Valentlik, kovalentlik va oksidlanish darajasi

|
Valentlik, kovalentlik va oksidlanish darajasi
|
bet | 10/15 | Sana | 13.02.2024 | Hajmi | 1,19 Mb. | | #155870 |
Bog'liq 5 (2)Valentlik, kovalentlik va oksidlanish darajasi.
Birikmadagi ayni elementning boshqa elementlar atomlari bilan hosil qilgan elektron juftlari soni valentlik, shu juftlarni hosil qilishda element bergan elektronlar soni kovalentlik deb ataladi. Bir qarashda kovalentlik bilan valentlik bir xil tushunchadek bo’lib tuyuladi. Masalan, vodorod molekulasida vodorod atomlari atrofida elektron juftlar soni atom beradigan elektronlar soniga teng. Lekin ba’zan elektron juftlar soni berilga elektronlar sonidan ko’p yoki kam bo’lishi mumkin. Birinchisi, element boshqa atomning umumlashmagan jufti hisobiga, ikkinchisiga esa elektron ikkinchi atom bilan o’zining umumlashmagan jufti hisobiga bog’ hosil qilganda kuzatiladi. Umumiy holda elementning kovalentligini uning sirtqi pog’onasidagi toq spinli elektronlar soni belgilaydi. Vodorodning kovalentligi ham valentligi ham birga teng.
Ikkinchi davr elementlarning kovalentligini ko’rib o’tamiz:
Li
|
↑↓
|
|
|
|
Be
|
↑↓
|
|
|
|
B
|
↑↓
|
↑
|
|
|
C
|
↑↓
|
↑
|
↑
|
|
N
|
↑↓
|
↑
|
↑
|
↑
|
O
|
↑↓
|
↑↓
|
↑
|
↑
|
F
|
↑↓
|
↑↓
|
↑↓
|
↑
|
Ne
|
↑↓
|
↑↓
|
↑↓
|
↑↓
|
2s 2p
Li, N, O, F, atomlarining kovalentligi tajribada kuzatiladiganiga muvofiq keladi. (LiH, NH3, H2O, HF). Berilliy nol, bor bir, uglerod ikki kovalentli bo’lishi zarur. Lekin amalda berilliyning ikki, borning uch, uglerodning to’rt kovalentlik namoyon qilishi kuzatiladi. Chunki bu elementlar ishtirok etadigan reaksiyalarda chiqadigan energiya s- orbitalidagi juftlashgan elektronlarni p – orbitallarga o’tkazish uchun yetarli. Boshqacha aytganda, berilliy, bor va uglerod atomlari bog’ hosil qilish paytida “g’alayonlanadi”.
Be
B
C
2s 2p 2s 2p
normal holat “g’aloyonlangan” holat
Kislorod atomining 4 kovalentli bo’lishi ham (O3 ozon O = O = O) shunday tushuntiriladi.
1s2 2s2 2p4
n=3
n=2
n=1 d
p
s
n=3
d
p
s
Bunda ikkinchi pog’onadagi juftlashgan elektronlarning bittasi uchinchi pog’onaga o’tadi. Bunday o’tishda juda ko’p energiya sarf bo’lishi tushunarli.
Ikkinchi davr elementlarining valentligi (atrofida tutib turishi mumkin bo’lgan elektron juftlar soni) to’rtga teng. Atrofida tutib turishi mumkin bo’lgan juftlar soni deganda, ikkala atom o’rtasida umumlashgan juftlargina ko’zda tutiladi. Uglerodning kovalentligi bilan valentligi baravar, 4 ga teng. Uglerod 4 ta elektron berib, atrogida to’rtda juft hosil qiladi. U boshqa juft o’ziga qabul qila olmaydi. Azot bitta juft va uchta elektron, ftor uchta juft bitta elektron berish bilan to’rt valentlik namoyon qilishi mumkin. Lekin ikkinchi davr elementlaridan faqat uglerod 4 valentli bo’la oladi.
Litiy, berilliy va bor to’rt valentli bo’lishi uchun muvofiq ravishda uchta, ikkita va bitta elektron jufti qabul qilishi zarur. Bu elementlarda elektron berishga moyillik kuchli, ular elektron qabul qila olmaydi. Bor va berilliy muayyan sharoitlardagina to’rt valentlik namoyon qilishi aniqlangan.
