitrogén- és szénatom egy, kettő, három és négy hidrogénatomhoz kapcsolódik.

Ezt a mintát a 11. század elején vették észre. J. Dalton. Idővel I. Ya. Berzelius felfedezte, hogy egy kémiai elem atomjához kötődő atomok legnagyobb száma nem haladja meg egy bizonyos értéket. 1858-ban E. Frankland „csatolóerőnek” nevezte az atomok azon képességét, hogy bizonyos számú más atomot megkötjenek vagy helyettesítsenek. "vegyérték"(a lat. valencia -"erő") javasolta 1868-ban K. G. Wichelhaus német kémikus.

Vegyérték — általános tulajdon atomok. Az atomok azon képességét jellemzi, hogy kémiailag (valenciaerők által) egymással kölcsönhatásba lépnek.

Számos kémiai elem vegyértékét kvantitatív és kísérleti adatok alapján határozták meg minőségi összetétel anyagokat. Valencia egységenként a hidrogénatom vegyértékét elfogadták. Ha egy kémiai elem atomja két egyértékű atomhoz kapcsolódik, akkor vegyértéke kettő. Ha három egyértékű atommal van kombinálva, akkor háromértékű, stb.

A kémiai elemek legmagasabb vegyértékértéke a VIII .

A vegyértéket római számok jelzik. Jelöljük a vegyértéket a vizsgált vegyületek képleteiben:

A tudósok azt is felfedezték, hogy a különböző vegyületekben sok elem mutatkozik különböző jelentések vegyérték. Vagyis vannak állandó és változó vegyértékű kémiai elemek.

Meghatározható-e a vegyérték egy kémiai elem periódusos rendszerben elfoglalt helyzete alapján? Egy elem maximális vegyértékértéke egybeesik a periódusos rendszer azon csoportjának számával, amelyben található. Ennek ellenére vannak kivételek - nitrogén, oxigén, fluor, réz és néhány más elem. Emlékezik: a csoportszámot római szám jelzi a periódusos rendszer megfelelő függőleges oszlopa felett.

Asztal. Állandó vegyértékű kémiai elemek

Elem	Vegyérték	Elem	Vegyérték
Hidrogén (H)		Kalcium (Ca)
Nátrium (Na)		Bárium (Ba)
		Oxigén (O)
Berillium (Be)		Alumínium (Al)
Magnézium (Mg)

Asztal. Változó vegyértékű kémiai elemek

Elem	Vegyérték	Elem	Vegyérték
		vas (Fe)
		mangán (Mg)
			II, III, VI Anyag az oldalról
Ezüst (Ag)		Foszfor (P)
arany (Au)		Arzén (As)
		szén (C)
Ólom (Pb)		Szilícium (Si)

Ezen az oldalon a következő témákban található anyagok:

Vannak olyan elemek, amelyek vegyértéke mindig állandó, és nagyon kevés van belőlük. De minden más elem változó vegyértéket mutat.

További leckék az oldalon

Egy másik egyértékű elem egyik atomja egy egyértékű elem egyik atomjával kombinálódik(HCl) . Egy kétértékű elem atomja egyesül egy egyértékű elem két atomjával.(H2O) vagy egy kétértékű atom(CaO) . Ez azt jelenti, hogy egy elem vegyértéke egy olyan számként ábrázolható, amely megmutatja, hogy egy egyértékű elem hány atomjával tud egyesülni egy adott elem atomja. Egy elem tengelye az atom által alkotott kötések száma:

Na – egyértékű (egy kötés)

H – egyértékű (egy kötés)

O – kétértékű (atomonként két kötés)

S – hat vegyértékű (hat kötést képez a szomszédos atomokkal)

A vegyérték meghatározásának szabályai
elemek a kapcsolatokban

1. Tengely hidrogénösszetévesztve én(Mértékegység). Ezután a víz H 2 O képletének megfelelően két hidrogénatom kapcsolódik egy oxigénatomhoz.

2. Oxigén vegyületeiben mindig vegyértéket mutat II. Ezért a CO 2 (szén-dioxid) vegyületben lévő szén vegyértéke IV.

3. Legfelsőbb tengely egyenlő csoportszám .

4. A legalacsonyabb vegyérték egyenlő a 8-as szám (a csoportok száma a táblázatban) és annak a csoportnak a különbségével, amelyben ez az elem található, azaz. 8 — N csoportok .

