Валентность атомов в возбужденных состояниях

Число валентных электронов в атомах элементов главных подгрупп совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент. Из электронной формулы, например, атома магния l2Mg— 5 2з 2р >8 следует, что наружный Зх -уровень его имеет два электрона. Однако его атом в нормальном состоянии содержит два парных Зх-электрона, вследствие чего валентность равна 0. Ее можно довести до двух, если атом возбудить. [c.60]

Видно, ЧТО атом каждого рассматриваемого элемента в нормальном состоянии имеет по три одиночных р-электрона, что и определяет их валентность 3. У атомов фосфора и мышьяка можно возбудить один из парных -электронов на одну из свободных й-орбиталей наружного уровня тогда все пять электронов будут одиночными, и валентность фосфора и мышьяка станет максимальной, т. е. 5. В атоме азота из-за отсутствия -орбиталей электрон возбудить нельзя. Степень окисления элементов, за исключением азота, в соединениях с более электроотрицательными элементами -Ь5. В соединениях с более электроположительными элементами все элементы УА подгруппы проявляют степень окисления —3. [c.153]

Перед тем как перейти к дальнейшему обсуждению гибридизации, дополним объяснение описанием различия между валентным состоянием и стационарным состоянием вр . Чтобы возбудить атом углерода и перевести его из стационарного состояния зр в валентное состояние, проводят две операции 1) з- и три р-орби-тали гибридизуют с тем, чтобы образовать четыре зр -гибрида, каждый из которых заселен одним электроном 2) производят преимущественную ориентацию спинов этих электронов, обусловленную взаимодействием спинов между собой или их движением по орбиталям, предоставляя им совершенно свободно, случайно и легко соединяться в пары со спинами электронов других атомов. Оба эти процесса требуют вклада энергии, причем в этом случае общая энергия составляет 65 ккал/г-атом. Отметим вновь, что валентное состояние вообще неидентично стационарному состоянию атома и идея о возбуждении валентного состояния представляет собой только мысленную конструкцию, которая полезна при рассмотрении вопроса об образовании связи. [c.94]

Из курса неорганической химии восьмилетней школы известно, что число валентных электронов в атомах элементов главных подгрупп совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент. Из электронной формулы, например, атома магния 2s 2р 3 следует, что наружный — 3-й — уровень его действительно имеет два электрона. Однако его атом в нормальном состоянии содержит два парных Зх -элёктрона, вследствие чего валентность равна нулю. Ее можно довести до двух, если атом возбудить. Это возможно по двум причинам во-первых, 3-й уровень имеет свободные р-орбитали, во-вторых, парные 3 -электроны обладают большей энергией, чем парные электроны 1-го и 2-го уровней. [c.65]

Азотная, азотистая кислота и другие кислородные соединения азота. Азотная кислота и ее соли принадлежат к наиболее важным кислородным соединениям азота. Формально было принято считать, что азот в молекуле НЫОз проявляет высшую положительную валентность, равную пяти. Однако для осуществления состояния азота с пятью неспаренными электронами необходимо возбудить и распарить электроны с -орбитали второго энергетического уровня на третий уровень, что требует большой затраты энергии. Поскольку эта энергия не может быть компенсирована энергией образования химических связей с другими атомами, для атома азота энергетически боле , выгодны отдача (оттягивание) х-электрона со второго энергетического уровня к другому атому, например, атому кислорода, и образование ионного состояния азота М+ [c.212]