Kislorod va ftor elektron tortib olishga moyil element. Bular o’z juftlarini boshqa elementlarga bermaydi va shuning uchun to’rt valentli bo’la olmaydi. Ammo kislorod bitta juftini berishi, ya’ni uch valentli bo’lishi mumkin. Azotning elektron tortib olishga moyilligi kislorod va ftornikiday kuchli emas, shuning uchun ham uchta elektronni umumlashtirish, bitta juftini berish hisobiga kutilgan valentlikni namoyon qiladi.
d – elementlarning ko’pchili o’zida bo’sh d- orbitallar tutganidan, ular o’zgaruvchan maksimal valentli bo’la oladi. Bunga kompleks birikmalar tipik misoldir.
Ko’rib chiqilganlardan ma’lumki, valentlik ishoraga ega emas, u ayni element hosil qila oladigan elektron juftlar sonini (bu juftlar qanday usulda hosil bo’lganligidan qat’iy nazar) bildiradi. Qolaversa, ikkinchi gruppa elementlarining biz tanishgan sababga ko’ra to’rt valentli bo’la olmasligini hisobga olib (Li, B, O, F, Be), ularning birikmalarda namoyon qiladigan kovalentligi valentligiga teng deb shartli qabul qilish mumkin. Uchinchidan, ikkinchi davr elementlarining birortasi ham to’rt valentlidan yuqori bo’la olmaydi. Ko’pincha nitrat kislotada azotni besh valentli deb aytiladi. Aslida esa nitrat kislotada azot besh emas, to’rt valentlidir. Bu valentlikning uchtasi toq spinli elektronlar, bittasi esa umumlashmagan juft hisobiga yuzaga keladi.
n=2
n=1 -elektron tuzilish
p
s
molekuladagi azot atomining bog’ hosil qilishga sarflangan toq spinli elektronlari nuqtalar bilan, umumlashmagan jufti esa doiralar ko’rinishida ifodalangan. Kislorod atomi bog’ hosil qilishga o’zining bironta ham elektronini sarf qilmagan, balki azot bilan bog’ hosil qilganda azotning umumlashmagan juftidan foydalangan. U holda nitrat kislota molekulasi quyidagicha yozilsa to’g’ri bo’ladi:
Azot (V) – oksidning formulasini ham xuddi shunday yozish mumkin:
Formuladagi strelka juftning azotdan o’sha kislotrod atomiga berilganini ko’rsatadi. Shunday qilib, ko’pchilik birikmalarda azotning besh valentli deb talqin qilinishi noto’g’ri. Kislorod barcha birikmalarda doimo ikki valentli bo’ladi, deyilishi ham o’rinli emas. Kislorod ba’zi hollarda o’zining umumlashmagan juftidan bog’ hosil qilishi mimkin. Masalan, oksoniy ioni (H3O+)da kislorod uch valentli. Oksoniy ioni tipidagi moddalar organic kimyoda juda ko’p uchraydi. Oksoniy birikmalar hosil bo’lishi uchun kislorod bilan bog’lanadigan elementlarda bo’sh orbitallar bo’lishi, qolaversa, kislorodning jufti shu atomga berilganda hosil bo’ladigan manfiy zaryad butun molekulaga tarqalishi uchun imkoniyat bo’lishi zarur. Oksoniy birikmalarga bitta misol keltiramiz.
[O(C6H5)3]+X– - trifeniloksoniy
Vodorod xlorid va gipoxlorit kislotalar (HCl, HClO)da xlor atomi bir valentli bo’ladi. Lekin xlor atomi ularning birida qaytaruvchi (Cl–), ikkinchisida oksidlovchi (Cl+)dir. Demak, valentlik tushunchasi ham yagona bir ma’noga ega emas. Shu bois oksidlanish darajasi degan tushucha kiritilgan. Oksidlanish darajasini aniqlashda molekuladagi atomlar o’rtasidagi bog’ni hosil qilib turgan elektronlar bir atomdan ikkinchisiga butunlay o’tgan yoki ikkinchi, elektromanfiyligi nisbatan yuqori bo’lgan atomlar tomonga siljigan deb qaraladi. Elektronlarni bergan atom (+), qabul qilgan atom (–) oksidlanish darajasini namoyon qiladi. Oksidlanish darajasi bu molekulada faqat ionlardan tashkil topgan deb qarab, hisoblab topilgan atomlardagi shartli zaryadlar sonidir. Bu zaryad elektron zaryadi birligida ifodalanadi va n harfi bilan belgilanadi (inglizcha numbe-son so’zining bosh harfidan olingan).
