Задание №3 — Теоретические основы химии

Решение.

Для того чтобы определить, какие элементы не проявляют валентность, равную номеру группы, проанализируем положение каждого элемента в Периодической системе и его электронное строение.

1) Mg (магний) — элемент IIA группы. На внешнем слое имеет 2 электрона. В соединениях всегда проявляет валентность II, которая совпадает с номером группы. Этот вариант нам не подходит.

2) P (фосфор) — элемент VA группы. На внешнем слое имеет 5 электронов. За счет наличия вакантных d-орбиталей фосфор может переходить в возбужденное состояние и проявлять валентность V (например, в P₂O₅ или H₃PO₄), что соответствует номеру группы. Этот вариант нам не подходит.

3) N (азот) — элемент VA группы. У азота на внешнем слое 5 электронов, но отсутствуют d-орбитали (так как это элемент 2-го периода). Максимальная валентность азота равна IV (за счет трех неспаренных электронов и одной неподеленной электронной пары, образующей связь по донорно-акцепторному механизму, как в ионе аммония NH₄⁺ или азотной кислоте HNO₃). Валентность V азот не проявляет никогда. Следовательно, азот — это первый искомый элемент.

4) O (кислород) — элемент VIA группы. На внешнем слое 6 электронов. Кислород находится во 2-м периоде, d-подуровня у него нет. Основная валентность кислорода — II. В некоторых случаях (например, в ионе гидроксония H₃O⁺) он может проявлять валентность III. Валентность VI, равную номеру группы, кислород не проявляет. Следовательно, кислород — это второй искомый элемент.

5) Ti (титан) — элемент IVB группы (побочная подгруппа). Для d-элементов высшая валентность также часто совпадает с номером группы. Титан может отдавать или обобществлять 2 электрона с s-подуровня и 2 электрона с d-подуровня, проявляя высшую валентность IV (например, в TiO₂). Это совпадает с номером группы. Этот вариант нам не подходит.

Таким образом, элементами, не проявляющими валентность, равную номеру группы, являются азот (3) и кислород (4).

Ответ: 34

Источник: ФИПИ