Степента на окисление е конвенционална стойност, използвана за записване на редокс реакции. За определяне на степента на окисление се използва таблицата на окисление на химичните елементи.

Смисъл

Степента на окисление на основните химични елементи се основава на тяхната електроотрицателност. Стойността е равна на броя на електроните, изместени в съединенията.

Степента на окисление се счита за положителна, ако електроните са изместени от атома, т.е. елементът отдава електрони в съединението и е редуциращ агент. Тези елементи включват метали; степента им на окисление винаги е положителна.

Когато електрон е изместен към атом, стойността се счита за отрицателна и елементът се счита за окислител. Атомът приема електрони, докато не бъде завършено външното енергийно ниво. Повечето неметали са окислители.

Простите вещества, които не реагират, винаги имат нулева степен на окисление.

ориз. 1. Таблица на степени на окисление.

В едно съединение неметалният атом с по-ниска електроотрицателност има положително състояние на окисление.

Определение

Можете да определите максималното и минималното състояние на окисление (колко електрони може да даде и приеме един атом), като използвате периодичната таблица.

Максималната степен е равна на номера на групата, в която се намира елементът, или на броя на валентните електрони. Минималната стойност се определя по формулата:

Брой (групи) – 8.

ориз. 2. Периодична таблица.

Въглеродът е в четвъртата група, следователно най-високата му степен на окисление е +4, а най-ниската е -4. Максималната степен на окисление на сярата е +6, минималната е -2. Повечето неметали винаги имат променлива степен на окисление - положителна и отрицателна. Изключение прави флуоридът. Степента му на окисление винаги е -1.

Трябва да се помни, че това правило не се прилага за алкални и алкалоземни метали от група I и II, съответно. Тези метали имат постоянна положителна степен на окисление - литий Li +1, натрий Na +1, калий K +1, берилий Be +2, магнезий Mg +2, калций Ca +2, стронций Sr +2, барий Ba +2. Други метали могат да проявяват различна степен на окисление. Изключение е алуминият. Въпреки че е в група III, неговата степен на окисление винаги е +3.

ориз. 3. Алкални и алкалоземни метали.

От група VIII само рутеният и осмият могат да проявят най-висока степен на окисление +8. Златото и медта в група I показват степени на окисление съответно +3 и +2.

Записвайте

За да запишете правилно степента на окисление, трябва да запомните няколко правила:

  • инертните газове не реагират, така че тяхната степен на окисление винаги е нула;
  • в съединенията променливата степен на окисление зависи от променливата валентност и взаимодействие с други елементи;
  • водородът в съединения с метали проявява отрицателна степен на окисление - Ca +2 H 2 −1, Na +1 H −1;
  • кислородът винаги има степен на окисление -2, с изключение на кислородния флуорид и пероксида - O +2 F 2 −1, H 2 +1 O 2 −1.

Какво научихме?

Степента на окисление е условна стойност, показваща колко електрони е приел или отказал атом на даден елемент в съединението. Стойността зависи от броя на валентните електрони. Металите в съединенията винаги имат положителна степен на окисление, т.е. са редуциращи агенти. За алкалните и алкалоземните метали степента на окисление винаги е една и съща. Неметалите, с изключение на флуора, могат да приемат положителни и отрицателни степени на окисление.

Когато се дефинира тази концепция, конвенционално се приема, че свързващите (валентни) електрони се преместват към по-електроотрицателни атоми (вижте Електроотрицателност) и следователно съединенията се състоят от положително и отрицателно заредени йони. Окислителното число може да има нулеви, отрицателни и положителни стойности, които обикновено се поставят над символа на елемента в горната част.

