Стехиометрия соединений с Н, F и О

Например, для соединений мышьяка (ковалентность 3 или 5) с фтором (ковалентность 1) возможны соединения AsF₃ и AsF₅; с кислородом (ковалентность 2) – As₂О₃ и As₂О₅:

F¾As¾F ½ F	F F As F ½ F F	О=As¾О¾As=О	О=	As	=О
	|
	О
	|
О=	As	=О

Можно сказать, что молекулы собираются из атомов, но не так, как слова из букв, а наподобие детского конструктора, и число шипов или пазов у каждого атома своё (ковалентность).

Приведенные в табл. 6 брутто-формулы – это разрешенные, возможные значения ковалентности, не всегда реализованные (особенно для благородных газов, подгруппа VIIIA; так, соединения ЭF₈ пока не получены). Пропуски означают, что соединение данного состава нетипично или не реализуется для большинства элементов подгруппы, хотя электронное строение атомов в принципе его допускает. Прочерки отмечают принципиальную нереализуемость соединений данного состава.

Оставим пока без комментариев вопрос о том, почему для элементов подгрупп VA, VIА и VIIА не существует соединений с водородом ЭН₅, ЭН₆ и ЭН₇ соответственно, в отличие от соответствующих фторидов; отметим, что вопрос это очень важный, и мы к нему еще вернемся в подразд. 3.7.

Не случайно в табл. 6 не фигурируют N, O и F. Для элементов второго периода возбуждение электронов должно происходить из второго слоя в третий, для чего требуется такое количество энергии, которое не компенсируется возможным образованием дополнительных ковалентных связей. Поэтому атом N образует не более трех ковалентных связей по обменному механизму, существуют соединения NF₃, NCl₃, но не существует пентафторида и пентахлорида азота, в отличие от характерных для фосфора РF₅ и РCl₅. В соединениях типа HNO₃ четыре ковалентных связи приписывают иону N⁺, для которого 4 является его характерной ковалентностью.

Аналогично атом O может образовать не более двух ковалентных связей, F – не более одной.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение понятию ковалентность.

2. Определите возможные значения ковалентности В, Si, Se, запишите их соответствующие электронные конфигурации. Какие из них относятся к возбужденным?

3. Сравните возможные значения ковалентности атомов О и S.

4. Сравните возможные значения ковалентности атома О и ионов, О⁺ и О^–.

5. Для каких из приведенных частиц возможна ковалентность, равная 5: N; N⁺; As; As⁺; Sn^–; Cl?

6. Исходя из возможных значений ковалентности, приведите все гипотетически возможные соединения иода с фтором и кислородом, напишите их структурные формулы.

7. Почему He, Ne и Аr не образуют химических соединений?