Cheminių formulių sudarymas. Kovalentinių junginių cheminės formulės

Tarpusavyje susijungę nemetalai sudaro junginius, kurie vadinami kovalentiniais junginiais. Skirtingai nuo joninių junginių, kovalentiniai junginiai sudaro molekules. Kovalentinių junginių molekulėse elementų atomų krūvis nėra išreikštas taip kaip jonų joniniuose junginiuose.

Kaip sudaromos kovalentinių junginių cheminės formulės?

Kovalentinių junginių pavyzdžiai – vanduo (H₂O), anglies dioksidas (CO₂).

Sąlygiškai prijungiamų ir atiduodamų elektronų skaičius turi sutapti.

Panagrinėkime vandens ir anglies dioksido molekules (3.6.1 pav.). Deguonies elektrinis neigiamumas yra lygus 3,44, vandenilio – 2,20, o anglies – 2,56. Matome, kad deguonies elektrinis neigiamumas yra didesnis. Tam, kad susidarytų užpildytas deguonies atomo išorinis elektronų sluoksnis, reikia dar 2 elektronų.

Vienas vandenilio atomas gali atiduoti tik vieną elektroną. Taigi, susidarant vandens molekulei, vienam deguonies atomui reikės dviejų vandenilio atomų, vadinasi, vandens formulę užrašysime kaip H₂O (3.6.1 pav., a).

Anglis gali atiduoti visus 4 elektronus. Vienam deguonies atomui reikia 2 elektronų. Vadinasi, su vienu anglies atomu jungsis du deguonies atomai, todėl gausime formulę CO₂ (3.6.1 pav., b).

Mūsų nagrinėtų vandens ir anglies dioksido molekulinės formulės atspindi šių molekulių realią sudėtį.

Net jei elementų elektrinio neigiamumo skirtumas nedidelis, sudarydami kovalentinių junginių formules, vis tiek galime daryti prielaidą apie atomų atiduodamus ir prijungiamus elektronus.

Pavyzdžiui, kokia yra anglies ir vandenilio junginio formulė? Anglies elektrinis neigiamumas yra 2,56, o vandenilio – 2,20, jų skirtumas visai nedidelis, bet anglies elektrinis neigiamumas yra kiek didesnis nei vandenilio. Vadinasi, ir šiuo atveju darome prielaidą, kad anglies atomas pritrauks elektronus, o vandenilio atiduos. Iki užpildyto išorinio elektronų sluoksnio angliai trūksta 4 elektronų. Vandenilio atomas gali atiduoti 1 elektroną. Tam, kad susidarytų molekulė, reikia 4 vandenilio atomų (3.6.2 pav.). Ši medžiaga vadinama metanu, jo formulė CH₄. Tai – gamtinės dujos.

Kovalentinių junginių empirines formules galime parašyti tada, kai molekulinių formulių elementų indeksus galime padalyti iš mažiausio bendrojo kartotinio skaičiaus.

Pavyzdžiui, deguoniui gauti naudojamo vandenilio peroksido molekulinė formulė yra H_₂O_₂. Šios formulės indeksus galima padalyti iš dviejų.

Vandenilio peroksido junginio empirinę formulę užrašysime kaip HO, o molekulinę formulę kaip H₂O₂ (3.6.3 pav.)

Jei elementas gali sudaryti kelis junginius su kitu elementu, užrašant šio junginio pavadinimą, skliausteliuose nurodomas elemento valentingumas.

Pavyzdžiui, siera gali sudaryti net kelis oksidus: SO₂ ir SO₃. Šių junginių pavadinimai užrašomi taip: pirmasis vadinamas sieros(IV) oksidu, arba sieros dioksidu, antrasis – sieros(VI) oksidu, arba sieros trioksidu.

Tos pačios grupės elementų valentingumas dažniausiai yra panašus. Pavyzdžiui, mūsų nagrinėtos IA grupės metalų valentingumas yra I, kaip ir ličio, nes šie elementai išoriniame sluoksnyje turi po 1 elektroną. VIIA grupės elementų valentingumas taip pat yra I, kaip ir toje grupėje esančio fluoro, nes šiems elementams iki išorinio sluoksnio užpildymo trūksta 1 elektrono. Vadinasi, šių grupių elementai geba prijungti po vieną atomą.

Iš 3.6.1 lentelės matyti, kad vieni antrojo periodo elementai (fluoras, deguonis, azotas, anglis) pritraukia tiek elektronų, kad jų išoriniame elektronų sluoksnyje būtų 8, kiti elementai (litis, berilis, boras, anglis) jų atiduoda tiek, kad turėtų užpildytą žemesnį elektronų sluoksnį. Primename, kad pirmasis užpildytas elektronų sluoksnis turi tik du elektronus, o antrasis ir trečiasis – po 8. Taigi, norint apskaičiuoti trečiojo periodo elementų valentingumą, reikia suskaičiuoti, kiek elektronų trūksta iki 8 arba kiek jų reikia atiduoti, kad žemesniame elektronų sluoksnyje būtų 8 elektronai.

Elemento valentingumą lengva nustatyti pagal jo junginio su deguonimi formulę. Deguonies valentingumas yra II, vadinasi, pagal tai galima apskaičiuoti kito elemento valentingumą.

Pavyzdžiui, nustatykime natrio valentingumą natrio oksido (Na₂O) junginyje.

Jono, gaunamo iš deguonies (oksido), krūvis yra 2– (tiek elektronų pritraukia deguonis). Atitinkamai dviejų natrio jonų krūvis bus 2+ (du natrio atomai atiduoda tiek elektronų ir virsta jonais). Šį krūvį dalijame iš jonų skaičiaus ir gauname natrio valentingumą: 2+ / 2 = I.

Dabar nustatykime aliuminio valentingumą aliuminio oksido (Al₂O₃) junginyje.

Deguonies krūvis yra 2–. Dauginame šį krūvį iš 3 jonų, gauname bendrą deguonies krūvį, lygų 6–. Vadinasi, dviejų aliuminio jonų krūvis bus priešingas – 6+. Apskaičiuojame aliuminio valentingumą: 6+ / 2 = III.