5. Az „A” alcsoportba tartozó fémek esetében a tengely megegyezik a csoportszámmal.

6. A nemfémek általában két vegyértéket mutatnak: magasabb és alacsonyabb vegyértéket.

Képletesen szólva, a tengely azoknak a „karoknak” a száma, amelyekkel egy atom más atomokhoz tapad. Természetesen az atomoknak nincs „keze”; szerepüket az ún. vegyérték elektronok.

Mondhatod másként is: egy adott elem atomjának azon képessége, hogy bizonyos számú másik atomhoz kapcsolódjon.

A következő alapelveket egyértelműen meg kell érteni:

Vannak állandó vegyértékû elemek (amelyekbõl viszonylag kevés van) és változó vegyértékû elemek (ezek többsége ilyen).

Emlékeztetni kell az állandó vegyértékű elemekre.

VEGYÉRTÉK(latin valentia – erő) egy atom azon képessége, hogy bizonyos számú más atomot vagy atomcsoportot kapcsolódjon vagy helyettesítsen.

A vegyérték fogalma hosszú évtizedek óta a kémia egyik alapvető, alapvető fogalma. Minden kémiahallgatónak találkoznia kell ezzel a fogalommal. Eleinte meglehetősen egyszerűnek és egyértelműnek tűnt: a hidrogén egyértékű, az oxigén kétértékű stb. Az egyik pályázóknak szóló kézikönyv ezt írja: „A vegyérték azon kémiai kötések száma, amelyeket egy vegyületben egy atom alkot. De mi ennek a definíciónak megfelelően a szén vegyértéke a vas-karbidban Fe 3 C, a vas-karbonilben a Fe 2 (CO) 9-ben, a régóta ismert sókban a K 3 Fe(CN) 6 és K 4 Fe( CN) 6? És még a nátrium-kloridban is a NaCl kristály minden atomja hat másik atomhoz kapcsolódik! Sok definíciót, még a tankönyvekben nyomtatottakat is, nagyon óvatosan kell alkalmazni.

A modern publikációkban különböző, gyakran ellentmondó definíciókkal találkozhatunk. Például ez: "A vegyérték az atomok azon képessége, hogy meghatározott számú kovalens kötést hozzon létre." Ez a meghatározás világos és egyértelmű, de csak kovalens kötést tartalmazó vegyületekre vonatkozik. Az atom vegyértékét a kémiai kötés kialakításában részt vevő elektronok teljes száma határozza meg; és azon elektronpárok száma, amelyekkel egy adott atom más atomokhoz kapcsolódik; valamint a közös elektronpárok kialakításában részt vevő párosítatlan elektronjainak száma. A vegyérték egy másik gyakran előforduló meghatározása, mint azon kémiai kötések száma, amelyekkel egy adott atom más atomokhoz kapcsolódik, szintén nehézségeket okoz, mivel nem mindig lehet egyértelműen meghatározni, hogy mi a kémiai kötés. Végül is nem minden vegyületben vannak elektronpárok által létrehozott kémiai kötések. A legegyszerűbb példa az ionos kristályok, például a nátrium-klorid; benne minden nátriumatom hat klóratommal alkot (ionos) kötést, és fordítva. A hidrogénkötéseket kémiai kötéseknek kell tekinteni (például a vízmolekulákban)?

