Goluri.

• Dezvoltați idei despre valența ca principală proprietate a unui atom, identificați modele de modificări ale razelor atomilor elementelor chimice în perioade și grupuri ale sistemului periodic.
• Folosind o abordare integrată, dezvoltați abilitățile elevilor de a compara, contrasta, găsi analogii și prezice rezultate practice pe baza raționamentului teoretic.
• Prin crearea unor situații de succes, depășiți inerția psihologică a elevilor.
• Dezvoltați gândirea imaginativă și abilitățile de reflecție.

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

Epigraf.Logica, dacă este reflectată 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 bazat pe probleme.

Etapa I. Indicativ și motivațional

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

Profesor: Cuvântul „valență” (din latină valentia) a apărut la mijlocul secolului al XIX-lea, în perioada de finalizare a 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 o legătură chimică. A.M Butlerov a atras atenția asupra faptului că valența este legată de reactivitatea atomilor. DI. Mendeleev a creat sistemul periodic de 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 diverse surse (profesorul arată diapozitive prin multimedia):

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

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

"Valenţă– proprietatea atomilor care intră în compușii chimici, dați sau iau un anumit număr de electroni (electrovalență) sau combinați electroni pentru a forma perechi de electroni comuni cu doi atomi (covalență).

Care definiție a valenței credeți că este mai perfectă și unde vedeți că lipsesc celelalte? (Discuție în grupuri.)

Valența și posibilitățile 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 opiniile. Ei își amintesc sensul cuvintelor „oportunitate”, „posibil”, clarifică sensul acestor cuvinte în dicționarul explicativ al lui S.I. Ozhegov:

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

"Posibil„Unul care se poate întâmpla, fezabil, admisibil, admisibil, concepibil.”

(profesorul arată următorul diapozitiv)

Apoi profesorul rezumă.

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

Etapa II. Operațiuni și executiv

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 notăm formulele de difracție a electronilor pentru distribuția electronilor între orbitalii unui atom de carbon. Cu ajutorul lor, vom determina ce valență prezintă carbonul C în compuși. Un asterisc (*) indică un atom în stare excitată:

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

De ce este 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.

Lucrați în grupuri:

Profesor. Deci, de ce depind valența și capacitățile de valență ale atomilor? Să ne uităm la aceste două concepte în conjuncție (diagrama nr. 2).

Consumul de energie (E) pentru a transfera atomul 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 (diagrama nr. 4).

Lucrați în grupuri.

Răspuns. Nu, deoarece în acest caz energia necesară pentru deplasarea electronului este

(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 - prezența perechilor de electroni singuri (formarea unei legături covalente conform mecanismului donor-acceptor):

Etapa III. Evaluativ-reflexiv

Se sintetizează rezultatele și se caracterizează munca elevilor la lecție (întoarcerea la epigraful lecției). Apoi se face un rezumat - atitudinea copiilor față de lecție, materie, profesor.

1. Ce nu ți-a plăcut la lecție?

2. Ce ți-a plăcut?

3. Ce întrebări rămân neclare pentru tine?

4. Evaluarea muncii profesorului și a propriei lucrări? (rezonabil).

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

Numărul de legături covalente pe care le poate forma un atom se numește valența elementului. Capacitățile de valență ale atomilor sunt determinate de prezența electronilor de valență la nivelul energetic exterior.

Toate elementele planetei sunt formate din atomi. Acestea sunt particule minuscule formate dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ. Nucleul conține protoni și neutroni. Electronii atrași de nucleu sunt localizați și se mișcă în orbitali la distanțe diferite de centru. Poziția neuniformă a electronilor față de nucleu se numește niveluri de energie.

Orez. 1. Structura atomului.

În tabelul periodic, cea mai mare valență corespunde numărului grupului în care se află elementul. Numărul de niveluri de energie coincide cu numărul perioadei, electroni - cu numărul de serie.

Orez. 2. Tabel periodic.

Posibilități de valență

Pentru a evalua capacitățile de valență ale atomilor elementelor chimice, este necesar să se ia în considerare în detaliu distribuția electronilor la niveluri de energie.

