24-4 Oxidačné číslo a chemické väzby

24-4 Oxidačné číslo a chemické väzby

Oxidačné číslo, či mocnosť sme v princípe schopní pochopiť z elektrónovej štruktúry atómov. Vidíme, že v prípade vzácnych plynov dvojica podvrstiev na valenčnej vrstve je úplne zaplnená. Už pri rozoberaní nedostatkov Bohrovho modelu atómu vodíka sme povedali, že elektróny v  atómoch nemajú presnú polohu, skôr si ich môžeme predstaviť ako mrak so záporným elektrickým nábojom, ktorý je tu hustejší, tam zase redší. V prípade vzácnych plynov je mrak elektrónov na valenčnej vrstve symetrický, podobný guľovej vrstve, ktorá obklopuje atóm. Preto je také ťažké ho „naštrbiť“, „neochotne“ vstupuje do chemických reakcií.

Tie atómy, ktoré práve začali novú vrstvu (1. skupina, alkalické kovy), len slabo viažu svoj posledný elektrón, pod ktorým sa nachádza akoby elektrónový obal odolného vzácneho plynu. O tento osamotený elektrón ľahko prídu, preto tak ochotne vstupujú do chemických reakcií.

Na druhej strane, ak atómu chýba len jeden elektrón (alebo len málo elektrónov), aby podvrstvu l = 1 na valenčnej vrstve mal zaplnenú ako vzácne plyny, tak taký atóm ľahko zachytí elektrón na prázdne miesto, a vytvorí súbor 8-ich elektrónov, ako inertné plyny. Napríklad atóm chlóru (Z = 17) má na prvej vrstve 2, na druhej 8 a na tretej vrstve 7 elektrónov – na valenčnej vrstve mu teda chýba jediný elektrón, aby sa rozhodujúca dvojica valenčných podvrstiev (3s a 3p) zaplnili ako u argónu, ktorý je vzácnym plynom. Atóm sodíka (Z = 11) má na prvej vrstve 2, na druhej 8 elektrónov, a posledný 11-tý elektrón práve začal novú vrstvu (s n = 3). Za týchto okolností, pokiaľ sa stretne atóm chlóru s atómom sodíka, atóm chlóru „ochotne“ doplní svoju valenčnú vrstvu týmto osamoteným elektrónom atómu sodíka do odolnej konfigurácie – tým sa stanú z pôvodne elektricky neutrálnych atómov ióny: z atómu chlóru anión Cl− a z atómu sodíka katión Na+. Dvojicu iónov viaže k sebe elektrostatická sila, a vytvárajú stabilnú molekulu kuchynskej soli (NaCl). Obdobne chýbajú z valenčnej vrstvy atómu kyslíka 2 elektróny (Z = 8, na prvej vrstve 2, na druhej 6), preto sa „snaží“ doplniť prázdne miesta dvomi elektrónmi od iných atómov, ktoré získa buď od dvojice jednomocných atómov (vodík, lítium, sodík, draslík,…), alebo od jedného dvojmocného atómu (napríklad horčíku Z = 12 = 2 + 8 + 2). Takéto chemické väzby môžeme vidieť na obr. 24.5.