Валентность кислорода (О)

 Теория:

Валентность кислорода это способность образовывать в соединениях в подавляющем большинстве химических соединений равна II (двум).

Это означает, что атом кислорода всегда стремится сформировать две химические связи с другими атомами.

Например, в молекуле воды (H₂O) кислород связан с двумя атомами водорода.

А в углекислом газе (CO₂) он образует две двойные связи с углеродом.

Почему валентность кислорода II (два)?

Валентность элемента определяется его способностью образовывать химические связи с другими атомами.

Эта способность, в свою очередь, тесно связана с строением внешнего электронного слоя атома (валентными электронами).

Электронная конфигурация кислорода:

Атомный номер кислорода (O) равен 8. Это значит, что у него 8 протонов в ядре и 8 электронов вокруг него (в нейтральном атоме).

Электронная конфигурация кислорода: 1s²2s²2p⁴.

Валентные электроны: Это электроны на самом внешнем энергетическом уровне.

Для кислорода это второй энергетический уровень (2s²2p⁴), на котором находится 6 валентных электронов.

Стремление к стабильности (правило октета):

Атомы стремятся к завершению своего внешнего электронного слоя, чтобы достичь стабильной конфигурации, подобной конфигурации инертного газа (обычно 8 электронов, так называемое «правило октета»).

У кислорода 6 валентных электронов. Чтобы иметь 8 электронов на внешнем слое, ему необходимо приобрести 2 электрона.

Он может это сделать либо приняв 2 электрона от других атомов (образуя ион O²⁻), либо образовав 2 общие электронные пары (ковалентные связи) с другими атомами.

Образование связей:

Так как кислороду нужно 2 электрона для стабильности, он формирует 2 связи. Каждая связь «дает» ему один электрон от партнера.

Например, в H₂O (вода): каждый из двух атомов водорода предоставляет по одному электрону, и кислород образует две ковалентные связи, завершая свой октет.

В O₂(молекулярный кислород): два атома кислорода образуют двойную связь, делясь по два электрона каждый, и таким образом каждый атом достигает октета.

Именно поэтому в подавляющем большинстве своих соединений кислород проявляет валентность II.

Валентность кислорода 1, 3 и 4

Валентность I (один)

В пероксидах: В таких соединениях, как пероксид водорода (H₂O₂), атомы кислорода связаны друг с другом (O-O связь).

Каждый из этих атомов кислорода образует две связи: одну с другим атомом кислорода и одну с другим атомом (например, водородом).

Однако, если мы рассматриваем валентность каждого отдельного атома кислорода в группе O-O, то она равна II.

Валентность III (три)

В ионе гидроксония (H₃O⁺): Это один из классических примеров, где кислород проявляет валентность III.

В этом ионе атом кислорода образует три ковалентные связи с тремя атомами водорода, при этом имея положительный заряд на всем ионе.

Это происходит за счет донорно-акцепторного механизма образования связи.

В оксиде углерода(II) (угарный газ, CO): Между атомами углерода и кислорода существует тройная связь (одна сигма-связь и две пи-связи).

Одна из этих связей образуется по донорно-акцепторному механизму, где кислород предоставляет неподеленную электронную пару.

В таком случае можно говорить о валентности III для кислорода.

Валентность IV (четыре)

В соединениях, где кислород выступает в роли лиганда: В некоторых комплексных соединениях, особенно с очень электроположительными элементами или в экзотических условиях, кислород может образовывать до четырех связей.

Однако это крайне редкие случаи и обычно рассматриваются в рамках более сложной теории химической связи, нежели простой классической валентности.

Тем не менее, некоторые источники указывают на возможность максимальной валентности кислорода до IV.

Как определить валентность кислорода?

На практике, когда вы видите химическую формулу, и в ней есть кислород, его валентность в большинстве случаев можно считать равной II (двум).

Это одно из основных правил, которое помогает определять валентность других элементов в соединении.

Порядок определения валентности (на примере CO₂):

Используйте известные постоянные валентности:

1. Валентность кислорода почти всегда II.
2. Валентность водорода почти всегда I.

Запишите формулу соединения: CO₂.

Определите суммарное количество «единиц валентности» для атома с известной валентностью:

В CO₂ у нас 2 атома кислорода.

Каждый атом кислорода имеет валентность II.

Суммарная валентность кислорода: 2 × II = IV (четыре).

Сумма валентностей всех атомов одного элемента должна быть равна сумме валентностей всех атомов другого элемента в соединении:

Так как в молекуле CO₂ один атом углерода (C) связан с двумя атомами кислорода, суммарная валентность атомов кислорода (IV) должна быть компенсирована валентностью атома углерода.

Следовательно, валентность углерода в CO₂ также равна IV.

Пример с H₂SO₄ (серная кислота):

Валентность H = I, Валентность O = II.

Суммарная валентность H : 2 × I = II.

Суммарная валентность O : 4 × II = VIII.

Сумма валентностей водорода и серы должна быть равна сумме валентностей кислорода.

Поскольку сера (S) одна, а водород дает II единицы валентности, то валентность серы должна быть VIII − II = VI.

Следовательно, в серной кислоте валентность серы равна VI.

 Пример решения, задача:

Существует гипотетическое соединение XO₂, где X — неизвестный элемент.

Известно, что в этом соединении элемент X проявляет валентность IV (четыре).

Определите валентность кислорода (O) в этом соединении.

Решение:

Запишем формулу соединения: XO₂.

Определим суммарную валентность всех атомов известного элемента (X):

В молекуле XO₂ содержится 1 атом элемента X.

Валентность элемента X по условию равна IV.

Суммарная валентность элемента X в этом соединении: 1 × IV = IV (четыре).

Определим валентность кислорода (O):

В бинарных соединениях (состоящих из двух элементов), сумма валентностей всех атомов одного элемента должна быть равна сумме валентностей всех атомов другого элемента.

Суммарная валентность кислорода также должна быть IV.

В молекуле XO₂ содержится 2 атома кислорода.

Чтобы найти валентность одного атома кислорода, нужно разделить суммарную валентность на количество атомов: IV ÷ 2 = II.

Ответ:

Валентность кислорода (O) в соединении XO₂ равна II (двум).

 Часто задаваемые вопросы