ВАЛЕНТНОКӢ BA ИМКОНИЯТҲОИ ВАЛЕНТИИ АТОМҲО

      Валентнокӣ. Мафҳуми «валентнокӣ» яке аз мафҳумҳои муҳимтарини химия мебошад. Пешравӣ дар омӯзиши бандҳои химиявӣ барои ошкор намудани моҳияти физикии ин мафҳум имконияти хуб дод.
      Дар айни замон валентнокии элементҳои химиявиро бо адади бандҳои ковалентӣ, ки атоми додашуда бо атомҳои дигар ташкил мекунад, муайян менамоянд.
      Дар ҳосилшавии бандҳои химиявӣ, асосан, электронҳои қабатҳои берунаи электронӣ иштирок мекунанд. Аз ин сабаб валентнокии калонтарини атом, яъне адади калонтарини бандҳои ковалентие, ки атом ташкил карда метавонад, бо адади электронҳое, ки дар қабати берунаи электронӣ ҷойгиранд, муайян карда мешавад. Ин электронҳо, чун қоида, бо электронҳои берунаи атомҳои дигар қобилияти ҳосил намудани ҷуфтҳои электронии умумиро доранд. Аз ин рӯ, валентнокии элементҳоро инчунин бо адади ҷуфтҳои электроние, ки дар ҳосил намудани бандҳои химиявӣ иштирок мекунанд, муайян кардан мумкин аст.
     Имкониятҳои валентии атомҳо. Ба шумо маълум аст, ки дар бисёр мавридҳо валентнокии олии элемент ба миқдори электронҳои қабати берунаи он баробар аст. Вале мисолҳое низ во мехӯранд, ки дар онҳо ин қоида риоя намешавад. Ба сифати мисол элементҳои даври дуюм нитроген (N), оксиген (O) ва фтор (Ғ)-ро дида мебароем.
Сабаби ба қоидаи боло итоат накардани ин элементҳо ба сохти электронии онҳо вобаста аст. Конфигуратсияи электронии нитроген чунин аст:

     Чуноне мебинем, нитроген дар қабати берунааш 3 электрони тоқ дорад. Савияи энергии холии наздиктарин дар s-қишри қабати сеюм ҷойгир аст, вале барои ин савия гузаштани яке аз s-электронҳои нитроген имконияти амалӣ вуҷуд надорад. Азбаски валентнокии элемент бо миқдори электронҳои тоқ баробар аст, бинобар ин нитроген бояд дорои валентнокии олии 3 бошад. Масалан, нитроген дар пайвастагиҳои ҳидрогениаш севалента мебошад. Вале барои нитроген имконияте мавҷуд аст, ки ба туфайли он нитроген метавонад дорои валенти олии 4 гардад (ниг. ба расми 6).

Расми 6. Ҳосишавии иони аммоний

        Аз расм аён аст, ки нитроген се банди ковалентиро аз ҳисоби се электрони тоқи худ бо электронҳои мувофиқи се атоми ҳидроген ҳосил мекунад. Банди чаҳоруми ковалентӣ дар натиҷаи он ташкил мешавад, ки яке аз электронҳои ҷуфти нитроген аз s-қишри қабати дуюм ба яке аз савияи энергии холии s-қишри иони ҳидроген мегузарад.
     Чуноне мебинем, механизми ҳосилшавии банди ковалентии чоруми нитроген аз механизми ҳосилшавии бандҳои ковалентии дигар фарқ мекунад. Дар ин механизм, бархилофи механизми маъмулӣ, ҳар ду атом барои ҳосил намудани банди ковалентӣ яктои электронашонро надода, баръакс яке аз атомҳо барои ҳосил намудани банди ковалентӣ ҳар ду электронашро дода, атоми дигар савияи энергии холиашро пешниҳод менамояд. Атоме, ки электрони худро медиҳад, донор ва атоме, ки савияи энергии холии худро пешниҳод менамояд, аксептор номида мешаванд.
    Донистани сохти электронии элементҳо ба мо имконият медиҳад, ки сабаби дувалентагии оксиген ва шашвалента будани сулфурро муайян кунем.
      Дар атоми сулфур ҷойгиршавии электронҳо дар қабату қишрҳои электронӣ чунин аст:

