N 3 (1,71Å) O 2 (1,40Å) F (1,36Å)
1.3.5.1. Khái niệm hoá trị và số oxy hoá
Có 2 kiểu liên kết hố học cơ bản là liên kết điện hoá trị hay liên kết ion và liên kết cộng hoá trị (khơng cực, có cực, bán cực). Liên kết kim loại vừa mang tính chất ion, vừa mang tính chất cộng hố trị. Mỗi kiểu liên kết được đặc trưng bằng một lực liên kết riêng: lực tĩnh điện đặc trưng cho liên kết ion,
lực trao đổi đặc trưng cho liên kết cộng hoá trị.
Hoá trị của một nguyên tố đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của
nguyên tố đó có thể hình thành một số liên kết hoá học nhất định. Hoá trị
thường gắn liền với một kiểu liên kết cụ thể.
Điện hoá trị được xác định bằng số electron mà một nguyên tử mất đi hay
thu vào khi tạo thành ion đơn. Đó là điện tích của các ion trong hợp chất ion. Chẳng hạn trong phân tử CaCl2, nguyên tử canxi có điện hố trị +2, ngun tử clo -1.
Cộng hoá trị được xác định bằng số liên kết cộng hóa trị do các nguyên tử trong phân tử tạo thành. Nói chung, mỗi liên kết cộng hố trị được hình thành từ một cặp electron, ví dụ: trong phân tử H2, hydro có cộng hố trị 1 (H - H);
Chương 1 – Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học
_______________________________________________________________ một liên kết thực hiện bằng một cặp electron); cộng hoá trị của cacbon là 4 trong phân tử CH4, CO2 ...
Ở một số ít trường hợp, liên kết cộng hoá trị được thực hiện bằng một
electron, ví dụ: trong ion phân tử H2+ ([H.H]+); hoặc bằng ba electron như trong phân tử NO, ở đó cả nitơ và oxy đều có cộng hoá trị 3.
Như vậy là phải biết cấu tạo phân tử của một chất mới xác định được hố trị của các ngun tố tạo nên chất đó. Thực tế không phải bao giờ ta cũng làm
được điều đó. Vì vậy, các nhà hố học đề nghị đưa vào hố học khái niệm hố
trị hình thức, đó là số oxy hố (hay cịn gọi là mức oxy hoá, bậc oxy hoá). Số oxy hoá của một nguyên tố được xác định theo quy ước sau: - Số oxy hoá của nguyên tố trong đơn chất bằng khơng.
- Số oxy hố của các ngun tố trong hợp chất bằng điện tích của ion của nguyên tố đó trong phân tử với giả thiết rằng phân tử chỉ được tạo nên từ các ion. Số oxy hoá được chỉ bằng một chữ số có kèm theo dấu (+) hay (-).
- Số oxy hoá của oxy trong đại độ âm điện số trường hợp bằng -2, trừ hợp chất với flo trong đó F2-1O+2.
- Số oxy hoá của hydro bằng +1 trong tất cả các hợp chất, trừ hợp chất của hydro với kim loại phân nhóm chính nhóm I, II, III.
- Tổng số các số oxy hoá của các nguyên tố trong một phân tử của bất kỳ hợp chất nào luôn bằng 0. Dựa vào quy tắc này, có thể tính số oxy hoá của một nguyên tố khi biết số oxy hoá của các nguyên tố khác trong phân tử.
Số oxy hố có thể là số nguyên nhưng cũng có thể là số thập phân, ví dụ: số oxy hố của oxy trong H2O là -2, trong H2O2 là -1, trong KO2 là -1/2, trong KO3 là -1/3 ...
Khác với hoá trị, số oxy hoá chỉ là một khái niệm có tính chất hình thức và thường khơng đặc trưng cho trạng thái thực của một nguyên tố trong hợp
chất. Vì được xác định một cách quy ước nên trong nhiều trường hợp, số oxy
hoá khơng trùng với hố trị của ngun tố đó. Ví dụ: trong các hợp chất CH4, CH3OH, HCHO, HCOOH và CO2, cacbon có số oxy hố lần lượt là -4, -2, 0, +2, +4, trong khi đó cộng hố trị của cacbon trong tất cả các hợp chất trên đều bằng 4.
* Electron hoá trị và số oxy hoá
Giữa số oxy hoá của một nguyên tố và cấu hình electron của nguyên tử của nguyên tố đó có mối liên hệ giản đơn. Vì theo quy ước, phân tử chỉ được tạo nên từ các ion, nên số oxy hoá của các nguyên tố ứng với khuynh hướng mất đi hay thu thêm electron để có cấu hình ns2 np6 hay ns2 np6 nd10.
Như vậy, số oxy hoá dương lớn nhất của một nguyên tố bằng số electron
hố trị của nó. Đó là những electron thuộc lớp bên ngoài lớp 1s2 của heli, bên
Về nguyên tắc, số electron hoá trị của một nguyên tố bằng số nhóm của
nguyên tố đó trong hệ thống tuần hoàn. Đối với các ngun tố thuộc phân
nhóm chính, electron hố trị thuộc lớp ngoài cùng; đối với các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ, electron hố trị thuộc lớp ngồi cùng và gần ngồi cùng.
Ví dụ: lưu huỳnh và crơm đều ở nhóm VI nên đều có 6 electron hố trị.
Cấu hình electron của lưu huỳnh S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
electron hố trị Cấu hình electron của crơm Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
electron hoá trị
Số oxy hoá dương nhất của lưu huỳnh và crôm đều bằng 6.