Нулева степен на окисление се приписва на атоми на елементи в свободно състояние, например: Cu, H2, N2, P4, S6. Отрицателна стойностТези атоми имат степени на окисление, към които се измества свързващият електронен облак (електронна двойка). За флуора във всичките му съединения то е равно на −1. Атомите, които даряват валентни електрони на други атоми, имат положително състояние на окисление. Например за алкални и алкалоземни метали е равно съответно на +1 и +2. В прости йони като Cl−, S2−, K+, Cu2+, Al3+, той е равен на заряда на йона. В повечето съединения степента на окисление на водородните атоми е +1, но в металните хидриди (техните съединения с водород) - NaH, CaH 2 и други - е -1. Кислородът се характеризира със степен на окисление -2, но например в комбинация с флуор OF2 ще бъде +2, а в пероксидни съединения (BaO2 и др.) -1. В някои случаи тази стойност може да бъде изразена като фракция: за желязо в железен оксид (II, III) Fe 3 O 4 е равно на +8/3.

Алгебричната сума на степените на окисление на атомите в едно съединение е нула, а в комплексния йон това е зарядът на йона. Използвайки това правило, ние изчисляваме например степента на окисление на фосфора в ортофосфорната киселина H 3 PO 4. Означавайки го с x и умножавайки степента на окисление на водорода (+1) и кислорода (−2) по броя на техните атоми в съединението, получаваме уравнението: (+1) 3+x+(−2) 4=0 , откъдето x=+5 . По подобен начин изчисляваме степента на окисление на хрома в йона Cr 2 O 7 2−: 2x+(−2) 7=−2; х=+6. В съединенията MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, K 2 MnO 4, KMnO 4 степента на окисление на мангана ще бъде +2, +3, +4, +8/3, +6, +7, съответно.

Най-високата степен на окисление е най-голямата му положителна стойност. За повечето елементи той е равен на номера на групата в периодичната система и е важна количествена характеристика на елемента в неговите съединения. Най-ниска стойностСтепента на окисление на даден елемент, която се среща в неговите съединения, обикновено се нарича най-ниската степен на окисление; всички останали са междинни. И така, за сярата най-високото ниво на окисление е +6, най-ниското е -2, а междинното е +4.

Промените в степента на окисление на елементите по групи от периодичната таблица отразяват честотата на техните промени химични свойствас нарастващ сериен номер.

Концепцията за степента на окисление на елементите се използва при класификацията на веществата, описанието на техните свойства, съставянето на формули на съединения и техните международни имена. Но особено широко се използва при изследване на окислително-възстановителните реакции. Концепцията за "степен на окисление" често се използва в неорганична химиявместо понятието „валентност“ (вж

Задачата за определяне на степента на окисление може да бъде или проста формалност, или сложен пъзел. На първо място, това ще зависи от формулата на химическото съединение, както и от наличието на основни познания по химия и математика.

Познавайки основните правила и алгоритъма на последователно логически действия, които ще бъдат обсъдени в тази статия при решаване на задачи от този тип, всеки може лесно да се справи с тази задача. И след като се упражнявате и се научите да определяте степени на окисление на различни химични съединения, можете спокойно да се заемете със задачата да балансирате сложни редокс реакции, като съставите електронен баланс.

Понятието степен на окисление

За да научите как да определите степента на окисление, първо трябва да разберете какво означава това понятие?

  • Окислителното число се използва при писане в редокс реакции, когато електроните се прехвърлят от атом на атом.
  • Степента на окисление записва броя на прехвърлените електрони, което показва условния заряд на атома.
  • Степента на окисление и валентността често са идентични.

Това обозначение е написано отгоре химичен елемент, в десния му ъгъл и представлява цяло число със знак „+“ или „-“. Нулевата стойност на степента на окисление не носи знак.

Правила за определяне на степента на окисление

Нека разгледаме основните канони за определяне на степента на окисление:

  • Простите елементарни вещества, тоест тези, които се състоят от един вид атоми, винаги ще имат нулева степен на окисление. Например Na0, H02, P04
  • Има редица атоми, които винаги имат едно, постоянно състояние на окисление. По-добре е да запомните стойностите, дадени в таблицата.
  • Както можете да видите, единственото изключение се случва с водорода в комбинация с метали, където той придобива степен на окисление „-1“, която не е характерна за него.
  • Кислородът също приема степен на окисление "+2" в химическо съединениес флуор и “-1” в съставите на пероксиди, супероксиди или озониди, където кислородните атоми са свързани един с друг.


