Какая валентность у кислорода в соединениях?

Для того чтобы определить возможные значения валентности кислорода, следует изучить положение элемента в периодической таблице, основные черты строения его атома. Такой подход удобен при изучении вопроса о том, какая валентность у кислорода типичная, а какая для него нехарактерна. В наиболее распространенных соединениях проявляется обычная валентность — II. Эта особенность позволяет определять число связей другого атома в готовых бинарных формулах с участием кислорода.

Какая валентность у кислорода?

На первоначальном этапе накопления знаний о свойствах и строении веществ химики думали, что валентность — это способность связывать определенное количество атомов в молекулу вещества. Многие ученые после открытия элемента пытались понять, какая валентность у кислорода. Ответ был получен экспериментальным путем: кислород присоединяет в химической реакции два атома одновалентного водорода, значит, двухвалентен. Представления о химической связи менялись по мере накопления знаний о строении вещества. В своей теории валентности Г. Льюис и В. Коссель раскрывают сущность химического взаимодействия с точки зрения электронного строения. Исследователи объясняли способность атома к образованию определенного числа связей стремлением к наиболее устойчивому энергетическому состоянию. В случае его достижения наименьшая частица вещества становится более стабильной. В теории и структурах Льюиса большое внимание уделяется роли внешних электронов, принимающих участие в создании химической связи.

Особенности размещения кислорода в периодической таблице

Для того чтобы определить, какая валентность у кислорода, необходимо рассмотреть некоторые особенности его электронного строения. Кислород возглавляет 16 группу периодической таблицы. Тривиальное название семейства элементов — «халькогены», по устаревшей классификации они относятся к VI(А) группе. В периодической таблице кислород находится в ячейке под №8. Ядро содержит в своем составе 8 положительных и столько же нейтральных элементарных частиц. В пространстве атома насчитывается два энергетических уровня, которые возникают при движении 8 электронов, из которых 6 — внешние.

Какая существует зависимость между составом атома и валентностью?

На последнем уровне атома кислорода содержатся 2 неспаренных электрона. Элемент уступает фтору по значению электроотрицательности (способности притягивать к себе связывающие электронные пары). При образовании соединений с другими элементами кислород притягивает к себе возникшую в молекуле общую электронную плотность (кроме электронов фтора). Достижение устойчивого состояния внешней оболочки возможно при добавлении двух отрицательных зарядов. Это означает, что кислороду требуется 2 электрона. Возможные следующие варианты: принять один электрон (валентность II), отобрать у другого атома 2 электрона (валентность II), не принимать электроны от других атомов (валентность 0). Типичное поведение кислорода характеризует второй случай. Этим способом можно воспользоваться, чтобы узнать, какая валентность у кислорода наиболее типичная в его распространенных соединениях. К таковым относится большинство оксидов металлов и неметаллов.

Как проявляется валентность в соединениях?

Кислород способен непосредственно взаимодействовать со многими химическими элементами. Известны его соединения практически со всеми представителями таблицы Менделеева (за исключением инертных газов: аргона, гелия, неона). В реакцию с галогенами, благородными металлами кислород может непосредственно не вступать, но оксиды Au₂O₃, F₂O, Cl₂O₇ и другие существуют (получают косвенно). Для бинарных соединений, в образовании которых принимает участие кислород, характерны ковалентная связь и полярность. Валентность в таких молекулах зависит от числа возникших пар электронов, к которым притягиваются ядра разных атомов. В подавляющем большинстве соединений атомы кислорода участвуют в создании двух ковалентных связей. Например, в оксидах СО₂, Р₂О₅, SO₂, SO₃, К₂О, В₂О₃, Мо₂О₅ и в других молекулах. В катионе гидроксония Н₃О+ кислород проявляет нетипичную для него валентность III. Наличием пероксогруппы –О—О– обусловлен необычный характер пероксида водорода Н₂О₂. В этом соединении кислород проявляет свойственную ему валентность II.

Как определить валентность элементов?

Представление о валентных возможностях кислорода дает структура Льюиса — химический знак элемента, вокруг которого точками отмечают электроны внешнего слоя. Именно они принимают участие в созидании молекул, входят в состав общих электронных пар. Формула Льюиса наглядно демонстрирует валентность кислорода, соответствующую числу его неспаренных электронов (2). Такой же результат дает использование графических электронных структур. В двух ячейках внешнего энергетического уровня кислорода расположены неспаренные электроны (обозначены в формуле стрелочками). Сведения о том, какая валентность у кислорода, позволяют определить по готовой формуле бинарного соединения значение для соседних атомов. Для этого проводят несложные расчеты. Сначала умножают число атомов О на показатель обычной для кислорода валентности. Полученное значение нужно поделить на тот индекс, что указан в формуле рядом с химическим символом другого элемента в соединении с кислородом. При помощи простого способа подсчитаем валентность углерода и фосфора в их оксидах.

1. Умножим индекс справа внизу от знака О в диоксиде СО₂ на типичную валентность элемента: 2 • 2 = 4. Полученное число поделим на индекс, указанный для углерода: 4/1 = 4. В диоксиде СО₂ углерод находится в своем высшем валентном состоянии IV.
2. Индекс внизу справа от химического символа кислорода в оксиде фосфора Р₂О₅ умножим на типичную валентность атома О: 5 • 2 = 10. Это число поделим на указанный в формуле индекс справа внизу от атома фосфора: 10/2 = 5. В оксиде фосфор находится в состоянии своей высшей валентности V.