Номер 6, страница 31, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Определите максимальную валентность азота и фосфора в соединениях.

Решение

Максимальная валентность элемента главной подгруппы в большинстве случаев численно равна номеру группы в Периодической системе Д.И. Менделеева. Азот (N) и фосфор (P) находятся в V группе (15-й по современной классификации), что указывает на наличие у них 5 валентных электронов.

Для азота (N), который является элементом 2-го периода, электронная конфигурация внешнего уровня $2s^22p^3$. На этом уровне имеется только 4 валентные орбитали (одна s- и три p-) и отсутствует d-подуровень. Из-за этого атом азота не может распарить электроны с 2s-орбитали для образования пяти неспаренных электронов. Максимальное число ковалентных связей, которое может образовать азот, равно четырём, используя все свои валентные орбитали. Это происходит, например, при образовании иона аммония $NH_4^+$ по донорно-акцепторному механизму. Таким образом, максимальная валентность азота — IV. При этом высшая степень окисления азота может быть +5 (например, в азотной кислоте $HNO_3$), но валентность и степень окисления не всегда совпадают.

Для фосфора (P), элемента 3-го периода, ситуация иная. Его электронная конфигурация внешнего уровня — $3s^23p^3$. В отличие от азота, на третьем энергетическом уровне есть вакантные d-орбитали. При получении энергии (в ходе химической реакции) атом фосфора может перейти в возбужденное состояние: один электрон с 3s-подуровня переходит на 3d-подуровень. В результате электронная конфигурация становится $3s^13p^33d^1$, и у атома появляется 5 неспаренных электронов. Это позволяет фосфору образовывать пять ковалентных связей, то есть проявлять валентность V. Примеры соединений, где фосфор пятивалентен: оксид фосфора(V) $P_2O_5$, пентахлорид фосфора $PCl_5$, ортофосфорная кислота $H_3PO_4$.

Ответ: Максимальная валентность азота равна IV, а максимальная валентность фосфора равна V.