  • Металните йони имат няколко степени на окисление (и само положителни), така че се определя от съседни елементи в съединението. Например в FeCl3 хлорът има степен на окисление „-1“, има 3 атома, така че умножаваме -1 по 3, получаваме „-3“. За да бъде сумата от степените на окисление на съединението „0“, желязото трябва да има степен на окисление „+3“. Във формулата FeCl2 желязото съответно ще промени степента си на "+2".
  • Чрез математическо сумиране на степените на окисление на всички атоми във формулата (като се вземат предвид знаците) винаги трябва да се получава нулева стойност. Например в солна киселина H+1Cl-1 (+1 и -1 = 0) и в сярна киселина H2+1S+4O3-2 (+1 * 2 = +2 за водород, +4 за сяра и -2 * 3 = – 6 за кислород; сумата от +6 и -6 дава 0).
  • Степента на окисление на моноатомен йон ще бъде равна на неговия заряд. Например: Na+, Ca+2.
  • Най-високата степен на окисление, като правило, корелира с номера на групата в периодичната система на Д.И.


Алгоритъм за определяне степента на окисление

Редът за намиране на степента на окисление не е сложен, но изисква внимание и определени действия.

Задача: подредете степени на окисление в съединението KMnO4

  • Първият елемент, калият, има постоянна степен на окисление "+1".
    За да проверите, можете да погледнете периодична таблица, където калият е в група 1 елементи.
  • От останалите два елемента, кислородът има тенденция да има степен на окисление -2.
  • получаваме следната формула: K+1MnxO4-2. Остава да се определи степента на окисление на мангана.
    И така, х е степента на окисление на мангана, която не ни е известна. Сега е важно да обърнете внимание на броя на атомите в съединението.
    Броят на атомите на калия е 1, на мангана е 1, на кислорода е 4.
    Като се вземе предвид електрическата неутралност на молекулата, когато общият (общият) заряд е нула,

1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0,
+1+1х+(-8) = 0,
-7+1x = 0,
(при прехвърляне сменяме знака)
1x = +7, x = +7

По този начин степента на окисление на мангана в съединението е "+7".

Задача: подредете степени на окисление в съединението Fe2O3.

  • Кислородът, както е известно, има степен на окисление "-2" и действа като окислител. Като се вземе предвид броя на атомите (3), общата стойност за кислорода е “-6” (-2*3= -6), т.е. умножете степента на окисление по броя на атомите.
  • За да се балансира формулата и да се доведе до нула, 2 железни атома ще имат степен на окисление „+3“ (2*+3=+6).
  • Общата сума е нула (-6 и +6 = 0).

Задача: подредете степените на окисление в съединението Al(NO3)3.

  • Има само един алуминиев атом и има постоянно състояние на окисление „+3“.
  • В една молекула има 9 кислородни атома (3*3), степента на окисление на кислорода, както е известно, е „-2“, което означава, че като умножим тези стойности, получаваме „-18“.
  • Остава да изравним отрицателните и положителни стойности, като по този начин се определя степента на окисление на азота. -18 и +3, +15 липсва. И като се има предвид, че има 3 азотни атома, лесно е да се определи степента му на окисление: разделете 15 на 3 и вземете 5.
  • Степента на окисление на азота е "+5", а формулата ще изглежда така: Al+3(N+5O-23)3
  • Ако е трудно да се определи желаната стойност по този начин, можете да съставите и решите уравненията:

1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0.
+3+3x-18=0
3x=15
х=5


И така, степента на окисление е доста важна концепция в химията, символизираща състоянието на атомите в молекулата.
Без познаване на определени разпоредби или основи, които ви позволяват правилно да определите степента на окисление, е невъзможно да се справите с тази задача. Следователно има само едно заключение: внимателно се запознайте и проучете правилата за намиране на степента на окисление, ясно и кратко представени в статията, и смело продължете по трудния път на химичните тънкости.