Felmerül a kérdés, hogy a nitrogénatom vegyértéke mivel lehet egyenlő a különböző definíciói szerint. Ha a vegyértéket a más atomokkal kémiai kötések kialakításában részt vevő elektronok teljes száma határozza meg, akkor a nitrogénatom maximális vegyértékét ötnek kell tekinteni, mivel a nitrogénatom felhasználhatja mind az öt külső elektronját - kettőt. s-elektronok és három p-elektron - kémiai kötések kialakításakor.elektronok. Ha a vegyértéket az elektronpárok száma határozza meg, amelyekkel egy adott atom másokhoz kapcsolódik, akkor ebben az esetben egy nitrogénatom maximális vegyértéke négy. Ebben az esetben három p-elektron három kovalens kötést hoz létre más atomokkal, és egy másik kötés jön létre a nitrogén két 2s-elektronja miatt. Példa erre az ammónia savakkal való reakciója ammóniumkation képződéséhez. Végül, ha a vegyértéket csak az atomban lévő párosítatlan elektronok száma határozza meg, akkor a nitrogén vegyértéke nem lehet több háromnál, mivel a nitrogénatomban nem lehet több. mint három párosítatlan elektron (a 2s elektron gerjesztése csak n = 3-as szinten történhet, ami energetikailag rendkívül kedvezőtlen). Így a halogenidekben a nitrogén csak három kovalens kötést képez, és nincsenek olyan vegyületek, mint az NF 5, NCl 5 vagy NBr 5 (ellentétben a teljesen stabil PF 3, PCl 3 és PBr 3 vegyületekkel). De ha egy nitrogénatom átviszi az egyik 2s elektronját egy másik atomra, akkor a kapott N+ kationban négy párosítatlan elektron lesz, és ennek a kationnak a vegyértéke négy lesz. Ez történik például egy salétromsav molekulában. Így a vegyérték különböző meghatározásai eltérő eredményekhez vezetnek még egyszerű molekulák esetében is.

Melyik a „helyes” definíciók közül, és egyáltalán lehetséges-e egyértelmű definíciót adni a vegyértékre? E kérdések megválaszolásához érdemes egy kirándulást tenni a múltba, és megvizsgálni, hogyan változott a „valencia” fogalma a kémia fejlődésével.

Az elemek vegyértékének gondolata (amely akkoriban nem kapott elismerést) először a 19. század közepén fogalmazódott meg. E. Frankland angol kémikus: a fémek és az oxigén bizonyos „telítési képességéről” beszélt. Ezt követően a vegyértéket úgy kezdték érteni, mint egy atom azon képességét, hogy bizonyos számú más atomot (vagy atomcsoportot) kapcsoljon össze vagy helyettesítsen kémiai kötés létrehozása céljából. Az elmélet egyik megalkotója kémiai szerkezete Friedrich August Kekule ezt írta: „A vegyérték az atom alapvető tulajdonsága, olyan állandó és változatlan tulajdonság, mint maga az atomsúly.” Kekule egy elem vegyértékét állandó értéknek tekintette. Az 1850-es évek végére a legtöbb kémikus úgy gondolta, hogy a szén vegyértéke (akkoriban „atomosságnak” nevezett) 4, az oxigén és a kén vegyértéke 2, a halogéneké pedig 1. 1868-ban K. G. Wichelhaus német kémikus javasolta a felhasználást. az „atomosság” kifejezés „valencia” helyett (latinul valencia - erő). Hosszú ideig azonban szinte nem használták, legalábbis Oroszországban (ehelyett például „affinitási egységekről”, „egyenértékek számáról”, „részvények számáról” stb. beszéltek). Lényeges, hogy be Enciklopédiai szótár Brockhaus és Efron(ebben az enciklopédiában szinte az összes kémiával foglalkozó cikket áttekintette, szerkesztette és gyakran írta D. I. Mengyelejev) a „valenciáról” egyáltalán nincs szó. Mengyelejev klasszikus művében sem található meg. A kémia alapjai(csak elvétve említi az „atomosság” fogalmát, anélkül, hogy részletesen foglalkozna vele, és nem adna egyértelmű definíciót).

A „valencia” fogalmát a kezdetektől fogva kísérő nehézségek világos szemléltetése érdekében célszerű egy, a 20. század elején népszerű fogalmat idézni. sok országban a szerző nagy pedagógiai tehetségének köszönhetően Alexander Smith amerikai kémikus 1917-ben kiadott tankönyve (orosz fordításban - 1911-ben, 1916-ban és 1931-ben): „A kémiában egyetlen fogalom sem jutott el. annyi tisztázatlan és pontatlan definíció, mint a vegyérték fogalma." És tovább a részben Néhány furcsaság a valenciával kapcsolatos nézetekben a szerző ezt írja:

