ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ковалентность из "Электронная теория кислот и оснований" Единственное правило, которым следует пользоваться, состоит в том, что незаполненные орбиты атома могут заполняться электронами другого атома. Оно названо правилом пар, так как заполненная орбита содержит два электрона. [c.39] Так как замена правила октетов правилом пар не приводит ни к каким различиям при рассмотрении главных элементов, последние не будут здесь обсуждаться. Точно так же не будут разбираться элементы редких земель. Читатели, интересующиеся редкими землями, могут обратиться к статье Пирса и Сельвуда [6]. [c.39] Прежде чем перейти к краткому обсуждению переходных металлов , следует упомянуть об одном факте. В действительности ни один одноатомный отрицательный ион не имеет заряда, превышающего — 2. Очень немногие одноатомные положительные ионы имеют заряд больший, чем -]-3. Например, мы привыкли представлять ион олова с валентностью - -А, но фактически в чистом хлорном олове, типичном ковалентном соединении, нет никаких ионов олова. Даже в воде ион олова не существует в виде одноатомного иона, несущего на себе четыре положительных заряда. Очевидно, в обыкновенных химических реакциях участвует энергия, недостаточная для образования зарядов, превышающих —2 или - -3. Согласно закону Кулона, размер атомов также должен иметь большое значение при образовании ионов поэтому небольшой атом бериллия не проявляет особой тенденции к образованию иона. [c.39] Легко можно удалить два электрона (предположим, что речь идет о двух из четырех непарных Зй-электронах) и получить ион двухвалентного железа, немного более трудно удалить третий, но удалить четвертый обычными химическими средствами невозможно вследствие сильного электрического поля. Большинство ионов этих металлов сохраняют непарные электроны, на что указывают их окраска и парамагнитные свойства. [c.40] Когда атомы взаимно заполняют одну или несколько орбит, образуя ковалентные связи, число пар, поделенных между ними, зависит от различных факторов, а именно 1) от числа непарных электронов в каждом атоме и 2) от пространственных условий. Не забывая о втором факторе, мы подчеркнем первый. При первом приложении правила пар к любому соединению, выбранному в качестве примера, мы будем считать, что оно как бы состоит из нейтральных атомов. [c.40] Химические доказательства для выбора между двумя формулами, повидимому, неубедительны. Во второй формуле два из спаренных электронов верхнего атома серы разъединились, чтобы спариться с двумя неспаренными электронами нижнего атома серы. Таким образом верхний атом серы имеет в валентной оболочке десять электронов. ЗаЕц по своим химическим свойствам в некоторой степени похоже на SFg, но более реакционноспособно. [c.43] Из этих примеров очевидно, что для соединений главных элементов правило пар (чаще, чем правило октетов) автоматически дает правильный результат, если рассматривать образование молекулы тем же способом, каким построена периодическая система. Большее число примеров, взятых из переходных металлов , будет сейчас разобрано. [c.44] Все атомы переходных металлов имеют один или два электрона на самой внешней оболочке и поэтому ведут себя прежде всего, как металлы. Большинство из них имеет два электрона в крайней оболочке, а большая часть остальных с химической точки зрения может рассматриваться как имеющая тоже два электрона. Сходство их, когда они выступают в роли катионов, уже было разобрано. [c.44] Заметим, что здесь в валентной оболочке атома серы, согласно правилу пар, содержится двенадцать электронов. Обычный способ писания формул лишь с восемью электронами был первоначально принят с целью добиться согласия с правилом октетов (возврат к классическим формулам будет разобран в следующем разделе). [c.45] Причина, почему Сг -ион не существует, состоит в том, что такой ион все еще содержал бы четыре неспаренных электрона и был бы слишком неустойчив. Заполнение всех шести неполных орбит привело бы к образованию одноатомного иона с зарядом — 6, а этот заряд слишком велик, для того чтобы возникнуть против кулоновых сил отталкивания. [c.46] Все эти четыре формулы эквивалентны старым формулам, которые употреблялись до открытия электронов, т. е. [c.47] Неспособность карбонилов и нитрозилов переходных металлов подчиняться правилу октетов была обнаружена очень давно. Поэтому неудивительно, что современные представления об их валентных взаимоотношениях так близки к развитым здесь идеям, что их дальнейшее обсуждение излишне. [c.48] Рассмотрение других ковалентных соединений переходных металлов было бы интересным, но относительно большинства из них оно было бы необоснованным, так как для этого недостает надежных экспериментальных данных. Однако приведенных примеров ковалентных соединений вместе с разобранными в предыдущем разделе достаточно для иллюстрации применимости правила пар к проблеме валентности. Очевидно, что правильное пользование правилом пар требует применения наших сведений об атомных орбитах и видоизменения нашего способа писания электронных символов, в которых два частично заполненных уровня с практически одинаковой энергией должны изображаться как одна валентная оболочка. [c.48] Вернуться к основной статье