В училище химията все още заема мястото на един от най-трудните предмети, който, поради факта, че крие много трудности, предизвиква у учениците (обикновено в периода 8-9 клас) повече омраза и безразличие към ученето, отколкото интерес. Всичко това намалява качеството и количеството на знанията по темата, въпреки че много области все още изискват специалисти в тази област. Да, понякога в химията има дори по-трудни моменти и неясни правила, отколкото изглежда. Един от въпросите, които вълнуват повечето ученици, е какво е окислително число и как да се определят окислителните числа на елементите.

Важно правило – правило за поставяне, алгоритми

Тук много се говори за съединения като оксиди. Като начало всеки ученик трябва да учи определяне на оксиди- Това сложни връзкиот два елемента, те съдържат кислород. Оксидите се класифицират като бинарни съединения, тъй като кислородът е на второ място в алгоритъма. При определяне на индикатор е важно да знаете правилата за поставяне и да изчислите алгоритъма.

Алгоритми за киселинни оксиди

Степени на окисление -Това са числени изрази на валентността на елементите. например, киселинни оксидисе образуват по определен алгоритъм: първо идват неметалите или металите (тяхната валентност обикновено е от 4 до 7), а след това идва кислородът, както трябва да бъде, вторият по ред, неговата валентност е равна на две. Може лесно да се определи с помощта на периодичната таблица на химичните елементи на Менделеев. Също така е важно да се знае, че степента на окисление на елементите е индикатор, който предполага положително или отрицателно число.

В началото на алгоритъма, като правило, металът е неметал и степента му на окисление е положителна. Неметалният кислород в оксидните съединения има стабилна стойност от -2. За да определите правилността на подреждането на всички стойности, трябва да умножите всички налични числа по индексите на един конкретен елемент, ако продуктът, като вземете предвид всички минуси и плюсове, е равен на 0, тогава подреждането е надеждно;

Подреждане в киселини, съдържащи кислород

Киселините са сложни вещества, те са свързани с някакъв киселинен остатък и съдържат един или повече водородни атоми. Тук за изчисляване на степента са необходими умения по математика, тъй като показателите, необходими за изчислението, са цифрови. За водорода или протона винаги е едно и също – +1. Отрицателният кислороден йон има отрицателна степен на окисление -2.

След всички тези стъпки можете да определите степента на окисление на централния елемент на формулата. Изразът за изчисляването му е формула под формата на уравнение. Например за сярна киселина уравнението ще има едно неизвестно.

Основни термини в ОВР

ORR са редукционно-окислителни реакции.

  • Степента на окисление на всеки атом характеризира способността на този атом да прикрепя или отдава електрони на йони (или атоми) към други атоми;
  • Общоприето е, че окислителите са или заредени атоми, или незаредени йони;
  • Редукторът в този случай ще бъде заредени йони или, напротив, незаредени атоми, които губят своите електрони в процеса на химично взаимодействие;
  • Окисляването включва загуба на електрони.

Как да присвоите окислителни числа на соли

Солите се състоят от един метал и един или повече киселинни остатъци. Процедурата за определяне е същата като при киселиносъдържащи киселини.

Металът, който директно образува солта, се намира в основната подгрупа, степента му ще бъде равна на номера на неговата група, тоест винаги ще остане стабилен, положителен индикатор.

Като пример можем да разгледаме подреждането на степени на окисление в натриев нитрат. Солта се образува с помощта на елемент от основната подгрупа от група 1, съответно степента на окисление ще бъде положителна и равна на единица. В нитратите кислородът има една стойност – -2. За да се получи числова стойност, първо се съставя уравнение с едно неизвестно, като се вземат предвид всички плюсове и минуси на стойностите: +1+X-6=0. След като решите уравнението, можете да стигнете до факта, че цифровият индикатор е положителен и равен на + 5. Това е индикатор за азот. Важен ключ за изчисляване на степента на окисление е таблицата.