„Amikor a vegyérték fogalmát először megalkották, teljesen tévesen azt hitték, hogy minden elemnek egy vegyértéke van. Ezért, amikor olyan vegyületpárokat vizsgálunk, mint a CuCl és CuCl 2, vagy... FeCl 2 és FeCl 3, abból a feltételezésből indultunk ki, hogy a réz Mindig kétértékű, a vas pedig háromértékű, és ennek alapján eltorzították a képleteket, hogy ehhez a feltételezéshez illeszkedjenek. Így a réz-monoklorid képletét így írták (és gyakran írják a mai napig): Cu 2 Cl 2. Ebben az esetben két réz-klorid vegyület képlete grafikus ábrázolásban a következő alakot ölti: Cl–Cu–Cu–Cl és Cl–Cu–Cl. Mindkét esetben minden rézatom (papíron) két egységet tartalmaz, ezért kétértékű (papíron). Hasonlóképpen... a FeCl 2 képlet megkettőzésével Cl 2 >Fe–Fe 2 lett, ami lehetővé tette, hogy a... vasat háromértékűnek tekintsük. Aztán Smith levon egy nagyon fontos és mindenkor releváns következtetést: „A tudományos módszerrel teljesen ellentétes tényeket kitalálni vagy elferdíteni egy olyan elképzelés alátámasztása érdekében, amely, mivel nem tapasztalaton alapul, puszta sejtés eredménye. A tudománytörténet azonban azt mutatja, hogy gyakran megfigyelhetők ilyen hibák.”

L. A. Chugaev orosz kémikus 1912-ben áttekintést adott a század eleji vegyértékről alkotott elképzeléseiről, aki világszerte elismerést kapott a komplex vegyületek kémiájával kapcsolatos munkájáért. Chugaev egyértelműen megmutatta a vegyérték fogalmának meghatározásával és alkalmazásával kapcsolatos nehézségeket:

„A vegyérték egy olyan kifejezés, amelyet a kémiában ugyanabban az értelemben használnak, mint az „atomitást”, amely a hidrogénatomok (vagy más egyatomos atomok vagy egyatomos gyökök) maximális számát jelöli, amellyel egy adott elem atomja közvetlen kapcsolatban lehet (vagy amellyel képes helyettesíteni). A vegyérték szót gyakran használják a vegyértékegység vagy az affinitás egysége értelmében is. Így azt mondják, hogy az oxigénnek kettő, a nitrogénnek három stb. A vegyérték és az atomitás szót korábban megkülönböztetés nélkül használták, de mivel az általuk kifejezett fogalmak elvesztették eredeti egyszerűségüket és bonyolultabbá váltak, számos esetben csak a vegyérték szó maradt használatban... A vegyérték fogalma azzal a felismeréssel kezdődött, hogy a vegyérték változó mennyiség... és az anyag értelmében mindig egész számként fejeződik ki.”

A kémikusok tudták, hogy sok fémnek változó vegyértéke van, és beszélniük kell például a két-, három- és hat vegyértékű krómról. Chugaev elmondta, hogy még a szén esetében is fel kellett ismerni annak lehetőségét, hogy vegyértéke eltérhet a 4-től, és nem a CO az egyetlen kivétel: „Nagyon valószínű, hogy a kétértékű szenet tartalmazzák a CH 3 -N=C karbilaminok, fulminátsavban és sóiban C=NOH, C=NOMe stb. Tudjuk, hogy létezik háromatomos szén is...” I. Thiele német kémikus „részleges” vagy részleges vegyértékekről szóló elméletét tárgyalva Chugaev úgy beszélt róla, mint „Az egyik első próbálkozás kiterjeszti a vegyérték klasszikus fogalmát, és kiterjeszti azokra az esetekre, amelyekre mint olyan nem alkalmazható. Ha Thiele arra az igényre jutott..., hogy lehetővé tegye a vegyértékegységek „töredezettségét”, akkor tények egész sora arra kényszerít bennünket, hogy más értelemben a vegyérték fogalmát abból a szűk keretből származtassuk. eredetileg tartalmazta. Láttuk, hogy a legegyszerűbb (többnyire bináris...) vegyületek tanulmányozása során keletkeztek kémiai elemek Ez utóbbiak mindegyike arra kényszeríti az embert, hogy vegyértékük bizonyos, mindig kicsi és természetesen egész értékeit feltételezze. Az ilyen értékek általában véve nagyon kevés (ritka a háromnál több vegyértéket mutató elemek)... A tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy ha az összes fent említett vegyértékegységet telítettnek kell tekinteni, akkor az ebben képződő molekulák képessége a további kiegészítés esete még nem éri el a határt. Így a fémsók vizet, ammóniát, aminokat... adnak hozzá, különféle hidrátokat, ammóniát... stb. összetett vegyületek, amelyeket... most összetettnek minősítünk. Az ilyen vegyületek létezése, amelyek nem illeszkednek a vegyérték legegyszerűbb elképzelésének keretébe, természetesen megkövetelte annak kiterjesztését és további hipotézisek bevezetését. Ezen hipotézisek egyike, amelyet A. Werner javasolt, az, hogy a vegyérték fő vagy alapvető egységei mellett vannak más, másodlagos egységek is. Ez utóbbiakat általában pontozott vonal jelzi.”

Valóban, milyen vegyértéket kell hozzárendelni például a kloridjában lévő kobaltatomhoz, amely hat molekula ammóniát adott hozzá a CoCl 3 6NH 3 (vagy ami ugyanaz, Co(NH 3) 6 Cl 3 vegyületté ? Ebben egy kobaltatom egyidejűleg kilenc klór- és nitrogénatommal kombinálódik! D. I. Mengyelejev ebből az alkalomból írt a kevéssé tanulmányozott „a maradék affinitás erőiről”. A svájci kémikus, A. Werner pedig, aki megalkotta a komplex vegyületek elméletét, bevezette a fő (elsődleges) vegyérték és a másodlagos (másodlagos) vegyérték fogalmát (a modern kémiában ezek a fogalmak az oxidációs állapotnak és a koordinációs számnak felelnek meg). Mindkét vegyérték változó lehet, és bizonyos esetekben nagyon nehéz vagy akár lehetetlen megkülönböztetni őket.

Ezután Chugaev érinti R. Abegg elektrovalencia elméletét, amely lehet pozitív (magasabb oxigéntartalmú vegyületekben) vagy negatív (hidrogénnel rendelkező vegyületekben). Ezen túlmenően a IV–VII. csoport oxigén- és hidrogénértékeinek legmagasabb összege 8. Számos kémia tankönyvben még mindig ezen az elméleten alapul. Összegzésként Chugaev megemlíti azokat a kémiai vegyületeket, amelyekre a vegyérték fogalma gyakorlatilag nem alkalmazható - az intermetallikus vegyületeket, amelyek összetételét „gyakran nagyon sajátos képletekkel fejezik ki, amelyek nagyon kevéssé emlékeztetnek a szokásos vegyértékértékekre. Ilyenek például a következő vegyületek: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7 stb.

Egy másik híres orosz kémikus, I. A. Kablukov rámutatott néhány nehézségre a vegyérték meghatározásában a tankönyvében Alapvető kezdetek szervetlen kémia 1929-ben jelent meg. Ami a koordinációs számot illeti, idézzünk (orosz fordításban) egy, az egyik alkotótól 1933-ban Berlinben megjelent tankönyvet. modern elmélet Niels Bjerrum dán vegyész megoldásai:

"A szokásos vegyértékszámok fogalmat sem adnak róla jellemző tulajdonságok, amely számos atomban nyilvánul meg számos összetett vegyületben. Az atomok vagy ionok komplex vegyületeket képező képességének magyarázatára új, a szokásos vegyértékszámoktól eltérő speciális számsort vezettek be az atomokra és ionokra. Az összetett ezüstionokban... legtöbbjük közvetlenül kapcsolódik a központi fématomhoz kettő atom vagy két atomcsoport, például Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... Ennek a kötésnek a leírásához a fogalom koordinációs számés az Ag + ionokhoz rendeljen 2 koordinációs számot. Amint az a példákból is látható, a központi atom, lehetnek semleges molekulák (NH 3) és ionok (CN –, S 2 O 3 –). A kétértékű rézion Cu ++ és a három vegyértékű aranyion Au +++ koordinációs száma az esetek többségében 4. Egy atom koordinációs száma persze még nem jelzi, hogy milyen kötés van a központi atom és az atom között. a hozzá kapcsolódó egyéb atomok vagy atomcsoportok; de kitűnő eszköznek bizonyult komplex vegyületek szisztematikájához.”

