Атомы галогенов

Атомы галогеновАтомы галогенов намного легче, чем атомы водорода, притягивают к себе электроны. Как говорят химики, у атомов галогенов высокая электроотрицательность.

Поэтому атомы многих элементов могут отдать атомам галогенов (трудно сказать, добровольно или по принуждению) больше четырёх электронов. Например, в пятихлористом фосфоре PCL атом фосфора «отдал взаймы» атомам хлора 5 электронов, и в этом соединении он пятивалентен.

Причём здесь важно не только то, с какой силой атом галогена «тянет на себя» электроны, но и каков его размер. Так, из галогенов самый маленький атом у фтора, самый большой — у йода.

Соответственно, около атома фосфора может уместиться 5 атомов фтора, хлора или брома (образуются PF5, PCL5 и РВг5), а вот соединения Р15 не существует. Хорошо известна шестифтористая сера SF6 (валентность атомов серы равна 6), а аналогичных соединений с другими галогенами (даже с хлором) не существует.

Атомы галогенов могут образовать химические связи и друг с другом.

Так, атомы фтора могут заимствовать электроны у атомов йода.

При этом около большого атома йода могут уместиться 7 атомов фтора: образуется IF7, в котором йод семивалентен (фтор всегда одновалентен).

Максимально возможная валентность элемента равна 8. Восьми одновалентным атомам фтора, даже небольшим, трудно уместиться около одного восьмивалентного атома, но это могут сделать четыре двухвалентных атома кислорода, например в соединениях (оксидах) редких платиновых металлов осмия (OsО4) и рутения (RuО4).

С образованием ионной связи и веществами типа хлорида натрия NaCl или оксида кальция СаО мы как будто разобрались: химическая связь в них образуется в результате перехода электронов от одного атома к другому. Соответственно, мы говорили о ионной валентности (электровалентности), которая определялась числом отданных или принятых электронов.

Но химикам известно множество веществ, в которых связь между атомами никак нельзя объяснить переносом электронов.

Вот простой пример. В газообразном хлоре имеются молекулы С12, в которых прочно связаны друг с другом два атома хлора.

Как образуется эта связь?

Если один атом отдаст свой электрон другому, чтобы у того образовалась восьмиэлектронная оболочка, то у первого на внешнем электронном слое останется всего шесть электронов! На такое «неравноправие» два абсолютно одинаковых атома пойти никак не могут.

Как же они выходят из положения? Теория химической связи, развитая в 20-х годах XX века в работах американского физикохимика Герберта Ньютона Льюиса (1875-1946) и немецкого физика Вальтера Косселя (1888-1956), объясняет это так. Каждый атом хлора «дружески» отдаёт по одному своему валентному электрону в общее владение.

Теперь оба атома «считают» своими и шесть оставшихся у них электронов, и два общих. То есть у каждого по-прежнему восемь электронов на внешней оболочке!

Обобществлённые электроны (кстати, это официально принятый термин) находятся ровно посредине между двумя атомами С1. Эта электронная пара и связывает друг с другом силами электростатического взаимодействия два атома хлора, притягивая к себе их положительно заряженные ядра. Так что в формуле С1-С1 чёрточка между атомами означает не только связь между ними, но и пару электронов (иногда такую пару действительно рисуют в виде двух точек над чёрточкой и под ней). По теории Льюиса — Косселя, валентность атома определяется числом его электронов, участвующих в образовании общих электронных пар с другими атомами.

Поэтому такой тип валентности называют ковалентностью — от латинской приставки со (con) — «вместе», «с». Особенно распространены ковалентные связи в органических соединениях. Например, в молекуле газа метана СН4 атом углерода отдаёт все четыре своих валентных электрона в общее пользование четырём атомам водорода.

Так что в молекуле СН4 имеются четыре простые (их называют одинарными) ковалентные связи С-Н. В молекуле газа этилена С2Н4 каждый атом углерода связан с двумя атомами водорода двумя простыми (одинарными) связями С-Н, а между собой два атома углерода связаны двойной связью С=С. И каждая чёрточка — это пара электронов.

Таким образом, и в этой молекуле в образовании связей между атомами участвуют по одному (единственному) электрону каждого атома водорода и по четыре электрона, которые находятся на внешней оболочке каждого атома углерода. При этом все атомы углерода четырёхвалентны, а атомы водорода одновалентны: от каждого атома отходит по одной чёрточке.

Попробуйте самостоятельно нарисовать «электронную формулу» по Льюису молекулы этилена с чёрточками-связями и точками-электронами. Кстати, а что такое молекула?

Странный вопрос, не так ли? Однако нередко ответить на подобные «простые» вопросы и дать строгое определение многим основополагающим понятиям удаётся не всегда (попробуйте определить, например, что такое время, пространство, длина…). Молекулу часто определяют как наименьшую частицу вещества, сохраняющую его свойства.

Какие же свойства воды сохраняет молекула Н2О? У неё нет температуры плавления и кипения, плотности, вязкости и массы других физических свойств воды.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью

  • Какие опыты можно провести в домашних условиях?

    31.01.2017

    Выбирая тему, вовсе не обязательно ограничивать себя рамками школьных знаний: можно сделать опыт на любую тему, доступную пониманию и объяснению. Достаточно назвать общеизвестные предпосылки (возможно, о них уже говорили... 
    Читать полностью