V originále otázka zní (modelové otázky 1.LF UK):
16. Vaznost atomu:
A) určuje počet kovalentních vazeb vycházejících z atomu prvku ve sloučenině
B) odpovídá počtu vazebných elektronových párů, které atom sdílí s jinými atomy
c) lze odvodit z elektronové konfigurace atomu v základním stavu
d) se vždy řídí podle oktetového pravidla.
Proč není správně c): jde právě o ten "základní stav". Ze základního stavu vyčteš pouze vaznost právě pro základní stavu. To ale není KONEČNÝ počet vazeb, kterého je prvek schopen. Prvky umí své stavy změnit, aby mohly být reaktivnější. Ukážeme si na dvou prvcích:
1) dusík N. Jeho konfigurace v základním stavu je: 7N: (2He) 2s↑↓ 2p ↑ ↑ ↑
V základním stavu dusík tedy postrádá 3 elektrony, takže v tomto stavu vytvoří maximálně tři vazby z orbitalu 2p ↑ ↑ ↑, např. NH3 (amoniak). Jenže, pak koukneš na molekulu NH4+ a divíš se jak to, že má dusík najednou 4 vazby? A to je právě odpověď na tvoji otázku: Protože čtvrtou vazbu je schopen dusík vytvořit nikoliv v základním stavu, ale v HYBRIDIZOVANÉM STAVU. Použije k tomu volný elektronový pár 2s↑↓ (ten se také může účastnit reakce, protože je ve valenční vrstvě) a propojí ho (hybridizuje) s orbitalem 1s↑ od čtvrtého vodíku. Tadááá - čtyřvazný dusík!
2) Fosfor P. Jeho konfigurace v základním stavu je: 15P: (10He) 3s↑↓ 3p ↑ ↑ ↑
Jeho konfigurace ve valenční vrstvě v podstatě vypadá stejně jako u dusíku a v základním stavu vypadá, že je pouze trojvazný. Jenže fosfor umí podle podobného principu výše utvořit čtvrtou vazbu a dokonce i PÁTOU vazbu. Jak to? Na rozdíl od dusíku, který je v 2. periodě, fosfor už je ve 3. periodě, to znamená, že pro vytváření vazeb může využívat i orbitaly typu d, které jsou pro třetí periodu obecně k dispozici (toto vychází ze zákonitosti zaplňování orbitalů: když je hlavní kvantové číslo n=1, pak vedlejší l=0, tedy pouze orbitaly s. Když n=2, pak l=0,1, tedy orbitaly s a p. Když n=3, pak l=0,1,2 tedy se zaplňují orbitaly s,p,d).
Tedy fosfor vezme elektrony v 3s↑↓, jeden nechá v orbitalu s↑ (pro vytvoření čtvrté vazby) a druhý hodí do EXCITOVANÉHO STAVU do orbitalu d↑ a ten právě vytvoří PÁTOU vazbu s nějakým dalším prvkem. Proto může existovat molekula H3PO4, kde má na sobě fosfor navázaných 5 kyslíků.
Proto ti ke skutečnému počtu vazeb nestačí pouze zápis prvku v základním stavu.
A to je mimochodem také odpověď na další otázku z modelovek č. 17: Která z uvedených sloučenin nemůže existovat?
a) PCl3
b) PCl5
c) NCl3
D) NCl5 - nemůže existovat, protože dusík nedokáže vytvořit pátou vazbu. Je v 2. periodě a tam jsou k dispozici pouze orbitaly s a p. Je tedy schopen pouze hybridizace (např. na NH4+), ale nikoliv excitace elektronu do vyšší energetické vrstvy do 3. periody.