Молекулярноорбитальная модель бензола выглядит следующим образом каждый атом углерода в кольце рассматривается как находящийся в состоянии р2-гибридизации и образующий три р -гибридных о-связи с валентными углами 120°. Все атомы, образующие молекулу, расположены в одной плоскости. На образование трех связей (двух С—С и одной С—II) каждый углеродный атом затрачивает три из четырех своих валентных электронов. Оставшиеся шесть электронов углеродных атомов располагаются на р-орбиталях (оси которых перпендикулярны к плоскости ядра) по одному у каждого атома углерода. Так как атомы углерода находятся на равных расстояниях в кольце, то р-орби-таль центрального атома углерода в любом из трех последовательных атомов образует л-связь, перекрываясь в равной степени с р-орбиталями двух боковых атомов углерода этой тройки. Две образующиеся таким образом молекулярные орбитали сливаются одна с другой с образованием делокализованной молекулярной орбитали (я-орбитали), охватывающей все кольцо, что обеспечивает более стабильное распределение электронной плотности, чем любое другое, при котором электроны рассматриваются попарно локализованными между соседними углеродамч (как в этилене). По этой причине длина связей С—С у бензола лежит между длиной связей простых и двойных, а прочность их значительно выше, чем в этилене. Бензол более стабилен, чем циклогексатриен, структуру которого для бензола предложил Кекуле. Необходимо сообщить довольно большое количество энергии молекуле бензола, чтобы возбудить ее до такого состояния реакционной способности, в котором молекула находилась бы, если бы у нее была структура, предложенная Кекуле. Разность энергий фактической молекулы и структуры Кекуле в основном возникает за счет делокализации я-электронов, и ее называют энергией делокализации молекулы она составляет 36 ккал/моль. [c.21]

Обсуждение в предыдущей главе направленной валентности было неполным, так как мы опустили почти весь круг вопросов, связанных с химией углерода. Это было сделано по той причине, что изучение углеродных соединений приводит нас к крайне важному и довольно неожиданному новому понятию. Можно проследить за его возникновением при попытке объяснить характерный факт четырехвалентности углерода, например в СН4. Согласно рис. 2.7, в низшем энергетическом состоянии атома углерода з) (28) 2рх) 2ру) имеются два неспаренных электрона. Спектроскопически это состояние является триплетным — Р. Такой атом, вообще говоря, должен быть двухвалентным с валентным углом примерно таким же, как и в молекуле воды . Единственный способ получить валентность, равную четырем, состоит в том, чтобы возбудить атом, поместив один из 25-электронов в незанятое состояние 2рг, и образовать тем самым конфигурацию 1з) 28) (2рх) 2ру) 2рг). Поскольку теперь имеются четыре неспаренных электрона (раздел 5.9), такое состояние будет квинтетным — Энергия этого возбуждения может быть определена из спектроскопических данных расчет [5] и экспериментальные исследования [346] дают приблизительно одно и то же значение, а именно около 96 ккал1моль . После того как возбуждение произошло, получилось четыре неспаренных электрона, которые могут спариваться с электронами четырех присоединенных групп, как это было описано в гл. 7. Однако именно здесь имеется трудность три таких электрона обладают орбиталями типа р, а четвертый — орбиталью типа В предположении полного спаривания электронов, при котором энергия выражается формулой (7.25), должны, очевидно, иметься три однотипные связи и четвертая связь другого типа. [c.211]

Последний тип гибридизации с использованием только 5- и р-орбиталей можно показать, рассмотрев, как атом углерода соединяется с четырьмя атомами водорода при образовании молекулы метана. Снова необходимо сначала возбудить атом углерода из основного состояния 8 28 2р , в котором число неспаренных электронов недостаточно для образования четырех связей, в валентное состояние 18 28 2рх2ру2рг. Затем четыре орбитали комбинируются и образуют набор из четырех эквивалентных орбиталей, которые называют зр -гибридными. Это показано на рис. 3.22. Эти орбитали направлены к вершинам тетраэдра и, таким образом, СН4 имеет тетраэдрическую конфигурацию. [c.93]

Аналогичная гибридизация имеет место и у переходных элементов. При этом комбинируются 3d, 4s и 4р-орбиты. Особый интерес представляет р г-гибридизация. Полинг показал, что при этом возникают шесть кви валентных электронных тяжей, направленных, например, вдоль псрложи-/ тельных и отрицательных направлений осей х, у, 2 (октаэдрйческая гибридизация). Эти гибридизации привлекаются для объяснения Tf комплексных соединений типа ионов Fe( N) " или СоСЫНв) " . Ат леза имеет внешние электроны (3d) (4s) . Ион Fe имеет ст (3d) (4s) . Представляется энергетически выгодным возбудить Tpi трона из З -состоя ния в 4р-состояние. Тогда в возникшем ионе o j ляется состояние (3d) (4s)(4p) . Два d-электрона, один 4s и три Ц октаэдрическую гибридизацию, приводящую к шести сильным j компенсирующим энергию, затраченную на возбуждение. [c.467]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология