ვალენტობა და ჟანგვის ხარისხი

ვალენტობა

ყველა ატომი(გარდა ინერტული აირების ატომებისა) მიისწარფვის გარე ელექტრონული შრის დასრულებისაკენ. ამის მიღწევა შესაძლებელია ელექტრონების გაცემის ან მიღების გზით ქიმიური ბმის წარმოქმნის პროცესში. ბმების რაოდენობას, რომელიც ატომმა შეიძლება დაამყაროს სხვა ატომებთან - ვალენტობა ეწოდება.

ვალენტობა არის ატომის უნარი, მიიერთოს სხვა ატომების განსაზღვრული რიცხვი.

მაგალითად:
* წყალბადს გააჩნია ერთადერთი ელექტრონი და შეუძლია გასცეს ან გააწყვილოს იგი, ან მიიღოს კიდევ ერთი ელექტრონი და დაისრულოს გარე შრე. ასე, რომ წყალბადის ვალენტობა ნაერთებში შეიძლება იყოს მხოლოდ 1-ის ტოლი.
* ჟანგბადს გააჩნია 2 გაუწყვილებელი ელექტრონი, ამიტომ მას შეუძლია მათი გაწყვილება ორ სხვა ელექტრონთნ. ამიტომ მისი ვალენტობა ყოველთვის 2-ია.

არიან 3, 4, 5, 6, 7 და 8 ვალენტიანი ატომებიც. რადგან ატომთა გარე შრეზე 8- ზე მეტი ელექტრონი არ მოძრაობს, 8-ზე მეტ ვალენტიანი ელემენტები არ არსებობენ.
ზოგ ელემენტს მუდმივი ვალენტობა აქვს, ზოგს ცვალებადი ანუ სხვადასხვა ნაერთში სხვადასხვა. ვალენტობას აღნიშნავენ რომაული ციფრებით.

მუდმივვალენტიანი ელემენტების ვალენტობა ემთხვევა მათ ჯგუფის ნომერს პერიოდულ სისტემაში.

ყველა ნივთიერებას აქვს მუდმივი შედგენილობა, რადგან ატომები ერთმანეთს უკავშირდებიან მკაცრად განსაზღვრული რაოდენობით ვალენტობების შესაბამისად. ნივთიერების შედგენილობა გამოისახება ქიმიური ფორმულით, რომელშიც ჩანს თუ რამდენი ატომისა და რომელი ელემენტის ატომებისაგან შედგება ის. ფორმულის ჩასაწერად გამოიყენება ელემენტთა სიმბოლოები და ინდექსები (რიცხვები სიმბოლოს მარჯვენა ქვედა კუთხეში). ინდექსი გვიჩვენებს თუ მოცემული ელემენტის რამდენი ატომია კონკრეტულ ფორმულაში.

მაგალითად, წყლის მოლეკულური ფორმულაა:

არსებობს გრაფიკული ანუ სტრუქტურული ფორმულა, სადაც ელემენტთა ვალენტობები გამოსახულია სავალენტო ხაზებით და გვიჩვენებს ატომთა შეერთების თანამიმდევრობას:

რამდენი სავალენტო ხაზიც აქვს ელემენტის სიმბოლოს, იმდენ ვალენტიანია ის ამ ნაერთში.
ნივთიერების ფორმულა რომ სწორად შევადგინოთ, უნდა ვიცოდეთ მასში შემავალი ელემენტების ვალენტობები. ვალენტობას ფორმულაში მიუთითებენ რომაული ციფრებით ელემენტის ქიმიური სიმბოლოს თავზე. ფორმულაში ერთი ელემენტის ვალენტობის და ინდექსის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ვალენტობისა და ინდექსის ნამრავლისა.

მაგალითად, შევადგინოთ ფოსფორის ჟანგბადთან ნაერთის ფორმულა, თუ ვიცით, რომ ფოსფორი ამ ნაერთში V ვალენტიანია:

1. ვწერთ ელემენტთა სიმბოლოებს

2. თავზე ვაწერთ თავიანთ ვალენტობებს:

3. ვპოულობთ 5-ის და 2-ის უმცირეს საერთო ჯერადს, ესაა 10, და ინდექსების საპოვნელად ვყოფთ თითოეული ელემენტის ვალენტობაზე

4. მიღებულ რიცხვებს ვუწერთ ელემენტებს ინდექსებად:

ორელემენტიანი ანუ ბინარული ნაერთების ფორმულის შედგენისას თუ ვალენტობები არ იკვეცება, შიძლება ვისარგებლოთ მარტივი წესით: ვალენტობები ჯვარედინად მივუწეროთ ელემენტებს.მაგ:.

შესაძლებელია უცნობვალენტიანი ელემენტის ვალენტობის დადგენა თუ ცნობილია მეორე ელემენტის ვალენტობა ფორმულაში.
მაგალითად:

ამ ფორმულაში გოგირდის ინდექსია 1, რადგან ერთი არ იწერება, მაგრამ იგულისხმება (თუ სიმბოლოს ინდექსი არ უწერია, იგულისხმება, რომ მისი ინდექსია ერთი). რადგან ერთი ელემენტის ინდექსისა და ვალენტობის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ინდექსისა და ვალენტობის ნამრავლისა, ამიტომ :
X*1=2 * 3
X =6
მაშასადამე, გოგირდის ვალენტობა ამ ნაერთში არის VI.

 

ჟანგვის ხარისხი

ელექტრონების გაცემის ან მიღების შემთხვევაში ატომები იმუხტებიან დადებითად ან უარყოფითად. მუხტის სიდიდე დამოკიდებულია გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვზე.
მაგალითად: ნატრიუმის ქლორიდის წარმოქმნის დროს ნატრიუმის ატომი გასცემს ერთ ელექტრონს, ქლორის ატომი კი მიიღებს ერთ ელექტრონს. შესაბამისად ნატრიუმის მუხტი იქნება +1, ქლორის -1:

* მუხტის სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს, არის ჟანგვის ხარისხი ან ჟანგვის რიცხვი.
* თუ ატომმა გასცა ელექტრონი, მაშინ ჟანგვის ხარისხი დადებითია, ხოლო თუ მიიღო ელექტრონი, მაშინ - უარყოფითი.

იონურ ნაერთებში ელემენტთა ჟანგვის ხარისხი იონთა მუხტის ტოლია. მაგრამ ელემენტებს ჟანგვის ხარისხებს უწერენ არაიონურ ნერთებშიც. კოვალენტურ-პოლარულ ნაერთებში არ ხდება ელექტრონის მთლიანად გაცემა ან მიღება, მაგრამ პირობითად თვლიან, რომ ერთმა ელემენტმა, რომლისგანაც გადაწეულია ელექტრონი, გასცა იგი, ხოლო მეორემ - მიიღო.
ნაერთთა ფორმულებში, უმრავლეს შემთხვევაში მითითებულია არა რეალური, არამედ პირობითი მუხტი.

ჟანგვის ხარისხი, ანუ ჟანგვის რიცხვი არის ქიმიური ელემენტის პირობითი მუხტი ნაერთში, რომელიც გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს.

ჟანგვის ხარისხი შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. ელემენტის უმცირეს უარყოფით ჟანგვის ხარსხს ეწოდება უდაბლესი, ხოლო უდიდეს დადებით მნიშვნელობას - უმაღლესი ჟანგვის ხარისხი. მაგალითად, გოგირდის ჟანგვის ხარისხები შეიძლება იყოს: -2, 0, +2, +4, +6. უდაბლესია -2, ხოლო უმაღლესია +6.
ჟანგვის ხარისხი ასევე შეიძლება იყოს ნულის ტოლი, მაგალითად კოვალენტურ -არაპოლარულ ნაერთებში ელემენტთა ჟანგვის ხარისხი ნულის ტოლია.

არსებობს ნაერთში ელემენტის ჟანგვის ხარისხის გამოსათვლელი რამდენიმე წესი:

1. მარტივ ნივთიერებაში, სადაც კოვალენტურ-არაპოლარული ბმებია, რადგან არ ხდება ელექტრონების გადასვლა ან გადაწევა ერთი ატომიდან მეორისკენ, ჟანგვის ხარისხი ნულის ტოლია.