A. Smith nagyon világos példákat ad az összetett vegyületek „speciális tulajdonságaira” a tankönyvében:

„Tekintsük a következő „molekuláris” platinavegyületeket: PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 és PtCl 4 2KCl. E vegyületek alaposabb vizsgálata számos figyelemre méltó tulajdonságot tár fel. Az oldatban lévő első vegyület gyakorlatilag nem bomlik ionokra; megoldásainak elektromos vezetőképessége rendkívül alacsony; ezüst-nitrát nem termel vele AgCl csapadékot. Werner elfogadta, hogy a klóratomok közönséges vegyértékekkel kötődnek a platinaatomhoz; Werner főnek nevezte őket, és az ammónia molekulák további, másodlagos vegyértékekkel kapcsolódnak a platinaatomhoz. Ez a vegyület Werner szerint a következő szerkezettel rendelkezik:

A nagy zárójelek egy atomcsoport integritását jelzik, egy komplexet, amely nem bomlik szét, amikor a vegyület feloldódik.

A második vegyület az elsőtől eltérő tulajdonságokkal rendelkezik; ez egy elektrolit, oldatainak elektromos vezetőképessége megegyezik a három ionra (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2) bomló sók oldatainak elektromos vezetőképességével; az ezüst-nitrát négy atomból kettőt kicsap. Werner szerint ez a következő szerkezetű vegyület: 2– + 2Cl–. Itt egy komplex ionról van szó, a benne lévő klóratomokat az ezüst-nitrát nem csapja ki, és ez a komplex egy belső atomgömböt képez a mag körül - a Pt atom a vegyületben az ionok formájában levált klóratomok az atomok külső szféráját alkotják, ezért ezeket nagy zárójelek közé írjuk. Ha feltételezzük, hogy a Pt-nek négy fő vegyértéke van, akkor ebben a komplexben csak kettőt használunk, míg a másik kettőt a két külső klóratom tartja. Az első vegyületben magában a komplexben a platina mind a négy vegyértékét felhasználják, aminek következtében ez a vegyület nem elektrolit.

A harmadik vegyületben mind a négy klóratom ezüst-nitráttal kicsapódik; ennek a sónak a nagy elektromos vezetőképessége azt mutatja, hogy öt iont termel; nyilvánvaló, hogy szerkezete a következő: 4– + 4Cl – ... A komplex ionban minden ammónia molekula másodlagos vegyértékekkel kötődik a Pt-hez; a platina négy fő vegyértékének megfelelően a külső szférában négy klóratom található.

A negyedik vegyületben az ezüst-nitrát egyáltalán nem csap ki klórt, oldatainak elektromos vezetőképessége három ionra bomlásra utal, a cserereakciók pedig káliumionokat tárnak fel. Ennek a vegyületnek a következő 2– + 2K + szerkezetet tulajdonítjuk. A komplex ionban a Pt négy fő vegyértéke kerül felhasználásra, de mivel két klóratom fő vegyértékét nem használjuk, így a külső szférában két pozitív egyértékű ion (2K +, 2NH 4 + stb.) maradhat meg. ”

A külsőleg hasonló platinakomplexek tulajdonságaiban feltűnő különbségekre adott példák képet adnak azokról a nehézségekről, amelyekkel a vegyészek szembesültek, amikor megpróbálták egyértelműen meghatározni a vegyértéket.

Az atomok és molekulák szerkezetére vonatkozó elektronikus ötletek megalkotása után az „elektrovalencia” fogalmát széles körben kezdték el használni. Mivel az atomok egyszerre tudnak elektronokat adni és elfogadni, az elektrovalencia lehet pozitív vagy negatív (ma már az elektrovalencia helyett az oxidációs állapot fogalmát használják). Mennyire voltak összhangban a vegyértékkel kapcsolatos új elektronikus ötletek a korábbiakkal? N. Bjerrum a már idézett tankönyvben így ír erről: „Van némi függés a szokásos vegyértékszámok és a bevezetett új számok - elektrovalencia és koordinációs szám - között, de ezek korántsem azonosak. A vegyérték régi fogalma két új fogalomra szakadt.” Ebből az alkalomból Bjerrum egy fontos megjegyzést tett: „A szén koordinációs száma a legtöbb esetben 4, elektrovalenciája pedig +4 vagy –4. Mivel mindkét szám általában egy szénatomra esik egybe, a szénvegyületek alkalmatlanok a két fogalom közötti különbség tanulmányozására.