     Чӣ хеле аз нақша мебинем, дар атоми сулфур ду электрони тоқ мавҷуд аст. Аз ин сабаб имконияти ду банди ковалентӣ ҳосил намудани сулфур равшан аст. Дар ҳақиқат пайвастагиҳои сулфури дувалента, масалан H₂S, маълуманд. Вале барои донистани имкониятҳои валентии элемент донистани сохти электронии он на танҳо дар ҳолати асосӣ, балки дар ҳолати ангезиш низ зарур аст. Сохти электронии сулфур дар ҳолати асосӣ ба шумо маълум аст. Акнун сохти электронии сулфурро дар ҳолати ангезиш дида мебароем. Дар ин ҳолат як ё ду электрон (мувофиқан аз s ва р-қишри қабати берунаи электронӣ) ба савияҳои энергии холии d-қишр мегузаранд. Дар натиҷа, ду ҳолати ангезишии сулфурро ҳосил мекунем, ки конфигуратсияи электронии онҳо дар поён оварда шудааст:

     Аз ин ҷо маълум аст, ки барои чӣ сулфур дар SO₂ чорвалента ва дар SO₃ шашвалента мебошад. Ҳамин тавр, валентнокии олии сулфур 6 мебошад. Бояд қайд кунем, ки ба ҳолати ангезишӣ гузаштани атом дар ҳамон вақт имконпазир аст, ки агар энергияи дар натиҷаи ҳосил шудани бандҳои ковалентӣ хориҷшуда аз фарқи энергияи электронҳо дар ҳолатҳои ангезиш ва асосии атом зиёдтар бошад.
     Ҷойгиршавии электронҳо дар қабату қишрҳои электронии атоми оксиген дар ҳолати асосӣ чунин аст:

       Дар атоми оксиген чун дар атоми сулфур ду электрони тоқ мавҷуд аст ва аз ин сабаб дар бисёр пайвастагиҳояш оксиген дувалента аст. Савияҳои энергии холии наздиқтарин, ки бо гузаштани электронҳо ба онҳо конфигуратсияи дигари электронии оксиген бояд ҳосил мешуд, s-қишри қабати сеюми электронӣ мебошад. Лекин бо сабаби он, ки энергияи барои ин гузариш зарурӣ нисбат ба энергияе, ки ҳангоми ҳосил намудани бандҳои ковалентӣ хориҷ мешавад зиёдтар аст, бинобар ин чунин гузариш имконнопазир мебошад, яъне атоми оксиген беш аз ду электрони тоқ дошта наметавонад.
      Вале оксиген мисли атоми нитроген метавонад банди ковалентии донору аксепторӣ ҳосил намояд. Яъне, атоми оксиген метавонад яке аз ҷуфтҳои электронии тақсимнашудаашро ба савияи энергии холии иони ҳидроген гузаронида, иони ҳидроксоний ҳосил намояд:

       Ҳамин тавр, ҳосилшавии иони ҳидроксоний хулосаи зеринро ба миён меорад:
Имконияти валентии атомҳо, на танҳо бо адади электронҳои тоқ, инчунин бо адади ҷуфтҳои электроние, ки қобилияти ба савияҳои энергии холии атомҳои элементҳои дигар гузаштанро доранд, муайян карда мешавад.
      Аз мисолҳои дар боло овардашуда равшан аст, ки валентнокӣ барои элементҳо танҳо дар пайвастагиҳое, ки банди ковалентӣ доранд, хос аст. Дар намудҳои дигари пайвастагиҳо, ба мисли пайвастагиҳое, ки алоқаи байни атомҳояшон табиати ионӣ ё металлӣ доранд, мафҳуми валентнокӣ маънои худро гум мекунад.
Тағйирёбии даврии валентнокӣ ва андозаи атомҳо
     Шумо бо сохти қабату қишрҳои электронии элементҳо шинос шудед. Агар диққат дода бошед, ҷойгиршавии электронҳо дар қабати берунаи электронии элементҳо ба шакли даврӣ такрор мешавад ва ин инъикоси худро дар системаи даврии элементҳо ёфтааст. Масалан, ҳамаи элементҳои гурӯҳи 1 системаи даврӣ дар s-қишри қабати берунаи электрониашон 1 электронӣ доранду дар элементҳои гурӯҳи 18-ум s ва р-қишрҳои қабати берунаи электронӣ пурра пур карда шудаанд. Азбаски валентнокӣ ва хосиятҳои химиявии элементҳо аз сохти қабати берунаи электронии онҳо вобаста аст, бинобар ин валентнокӣ ва хосиятҳои химиявии элементҳо низ ба тарзи даврӣ тағйир меёбанд. Аз тарафи дигар, шумо аз назарияи сохти атом медонед, ки миқдори электронҳои элемент ба бузургии заряди ядроашон баробар аст. Дар навбати худ бузургии заряди ядрои элемент ба рақами тартибии он дар системаи даврӣ баробар мебошад. Вобаста ба ин мулоҳизаҳо таърифи муосири қонуни даврии элементҳои химиявии Д.И. Менделеев чунин аст:
       Хосиятҳои элементҳои химиявӣ, моддаҳои содда ва мураккаби аз онҳо таркибёфта, аз бузургии заряди ядрои ин элементҳо вобастагии даврӣ дорад.
      Радиусҳои атомии элементҳо низ ба шакли даврӣ тағйир меёбанд. Дар ҳар як даври системаи даврӣ радиуси атоми элементҳо аз металлҳои ишқорӣ сар карда, то ҳалогенҳо хурд шудан мегирад. Масалан, аз элементи литий (Li) то элементи фтор (F) хурдшавии радиуси атомҳо ба амал меояд, вале бо баробари гузаштан ба элементи натрий (Na), ки дар даври сеюми системаи даврӣ ҷойгир аст, радиуси атом якбора калон шуда, то элементи хлор (CI) боз хурд мешавад.
     Мулоҳизаҳои дар боло овардашударо дар асоси сохти атом ва сохти электронии элементҳо асоснок намудан мумкин аст. Бузургии заряди ядро аз литий (Li) сар карда то фтор (F) пай дар пай зиёд мешавад. Бинобар ин қувваи ҷозибаи ядро афзуда электронҳоро ба худ бештар ҷазб мекунад ва аз ин ҳисоб радиуси элемент аз литий (Li) сар карда то фтор (F) пай дар пай хурд мешавад. Дар элементи натрий (Na) зиёд шудани радиуси атом новобаста аз афзудани бузургии заряди ядроаш бо он во баста аст, ки электрони навбатӣ дар қабати сеюми электронӣ, ки аз ядро дуртар воқеъ аст, ҷойгир шудааст.
     Андозаи радиуси элемент ба хосиятҳои химиявии он таъсири амиқ мегузорад. Азбаски радиуси атоми металлҳои ишкорӣ калон аст, электронҳои қабати берунаи электронии онҳо аз ядро дуртар ҷойгиранд ва ба ядро суст ҷазб мешаванд. Ин электронҳоро ба осонӣ аз атом дур кардан мумкин аст. Аз ин сабаб металлҳои ишқорӣ донорҳои электронҳо, яъне барқароркунандаҳои қавӣ мебошанд. Дар даврҳои системаи даврӣ ҳангоми гузариш аз элементҳои металлӣ ба ҳалогенҳо, андозаи атомҳо хурд шуда, қувваи кашиши электронҳои берунӣ ба ядро меафзояд. Ин бошад, ба камшавии хосияти барқароркунандагӣ ва афзудани хосияти оксидкунандагии элементҳои давр оварда мерасонад.
      Бо сабаби ба таври даврӣ тағйир ёфтани валентнокии элементҳои химиявӣ таркиб, сохт ва хосиятҳои моддаҳое, ки ин элементҳо ба вучуд меоранд, ба таври даврӣ тағйир меёбанд. Оксиди литий (Li₂O), оксиди натрий (Na₂O) ва оксиди калий (K₂O) на танҳо бо таркиб ва сохт, балки бо хосиятҳои химиявиашон низ монанд мебошанд. Ҳамаи онҳо бо об тез ба реаксия дохил шуда, асосҳоро ҳосил мекунанд, ки онҳо хосияти ишқории қавӣ доранд. Аммо ин оксидҳо аз ҳамдигар фарқ ҳам мекунанд. Хосиятҳои асосии оксидҳои элементҳои гурӯҳи 1-уми системаи даврӣ аз боло ба поён қавитар шудан мегиранд. Масалан, оксиди калий нисбат ба оксиди натрий ишқори қавитар ҳосил мекунад.
     Чунин қонуният дар дигар гурӯҳҳо низ мушоҳида мешавад. Масалан, оксидҳои олии гурӯҳи 14 - оксиди карбон (IV) CO₂, оксиди силисий (IV) SiO₂, оксиди германий (IV) GeO₂, оксиди қалъагӣ (IV) SnO₂ ва оксиди сурб (IV) PbO₂ аз рӯи таркиб ва баъзе хосиятҳо ба ҳам монанд мебошанд. Аммо, агар оксиди карбон (IV) CO₂, оксиди кислотагӣ бошад, дар оксиди силитсий (IV) SiO₂, хосияти кислотагӣ сусттар ифода ёфтааст. Оксидҳои калъагӣ SnO₂ ва сурб PbO₂ бошанд, амфотерианд, яъне хосияти кислотагиашон боз ҳам сусттар аст.
     Шакл ва хосияти ҳидридҳо низ ба таври даврӣ тағйир меёбад. Металлҳои гурӯҳҳои 13 бо ҳидроген пайвастагиҳои ҳидрогении сахт ҳосил мекунанд. Масалан, ҳидриди литий LiH, ҳидриди натрий NaH, ҳидриди калий KH ҳам аз рӯи шакл ва ҳам аз рӯи хосият ба ҳам монандӣ доранд.