Valenta corespunde numarului de electroni nepereche situati in orbitalii s si p ai nivelului energetic exterior. Electronii de valență ai atomilor elementelor incluși în grupele secundare ale tabelului periodic sunt situați în orbitalul s al nivelului exterior și orbitalii d care formează subnivelul exterior.

În starea obișnuită (staționară), electronii ocupă o anumită poziție în atom. Configurația electronică staționară este fixată în tabelul periodic. Într-o stare excitată (reacție cu alte elemente), energia atomului este redistribuită și electronii își schimbă poziția.

Să ne uităm la un exemplu. Un atom de fosfor în poziție staționară are configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.

Aceasta înseamnă că 15 electroni sunt distribuiți pe trei niveluri. Nivelul exterior, care include orbitalii s și p, conține cinci electroni de valență. În acest caz, trei electroni din orbital p sunt nepereche, iar doi electroni din orbital s formează o pereche. În consecință, trei electroni nepereche pot forma legături covalente, iar valența fosforului este de trei.

Fosforul este în grupa V, subgrupul principal. Aceasta înseamnă că atomul conține un subnivel d gol. Într-o stare excitată, electronii perechi ai nivelului s sunt perechi și un electron se deplasează la subnivelul d. Sunt produși cinci electroni liberi, nepereche. În consecință, atomul de fosfor capătă o a cincea valență.

Orez. 3. Formula electronică grafică a fosforului în stare normală și excitată.

Aburirea are loc cu cheltuirea energiei. Consumul de energie este compensat prin formarea de legături covalente odată cu eliberarea de energie.

În funcție de capacitatea de a intra într-o stare excitată, elementele sunt împărțite în două grupe: cu valență variabilă și constantă. Metalele alcaline și alcalino-pământoase, fluorul și aluminiul au valență constantă (corespunde numărului de grup). Valența variabilă este inerentă tuturor celorlalte elemente. Gazele inerte nu reacţionează, deci se consideră că nu au valenţă.

Ce am învățat?

Valența arată câți atomi se poate atașa un element prin legături covalente. Valoarea valenței coincide cu numărul de electroni din nivelul energetic exterior și corespunde cu numărul grupului tabelului periodic în care se află elementul. Datorită capacității de a intra într-o stare excitată, majoritatea elementelor au valență variabilă. Metalele active și fluorul păstrează aceeași valență în orice stare.

Ce este valența? „Valența unui element chimic este capacitatea atomilor săi de a se combina cu alți atomi în anumite proporții.” „Valența este capacitatea atomilor unui element de a atașa un anumit număr de atomi ai altui element.” „Valența este proprietatea atomilor, atunci când intră în compuși chimici, de a da sau de a accepta un anumit număr de electroni (electrovalență) sau de a combina electroni pentru a forma perechi de electroni comune a doi atomi (covalență).”

Care este diferența dintre un atom în stare fundamentală (staționară) și un atom în stare excitată? Concluzie Capacitățile de valență ale atomilor elementelor chimice sunt determinate de: 1) numărul de electroni nepereche (orbitali cu un electron); 2) prezența orbitalilor liberi; 3) prezența perechilor de electroni singuratice.

Elementele pot avea următoarele valențe: Li – III, O – IV, Ne – II? Explicați răspunsul folosind formulele electronice și de difracție a electronilor ale acestor elemente. Nu, deoarece în acest caz, energia necesară pentru deplasarea electronului (1s 2p sau 2p 3s) este atât de mare încât nu poate fi compensată de energia eliberată în timpul formării unei legături chimice.

Există un alt tip de posibilitate de valență a atomilor - prezența perechilor de electroni singuri (formarea unei legături covalente conform mecanismului donor-acceptor): Atomul de oxigen, atunci când formează un ion de hidroniu, oferă o pereche de electroni comună, adică. este un donor, iar ionul de hidrogen este un acceptor.

Valenta fosforului

Să creăm o formulă pentru un compus care constă din și. fosfor (valenta V) si oxigen (valenta II).

În ce compuși fosforul are valența maximă?