Правило за подреждане в основни оксиди

  • Оксидите на типичните метали във всички съединения имат стабилен индекс на окисление, той винаги е не повече от +1 или в други случаи +2;
  • Цифровият индикатор на метала се изчислява с помощта на периодичната таблица. Ако даден елемент се съдържа в главната подгрупа на група 1, тогава неговата стойност ще бъде +1;
  • Стойността на оксидите, като се вземат предвид техните индекси, след умножение трябва да бъде сумирана и равна на нула, т.к. молекулата в тях е неутрална, частица без заряд;
  • Металите от основната подгрупа на група 2 също имат стабилен положителен показател, който е равен на +2.

Електроотрицателността, подобно на други свойства на атомите на химичните елементи, се променя периодично с увеличаване на атомния номер на елемента:

Графиката по-горе показва периодичността на промените в електроотрицателността на елементите от основните подгрупи в зависимост от атомния номер на елемента.

При движение надолу в подгрупа на периодичната таблица електроотрицателността на химичните елементи намалява, а при движение надясно по периода се увеличава.

Електроотрицателността отразява неметалността на елементите: колкото по-висока е стойността на електроотрицателността, толкова повече неметални свойства има елементът.

Степен на окисление

Как да изчислим степента на окисление на елемент в съединение?

1) Степента на окисление на химичните елементи в прости веществавинаги равен на нула.

2) Има елементи, които показват постоянно състояние на окисление в сложни вещества:

3) Има химични елементи, които показват постоянно състояние на окисление в по-голямата част от съединенията. Тези елементи включват:

елемент

Степен на окисление в почти всички съединения

Изключения
водород H +1 Хидриди на алкални и алкалоземни метали, например:
кислород О -2 Водородни и метални пероксиди:

Кислороден флуорид -

4) Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в една молекула винаги е нула. Алгебричната сума на степените на окисление на всички атоми в един йон е равна на заряда на йона.

5) Най-високата (максимална) степен на окисление е равна на номера на групата. Изключения, които не попадат в това правило, са елементите от вторичната подгрупа на I група, елементите от вторичната подгрупа на VIII група, както и кислородът и флуорът.

Химични елементи, чийто номер на група не съвпада с най-високата им степен на окисление (задължително за запомняне)

6) Най-ниската степен на окисление на металите винаги е нула, а най-ниската степен на окисление на неметалите се изчислява по формулата:

най-ниската степен на окисление на неметала = номер на група − 8

Въз основа на правилата, представени по-горе, можете да установите степента на окисление на химичен елемент във всяко вещество.

Намиране на степента на окисление на елементите в различни съединения

Пример 1

Определете степента на окисление на всички елементи в сярната киселина.

Решение:

Нека напишем формулата на сярната киселина:

Степента на окисление на водорода във всички сложни вещества е +1 (с изключение на металните хидриди).

Степента на окисление на кислорода във всички сложни вещества е -2 (с изключение на пероксиди и кислороден флуорид OF 2). Нека подредим известните степени на окисление:

Нека обозначим степента на окисление на сярата като х:

Молекулата на сярната киселина, подобно на молекулата на всяко вещество, обикновено е електрически неутрална, т.к. сумата от степени на окисление на всички атоми в една молекула е нула. Схематично това може да се изобрази по следния начин:

Тези. получихме следното уравнение:

Нека го решим:

По този начин степента на окисление на сярата в сярната киселина е +6.

Пример 2

Определете степента на окисление на всички елементи в амониевия дихромат.

Решение:

Нека напишем формулата на амониев дихромат:

Както в предишния случай, можем да подредим степените на окисление на водорода и кислорода:

Виждаме обаче, че степента на окисление на два химични елемента наведнъж е неизвестна - азот и хром. Следователно не можем да намерим степени на окисление подобно на предишния пример (едно уравнение с две променливи няма нито едно решение).

Нека обърнем внимание на факта, че това вещество принадлежи към класа на соли и съответно има йонна структура. Тогава можем с право да кажем, че съставът на амониевия дихромат включва NH 4 + катиони (зарядът на този катион може да се види в таблицата за разтворимост). Следователно, тъй като формулната единица на амониевия дихромат съдържа два положително еднократно заредени NH 4 + катиона, зарядът на дихроматния йон е равен на -2, тъй като веществото като цяло е електрически неутрално. Тези. веществото се образува от NH 4 + катиони и Cr 2 O 7 2- аниони.

