تعیین ارزش مواد شیمیایی

سطح دانش ساختار اتم ها و مولکول ها در قرن نوزدهم به ما اجازه نمی داد که توضیح دهیم که اتم ها تعداد مشخصی از اوراق قرضه با ذرات دیگر را تشکیل می دهند. اما ایده های دانشمندان زمان خود را فراتر گذاشته اند و ولنتاین هنوز به عنوان یکی از اصول پایه شیمی شناخته می شود.

از تاریخ مفهوم "ولنتاین عناصر شیمیایی"

شیمیدان برجسته انگلیسی قرن نوزدهم، ادوارد فرانکلند، اصطلاح "اتصال" را به استفاده علمی برای توصیف تعامل اتم ها با یکدیگر معرفی کرد. دانشمند متوجه شد که برخی از عناصر شیمیایی، ترکیبات با همان تعداد اتم های دیگر را تشکیل می دهند. به عنوان مثال، نیتروژن سه اتم هیدروژن را به مولکول آمونیاک اضافه می کند.

در ماه مه 1852، فرانکلند فرض کرد که تعدادی از اوراق قرضه شیمیایی وجود دارد که اتم می تواند با ذرات کوچک دیگر ماده ایجاد شود. فرانکلند از عبارت "نیروی ارتباطی" برای توصیف آنچه بعدها به نام valency نامیده می شود استفاده کرد. شیمیدان بریتانیایی مشخص کرد که چندین واکنش شیمیایی از اتمهای عناصر فردی که در اواسط قرن نوزدهم شناخته شده اند را تشکیل می دهند. کار فرانکلند سهم مهمی در شیمی ساختاری مدرن است.

توسعه دیدگاه ها

شیمیدان آلمانی F.A. Kekule در سال 1857 ثابت کرد که کربن چهار پایه است. در ساده ترین اتصال آن - متان - اتصالات با 4 اتم هیدروژن وجود دارد. اصطلاح "پایه" دانشمند برای شناسایی خواص عناصر برای پیوستن تعداد دقیق ذرات دیگر استفاده می شود. در روسیه، اطلاعات مربوط به ساختار ماده توسط AM Butlerov (1861) سیستم بندی شد. توسعه بیشتر تئوری پیوند شیمیایی به دلیل تئوری تغییرات دوره ای در خواص عناصر بود. نویسنده آن یکی دیگر از شیمیدان برجسته روسی، DI مندلیف است. او اثبات کرد که سلنس عناصر شیمیایی در ترکیبات و خواص دیگر به دلیل موقعیتی است که در سیستم دوره ای اشغال می شوند.

نمایش گرافیکی ولنتاین و اتصال شیمیایی

امکان تجسم مولکول ها یکی از مزایای بی نظیر نظریه ولنس است. اولین مدل ها در دهه 1860 ظاهر شدند و از سال 1864 از فرمول های ساختاری استفاده می شود که محافل با علامت شیمیایی در داخل هستند. بین نمادهای اتم یک خط فاصله یک پیوند شیمیایی را نشان می دهد ، و تعداد این خطوط برابر با مقدار ولنس است. در همان سال، اولین مدل توپ و میله تولید شد (عکس را در سمت چپ ببینید). در سال 1866، Kekule یک طرح استریو شیمیایی از یک اتم کربن را به شکل یک تتراگرام پیشنهاد کرد که او در کتاب خود «شیمی آلی» گنجانده شده است.

گرانروی عناصر شیمیایی و ظهور ارتباطات توسط جی. لوئیس، که آثارش را در سال 1923 پس از کشف الکترون منتشر کرد، مورد مطالعه قرار گرفت . به اصطلاح ذرات کوچک باردار منفی که بخشی از پوسته اتم هستند، نامیده می شوند. در کتاب خود، لوئیس نقاط تقریبا چهار طرف نماد یک عنصر شیمیایی برای نشان دادن الکترونهای واگن را اعمال کرد.

Valence برای هیدروژن و اکسیژن

قبل از ایجاد سیستم دوره ای، ارزش مولفه های شیمیایی در ترکیبات با آن اتم هایی که شناخته شده است مقایسه می شود. به عنوان استاندارد، هیدروژن و اکسیژن انتخاب شدند. یک عنصر شیمیایی دیگر تعداد خاصی از اتم های H و O را جذب یا جایگزین کرد.

به این ترتیب، خواص در ترکیبات با هیدروژن منوولنت (تعریف عنصر دوم توسط عدد رومی نشان داده شده است):

• HCl - کلرو (I):
• H ₂ O - اکسیژن (II)؛
• NH ₃ - نیتروژن (III)؛
• CH ₄ - کربن (IV).

در اکسید K ₂ O، CO، N ₂ O ₃ ، SiO ₂ ، SO ₃ ، غلظت اکسیژن فلزات و غیر فلزات، دو برابر شدن تعداد اتم های اتمی تعیین شد. مقادیر زیر بدست آمد: K (I)، C (II)، N (III) ، Si (IV)، S (VI).

چگونگی تعیین ارزش مواد شیمیایی

در شکل گیری یک پیوند شیمیایی شامل جفت الکترونیک رایج، نظم وجود دارد:

• هیدروژن معمولی I است.
• غلظت اکسیژن معمولی II است.
• برای عناصر غیر فلزی، ولنتاین پایین را می توان با فرمول 8 تعیین کرد - تعداد گروه که در آنها در جدول تناوبی هستند. بالاتر، اگر ممکن است، با شماره گروه تعیین می شود.
• برای عناصری از زیرگروه ها، حداکثر valency برابر است با تعداد گروه آنها در جدول تناوبی.