Care sunt capacitățile de valență ale fosforului, în acest sens, de analogul său - azotul?

Structura electronică a atomului de fosfor corespunde formulei 16Р 5 25 2р Зз Зр. Fosforul are electroni de valență în al treilea nivel de energie (exterior), la care, pe lângă cei 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 de valență 3 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, rolul orbitalilor de valență îl joacă și 3 orbitali. Prin urmare, împreună cu proprietățile comune în chimia acestor elemente tipice din grupa V, apar diferențe semnificative. Pentru fosfor, sunt posibile tipurile de hibridizare zrCh-, zrCh- și 5p a orbitalilor de valență. Numărul maxim de coordonare al fosforului este 6. Spre deosebire de azot, fosforul se caracterizează prin legături l - rl datorită acceptării perechilor de electroni ale atomilor corespunzători de către orbitalii 3d liberi

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

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 stare de oxidare este + 3. Pentru Bi, este singura posibilă, în afară de stările de oxidare manifestate în unele 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 și-a desfășurat lucrarea de disertație în Germania, la Heidelberg, chiar în timpul Congresului 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 modificărilor de valență ale elementelor dispuse în ordinea crescătoare a greutăților atomice: valența hidrogenului 1, litiu I, beriliu 2, bor 3, carbon 4, magneziu 2, azot 3, sulf 2, fluor 1, sodiu 1, aluminiu 3, siliciu 4, fosfor 3, k1 carbon 2, clor I etc.

Fosforul este un analog al azotului în ceea ce privește numărul de electroni de valență (35 3р)

Atomii de oxigen se combină cu cel puțin doi atomi diferiți. Calciul, sulful, magneziul și bariul se comportă la fel. Aceste elemente au o valență de două, în timp ce 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 pe cât părea la început, dar chiar și această versiune cea mai simplă a acestei teorii a făcut posibilă tragerea unor concluzii importante.

La trecerea de la litiu la fluor G, există o slăbire naturală 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 La, 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. Alături de sodiu, magneziul este în multe privințe similar cu beriliul Be (ambele sunt divalente și prezintă proprietăți metalice, dar activitatea chimică a ambelor este mai puțin pronunțată decât cea a perechii Li - Na). Aluminiul A1, alături de magneziu, seamănă cu borul B (valență 3). Cât de apropiate sunt rude similare între ele sunt siliciul 81 și carbonul C, fosforul P și azotul S, sulful 8 și oxigenul O, clorul C1 și fluorul G. Când treceți la următorul element după clor în secvența creșterii masei atomice, potasiul K, un salt în schimbare are loc din nou valență și 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 grupărilor funcționale, de sinergia acestora și de alți factori. Utilizarea compușilor care conțin fosfor, sulf, oxigen și azot ca aditivi pentru uleiurile lubrifiante este strâns legată de particularitatea structurii electronice a acestor 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, anti-uzură și presiune extremă ale acestor compuși într-o soluție de ulei. . În plus, aditivii care conțin aceste elemente stabilizează uleiul prin ruperea lanțului de oxidare prin reacția cu radicalii peroxid și distrugerea hidroperoxizilor.

Halogenare. Catalizatorii cei mai des utilizați 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. Astfel, Fe, Sb și P în compușii halogeni sunt capabili să existe în două stări de valență în prezența clorului liber, ei adaugă și eliberează alternativ clor în formă activă; În mod similar, iodul, bromul și sulful formează compuși instabili cu clorul. Catalizatorii de bromurare sunt similari cu catalizatorii de clorinare. Fosforul este cel mai bun accelerator pentru iodare. Procesul de fluorurare nu necesită un catalizator. 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 care se clorează sau în clorurarea hidrocarburilor de parafină gazoasă - într-un solvent. Sunt utilizate numai elemente cu cel puțin două valori de valență. Substanțele care formează radicali, cum ar fi diazo-metanul, tetraetil plumbul și hexafeniletanul, pot fi, de asemenea, utilizate ca catalizatori omogene. Ei au capacitatea de a împărți o moleculă de clor în atomi, ceea ce provoacă imediat o reacție în lanț.

Când un element formează mai multe serii de compuși care corespund diferitelor stări de oxidare, după numele compusului se indică în paranteză fie valența cationului (în cifre romane), fie numărul de halogen, oxigen, sulf sau acid. reziduuri 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 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 duce la o îngustare eficientă a interbandului. Cantități mici de bor sau fosfor (câteva părți per milion) 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 stoechiometrici corespunzători valenței formale numai cu elementele s și d din subgrupa zincului.

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 frecvențe, de exemplu cea mai scăzută, în banda de absorbție a unui anumit fosfor, determină emisia întregului său spectru de radiații, inclusiv frecvențe semnificativ mai mari decât frecvențele luminii absorbite. Aceasta înseamnă că cuantele de radiație sunt folosite pentru uz comun, iar energia care este insuficientă pentru a emite frecvențe care depășesc frecvența mică a luminii absorbite provine și din resursele generale ale corpului solid. Faptul că, deși colorantul este, fără îndoială, doar la suprafață, absorbția de lumină a undelor sale lungi caracteristice (pentru care cristalul care adsorb acest colorant este practic transparent) este însoțită de formarea argintului metalic în volumul cristalului de bromură de argint. nu permite alte interpretări. În acest caz, sensibilitatea bromurii de argint se deplasează mai mult spre unde lungi, cu cât lanțul de legături conjugate este mai lung în structura moleculei de colorant (Fig. 44). Faptul este că electronii colorantului sunt în mișcare ondulatorie și că molecula de colorant, conectându-se la cristal cu o legătură de valență, formează un singur întreg cu acesta. Cristalul și colorantul formează un singur sistem cuantic. Nu este surprinzător, prin urmare, că mecanismul de fotoliză a pur

Fosforul, P, are o configurație de valență de 3x 3p, iar sulful, 8, are o configurație de valență de 3x 3p. Atomul P are astfel 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.

Pentru formarea de legături covalente în structura cristalină a siliciului, fosforul reține 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. Pentru a elibera electronii donați, este necesar doar 1,05 kJ mol, această energie transformă un cristal de siliciu cu un mic amestec de fosfor într-un conductor. Când impuritățile de bor sunt introduse într-un cristal de siliciu, are loc fenomenul opus. Atomul de bor îi lipsește un electron pentru a forma 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 de siliciu pot fi excitați în acești orbitali liberi asociați cu atomii de bor, permițând electronilor să se miște liber în întregul cristal. O astfel de conductivitate apare ca urmare a faptului că un electron de la un atom de siliciu vecin sare în orbitalul liber al unui atom de bor. Locul 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 fenomenul, este ferm stabilit că este necesară mai puțină energie pentru a activa conductivitatea într-o substanță precum siliciul dacă cristalul conține o cantitate mică de donor de electroni, cum ar fi fosfor, sau un acceptor de electroni, cum ar fi borul.

Fosforul alb este format din molecule P4 tetraedrice, 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 capacitate de reacție ridicată.

Deși fosforul este un analog electronic al azotului, prezența orbitalilor i liberi în stratul de mectron de valență al atomului face compușii fosforului diferiți de compușii cu azot.

Structura electronică a compușilor organofosforici și natura legăturilor chimice, energia și lungimea legăturilor fosforice, unghiurile de legătură, formarea legăturilor care implică al treilea orb al italului.

Într-o măsură și mai mare, proprietățile aromatice sunt inerente inelului fosforin. 2,4,6-trifenilfosforul 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, apare cu ușurință în benzen deja la temperatura camerei." În acest caz, atacul are loc asupra fosforului, a cărui înveliș de valență se extinde la decetum și o rezonanță stabilizată. Apare anionul fosfor-rin (1) Formarea anionului (I) a fost dovedită folosind spectre PMR și UV Hidroliza amestecului de reacție, care are o culoare albastru-violet intens, duce la 1-alchil (aril)-2. 4,6-tri-