Знаем степените на окисление на водорода и кислорода. Знаейки, че сумата от степени на окисление на атомите на всички елементи в един йон е равна на заряда и обозначавайки степените на окисление на азота и хрома като хИ гсъответно можем да напишем:

Тези. получаваме две независими уравнения:

Решавайки кое, намираме хИ г:

Така в амониевия дихромат степента на окисление на азота е -3, на водорода +1, на хрома +6 и на кислорода -2.

Как да определите степента на окисление на елементите в органична материяможете да го прочетете.

Валентност

Валентността на атомите се обозначава с римски цифри: I, II, III и т.н.

Валентните способности на атома зависят от количеството:

1) несдвоени електрони

2) несподелени електронни двойки в орбиталите на валентните нива

3) празни електронни орбитали на валентното ниво

Валентни възможности на водородния атом

Нека изобразим електронната графична формула на водородния атом:

Казано е, че три фактора могат да повлияят на валентните възможности - наличието на несдвоени електрони, наличието на несподелени електронни двойки във външното ниво и наличието на свободни (празни) орбитали външно ниво. Виждаме един несдвоен електрон на външното (и единствено) енергийно ниво. Въз основа на това, водородът определено може да има валентност I. Въпреки това, в първото енергийно ниво има само едно подниво - s,тези. Водородният атом на външното ниво няма нито единични електронни двойки, нито празни орбитали.

По този начин единствената валентност, която водородният атом може да прояви, е I.

Валентни възможности на въглеродния атом

Нека помислим електронна структуравъглероден атом. В основно състояние електронната конфигурация на външното му ниво е следната:

Тези. в основното състояние на външното енергийно ниво на невъзбудения въглероден атом има 2 несдвоени електрона. В това състояние той може да проявява валентност на II. Въпреки това, въглеродният атом много лесно преминава във възбудено състояние, когато му се придаде енергия, и електронната конфигурация на външния слой в този случай приема формата:

Въпреки факта, че определено количество енергия се изразходва за процеса на възбуждане на въглеродния атом, разходът е повече от компенсиран от образуването на четири ковалентни връзки. Поради тази причина валентност IV е много по-характерна за въглеродния атом. Например въглеродът има валентност IV в молекулите на въглеродния диоксид, въглеродната киселина и абсолютно всички органични вещества.

В допълнение към несдвоените електрони и несподелените електронни двойки, наличието на празни ()валентни орбитали на ниво също влияе върху валентните възможности. Наличието на такива орбитали на запълненото ниво води до факта, че атомът може да действа като акцептор на електронна двойка, т.е. образуват допълнителни ковалентни връзки чрез донорно-акцепторен механизъм. Например, противно на очакванията, в молекулата на въглеродния окис CO връзката не е двойна, а тройна, както е ясно показано на следващата илюстрация:

Валентни възможности на азотния атом

Нека напишем електронната графична формула за външното енергийно ниво на азотния атом:

Както може да се види от илюстрацията по-горе, азотният атом в нормалното си състояние има 3 несдвоени електрона и следователно е логично да се предположи, че той е способен да проявява валентност на III. Наистина, валентност от три се наблюдава в молекулите на амоняк (NH 3), азотиста киселина (HNO 2), азотен трихлорид (NCl 3) и др.

По-горе беше казано, че валентността на атома на химичния елемент зависи не само от броя на несдвоените електрони, но и от наличието на самотни електронни двойки. Това се дължи на факта, че ковалентните химическа връзкаможе да се образува не само когато два атома си предоставят един на друг един електрон, но и когато един атом, който има несподелена двойка електрони - донор () го предоставя на друг атом със свободна () орбитала на ниво на валентност (акцептор). Тези. За азотния атом валентност IV също е възможна поради допълнителна ковалентна връзка, образувана от донорно-акцепторния механизъм. Например, четири ковалентни връзки, едната от които се образува чрез донорно-акцепторен механизъм, се наблюдават по време на образуването на амониев катион:

Въпреки факта, че една от ковалентните връзки се образува според донорно-акцепторния механизъм, всички N-H връзкив амониевия катион са абсолютно идентични и по никакъв начин не се различават един от друг.

