Какую информацию содержат электронные формулы и схемы атомов?
Они показывают распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням, указывают число электронов на внешнем уровне, что позволяет понять валентные возможности атома и его химические свойства.
1. Что такое валентность элементов и как можно увеличить валентные возможности их атомов? Приведите примеры.
Валентность — это способность атома образовывать определённое число химических связей. Она определяется числом неспаренных электронов на внешнем уровне. Валентные возможности увеличиваются при переходе электронов с внешнего уровня на свободные орбитали внутреннего. Пример — серо́вый атом, который в основном состоянии двувалентен, но может повысить валентность до 4 или 6, переходя на d-орбитали.
2. Составьте схемы электронного строения атомов кислорода и серы. Определите валентность этих элементов в соединениях H2S, SO2, SO3, Na2SO3, CaSO4 и объясните её проявление.
Кислород: 1s² 2s² 2p⁴. На внешнем уровне 6 электронов, из них 2 неспаренных, поэтому валентность обычно равна 2.
Сера: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. На внешнем уровне 6 электронов, также 2 неспаренных, поэтому в основном состоянии валентность 2. Но сера может использовать 3d-орбитали и увеличивать валентность до 4 или 6.
В соединениях: — H₂S: валентность серы = 2 (два атома водорода). — SO₂: валентность серы = 4 (два атома кислорода по двойной связи). — SO₃: валентность серы = 6 (три атома кислорода по двойной связи). — Na₂SO₃: здесь серо́вый атом в составе сульфит-аниона SO₃²⁻, валентность серы = 4. — CaSO₄: в составе сульфат-аниона SO₄²⁻, валентность серы = 6.
Проявление связано с тем, что атом серы использует разные числа электронов для связывания в зависимости от доступных орбиталей.
3. С помощью схем объясните валентные возможности хлора при образовании различных соединений: HCl, HCIO, Cl2O7, HCIO4.
Хлор: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. На внешнем уровне 7 электронов, один неспаренный, поэтому в основном состоянии валентность равна 1. Но за счёт вовлечения 3d-орбиталей валентность возрастает.
— HCl: хлор одновалентен (связь с водородом). — HClO: валентность = 1 (одна связь с кислородом). — Cl₂O₇: у каждого атома хлора валентность = 7 (связь с семью атомами кислорода в сумме для молекулы). — HClO₄: хлор проявляет валентность 7, так как связан с четырьмя атомами кислорода, образуя перхлоратную кислоту.