Prepararea silicatului de fosfor. Compoziția chimică a fosforului, structura fosforului, valența Mn. Există un număr semnificativ de metode diferite pentru prepararea fosforilor cristalin pe bază de silicați. Ca exemplu, vom da unul dintre ele. O soluție de amoniac bine purificată de oxid de zinc, o soluție apoasă de nitrat de mangan și o soluție alcoolică de acid silicic (silicat de etil) sunt turnate împreună pentru a forma un gel. Gelul este uscat, măcinat și calcinat la 1200°C în vase de cuarț și răcit rapid după calcinare. Dacă conținutul de Mn este scăzut, calcinarea se poate efectua în aer la un conținut scăzut de Mn pentru a evita oxidarea acestuia, calcinarea se realizează în 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 conferi anumite proprietăți bitumului oxidat folosind diferiți catalizatori și inițiatori. Se propune utilizarea sărurilor acidului clorhidric și a metalelor cu valență variabilă (fier, cupru, staniu, titan etc.) ca catalizatori pentru reacțiile redox. Ca catalizatori pentru deshidratare, alchilare si cracare (transfer de protoni), aluminiul, fierul, clorurile de staniu si pentoxidul de fosfor sunt propusi ca initiatori de oxidare - peroxizii. Majoritatea acestor catalizatori inițiază reacții de compactare a moleculelor de materie primă (uleiuri și rășini) în asfalteni, 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), date 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. Hoiberg

În cele mai multe cazuri, halogenarea este accelerată prin iradiere luminoasă (lungime de undă 3000-5000 A) sau temperatură ridicată (cu sau fără catalizator). Compușii cu halogenuri metalice care au două stări de valență și sunt capabili să doneze atomi de halogen în timpul tranziției de la o stare de valență la alta - P I5, P I3, Fe lg - sunt utilizați de obicei ca catalizatori. Se folosesc și clorura de antimoniu sau clorura de mangan, precum și catalizatori nemetalici - iod, brom sau fosfor.

Litiul și sodiul au afinități electronice moderate, beriliul are o afinitate electronică negativă, iar magneziul are o afinitate electronică aproape de zero. În atomii Be și M, orbitalul x de valență este complet umplut, iar electronul adăugat trebuie să ocupe orbitalul p situat mai înalt în energie. Azotul și fosforul au afinități electronice scăzute, deoarece electronul adăugat trebuie să se împerecheze în acești atomi cu unul dintre electronii din orbitalii p pe jumătate.

Atomii elementelor din perioada a treia și din perioada următoare nu se supun adesea regulii octetului. Unele dintre ele prezintă capacitatea remarcabilă de a se lega de mai mulți atomi (adică de a fi înconjurate 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 elementului greu sunt utilizați de acesta pentru a forma legături cu alți atomi.

În aceste diagrame, săgeata completă arată poziția legăturii de coordonare. Elementele donatoare care apar aici (sulf, arsen și azot), precum și seleniu, fosfor și altele, nu formează compuși care au proprietăți de otrăvuri catalitice dacă se află în starea de cea mai mare valență, deoarece în acest caz moleculele fac. 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 unui element dat și, prin urmare, tipurile de compuși ai acestuia - hidruri, oxizi, hidroxizi, săruri etc. Astfel, în învelișurile exterioare ale atomilor de fosfor, arsen, antimoniu și bismut există același număr (cinci) electroni. Aceasta determină asemănarea stărilor lor de valență principale (-3, -f3, -b5), același tip de hidruri de EH3, oxizi de E2O3 și EaO, hidroxizi etc. Această împrejurare este în cele din urmă motivul pentru care aceste elemente sunt situate în același sistem periodic subgrup.