تعیین ولنس عناصر شیمیایی توسط فرمول ترکیب با استفاده از الگوریتم زیر انجام می شود:

1. بالای علامت شیمیایی یک مقدار معروف برای یکی از عناصر را بنویسید. به عنوان مثال، در Mn ₂ O _7، ولنتاین اکسیژن II است.
2. ارزش کل را محاسبه کنید، برای آن لازم است که ولنتاس را با تعداد اتم های یک عنصر شیمیایی مشابه در مولکول ضرب کنید: 2 * 7 = 14.
3. تعیین درجه دوم عنصر برای آن ناشناخته است. مقدار حاصل شده در بخش 2 را با تعداد اتمهای Mn در مولکول تقسیم کنید.
4. 14: 2 = 7. ارزش مولکول منگنز در اکسید بالاتر آن VII است.

ثابت و متغیر valence

مقادیر هیدروژن و اکسیژن متفاوت است. به عنوان مثال، گوگرد در ترکیب H ₂ S دو واگن و در فرمول SO ₃ - شش ظرفیت دارد. کربن با مونوکسید CO اکسیژن و دی اکسید کربن تشکیل می شود. در ترکیب اول، valence C است II، و در دوم، IV. همان مقدار در متان CH ₄ .

اکثر عناصر یک ثابت، اما متغیر valence، به عنوان مثال، فسفر، نیتروژن، گوگرد نیست. جستجو برای علل اصلی این پدیده منجر به ظهور نظریه های پیوند شیمیایی، ایده های مربوط به پوسته ی ولنس الکترون، اربیتال های مولکولی شد. وجود مقادیر متفاوتی از یک ویژگی مشابه در ساختار اتم ها و مولکول ها توضیح داده شده است.

مفاهیم مدرن از ولنتاین

تمام اتمها از یک هسته مثبت احاطه شده توسط الکترونهای با بار منفی تشکیل شده است. پوسته بیرونی که آنها تشکیل می دهند ناتمام است. ساختار تکمیل شده پایدار است، حاوی 8 الکترون (اکت) است. ظاهر یک پیوند شیمیایی به علت جفت الکترون مشترک، منجر به حالت مطلوب انرژی مطلوب اتم می شود.

قاعده برای تشکیل ترکیبات، تکمیل پوسته است با اتخاذ الکترونی و یا دادن قطعات غیر اسپویل، بسته به فرایند که به راحتی عبور می کند. اگر اتم ذرات منفی برای تشکیل یک پیوند شیمیایی فراهم می کند که جفتی نداشته باشد، پس از آن، اوراق قرضه های بسیاری تشکیل می شود، زیرا الکترون های نا هموار وجود دارد. با توجه به مفاهیم مدرن، غلظت اتم های عناصر شیمیایی توانایی تشکیل شمار مشخصی از اوراق قرضه کوانتومی است. به عنوان مثال، در یک مولکول هیدروژن سولفید H ₂ S، گوگرد مقدار valence II (-) را بدست می آورد، زیرا هر اتم در تشکیل دو جفت الکترون دخیل است. علامت "-" نشان دهنده جذب جفت الکترون به عنصر الکترونگاتیو است. در "الکترونگاتیو کمتر" برای ارزش valence، "+" را اضافه کنید.

با مکانیزم گیرنده-گیرنده، جفت الکترونیک یک عنصر و اربیتالهای غربی آزاد از دیگری در فرایند شرکت می کنند.

وابستگی ولنس به ساختار اتم

به عنوان مثال، کربن و اکسیژن را در نظر بگیرید، چگونگی تبدیل عناصر شیمیایی به ساختار ماده بستگی دارد. جدول مندلیف ایده ویژگی های اصلی یک اتم کربن را می دهد:

• علامت شیمیایی - C؛
• عنصر شماره 6 است؛
• اتهام هسته +6؛
• پروتون در هسته - 6؛
• الکترونها - 6، از جمله 4 خارجی، 2 از آنها یک جفت تشکیل شده، 2 - ناهموار.

اگر یک اتم کربن در CO monooox دو اوراق قرضه را تشکیل دهد، فقط 6 ذره منفی وارد آن استفاده می شود. برای به دست آوردن یک اکتوت، لازم است که جفت ها 4 ذره منفی خارجی تشکیل دهند. کربن دارای غلظت IV (+) در دی اکسید و IV (-) در متان است.

تعداد ترتیب اکسیژن 8 است، پوسته والنسی شامل شش الکترون است، که 2 از آنها یک جفت را تشکیل نمی دهند و در پیوند شیمیایی و تعامل با دیگر اتم ها شرکت می کنند. غلظت عنصر اکسیژن II (-) است.

حالت Valence و اکسیداسیون

در موارد بسیار راحت است که از عبارت "حالت اکسیداسیون" استفاده شود. این نام برای اتهام اتمی است که اگر تمام الکترونهای اتصال به عنصری با ارزش بالاتر الکترونگاتیویته (EO) منتقل شوند، آن را بدست می آورند. تعداد اکسید کننده در مواد ساده صفر است. به درجه اکسیداسیون بیش از EO عنصر نشانه "-"، کمتر الکترونگاتیسی - "+" اضافه شده است. به عنوان مثال، برای فلزات زیرگروه های اصلی، درجه اکسیداسیون و هزینه های یون معادل تعداد گروه با نشانه "+" است. در اغلب موارد، میزان ولتاژ و درجه اکسیداسیون اتم ها در یک ترکیب یکسان هستند. تنها زمانی که در ارتباط با اتم های الکترونگاتیو بیشتر، درجه اکسیداسیون مثبت است، با عناصر که EO پایین تر است، منفی است. مفهوم "valence" اغلب فقط به مواد ساختاری مولکولی اعمال می شود.