Molekuladagi barcha atomlar oksidlanish darajasining arifmetik yig’indisi doimo nolga teng bo’ladi. murakkab ionlarda esa bu summa shu ion zaryadiga teng. Ayni bir element turli birikmalarda bir xil valentli, lekin turli oksidlanish darajasini namoyon etishi mumkin (vodorod atomlari elektronlari azot tomonga siljigan deb qaralyapti):
Bu birikmalarda azot 3 valentli, lekin uning oksidlanish darajasi muvofiq ravishda 0,-2,-3 ga teng. Nitrat kislotada azot 4 valentli, uning oksidlanish darajasi +5 ga teng. Oksidalanish darajasi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalariga koeffitsientlar qo’yishga asos qilib olinadi.
Organik birikmalar tarkibiga kiruvchi elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlash anorganik birikmalardagiga o’xshash printsiplarga asoslangan. Organik kimyoda oksidlanish darajasi ba’zan elektroximiyaviy valentlik ham deyiladi. kovalent bog’li birikmalardagi atomlarning oksidlanish darajasini aniqlashda bog’ hosil qiluvchi atomlar elektr manfiyliklari turlicha bo’lsa, elektron juft elektromanfiyligi yuqori atomga tomon siljigan deb, bog’ ikkita bir xil atomdan tashkil topsa bog’ elektronlari har ikkala atomga teng taqsimlangan deb qaraladi. Qauta taqsimlanishdan keyin atomlarda hosil bo’ladigan zaryad oksidlanish darajasini bildiradi. Oksidlanish darajasining ortishi oksidlanish, kamayishi esa qaytarilisgdir. Masalan:
qatorda uglerod atomining oksidlanish darajasi -4,-2,0,+2,+4 tartibda o’zgaradi.
Ko’rinib turibdiki, metanda uglerod atomi 4 ta vodorod atomining 1 tadan elektronini “o’ziniki qilib olgan”, natijada u 4 ta elektron zaryadiga ega bo’lgan. Metal spirtida esa uglerod atomi 3 ta vodorod atomidan elektronlar olib (aniqrog’i, o’rtadagi bog’ elektronlarni o’zi tomon siljitib), kislorod atomiga 1 ta elektron beradi. Bu berilgan elektron tufayli uglerod atomida +1 birlik zaryad yig’iladi. Zaryadlarning arifmetik yig’indisi -3+1=-2
Ingold birinchi bo’lib o’ziga elektron yoki elektron juftini qabul qiluvchi zarracha (atom, molekula, ion)ni elektrofil, aksincha elektron juftini beruvchi (qaytaruvchi)ni nukleofil reagent deb atashni taklif qildi. Organik kimyoda oksidlanish darajasi formal tushuncha bo’lib, undan moddaning reaksiya natijasida o’zgargan oxirgi va dastlabki holatlarni taqqoslash uchun foydalaniladi. Bu tushunchaning rekasiya mexanizmiga aloqasi yo’q.
Organik birikmalar oksidlanish darajasining o’zgarishi bilan boradigan reaksiyalarga karbkation va karbanionlar hosil qilib kechadigan reaksiyalar kiradi. Nihoyat, shuni ham eslatib o’tish kerakki, organik kimyoda oksidlanish darajasining bir birlikka o’zgarishiga bitta elektron juftining boshqa atomga o’tishi yoki siljishi muvofiq keladi. Yuqorida elektron jufti emas, elektron siljiydi deb tushuntirilgan edi. Aslida, masalan, metal spirtida C:O juftidagi uglerodning bitta elektroni yoki o’rtadagi juft kislorod atomi tomon siljiydi degan so’zlar ekvivalentdir.
|
| |