Презентація "Збуджений стан атома. Валентні стани елементів."

Збуджений стан атома. Валентні стани елементів.

Пригадайте: валентність — число хімічних зв'язків, які певний атом може утворити з іншими атомами; електронегативність — здатність атомів притягувати спільну електронну пару; найбільша електронегативність у Флуору, а найменша — у Францію.

Збуджений стан атома. Зазвичай, коли ми говоримо про атоми чи молекули, йдеться про їхній основний енергетичний стан. Основним називають такий стан атома (молекули), у якому енергія атома (молекули) мінімальна. У більшості випадків ця енергія визначається розподілом електронів в електронній оболонці атома згідно з принципом мінімальної енергії. Будь-який енергетичний стан, що відрізняється від основного, називають збудженим. У такий стан атоми (молекули) можуть переходити за певних умов: під час нагрівання, за умови поглинання електромагнітного випромінювання (видимого, ультрафіолетового тощо).

Під час збудження атомів відбувається перехід електронів на інші, менш енергетично вигідні орбіталі. Наприклад, під час збудження атомів Гідрогену та Гелію електрони переходять на наступні енергетичні рівні (збуджений стан позначають зірочкою):

Для таких електронних переходів потрібно дуже багато енергії. Приміром, для збудження атомів Гідрогену їх необхідно опромінити жорстким ультрафіолетовим випромінюванням (так званий вакуумний ультрафіолет) або нагріти приблизно до температури 35 000 К (температура поверхні Сонця 6000 К).

Різниця енергій орбіталей на одному енергетичному рівні набагато менша, тому атоми всіх інших неметалічних елементів переходять у збуджений стан набагато легше, для цього необхідна енергія, яку можна порівняти з енергією хімічних реакцій. Наприклад, під час збудження атома Карбону відбувається розпарування електронної пари та перехід електрона на вільну р-орбіталь того самого енергетичного рівня:

Атоми металічних елементів прагнуть віддавати електрони, тому дуже легко переходять у збуджений стан. Настільки легко, що в багатьох випадках навіть відбувається втрата електрона зовнішнього рівня і перетворення атомів на йони. В основному стані атоми можуть перебувати нескінченно довго, а в збудженому — лише частки секунди (близько 10-8-10-10 с). Збуджені атоми можуть утратити енергію і перейти в основний стан або сполучитися з іншим атомом і увійти до складу іншої частинки (молекули).

Валентні стани елементів. Валентністю називають число хімічних зв'язків, які атом утворює з іншими атомами в молекулі, тобто валентність дорівнює числу спільних електронних пар, утворених атомом. Але спільні електронні пари характерні тільки для ковалентного зв'язку, тому про валентність атомів коректно говорити лише щодо ковалентних сполук. У більшості випадків валентність визначається числом неспарених електронів у атомі. Наприклад, атоми Оксигену на зовнішньому енергетичному рівні містять два неспарені електрони, тому виявляють валентність II. Число неспарених електронів в атомах може змінюватися внаслідок збудження атомів, завдяки чому атоми багатьох елементів виявляють змінну валентність.

 Можливі валентності s- та р-елементів, визначені за будовою атома

Поміркуйте Який з хімічних елементів — Флуор чи Фосфор — має лише один валентний стан? Поясніть чому.