Номер 2, страница 31, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Чем объясняется существование элементов с постоянной валентностью?

2. Чем объясняется существование элементов с постоянной валентностью?

Существование химических элементов с постоянной валентностью объясняется особенностями строения их атомов, а именно электронной конфигурацией их внешнего (валентного) энергетического уровня.

Валентность — это способность атома образовывать определенное число химических связей. У элементов с постоянной валентностью это число неизменно, так как для достижения стабильного состояния (как правило, с завершенным внешним электронным слоем, как у благородных газов) их атомы могут отдавать, присоединять или обобществлять только строго определенное количество электронов.

Можно выделить несколько основных причин:

1. Малое число валентных электронов. Атомы щелочных металлов (I группа, например, Li, Na, K) имеют один электрон на внешнем уровне, который они легко отдают, проявляя постоянную валентность I. Атомы щелочноземельных металлов (II группа, например, Mg, Ca, Ba), а также цинк (Zn), имеют по два валентных электрона и, отдавая их, проявляют постоянную валентность II. Алюминий (Al) из III группы отдает три валентных электрона, проявляя валентность III. Энергия, необходимая для отрыва следующих электронов с уже стабильного, завершенного предвнешнего уровня, слишком велика, поэтому более высокие валентности для них нехарактерны.

2. Почти завершенный внешний электронный уровень. Атомы с высокой электроотрицательностью, которым до завершения внешнего уровня не хватает одного или двух электронов, стремятся их присоединить. Например, фтор (F), самый электроотрицательный элемент, имеет 7 валентных электронов ($...2s^22p^5$). Для достижения стабильной конфигурации неона ($...2s^22p^6$) ему нужен всего один электрон. Поэтому фтор во всех соединениях одновалентен. Кислород (O), как правило, проявляет валентность II, так как ему до завершения уровня не хватает двух электронов.

3. Отсутствие доступных для возбуждения электронов орбиталей. У элементов 2-го периода (Li, Be, O, F) в валентном слое отсутствуют d-подуровни. Это означает, что у них нет свободных орбиталей с близкой энергией, куда можно было бы "распарить" электроны со спаренных s- или p-орбиталей. Поэтому их валентность, как правило, постоянна и определяется числом неспаренных электронов в основном состоянии или возможностью образовать связи по донорно-акцепторному механизму.

В отличие от них, элементы с переменной валентностью (например, сера, фосфор, хлор, большинство переходных металлов) имеют возможность использовать для образования связей электроны с разных подуровней (например, s- и d-) или распаривать электроны на свободные d-орбитали своего валентного слоя, что позволяет им проявлять несколько различных валентных состояний.

Ответ: Существование элементов с постоянной валентностью объясняется их электронным строением: их атомы для достижения стабильной электронной конфигурации могут отдавать, принимать или обобществлять только строго определенное число электронов. Это связано с тем, что либо на внешнем уровне находится небольшое число электронов (1, 2 или 3), и после их отдачи оставшийся ион имеет очень устойчивую электронную оболочку, либо атому не хватает до завершения оболочки небольшого числа электронов (1 или 2), либо в структуре атома отсутствуют доступные по энергии орбитали для распаривания электронов и увеличения числа неспаренных электронов.