Как решать? Можно быстро вспомнить какие валентности проявляют элементы, а можно тщательно расписать конфигурации валентной электронной оболочки. На экзамене лучше действовать быстро. Мы дадим быстрый ответ, но и подробно поясним его.
В демоверсии ЕГЭ приводится короткая форма таблицы Менделеева где нет конфигураций электронных оболочек. Конфигурации придется строить самим.
Порядок заполнения орбиталей следующий
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f =5d < 6p < 7s < 5f=6d …
на s подуровне 1 орбиталь 2 электрона
на p подуровне 3 орбитали 6 электрона
на d подуровне 5 орбиталей 10 электрона
на f подуровне 7 орбиталей 14 электронов
1) Sr - стронций II группа, валентность 2 проявляет, SrO, Sr(OH)2 А теперь рассмотрим электронное строение атома. Sr - порядковый номер 38, заряд ядра +38, 38 электронов. Распределение электронов по орбиталям 1s22s22p63s23p64s23d104p65s2 Проверяем число электронов 2+2+6+2+6+2+10+6+2=38 Рассмотрим электроны на внешних по энергии орбиталях. На s орбитали 2 спаренных электрона, в возбужденном состоянии один электрон с s орбитали может переходить на p орбиталь, за счет этих неспаренных электронов стронций проявляет валентность 2 (II)
2) P- фосфор V группа. Валентность 5 проявляет PCl5. Но но для порядка распишем электронное строение атома. P порядковый номер 15, заряд ядра атома +15, 15 электронов. Распределение электронов по орбиталям 1s22s22p63s23p3 Проверим 2+2+6+2+3=15. Рассмотрим электроны на внешних по энергии орбиталях.
На s орбитали 2 спаренных электрона, а на p орбитали 3 неспаренных электрона. Но дело в том, что на 3 энергетическом слое есть еще и d подуровень. И в возбужденном состоянии электрон с s подуровня может перейти на d подуровень Тогда у фосфора получается 5 неспаренных электронов на 5 орбиталях. За счет них он может проявлять валентность 5 (V).
3) N - азот 5 группа. Азот очень похож на фосфор, азот находится в V группе, но вот валентность 5 он не проявляет. Почему? N порядковый номер 7, заряд ядра атома +7, 7 электронов. Распределение электронов по орбиталям 1s22s22p3 Проверим 2+2+3=7. Рассмотрим электроны на внешних по энергии орбиталях.
За счет 3-х неспаренных электронов на 2p орбиталях азот может образовывать ковалентные связи за счет спаривания электронов. Но на втором энергетическом слое нет d подуровня и нет d орбиталей. Поэтому у азота нет возможности распарить электрон на 2s орбитали. Поэтому валентность 4, четвертую связь связь азот образует по донорно-акцепторному механизму (например в азотной кислоте). Таким образом максимальная валентность азота - 4 (IV). Тут важно понимать, что степень окисления +5 не означает валентность V.
4) O - кислород. IV группа. Проявляет валентность 2, например, CO2. Кислород O порядковый номер 8, заряд ядра атома +8, 8 электронов. Распределение электронов по 'орбиталям 1s22s22p4 Проверим 2+2+4=8. Рассмотрим электроны на внешних по энергии орбиталях.
на p подуровне 2 неспаренных электрона, за счет которых кислород образует ковалентные связи. 2 неспаренных электрона на p подуровне на одной орбитале кислород никак не может распарить. Поэтому наиболее характерная валентность для кислорода 2 II. А как же донорно-акцепторный механизм? В природе практически нет элементов которые могли бы оттянуть целиком пару электронов от кислорода к себе, за исключением другого кислорода. В молекуле озона один из атомов кислорода проявляет валентность III, в растворах кислот встречается комплексный ион гидроксоний [Н3О]+ там кислород тоже проявляет валентность III. Во-первых, это выходит за рамки школьного курса химии. А во-вторых III это все равно не IV.
5) Pb 82- свинец IV группа проявляет валентности 2 и 4. Распределение электронов по орбиталям 1s22s22p63s23p64s23d104p65s25p65d106s24f146p2 На 6 энергетическом слое 2 подуровня 6s и 6p с орбиталями s и p. На s орбитале 2 спаренных электрона, на 6p подуровне электроны занимают разные орбитали, по правилу Хунда. Таким образом у нас 2 неспаренных электрона. За счет двух неспаренных электронов, свинец проявляет валентность 2. В возбужденном состоянии электрон с s орбитали может переходить на p орбиталь, причем переходить на свободную p орбиталь. Тогда у свинца будет 4 неспаренных электрона. За счет них он проявляет валентность 4.
Пожалуй, только свинец может вызвать затруднения для поиска быстрого ответа. В таблице растворимости упомянуты только двухвалентные соли свинца, и не все могут быстро вспомнить соединения где он проявляет валентность IV.
Вывод валентность не равную номеру группы проявляют кислород и азот.