Азотният атом не е способен да проявява валентност, равна на V. Това се дължи на факта, че е невъзможно азотният атом да премине във възбудено състояние, при което два електрона са сдвоени с прехода на един от тях към свободна орбитала, която е най-близка по енергийно ниво. Азотният атом няма d-подниво, а преходът към 3s орбитала е енергийно толкова скъп, че енергийните разходи не се покриват от образуването на нови връзки. Мнозина може да се чудят каква е валентността на азота, например, в молекулите на азотната киселина HNO 3 или азотния оксид N 2 O 5? Колкото и да е странно, валентността там също е IV, както се вижда от следните структурни формули:

Пунктираната линия на илюстрацията показва т.нар делокализиран π - връзка. Поради тази причина крайните NO облигации могат да бъдат наречени „една и половина облигации“. Подобни връзки една и половина присъстват и в молекулата на озон O 3, бензен C 6 H 6 и др.

Валентни възможности на фосфора

Нека изобразим електронната графична формула на външното енергийно ниво на фосфорния атом:

Както виждаме, структурата на външния слой на фосфорния атом в основно състояние и на азотния атом е една и съща и следователно е логично да се очакват за фосфорния атом, както и за азотния атом, възможни валентности, равни на I, II, III и IV, както се наблюдава в практиката.

Въпреки това, за разлика от азота, фосфорният атом също има d-подниво с 5 свободни орбитали.

В това отношение той е способен да премине към възбудено състояние, запарвайки електрони 3 s-орбитали:

По този начин е възможна валентността V за фосфорния атом, който е недостъпен за азота. Например, фосфорният атом има валентност пет в молекули на съединения като фосфорна киселина, фосфорни (V) халогениди, фосфорен (V) оксид и др.

Валентни възможности на кислородния атом

Електронната графична формула за външното енергийно ниво на кислороден атом има формата:

Виждаме два несдвоени електрона на 2-ро ниво и следователно валентност II е възможна за кислорода. Трябва да се отбележи, че тази валентност на кислородния атом се наблюдава в почти всички съединения. По-горе, когато разглеждахме възможностите за валентност на въглеродния атом, обсъдихме образуването на молекулата на въглеродния оксид. Връзката в молекулата на CO е тройна, следователно кислородът там е тривалентен (кислородът е донор на електронна двойка).

Поради факта, че кислородният атом няма външен d-подниво, електронно сдвояване sИ п-орбитали е невъзможно, поради което валентните възможности на кислородния атом са ограничени в сравнение с други елементи от неговата подгрупа, например сярата.

Валентни възможности на серния атом

Външен енергийно нивосерен атом в невъзбудено състояние:

Серният атом, подобно на кислородния атом, обикновено има два несдвоени електрона, така че можем да заключим, че е възможна валентност от две за сярата. Наистина, сярата има валентност II, например в молекулата на сероводород H 2 S.

Както виждаме, атомът на сярата се появява на външно ниво d-подниво със свободни орбитали. Поради тази причина атомът на сярата може да разшири валентните си способности, за разлика от кислорода, поради прехода към възбудени състояния. По този начин, при сдвояване на несподелена електронна двойка 3 стр-подниво, серният атом придобива електронната конфигурация на външното ниво със следната форма:

В това състояние серният атом има 4 несдвоени електрона, което ни казва, че серните атоми могат да проявяват валентност на IV. Наистина, сярата има валентност IV в молекулите SO 2, SF 4, SOCl 2 и т.н.

При сдвояване на втората несподелена електронна двойка, разположена на 3 s-подниво, външното енергийно ниво придобива конфигурацията:

В това състояние става възможно проявлението на валентност VI. Примери за съединения с VI-валентна сяра са SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 и др.

По подобен начин можем да разгледаме валентните възможности на други химични елементи.