Номер 1, страница 31 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 6. Валентность и валентные возможности атомов. Глава I. Важнейшие химические понятия и законы - номер 1, страница 31.

Условие.

1. Объясните сущность понятия «валентность» с точки зрения современных представлений о строении атомов и образовании химической связи.

Решение.

Решение 2.

С точки зрения современных представлений, атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов, которые располагаются на электронных оболочках или энергетических уровнях. Химические свойства атома, в том числе и его способность образовывать химические связи, определяются в первую очередь строением его внешней электронной оболочки. Электроны, находящиеся на этой внешней оболочке, называются валентными электронами.

Валентность — это способность атома образовывать определённое число химических связей с другими атомами. Эта способность напрямую связана с количеством валентных электронов, которые атом может использовать для образования этих связей. Сущность понятия валентности раскрывается через механизмы образования основных типов химической связи: ковалентной и ионной.

При образовании ковалентной связи, которая характерна для неметаллов, валентность определяется числом неспаренных электронов на внешней электронной оболочке атома. Химическая связь возникает за счёт образования общих электронных пар. Каждый из связывающихся атомов предоставляет по одному неспаренному электрону для создания такой пары (обменный механизм). Например, у атома водорода ($H$) на единственном s-подуровне находится один неспаренный электрон ($1s^1$). Поэтому водород одновалентен. У атома кислорода ($O$) электронная конфигурация внешнего уровня $2s^22p^4$. На p-подуровне у него два неспаренных электрона, поэтому его типичная валентность равна II (например, в молекуле воды $H_2O$).

Валентность атома может быть не только постоянной. Многие атомы могут переходить в возбужденное состояние при получении дополнительной энергии. В этом состоянии спаренные электроны с внешнего уровня могут распариваться и переходить на свободные орбитали того же энергетического уровня. Это приводит к увеличению числа неспаренных электронов и, как следствие, к увеличению возможной валентности. Например, атом углерода ($C$) в основном состоянии имеет конфигурацию $2s^22p^2$ и два неспаренных электрона (валентность II). В возбужденном состоянии один электрон с 2s-орбитали переходит на свободную 2p-орбиталь, и конфигурация становится $2s^12p^3$. Теперь у атома четыре неспаренных электрона, и он может проявлять валентность IV, что характерно для большинства его соединений (например, $CH_4$).

Существует также донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. В этом случае один атом (донор) предоставляет уже готовую электронную пару, а другой атом (акцептор) — свободную орбиталь для этой пары. Несмотря на иной механизм, число образованных связей всё равно определяет валентность. Например, в ионе аммония $NH_4^+$ атом азота образует три связи по обменному механизму с атомами водорода и одну по донорно-акцепторному с ионом водорода $H^+$. Валентность азота в данном случае равна IV.

При образовании ионной связи, характерной для соединений типичных металлов и неметаллов, валентность определяется числом электронов, которые атом отдает или принимает, стремясь завершить свой внешний электронный уровень до стабильной конфигурации (как правило, 8 электронов — правило октета). Металлы отдают валентные электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы), а неметаллы принимают электроны, становясь отрицательно заряженными ионами (анионами). Так, натрий ($Na$) легко отдает один валентный электрон, его валентность равна I. Магний ($Mg$) отдает два валентных электрона, его валентность — II. Кислород ($O$) принимает два электрона для завершения оболочки, его валентность — II.

Таким образом, с современной точки зрения, валентность является фундаментальной характеристикой атома, количественно описывающей его способность к образованию химических связей. Она определяется числом валентных электронов, участвующих в этом процессе, либо через создание общих электронных пар (ковалентная связь), либо через полную отдачу или присоединение электронов (ионная связь).

Ответ: Сущность понятия «валентность» с точки зрения современных представлений заключается в том, что это способность атома образовывать химические связи, которая определяется числом его валентных электронов (электронов внешней электронной оболочки), участвующих в образовании этих связей. В случае ковалентной связи валентность чаще всего равна числу неспаренных электронов атома (в основном или возбужденном состоянии), которые он использует для создания общих электронных пар с другими атомами. В случае ионной связи валентность равна числу электронов, которые атом отдает или принимает для достижения стабильной электронной конфигурации.