Astfel, numărul de electroni nepereche din atomii de beriliu, bor și carbon în stare excitată corespunde cu valența reală 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 neionari în al doilea nivel al învelișului lor de electroni. Cu toate acestea, analogii acestor elemente - fosfor, sulf și clor - deoarece la al treilea nivel ele

Numărul de electroni nepereche dintr-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 la [este], iar pentru un atom de clor - la trei, cinci și, maxim, la șapte, ceea ce corespunde, de asemenea, valorilor reale ale valența pe care o prezintă. Ei se comportă într-un mod similar atunci când sunt entuziasmați

Structura nivelurilor exterioare de energie ale atomilor elementelor chimice determină în principal proprietățile atomilor lor. Prin urmare, aceste niveluri sunt numite niveluri de valență. Electronii acestor niveluri, și uneori ai nivelurilor pre-externe, pot lua parte la formarea legăturilor chimice. Astfel de electroni sunt numiți și electroni de valență.
Valența unui atom al unui element chimic este determinată în primul rând de numărul de electroni nepereche care participă la formarea unei legături chimice.
Electronii de valență ai atomilor elementelor subgrupurilor principale sunt localizați în orbitalii s și p ai stratului exterior de electroni. Pentru elementele subgrupurilor laterale, cu excepția lantanidelor și actinidelor, electronii de valență sunt localizați în orbitalul s al orbitalilor exteriori și d-ai stratului pre-exterior.
Pentru a evalua corect capacitățile de valență ale atomilor elementelor chimice, este necesar să se ia în considerare distribuția electronilor în ei pe niveluri și subniveluri de energie și să se determine numărul de electroni nepereche în conformitate cu principiul Pauli și cu regula lui Hund pentru cei neexcitați ( starea solului sau staționară a atomului și pentru cea excitată (atunci care a primit energie suplimentară, în urma căreia electronii stratului exterior sunt perechi și transferați la orbitalii liberi). Un atom în stare excitată este desemnat prin simbolul elementului corespunzător cu un asterisc. De exemplu, luați în considerare posibilitățile de valență ale atomilor de fosfor în stări staționare și excitate:

În starea neexcitată, atomul de fosfor are trei electroni nepereche în subnivelul p. Când un atom trece la o stare excitată, unul dintre perechile de electroni ai subnivelului d se poate deplasa la un orbital gol al subnivelului d. Valența fosforului se schimbă de la trei (în starea fundamentală) la cinci (în starea excitată).
Separarea electronilor perechi necesită energie, deoarece împerecherea electronilor este însoțită de o scădere a energiei potențiale a atomilor. În același timp, consumul de energie pentru a transfera atomul într-o stare excitată este compensat de energia eliberată în timpul formării legăturilor chimice de către electronii nepereche.
Astfel, un atom de carbon în stare staționară are doi electroni nepereche. În consecință, cu participarea lor, se pot forma două perechi de electroni comuni, creând două legături covalente. Cu toate acestea, știți bine că mulți compuși anorganici și toți organici conțin atomi de carbon tetravalenți. Este evident că atomii săi au format patru legături covalente în acești compuși în timp ce se aflau într-o stare excitată.

Energia cheltuită pentru excitarea atomilor de carbon este mai mult decât compensată de energia eliberată în timpul formării a două legături covalente suplimentare. Astfel, pentru a transfera atomii de carbon din starea staționară 2s 2 2р 2 în starea excitată - 2s 1 2р 3 este necesar să se cheltuiască aproximativ 400 kJ/mol de energie. Dar când se formează o legătură C-H în ​​hidrocarburile saturate, se eliberează 360 kJ/mol. În consecință, atunci când se formează doi moli de legături C-H, se vor elibera 720 kJ, ceea ce depășește energia de transfer a atomilor de carbon în starea excitată cu 320 kJ/mol.
În concluzie, trebuie remarcat faptul că capacitățile de valență ale atomilor elementelor chimice sunt departe de a fi limitate la numărul de electroni nepereche în stările staționare și excitate ale atomilor. Dacă vă amintiți mecanismul donor-acceptor pentru formarea legăturilor covalente, atunci vă vor deveni clare alte două posibilități de valență ale atomilor elementelor chimice, care sunt determinate de prezența orbitalilor liberi și de prezența perechilor de electroni singuri care pot da o legătură chimică covalentă prin mecanismul donor-acceptor. Reamintim formarea ionului de amoniu NH4+. (Vom lua în considerare mai detaliat implementarea acestor posibilități de valență de către atomii elementelor chimice atunci când studiem legăturile chimice.) Să tragem o concluzie generală.