8.Химическая связь и валентность
Химическая связь - межатомное взаимодействие, обусловленное перекрыванием внешних электронных оболочек атомов сопровождающееся понижением общей энергии образовавшейся системы. Химическая связь может образовываться путем предоставления от каждого из атомов по одному или нескольким неспаренным электронам (кратные связи) с образованием электронных пар (ковалентная связь), либо при донировании одним атомом электронной пары, а другим атомом вакантной электронной орбитали (донорно-акцепторная связь). В образовании химической связи участвуют только электроны внешней электронной оболочки, а внутренние электронные уровни не затрагиваются. В результате, при образовании химической связи у каждого атома образуется заполненная электронная оболочка внешнего электронного уровня, состоящая из двух (дуплет) или восьми (октет) электронов. Химическая связь характеризуется длиной и энергией. Длина химической связи это расстояние между ядрами связанных атомов. Энергия химической связи показывает сколько необходимо затратить энергии на разведение двух атомов, между которыми существует химическая связь, на расстояние, при котором эта химическая связь будет разорвана.
Возникновение химической связи и изменение энергии, происходящие при этом, можно описать следующей моделью. Первоначально атомы разведены на большое расстояние и энергия их взаимодействия близка к нулю. При сближении атомов между ними возникает слабое взаимодействие. Когда межъядерное расстояние становится сравнимым с радиусами электронных оболочек атомов, между атомами возникают два конкурирующих процесса. С одной стороны происходит взаимное притяжение между разноименно заряженными ядрами одного атома и электронами другого атома, а с другой стороны происходит взаимное отталкивание между одноименно заряженными ядрами и электронными оболочками обоих атомов. На определенном расстоянии (r0) силы отталкивания и притяжения между двумя атомами выравниваются, наблюдается минимум потенциальной энергии образовавшейся системы из двух атомов (E1) и происходит образование химической связи.
Валентность (от латинского valentia - сила) - способность атома образовывать определенное количество химических связей с другими атомами. В различных соединениях атомы одного и того же элемента могут проявлять различную валентность. Валентность атома определяется числом неспаренных электронов в основном или возбужденном состоянии, участвующих в образовании химической связи с другим атомом.
Это понятие было введено в химию в 1853 г. английским химиком-органиком Франклендом для обоснования количественных отнощений атомов элементов в химических соединениях. Развитие учения о валентности в большой степени связано с открытием Д.И. Менделеевым Периодического закона. Им была установлена связь между валентностью элемента и его положением в периодической системе, введено понятие о переменной валентности. Учение о строении атомов и молекул способствовало разработке электронной теории валентности.
Валентность показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента соединяется атом данного элемента.
Одновалентными считают все элементы, атомы которых в двухэлементных соединениях всегда связаны с одним атомом другого элемента.Примером одновалентного элемента является водород..
Таблица постоянных валентностей.
Валентности Элементы
I H, Na, Li, K, Rb, Cs
II O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III B, Al, Ga, In
Металлы, которые стоят в первой а) группе имеют валентность I.
Металлы, которые стоят во второй а) группе имеют валентность II.
Есть металлы с переменной валентностью, тогда ее указывают в скобках, например, оксид железа(III). Это говорит нам о том, что железо - трехвалентно в данном соединении с кислородом.