A G. Lewis amerikai fizikai kémikus és W. Kossel német fizikus munkáiban kidolgozott kémiai kötés elektronelmélete keretében olyan fogalmak jelentek meg, mint a donor-akceptor (koordinációs) kötés és a kovalencia. Ezzel az elmélettel összhangban egy atom vegyértékét a többi atommal közös elektronpárok kialakításában részt vevő elektronjainak száma határozza meg. Ebben az esetben egy elem maximális vegyértékét egyenlőnek tekintettük az atom külső elektronhéjában lévő elektronok számával (ez egybeesik a periódusos rendszer azon csoportjának számával, amelyhez az adott elem tartozik). Más elképzelések szerint a kvantumkémiai törvények alapján (ezeket W. Heitler és F. London német fizikusok dolgozták ki) nem kell minden külső elektront megszámolni, hanem csak a párosítatlant (az atom alap- vagy gerjesztett állapotában) ; Pontosan ez a meghatározás számos kémiai enciklopédiában.

Ismertek azonban olyan tények, amelyek ebbe nem férnek bele egyszerű diagram. Így számos vegyületben (például ózonban) egy elektronpár nem két, hanem három atommagot tartalmazhat; más molekulákban a kémiai kötést egyetlen elektron is megvalósíthatja. Lehetetlen ilyen összefüggéseket leírni a kvantumkémia apparátusa nélkül. Hogyan határozhatjuk meg például az atomok vegyértékét olyan vegyületekben, mint a pentaborán B 5 H 9 és más „híd” kötéssel rendelkező boránok, amelyekben egy hidrogénatom egyszerre két bóratomhoz kapcsolódik; ferrocén Fe(C 5 H 5) 2 (egy +2 oxidációs állapotú vasatom egyszerre 10 szénatomhoz kötődik); vas-pentakarbonil Fe(CO) 5 (a nulla oxidációs állapotú vasatom öt szénatomhoz kapcsolódik); Nátrium-pentakarbonil-kromát Na 2 Cr(CO) 5 (a króm-2 oxidációs állapota)? Az ilyen „nem klasszikus” esetek egyáltalán nem kivételesek. A kémia fejlődésével az ilyen „vegyértéksértők” és a különféle „egzotikus vegyértékekkel” rendelkező vegyületek egyre szaporodtak.

Egyes nehézségek megkerülésére olyan definíciót adtak, amely szerint az atom vegyértékének meghatározásakor figyelembe kell venni a kémiai kötések kialakításában részt vevő párosítatlan elektronok, magányos elektronpárok és üres pályák teljes számát. A szabad pályák közvetlenül részt vesznek a donor-akceptor kötések kialakításában számos komplex vegyületben.

Az egyik következtetés az, hogy az elmélet fejlődése és az új kísérleti adatok megszerzése oda vezetett, hogy a vegyérték természetének egyértelmű megértésére tett kísérletek ezt a fogalmat számos új fogalomra bontották, például fő és másodlagos vegyértékre, ion vegyérték és kovalencia, koordinációs szám és oxidációs fok stb. Vagyis a „valencia” fogalma számos független fogalomra „felvált”, amelyek mindegyike egy bizonyos területen működik. Úgy tűnik, a vegyérték hagyományos fogalmának csak olyan vegyületek esetében van világos és egyértelmű jelentése, amelyekben minden kémiai kötés kétközpontú (azaz csak két atomot köt össze), és mindegyik kötést két szomszédos atom között elhelyezkedő elektronpár hajtja végre. más szavakkal - kovalens vegyületekre, mint például HCl, CO 2, C 5 H 12 stb.

A második következtetés nem teljesen általános: a „valencia” kifejezést, bár a modern kémia használja, nagyon korlátozottan alkalmazzák, a „minden alkalomra” egyértelmű definícióra tett kísérletek nem túl produktívak, és aligha szükségesek. Nem véletlen, hogy sok – különösen külföldön megjelent – ​​tankönyv szerzői egyáltalán nem nélkülözik ezt a fogalmat, vagy arra szorítkoznak, hogy a „valencia” fogalmának elsősorban történeti jelentősége van, míg manapság a vegyészek főként az elterjedtebbet használják. bár kissé mesterséges, a „fokozatú” oxidáció fogalma."

Ilja Leenson