ეს ის შემთხვევაა, როცა ჟანგვის ხარისხი არ უდრის ელემენტის ვალენტობას. მაგალითად - ში ელემენტთა ვალენტობაა ერთი, მაგრამ ჟანგვის ხარისხი - 0.

2. რადგან მოლეკულები ნეიტრალურია, ამიტომ ნაერთის შედგენილობაში შემავალი ცალკეული ატომების დადებითი და უარყოფითი ჟანგვის ხარისხების (ელემენტის ჟანგვის ხარისხის ნამრავლი ინდექსზე) ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია.  

3.წყალბადის ჟანგვის ხარისხი არამეტალებთან ყოველთვის არის +1,ხოლო მეტალებთან -1(მინუს ერთი), რადგან მეტალებს უფრო მცირე ელექტროუარყოფითობა აქვთ, ვიდრე წყალბადს.
4. ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხი ყველა ნაერთში არის -2, გარდა ფტორთან მისი ნაერთისა. ფტორი ერთადერთი მეტად ელექტროუარყოფითი ელემენტია ვიდრე ჟანგბადი, ამიტომ მასთან ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხია +2.
5. მეტალების ჟანგვის ხარისხი ყოველთვის დადებითია და უდრის მათ ვალენტობას კონკრეტულ ნაერთში.
6. არამეტალების უარყოფითი ჟანგვის ხარისხი უდრის იმ ელექტრონთა რიცხვს, რამდენიც მათ გარე შრის შევსებამდე აკლიათ (ჯგუფის ნომრის მიხედვით პერიოდულ სისტემაში).

ამ წესების გათვალისწინებით, შეგვიძლია გამოვთვალოთ ელემენტთა ჟანგვის ხარისხები ნაერთებში. მაგალითად:

რადგან არამეტალებთან წყალბადის ჟანგვის ხარისხი ყოველთვის +1-ია, ხოლო ქლორს შრის დასრულებამდე აკლია ერთი ელექტრონი, ამასთან ჟანგვის ხარისხების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლი უნდა იყოს: +1+(-1)=0

ანალოგიურად, წყალბადის ჟანგვის ხარისხი ვიცით, რომ +1-ია, ხოლო გოგირდს აკლია 2 ელექტრონი შრის დასრულებამდე. ამასთან +1∙2+(-2)=0, (ერთი ელემენტის ჟანგვის ხარისხისა და ინდექსის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ჟანგვის ხარისხისა და ინდექსის ნამრავლის)

, გოგირდის ჟანგვის ხარისხის გამოთვლა ხდება შემდეგნაირად:

მაშასადამე გოგირდის ხარისხი იქნება +6:

ჟანგბადის ხარისხი -2-ია, კალიუმის ვალენტობა ყოველთვის ერთია და ხარისხი იქნება +1, ხოლო ალგებრული ჯამის პრინციპით გამოვითვლით, რომ მანგანუმის ჟანგვის ხარისხია +7:

+1+X+(-8)=0

X=+7

რეზიუმე:
* ვალენტობა არის ელემენტის ატომის უნარი, დაამყაროს განსაზღვრული რაოდენობის ქიმიური ბმები სხვა ატომებთან.
* ქიმიური ფორმულა ეწოდება ნივთიერების შედგენილობის პირობით ჩაწერას ქიმიური სიმბოლოებით და ინდექსებით და იგი გვიჩვენებს ნივთიერების რაოდენობრივ და თვისებრივ შედგენილობას.
* ჟანგვის ხარისხი არის იონის პირობითი მუხტი ნაერთში გამოთვლილი იმ დაშვებით, რომ იონურიც და კოვალენტურ-პოლარული ნაერთებიც იონებისგან შედგება და გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს. იგი შეიძლება იყოს დადებითი, უარყოფითი ან ნულის ტოლი.

ამრიგად, გავეცანით ცნებებს ვალენტობა და ჟანგვის ხარისხი, შემდეგი გაკვეთილის თემა იქნება ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები.