Mno валентность: определить валентность MnO — Школьные Знания.com

Содержание

На кафедре физики полимеров и кристаллов создали новый метод синтеза наночастиц для аккумуляторов

25.05.2018

На кафедре физики полимеров и кристаллов создали новый метод синтеза наночастиц для аккумуляторов


Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца. Эти частицы можно использовать для топливных элементов и аккумуляторов. Результаты исследований были опубликованы в журнале Journal of Materials Science.


Марганец — это металл, который может проявлять разную валентность, образуя при этом несколько оксидов: MnO, Mn2O3, MnO2, MnOи Mn2O7. Наночастицы этих оксидов имеют достаточно широкий спектр приложений, при этом одно из самых распространенных и перспективных направлений — это их использование в качестве катализатора для реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Реакции восстановления кислорода используются в электрохимических устройствах для преобразования и хранения энергии, поэтому оксиды марганца входят в состав электродов щелочных топливных элементов и металл-воздушных батареек.


Каталитическая активность наночастиц зависит от их размеров и строения, поэтому перед учеными стояла задача получить высокодисперсные наночастицы малых размеров. В ходе исследования физики разработали новый метод синтеза наночастиц оксидов марганца в среде сверхкритического диоксида углерода — среде, которая способна заменить многие экологически небезопасные растворители.


«Предложенный нами метод синтеза наночастиц оксидов марганца основан на термическом разложении металлоорганического вещества, который растворен в сверхкритическом диоксиде углерода в присутствии окислителя», — рассказал один из авторов статьи Вадим Зефиров, аспирант кафедры физики полимеров и кристаллов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ.


Ученые составили электрохимическую характеристику полученных наночастиц, которая показала значительную каталитическую активность в реакции восстановления кислорода в щелочной среде. Авторы отмечают, что характеристики полученных материалов не являются уникальными, а соответствуют довольно высоким результатам ряда материалов, которые получены другими методами.


«Предложенный и реализованный метод открывает довольно широкий простор для научного творчества. С его помощью можно провести синтез других оксидов металлов, получение которых иными методами, возможно, будет сложнее. Кроме того, наш научный коллектив продолжает разработку этого метода, чтобы повысить характеристики получаемых материалов с целью дальнейшего их тестирования в реальных электрохимических источниках тока», — заключил ученый.


Материал подготовлен в рамках проекта Наука-МГУ


Пресс-служба физического факультета МГУ

Каталитическая активность оксидов металлов переменно валентности

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ, НАНЕСЕННЫХ НА ПОЛИМЕРНУЮ МАТРИЦУ, В РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ ГИДРОСУЛЬФИДА НАТРИЯ

Смотрите также [PDF формат]

На предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности одна из основных экологических проблем связана с необходимостью обезвреживания или утилизации загрязненных сернистыми соединениями отработанных щелочных растворов и водных технологических конденсатов (ТК), составляющих сернисто-щелочные стоки (СЩС).
СЩС представляют собой водные растворы натриевых солей разной концентрации: гидросульфидов, сульфидов, меркаптидов, карбонатов, сульфатов, а также фенолятов натрия и водорастворимых или эмульгированных нефтепродуктов [1].

СЩС обезвреживают, в основном, путем окисления содержащихся в них токсичных сернистых соединений в менее токсичные продукты электрохимическим способом или с помощью химических окислителей [1, 2]. Из этих методов наибольший интерес представляет окисление токсичных сернистых соединений кислородом воздуха из-за его доступности и невысокой стоимости.

В отсутствие катализаторов процесс окисления кислородом осуществляется при температуре 90-1100С и давлении 0,3-0,5 МПа [3]. Использование катализаторов позволяет интенсифицировать окисление. Каталитической активностью в этом процессе облада-ют соли металлов переменной валентности, такие, как Ni, Mn, Cu, Co, Fe [4].

В процессе обезвреживания СЩС целесообразно использовать гетерогенные катализаторы, каталитически активные компоненты которых не уносятся с очищаемыми стоками, а носитель катализатора является устойчивым к воздействию щелочи и примесям нефтепродуктов, содержащихся в СЩС. Таким требованиям отвечают катализаторы серии КС на полимерной матрице [5,6,7], хорошо зарекомендовавшие себя в промышленности, основным каталитическим компонентом которых являются дорогостоящие фталоцианины металлов переменной валентности. Для расширения ассортимента, повышения активности и удешевления гетерогенных катализаторов в процессах локального каталитического обезвреживания СЩС представлялось целесообразным испытание потенциально активных в реакциях окисления и не растворимых в воде оксидов металлов переменной валентности, нанесенных на полимерную матрицу.

1. Экспериментальная часть.

Приготовление катализатора осуществлялось введением в полимерную матрицу оксидов металлов переменной валентности по методу [8]. Концентрация оксидов метал-лов образцов катализатора представленных на рис. 1 составляла 5,0 % масс. В остальных образцах концентрация каталитического компонента в полиэтилене соответствовала цифре, обозначенной через дефис (Пр. CuO-20 – образец катализатора с содержанием оксида меди – 20 % масс). Промышленный катализатор сероочистки КС-20 соответствовал 20%-ой концентрации фталоцианина кобальта в полиэтилене.

В качестве полимерного носителя использовался полиэтилен высокого давления КАЗПЭЛЕН марки 15313-003 по ГОСТ 16337-77. Гетерогенный катализатор представлял собой кубики, размером 2х2х2 мм.

Для работы использовались следующие оксиды металлов переменной валентности:

Марганец (IV) окись (ч) по ГОСТ 4470-79, изм 1-2.

Меди (II) окись (чда) по ГОСТ 16539-79.

Никель (II) окись (ч) по ГОСТ 4331-78.

Титана (IV) окись (ч) по ГОСТ 9808-84.

Ванадия (V) окись (ч) по МРТУ 6-09-6594-70.

Хрома (III) окись (ч) по ГОСТ 2912-79.

Молибдена (VI) оксида (ч) по ТУ 2611-002-469133-2002.

Железа (III) оксид (чда) по ГОСТ 4173-77.

Кобальт оксид (II, III) (ч) по ГОСТ 4467-79.

Фталоцианин кобальта ТУ 6-07-1135-78.

Гидросульфид натрия, CAS:207683-19-0, ACROS, New Jersey, USA.

Испытуемые растворы приготавливали разбавлением твердого гидросульфида натрия в воде.

Окисление NaSН в водном растворе проводилось в цилиндрическом реакторе барботажного типа. Кислород со cкоростью 6,0 – 84,0 л.час-1 подавался в реакционный раствор с заданной концентрацией NaSН в присутствии испытуемого катализатора. Раствор в реакторе перемешивали со скоростью 1400 об. мин-1. Температура реакционного раствора поддерживалась на уровне 60°C с помощью терморегулируемой магнитной мешалки.

Начальная скорость реакции определялась по тангенсу угла наклона касательной к начальному отрезку кривой исчезновения гидросульфида натрия. Исходная концентрация NaSН варьировалась от 0,4 до 1,5 %масс. Концентрация NaSН в растворе определялась потенциометрическим титрованием по ГОСТ 22985-90.

2. Результаты и обсуждение.

2.1 Влияние природы оксидов металлов переменной валентности на окисление NaSH.

Гетерогенные катализаторы на основе оксидов металлов переменной валентности нашли широкое применение как в реакциях парциального окисления, так и глубокого окисления углеводородов, h3S, Nh4 и т. д. [9]. Проведенное нами исследование ээффективности окисления гидросульфида натрия в водном растворе в присутствии оксидов переходных металлов, нанесенных на полимерную матрицу, показано на рис. 1.

Рис. 1 Влияние природы окислов металлов, нанесенных на полимерную матрицу на начальную скорость окисления (?0) гидросульфида натрия.

Максимальную активность при окислении растворов гидросульфида натрия кислородом проявляют каталитализаторы с MnO2 и CuO, в присутствии которых начальные скорости окисления гидросульфида натрия в 1,8 и 1,6 раз выше (рис.1) по сравнению с холостым опытом. Катализаторы на основе оксидов металлов переменной валентности: NiO, Co3O4, Cr2O3 — проявляют незначительную активность, часть из испытанных оксидов: V2O5, Fe2O3 — не влияют на скорость окисления гидросульфида натрия, а катализаторы на основе TiO2 и MoO3 — даже ингибируют окисление NaSH.

Полученные результаты согласуются с теорией двустадийного окислительно-восстановительного механизама, предложенного П.Марсом и Д.Кревеленым [9]. Согласно этой теории на скорость каталитической реакции влияют 2 фактора:

1. скорость восстановления катализатора, зависящая от энергии связи кислород???катализатор (Кат???О):

Кат???О + R ? RO + Кат

При этом активность окислов металлов расположена в следующем порядке [10]:

Co3O4>CuO>NiO>Mn2O3>Cr2O3>Fe2O3>ZnO>V2O5>TiO2

2. скорость образования комплекса кислород???катализатор (Кат???О), зависит от скорости адсорбции кислорода на поверхности оксидов:

2Кат + О2 ? 2Кат???О

В этом случае ряд активности оксидов металлов переходной валентности расположен в следующей последовательности [11]:

CuO>Co3O4>NiO

Проявление высокой активности оксида марганца (IV) в реакции окисления гидросульфида натрия (рис. 1) можно объяснить его вкладом как окислителя в начальный момент реакции и как катализатора на протяжении самой реакции [12]. Косвенно это подтверждается тем, что катализатор на основе MnO2 значительно увеличивает скорость окисления NaSH в начальный период реакции (в течение первых 30-мин.), в то время как в присутствии композиции с CuO скорость окисления гидросульфида натрия остается постоянной во времени.

Основываясь на максимальной активности катализаторов с оксидом меди (II) и оксидом марганца (IV) были выполнены исследования по подбору оптимального соотношения активных окислов CuO, MnO2 в смесевой композиции друг с другом в составе полимерной матрицы. Максимальная концентрация каталитического компонента в полимерной матрице составила 20% масс. Результаты испытаний представлены на рис. 2.

Рис. 2 Зависимость начальных скоростей окисления (?0) от соотношения CuO?MnO2 в составе катализатора.

Из представленных графиков видно, что наибольшей активностью в реакции окисления NaSH обладают смесевые катализаторы следующего состава: CuO-15/MnO2-5 (1. 635 ррм.с-1), CuO-10/MnO2-10 (1.58 ррм.с-1), CuO-5/MnO2-15 (1.58 ррм.с-1).

Сравнение каталитической активности известного фталоцианинового катализатора КС-20, основным каталитическим компонентом которого является 20%-ый концентрат фталоцианина кобальта в полимере, показало, что катализатор MnO2-5/CuO-15 обладает более высокой активностью (?0 = 1,635 ppm/c) при окислении гидросульфида натрия в сравнении с известным катализатором КС-20 (?0 = 1,35 ppm/c).

2.2 Изучение реакции окисления NaSH в присутствии гетерогенного катализатора на основе окислов марганца и меди
Далее, с катализатором MnO2-5/CuO-15, проявившего наибольшую активность в реакции окисления гидросульфида натрия, было исследовано влияние концентрации каталитического компонента в полимерной матрице и его количества в реакции окисления NaSH, а также определены порядки реакции по кислороду и исходному гидросульфиду натрию.

Исследование влияния концентрации каталитического компонента –окислов марганца и меди (при соотношении MnO2:CuO=1:3) в полимерной матрице показывает (рис. 3), что с ее увеличением скорость реакции окисления гидросульфида натрия растет в диапазоне от 0 до 15%. Дальнейшее увеличение концентрации окислов не влияет на скорость окисления NaSH, что связано, видимо, с насыщением геометрической поверхности катализатора активными центрами.

Рис. 3 Зависимость начальных скоростей окисления (?0) от концентрации окислов марганца и меди (при соотношении MnO2:CuO=1:3) в полимерной матрице.

Изучение влияния количества гетерогенного катализатора на скорость окисления NaSH показывает (рис.4), что при увеличение массы катализатора до 5,0 г скорость реакции окисления NaSH растет. Дальнейшее увеличение количества катализатора не влияет на скорость реакции. Отсутствие увеличения скорости реакции с ростом количества катализатора, по-видимому, связано с лимитированием гидродинамики перемешивания в самом реакторе.

Рис. 4 Зависимость начальных скоростей окисления (?0) от массы катализатора MnO2-5/CuO-15 в реакционной смеси.

В отсутствии катализатора повышение температуры и давления увеличивает скорость и глубину окисления сульфидов и гидросульфидов, не изменяя механизм реакции [13]. Влияние температуры на скорость окисления гидросульфида натрия в присутствии катализатора MnO2-5/CuO-15 показано на рис. 5. Максимальная скорость окисления NaSH наблюдается при температуре 600С, выше которой скорость окисления NaSH снижается, что, по-видимому, объясняется снижением растворимости кислорода в водной среде с ростом температуры.

Рис. 5 Зависимость скорости окисления NaSH от температуры в присутствии катализатора MnO2-5/CuO-15.

Определение порядка реакции окисления NaSH по кислороду в присутствии ката-лизатора MnO2-5/CuO-15 дифференциальным методом показало первый порядок реакции (рис. 6). При изучение порядка реакции по гидросульфиду натрия (рис.7) было обнаружено, что начальная скорость реакции не зависит от концентрации исходного NaSH. Представленные данные свидетельствуют о реакции нулевого порядка.

Полученные результаты (первый порядок реакции по кислороду, нулевой порядок по NaSH) показывают, что эффективность окисления катализатором не зависит от концентрации NaSH, и возрастет с увеличением концентрации кислорода в газе. Таким образом, реакция окисления гидросульфида натрия лимитируется растворимостью кислорода в водной среде, количеством активных центров на поверхности катализатора и количеством (поверхностью) катализатора.

Рис. 6 Логарифмическая зависимость скорости каталитического окисления NaSH от концентрации О2 в присутствии катализатора MnO2-5/CuO-15 при 60?С.

Рис. 7 Зависимость начальной скорости окисления NaSH от его исходной концентрации в присутствии катализатора MnO2-5/CuO-15.

На основе представленных данных можно предположить следующий механизм реакции окисления сернистых соединений:

Mn4+ + SH? ? Mn3+ + SH? (1)

2 SH? ? HSSH (2)

Cu2+ + Mn3+ ? Cu+ + Mn4+ (3)

Cu+ + O2 ? Cu2+ + O2? (4)

Первые две стадии протекают с высокой скоростью, что подтверждается нулевым порядком реакции по исходным сернистым соединениям. Стадия (3) протекает из доказанной авторами [14, 15] электронной передачи между катионами меди и марганца в смеси однофазных оксидов MnO2/CuO. В связи с этим, по-видимому, наблюдается проявление синергетического эффекта активности смесевого катализатора (см. рис. 2). Лимитирующей стадией (4) первого порядка является активация кислорода и окисление иона меди.

Список литературы:

1. Ахмадуллина, А.Г. Обезвреживание и использование сернисто-щелочных отходов нефтепереработки и нефтехимии. А.Г. Ахмадуллина, Ю.Р. Абдрахимов, И.Н. Смирнов. – Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим, выпуск 4, М. 1990, 50 стр.

2. Галуткина, Г.А., Использование метода химического окисления в процессе очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Г.А. Га-луткина, А.Г. Немченко, Э.В. Рубинская – М.: Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим, 1979. – 44 с.

3. Пат. 2008971 Российская Федерация МПК7 B01J23/86. Способ окисления сернистых соединений в сточных водах / Ахмадуллина А. Г., Куницын Б.М.; Абрамова Н.М.; Кудрявцев Б.В.; Нургалиева Г.М.; Хрущева И.К. заявитель и патентообладатель ВНИИУС. — № 4934793/04, заявл. 12.05.1991; опубл. 15.03.1994.

4. Michael, R. / Environ science and Technology. R. Michael – 1979. – V.13. – No.11. – P.1406-1414.

5. Ахмадуллина, А.Г. О новых разработках и внедрениях в области сероочист-ки углеводородного сырья. А.Г. Ахмадуллина, Р.М Ахмадуллин. Химия и технология то-плив и масел. Т.44. №6, 2008

6. Ахмадуллина, А.Г. Гетерогенно-каталитическая демеркаптанизация легкого углеводородного сырья. А.Г. Ахмадуллина, Б.В.Кижаев, Г.М.Нургалиева, А.С.Шабаева, С.О.Тугуши, Н.В.Харитонов. Нефтепереработка и нефтехимия, №2, 1994, с.39.

7. Ахмадуллина, А.Г. Гетерогенно-каталитическое окисление 2,6-ди-трет-бутил-фенола до 3,3?,5,5?-тетра-трет-бутил-4,4?-дифенохинона с использованием поли-мерного катализатора на основе тетрахлорфталоцианина кобальта. А.Г. Ахмадуллина, Р.М. Ахмадуллин, С.И. Агаджанян, Н.А. Мукменева. Вестник технологического универ-ситета. – 2009. – №2. – С. 64-70.

8. А.С. № 1041142, Бюл № 34, 1983. Катализатор для окисления сернистых соединений и способ его приготовления. А.Г. Ахмадуллина, А.М.Мазгаров, М.И.Альянов, В.В.Калачева, И.К.Хрущева, Г.М.Нургалиева, Г.А.Остроумова, А.Ф.Вильданов.

9. Крылов, О.В. Гетерогенный катализ: Учебное пособие для вузов / О.В. Крылов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 679 с.

10. Боресков, Г. К., /Докл. АН СССР. Г.К. Боресков, В.И. Маршнева— 1973.— Т. 213, № 1.— С. 112—115.

11. Halpern, В., / Compt. rend. B. Halpern, J. E. Germain — 1973.— T. 277, N 24.— P. 1287—1290.

12. Valeika, V. Oxidation of sulphides in tannery wastewater by use of manganese (IV) oxide. V. Valeika. Polish J. of Environ. Stud. Vol. 15 No 4. 2006, 623-629.

13. Алферова, Л.А. Химическая очистка сточных вод в производстве сульфат-ной целлюлозы. Л. А. Алферова, А. А. Алексеев. М.: Лесная промышленность, 1968, 105 с.

14. Veprek, S. Mechanism of the deactivation of Hopcalite catalysts studied by XPS, ISS, and other techniques S. Veprek, D.L. Cocke, S. Kehl and H.R. Oswald, J. Catalysis, V.100, Issue 1, July 1986, P. 250-263.

15. Buciuman, F.C. A spillover approach to oxidation catalysis over copper and man-ganese mixed oxides. F.C. Buciuman, F. Patcas, T. Hahn. Chem. Eng. Proc. 38 (1999) P. 563-569.

«Валентность. Определение валентности по формулам»

Цели урока.

Дидактические:

  • опираясь на знания учащихся, повторить понятия
    “химическая формула”;
  • способствовать формированию у учащихся понятия
    “валентность” и умению определять валентность
    атомов элементов по формулам веществ;
  • акцентировать внимание школьников на
    возможности интеграции курсов химии, математики.

Развивающие:

  • продолжить формирование умений формулировать
    определения;
  • разъяснять смысл изученных понятий и объяснять
    последовательность действий при определении
    валентности по формуле вещества;
  • способствовать обогащению словарного запаса,
    развитию эмоций, творческих способностей;
  • развивать умение выделять главное,
    существенное, сравнивать, обобщать, развивать
    дикцию, речь.

Воспитательные:

  • воспитывать чувство товарищества, умение
    работать коллективно;
  • повысить уровень эстетического воспитания
    учащихся;
  • ориентировать учащихся на здоровый образ жизни.

Планируемые результаты обучения:

  1. Учащиеся должны уметь формулировать
    определение “валентность”, знать валентность
    атомов водорода и кислорода в соединениях,
    определять по ней валентность атомов других
    элементов в бинарных соединениях,
  2. Уметь разъяснять смысл понятия “валентность”
    и последовательность действий при определении
    валентности атомов элементов по формулам
    веществ.

Понятия, впервые вводимые на уроке:
валентность, постоянная и переменная
валентность.

Организационные формы: беседа,
индивидуальные задания, самостоятельная работа.

Средства обучения: алгоритм
определения валентности.

Демонстрационное оборудование: шаростержневые
модели молекул хлороводорода, воды, аммиака,
метана.

Оборудование для учащихся: на каждом
столе “Алгоритм определения валентности”.

Опережающее задание: индивидуальное
задание – подготовить сообщение на тему
“Эволюция понятия “валентность”.

Ход урока

I. Ориентировочно-мотивационный этап.

1. Фронтальная беседа с учащимися по пройденной
теме “Химическая формула”.

Задание: Что здесь написано? (Демонстрация
учителем формул, отпечатанных на отдельных
листах).

2. Индивидуальная работа по карточкам трёх
учащихся по теме “Относительная молекулярная
масса”. (Выполняют решение на доске). Проверка
учителем.

Карточка № 1. Рассчитайте
относительную молекулярную массу данных
веществ: NaCl, K2O.

Справочные данные:

  • Аr (Na) = 23
  • Аr (Cl) = 35,5
  • Аr (K) = 39
  • Аr (O) = 16

Карточка № 2. Рассчитайте
относительную молекулярную массу данных
веществ: CuO, SO2.

Справочные данные:

  • Аr (Cu) = 64
  • Аr (O) = 16
  • Аr (S) =3 2

Карточка № 3. Рассчитайте
относительную молекулярную массу данных
веществ: CH4, NO.

Справочные данные:

  • Аr (С) = 12
  • Аr (H)  = 1
  • Аr (N) = 14
  • Аr (O) = 16

3. Самостоятельная работа учащихся в тетрадях.

Задача информационно-вычислительного
характера (условие записано в раздаточном
материале).

Эффективность зубных паст в профилактике
кариеса можно сравнить по содержанию в них
активного фтора, способного взаимодействовать с
зубной эмалью. Зубная паста “Crest” (производство
США) содержит, как указано на упаковке, SnF2, а
зубная паста “FM extra DENT” (производство Болгария)
содержит NaF. Вычислите, какая из этих двух паст
более сильнодействующее средство для
профилактики кариеса.

Проверка: один учащийся устно читает
решение.

II. Операционно-исполнительный этап.

1. Объяснение учителя. Постановка проблемы.

Понятие о валентности.

– До сих пор мы пользовались готовыми
формулами, приведёнными в учебнике. Химические
формулы можно вывести на основании данных о
составе веществ. Но чаще всего при составлении
химических формул учитываются закономерности,
которым подчиняются элементы, соединяясь между
собой.

Задание: сравните качественный и
количественный состав в молекулах: HCl , H2O, NH3,
CH4.

Беседа с учащимися:

– Что общего в составе молекул?

Предполагаемый ответ: Наличие атомов
водорода.

– Чем они отличаются друг от друга?

Предполагаемый ответ:

  • HCl – один атом хлора удерживает один атом
    водорода,
  • H2O – один атом кислорода удерживает два
    атома водорода,
  • NH3 – один атом азота удерживает три атома
    водорода,
  • CH4 – один атом углерода удерживает четыре
    атома водорода.

Демонстрация шаростержневых моделей.

Проблема: Почему различные атомы
удерживают различное количество атомов
водорода?

(Выслушиваем варианты ответов учащихся).

Вывод: У атомов разная
способность удерживать определённое количество
других атомов в соединениях. Это и называется
валентностью. Слово “валентность” происходит
от лат. valentia – сила.

Запись в тетради:

Валентность – это свойство
атомов удерживать определённое число других
атомов в соединении.

Валентность обозначается римскими цифрами.

Записи на доске и в тетрадях:



I   I

HCl

I   II

H2O
I   III

H3N
I   IV

H4C

Валентность атома водорода принята за единицу,
а у кислорода – II.

2. Эволюция понятия “валентность” (сообщение
учащегося).

– В начале XIX века Дж. Дальтоном был
сформулирован закон кратных отношений, из
которого следовало, что каждый атом одного
элемента может соединяться с одним, двумя, тремя
и т.д. атомами другого элемента (как, например, в
рассмотренных нами соединениях атомов с
водородом).

В середине XIX века, когда были определены точные
относительные веса атомов (И.Я. Берцелиус и др.),
стало ясно, что наибольшее число атомов, с
которыми может соединяться данный атом, не
превышает определённой величины, зависящей от
его природы. Эта способность связывать или
замещать определённое число других атомов и была
названа Э.Франклендом в 1853 г. “валентность”.

Поскольку в то время для водорода не были
известны соединения, где он был бы связан более
чем с одним атомом любого другого элемента, атом
водорода был выбран в качестве стандарта,
обладающего валентностью, равной 1.

В конце 50-х гг. XIX вeка А.С. Купер и А.Кекуле
постулировали принцип постоянной
четырёхвалентности углерода в органических
соединениях. Представления о валентности
составили важную часть теории химического
строения А.М. Бутлерова в 1861 г.

Периодический закон Д.И. Менделеева в 1869 г.
вскрыл зависимость валентности элемента от его
положения в периодической системе.

Вклад в эволюцию понятия “валентность” в
разные годы внесли В.Коссель, А.Вернер, Г.Льюис.

Начиная с 30-х гг. XX века представления о природе
и характере валентности постоянно расширялись и
углублялись. Существенный прогресс был
достигнут в 1927 г., когда В.Гейтлер и Ф.Лондон
выполнили первый количественный
квантово-химический расчёт молекулы водорода H2.

3. Определение валентности атомов элементов в
соединениях.

Правило определения валентности:
число единиц валентностей всех атомов одного
элемента равно числу единиц валентности всех
атомов другого элемента.

Алгоритм определения валентности.








Алгоритм определения
валентности

Пример

1. Запишите формулу вещества. H2S, Cu2O
2. Обозначьте известную валентность
элемента
I

H2S,

        II

Cu2O

3. Найдите число единиц валентности
атомов известного элемента, умножив валентность
элемента на количество его атомов
   2

I

H2S

    2

       II

Cu2O

4. Поделите число единиц валентности
атомов на количество атомов другого элемента.
Полученный ответ и является искомой
валентностью
  2

I   II

H2S

   2

I     II

Cu2O

5. Сделайте проверку, то есть
подсчитайте число единиц валентностей каждого
элемента
I   II

H2S

(2=2)
I     II

Cu2O

(2=2)

4. Упражнение: определить
валентность элементов в веществах (тренажёр:
ученики цепочкой выходят к доске). Задание в
раздаточном материале.

SiH4, CrO3, H2S, CO2, CO, SO3,
SO2, Fe2O3, FeO, HCl, HBr, Cl2O5,
Cl2O7, РН3, K2O, Al2O3,
P2O5, NO2, N2O5, Cr2O3,
SiO2, B2O3, SiH4, Mn2O7,
MnO, CuO, N2O3.

III. Оценочно-рефлексивный этап.

Первичная проверка усвоения знаний.

В течение трёх минут необходимо выполнить одно
из трёх заданий по выбору. Выбирайте только то
задание, с которым вы справитесь. Задание в
раздаточном материале.

  • Репродуктивный уровень (“3”).
    Определите валентность атомов химических
    элементов по формулам соединений: NH3, Au2O3,
    SiH4, CuO.
  • Прикладной уровень (“4”). Из
    приведённого ряда выпишите только те формулы, в
    которых атомы металлов двухвалентны: MnO, Fe2O3
    , CrO3, CuO, K2O, СаH2.
  • Творческий уровень (“5”). Найдите
    закономерность в последовательности формул: N2O,
    NO, N2O3 и проставьте валентности над
    каждым элементом.

Проверка выборочная. Консультант
из числа учащихся по готовому шаблону проверяет 4
тетради учащихся.

Работа над ошибками. Ответы на
обратной стороне доски.

IV. Подведение итогов урока.

Беседа с учащимися:

  • Какую проблему мы поставили в начале урока?
  • К какому выводу мы пришли?
  • Дать определение “валентности”.
  • Чему равна валентность атома водорода?
    Кислорода?
  • Как определить валентность атома в соединении?

Оценка работы учащихся в целом и отдельных
учащихся.

Домашнее задание: § 4, стр. 23–25,
упр. на стр. 25.

– Благодарю за урок. До свидания.

Проверочная работа «Валентность»

Проверочная работа

Вариант 1

1. Запишите формулы химических формул следующих соединений:

а) аш-два-эс-о -три

б) пэ-два-о-пять

в) магний-хлор-два

г) купрум-фтор-два

2. Выпишите формулы сложных веществ:

SiO2, PH3, N2, MgO, Fe, Cu2O, P4, Mn2O7

3. Определите валентность элементов в соединениях:

CaH2, I2O5, MnO2, N2O, BaO

4. Составьте химические формулы соединений:

а) цинк и бром (I)

б) железо (III) и кислород

в) кремний (IV) и водород

г) сера (VI) и кислород

5. Рассчитайте массу атома серы, если его относительная атомная масса равна 32.

Вариант 2

1. Запишите формулы химических формул следующих соединений:

а) аш-три-пэ-о-четыре

б) эн-два-о-три

в) кальций-бром-два

г) барий-йод-два

2. Выпишите формулы сложных веществ:

CaH2, Cu, I2O5, H2, MnO2, N2O, O3, BaO

3. Определите валентность элементов в соединениях:

SiO2, PH3, MgO, Cu2O, Mn2O7

4. Составьте химические формулы соединений:

а) магний и хлор (I)

б) углерод (IV) и водород

в) алюминий и кислород

г) сера (IV) и кислород

5. Рассчитайте массу атома натрия, если его относительная атомная масса равна 23.

Проверочная работа

Вариант 3

1. Запишите формулы химических формул следующих соединений:

а) аш-два-эс-о -четыре

б) пэ-два-о-три

в) алюминий-хлор-три

г) барий-фтор-два

2. Выпишите формулы простых веществ:

SiO2, PH3, MgO, Cu2O, Mn2O7

3. Определите валентность элементов в соединениях:

SO2, CH4, FeO, K2O, Br2O7

4. Составьте химические формулы соединений:

а) кальций и бром (I)

б) сера (VI) и кислород

в) азот (III) и водород

г) цинк и кислород

5. Рассчитайте массу атома калия, если его относительная атомная масса равна 39.

Вариант 4

1.Запишите формулы химических формул следующих соединений:

а) аш-эн-о-три

б) алюминий-два-о-три

в) феррум-бром-два

г) купрум-йод-два

2. Выпишите формулы простых веществ:

CaH2, Cu, I2O5, H2, MnO2, N2O, O3, BaO

3. Определите валентность элементов в соединениях:

SO3, NH3, CaO, Na2O, Mn2O5

4. Составьте химические формулы соединений:

а) барий и кислород

б) сера (IV) и кислород

в) фосфор (III) и водород

г) хлор (I) и кислород

5. Рассчитайте массу атома азота, если его относительная атомная масса равна 14.

Разработка урока для 8 класса. Составление формул по валентности

Тема2.урок№ 11: Составление химических формул по валентности

Цели урока.

Дидактические:

  • опираясь на знания учащихся, повторить понятия “химическая формула”;

  • способствовать формированию у учащихся понятия “валентность” и умению определять валентность атомов элементов по формулам веществ;

  • акцентировать внимание школьников на возможности интеграции курсов химии, математики, ИКТ

Развивающие:

  • продолжить формирование умений формулировать определения;

  • разъяснять смысл изученных понятий и объяснять последовательность действий при определении валентности по формуле вещества;

  • способствовать обогащению словарного запаса, развитию эмоций, творческих способностей;

  • развивать умение выделять главное, существенное, сравнивать, обобщать, развивать дикцию, речь.

Воспитательные:

  • воспитывать чувство товарищества, умение работать коллективно;

  • повысить уровень эстетического воспитания учащихся;

  • ориентировать учащихся на здоровый образ жизни.

  • Прививать умение самостоятельно добывать знания (использование Интернет ресурсов)

Оборудование для учащихся: компьютер, интернет

Ход урока

  1. I. Организационный момент.

  2. 1. Проверка домашнего задания.

Фронтальная беседа с учащимися по пройденной теме “Химическая формула”.

  1. Что показывает химическая формула?

  2. Что такое валентность?

  3. Какие виды валентности вы знаете?

  4. Как определить высшую валентность и нисшую?

1.Вычеркните ложные утверждения.

• Валентность является для всех химических элементов величиной постоянной.  —
• Валентность химических элементов может быть как дробным числом, так и целым. 
• При составлении химических формул значением валентности можно пренебречь. 
• Валентность показывает сколько атомов других элементов, может присоединить к себе атом. 
• Валентность водорода принята за единицу валентности. 
• Валентность кислорода равна двум.

Посась2. Впишите валентность элементов цифрами.

1) Основной частью кварца является оксид кремния SiO2.
Валентность кремния в этом веществе равна  .
2) Минерал флюорит – это фторид кальция CaF2.
Валентность кальция в этом веществе равна  , валентность фтора –  .
3) Галит или каменная соль с химической точки зрения является хлоридом натрия NaCl,
валентность натрия равна  , валентность хлора –  .
4) Минерал касситерит представляет собой оксид олова SnO2.
Валентность олова в этом оксиде равна  .

3. Заполните пропуски.

1)Химическая формула соединения алюминия с серой(II) . 
2)Химическая формула соединения серы (VI) со фтором .  
3)Химическая формула соединения марганца(II) с кислородом . 
4)Химическая формула соединения марганца (IV) с кислородом .  
5) Химическая формула соединения марганца (VII) с кислородом .

MnS, SF4, Mn2O7, MnO2, MnO, SF6, Al2S3..

II. Изучение нового материала

  1. Составление химических формул по валентности. алгоритм

С помощью химических знаков по валентности элементов можно составить формулу сложного вещества. Для этого необходимо знать:

— химические знаки элементов, входящих в состав сложного вещества;

— валентность элементов;

— уметь находить наименьшее общее кратное для валентностей элементов;

— определять индексы для атомов элементов.

Рассмотрим правила составления химических формул сложных соединений по валентности на примере неорганических веществ разных классов:

а) оксиды

Предположим, что нам необходимо вывести формулу оксида железа (III). Для этого нужно осуществить следующие действия:

— изображаем химические знаки элементов, входящих в состав сложного вещества:

FeO

— поставим над знаком каждого элемента валентность римской цифрой:

FeIIIOII

— найдем наименьшее общее кратное чисел единиц валентностей:

III × II = 6

— разделим наименьшее общее кратное на число единиц валентности каждого элемента в отдельности (полученные частные и будут индексами в формуле):

6 / 3 = 2;

6 / 2 = 3;

Fe2O3.

б) основания, соли и кислоты

При составлении формул оснований и солей пользуются теми же действиями, что и при составлении формул оксидов. Различие заключается лишь в том, что вместо атома кислорода будут стоять гидроксогруппа (OH) или кислотные остатки (SO4, SO3, CO3, NO3, PO4, SiO3, S, Cl и т.д.).

2.Особенности составления химических формул соединений.

  1. Низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в таблице Д.И.Менделеева правее и выше, а высшую валентность – элемент, расположенный левее и ниже.

  2. Например, в соединении с кислородом сера проявляет высшую валентность VI, а кислород – низшую II. Таким образом, формула оксида серы будет SO3.

  3. В соединении кремния с углеродом первый проявляет высшую валентность IV, а второй – низшую IV. Значит, формула – SiC. Это карбид кремния, основа огнеупорных и абразивных материалов. 

  4. 2) Атом металла стоит в формуле на первое место.

  5. 2) В формулах соединений атом неметалла, проявляющий низшую валентность, всегда стоит на втором месте, а название такого соединения оканчивается на «ид».

Например, СаО – оксид кальция, NaCl – хлорид натрия, PbS – сульфид свинца.

III.Закрепление

№1. 

Даны химические элементы и указана их валентность. Составьте соответствующие химические формулы:
I        II        V      IV     III      IV        III          II    I        III 
Li O  Ca O  P O  PbO   N H   MnO   Fe O   H S   N O   Cr Cl

№2. 

Составьте формулы молекул для следующих соединений:

1) меди и кислорода,

2) меди и хлора,

3) натрия и брома,

4) калия и серы.

№3. 

Составьте бинарные формулы :

А) азот и кислород;
Б) железо и хлор;
В) литий и сера.
№4.
Составьте формулы веществ по их названиям:
оксид серы (IV) , хлорид железа (II), сульфид углерода, оксид азота (III), оксид азота (IV), хлорид серы (IV), сульфид углерода

№5.  
 Вычислите относительные молекулярные массы веществ Al2S3,  Fe Cl2  по их химическим формулам.

IV. Подведение итогов

V.Домашнее задание§14,заданияна стр.63

Самостоятельная работа по теме «Валентность»

I вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

HBr, H2S, Na2O, CaO, SO2

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

IV III VI III

NaO, CO, NaP, CrO, PO, MgO.

II вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

MgO, K2O, N2O5, AlCl3, CO2.

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

I I III I II IV III

KI, NO, CrCl, NaS, SiH, CaP.

III вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

CuO, FeO, PH3, CuCl2, Al2S3.

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

II I III I IV IV V

LiS, AlBr, FeBr, SO, MnO, NO.

IV вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

H2O, NO2, FeCl3, AlF3, N2O3.

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

II III II III I VII III

FeO, AsS, CrO, AlI, MnO, MgN.

V вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

CaH2, SiH4, BH3, CrO3, Cl2O7.

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

III I V IV II III III

FeCl, AsO, NaO, CO, KS, CrP.

VI вариант

1. Определить валентности элементов в соединениях:

Na2S, BeO, SiO2, HBr, SO2.

2. Запишите формулы следующих соединений по валентности:

III III I III II I

NaP, PO, CuO, NO, BaH, KI.

I варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

HBr, H2S, Na2O, CaO, SO2

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

IV III VI III

NaO, CO, NaP, CrO, PO, MgO.

II варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

MgO, K2O, N2O5, AlCl3, CO2.

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

I I III I II IV III

KI, NO, CrCl, NaS, SiH, CaP.

III варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

CuO, FeO, PH3, CuCl2, Al2S3.

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

II I III I IV IV V

LiS, AlBr, FeBr, SO, MnO, NO.

IV варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

H2O, NO2, FeCl3, AlF3, N2O3.

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

II III II III I VII III

FeO, AsS, CrO, AlI, MnO, MgN.

V варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

CaH2, SiH4, BH3, CrO3, Cl2O7.

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

III I V IV II III III

FeCl, AsO, NaO, CO, KS, CrP.

VI варіант

1. Визначити валентності елементів в сполуках:

Na2S, BeO, SiO2, HBr, SO2.

2. Запишіть формули наступних сполуках по валентності:

III III I III II I

NaP, PO, CuO, NO, BaH, KI.

Какова валентность марганца в оксидах, формулы которых Mn2O3, MnO, MnO2, Mn2O7, MnO3?, химия

10-11 класс

ученикасс
22 нояб. 2014 г., 10:56:57 (6 лет назад)

Stwoargy

22 нояб. 2014 г., 12:11:16 (6 лет назад)

III, II, IV, VII, VI.

Kristi212vip

22 нояб. 2014 г., 12:46:58 (6 лет назад)

Mn2O3(III), MnOII), MnO2IV, Mn2O7, MnO3?

Ответить

Другие вопросы из категории

Читайте также

Kiril55536 / 06 нояб. 2014 г., 23:49:55

1) Назовите оксиды , формулы кторых Cu2O , Cu2O , CuO , FeO , Fe2O3 , Mn2O3 , MnO2 , SO3 , Mn2O7 , RuO4. 2) Вычислить состав(в процентах по

массе) следующих оксидов Mn2O3 б Сu2O , CO2 , Al2O3 .

3) Напишите формулы оксидов калия,бария,алюминия,кремния,фосфора,хлора,осмия,зная что валентность элемента в оксиде соответствует номеру группы переодической системы.

4) Приведите формулы и названия известных вам оксидов ,которые при нормальных условиях являються

а)Твёрдыми.

б)Жидкими.

в)Газообразными.

Irishka5678 / 01 янв. 2014 г., 17:15:03

Альдегиды, карбоновые кислоты 1. Вещество, формула которого СН3СНО, называется 1)этиловый спирт (этанол) 2) уксусный альдегид (этаналь) 3) уксусная

кислота (этановая кислота) 4)ацетон (диметилкетон, пропанон). 2. Вещество, формула которого C2h5O, относится к классу 1) предельных спиртов 2) простых эфиров 3) альдегидов 4) кетонов 3. Карбоксильную группу содержат молекулы 1) сложных эфиров 2) альдегидов 3) многоатомных спиртов 4) карбоновых кислот 4. Изомером бутановой кислоты является 1) бутанол 2) пентановая кислота 3) бутаналь 4) 2-метилпропановая кислота 5. Гомологами является пара веществ 1) Ch4Ch3COOH и Ch4Ch3CHO 2) C2H5COOH и Ch4COOH 3) C2H5COOH и C6H5COOH 4) C2H5COOH и Ch4Ch3COOH 6. Установите соответствие между названием вещества и классом (группой) органическое соединение, к которой оно принадлежит НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА А) бензол Б) 2-метил-1-бутанол В) изопропилэтаноат (этаноат –кислотный остаток этновой кислоты) Г) Ацетон КЛАСС (ГРУППА) ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 1) Спирт 2) Простой эфир 3) Кетон 4) Альдегид 5) Сложный эфир 6) Ароматический углеводород А Б В Г 7. Уксусная кислота может реагировать с 1) карбонатом калия 2) муравьиной кислотой 3) серебром 4) оксидом серы (IV). 8. Сложный эфир можно получить при взаимодействии уксусной кислоты с 1) пропеном 2) метанолом 3) диэтиловым эфиром 4) муравьиной кислотой 9. В схеме превращений этаналь → X → этилацетат веществом «Х» является 1) этановая кислота 2) ацетат натрия (натриевая соль этановой кислоты0 3) ацетилен 4)ацетон 10. Метановая кислота реагирует с 1) метанолом 2) уксусной кислотой 3) карбонатом натрия 4) хлоридом натрия 5) аммиачным раствором оксида серебра 6) соляной кислотой ОТВЕТ __________ 11. Для получения уксусной кислоты в одну стадию используют 1) гидролиз карбида кальция 2) гидратацию этилена 3) окисление формальдегида 4) окисление ацетальдегида (этаналя) 12. Саломас — это 1) природный твердый жир, который используют для приготовления сала 2) искусственный твердый жир, который используют для производства мыла и маргарина, который получают гидрированием жидких масел 3) синтетическое сало, применяемое для откорма скота 4) масло, получаемое из свиного сала и служащее заменителем сливочного масла 13.Для получения мыла используют реакцию 1) гидрогенизации жиров 2) щелочного гидролиза жиров 3) этерификации карбоновых кислот 4) гидратации алкинов. 14. Сильными антисептическими свойствами обладает 1) этановая кислота 2) раствор фенола 3) диметиловый эфир 4) бензол

Faint1fix / 07 дек. 2014 г., 4:25:28

А 1. Общая формула алкадиенов: 1) Сn h3n 3) Cnh3n-2 2) Cnh3n+2 4) Cnh3n-6 А 2. Название вещества, формула которого СН3─СН2─СН2─СН(СН3)─СОН 1)

2-метилпентаналь 3) 4-метилпентаналь 2) 2-метилпентанол 4) пентаналь А 3. Вид гибридизации электронных орбиталей атома углерода, обозначенного звёздочкой в веществе, формула которого СН3─С∗≡СН 1) sp3 3) sp 2) sp2 4) не гибридизирован А 4. Только σ-связи присутствуют в молекуле 1) ацетилена 3) 2-мтилбутена-2 2) изобутана 4) метилбензола А 5. Гомологами являются 1) этин и этен 3) циклобутан и бутан 2) пропан и бутан 4) этен и метан А 6. Изомерами являются: 1) пентан и пентадиен 3) этанол и этаналь 2) уксусная кислота и метилформиат 4) этан и ацетилен А 7. Окраска смеси белка с гидроксидом меди (ΙΙ) 1) голубая 3) красная 2) синяя 4) фиолетовая А 8. Анилин из нитробензола можно получить при помощи реакции: 1) Вюрца 3) Кучерова 2) Зинина 4) Лебедева А 9. Какие вещества можно использовать для последовательного осуществления следующих превращений С2Н5ОН → С2Н5Сl → С4Н10 1) O2, Na 3) HСl, NaОН 2) HСl, Na 4) NaCl, Na А 10. Объём этана, необходимый для получения 4 л углекислого газа 1) 2л 3) 10 л 2) 4 л 4) 6 л Б 1. Установите соответствие между молекулярной формулой органического вещества и классом, к которому оно относится А) С4Н6 1) арены Б) С4Н8О2 2) углеводы В) С7Н8 3) альдегиды Г) С5Н10О5 4) сложные эфиры 5) алкины Б 2. Фенол реагирует с 1) натрием 2) кислородом 3) гидроксидом натрия 4) оксидом кремния (ΙV) 5) бензолом 6) хлороводородом Б 3. И для метана, и для пропена характерны 1) реакции бромирования 2) sp-гибридизация атомов углерода в молекулах 3) наличие π-связей в молекулах 4) реакция гидрирования 5) горение на воздухе 6) малая растворимость в воде Б 4. Молекулярная формула углеводорода, массовая доля водорода в котором 15,79 %, а относительная плотность паров по воздуху 3, 93 ________ С 1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме СН4 → СН3Сl → С2Н6 → С2Н4 → С2Н5ОН → НСООС2Н5 ↓ СО2 С 2. Рассчитайте массу сложного эфира, полученного при взаимодействии 46 г 50% раствора муравьиной кислоты и этилового спирта, если выход продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.

Вы находитесь на странице вопроса «Какова валентность марганца в оксидах, формулы которых Mn2O3, MnO, MnO2, Mn2O7, MnO3?«, категории «химия«. Данный вопрос относится к разделу «10-11» классов. Здесь вы сможете получить ответ, а также обсудить вопрос с посетителями сайта. Автоматический умный поиск поможет найти похожие вопросы в категории «химия«. Если ваш вопрос отличается или ответы не подходят, вы можете задать новый вопрос, воспользовавшись кнопкой в верхней части сайта.

1.3: Валентные электроны и открытые валентности

Валентный электрон — это электрон, который связан с атомом и может участвовать в образовании химической связи; в одинарной ковалентной связи оба атома в связи вносят один валентный электрон для образования общей пары. Присутствие валентных электронов может определять химические свойства элемента и то, может ли он связываться с другими элементами: для элемента основной группы валентный электрон может находиться только во внешней электронной оболочке.6 \)) химически инертен. Атом с одним или двумя валентными электронами больше, чем закрытая оболочка, очень реактивен, потому что лишние валентные электроны легко удаляются с образованием положительного иона. Атом с одним или двумя валентными электронами меньше, чем закрытая оболочка, также является высоко реактивным из-за тенденции либо получать недостающие валентные электроны (тем самым образуя отрицательный ион), либо делить валентные электроны (тем самым образуя ковалентную связь).

Подобно электрону во внутренней оболочке, валентный электрон обладает способностью поглощать или выделять энергию в виде фотона.Увеличение энергии может заставить электрон переместиться (прыгнуть) на внешнюю оболочку; это известно как атомное возбуждение. Или электрон может даже вырваться из валентной оболочки связанного с ним атома; это ионизация с образованием положительного иона. Когда электрон теряет энергию (тем самым вызывая излучение фотона), он может перемещаться во внутреннюю оболочку, которая не полностью занята.

Число валентных электронов

Число валентных электронов элемента может быть определено группой периодической таблицы (вертикальный столбец), в которой этот элемент отнесен к категории.За исключением групп 3–12 (переходные металлы), цифра единиц номера группы указывает, сколько валентных электронов связано с нейтральным атомом элемента, указанного в этом конкретном столбце.

Периодическая таблица химических элементов

Группа периодической таблицы Валентные электроны
Группа 1 (I) (щелочные металлы) 1
Группа 2 (II) (щелочноземельные металлы) 2
Группы 3-12 (переходные металлы) 2 * (Оболочка 4s завершена и больше не может удерживать электроны)
Группа 13 (III) (группа бора) 3
Группа 14 (IV) (углеродная группа) 4
Группа 15 (V) (пниктогены) 5
Группа 16 (VI) (халькогены) 6
Группа 17 (VII) (галогены) 7
Группа 18 (VIII или 0) (благородные газы) 8 **

* Общий метод подсчета валентных электронов обычно не подходит для переходных металлов.Вместо этого используется модифицированный метод счета d-электронов. ** За исключением гелия, у которого всего два валентных электрона.

Концепция открытой валентности («валентность»)

Валентность (или валентность ) элемента является мерой его объединяющей способности с другими атомами, когда он образует химические соединения или молекулы. Концепция валентности была разработана во второй половине 19 века и успешно объяснила молекулярную структуру многих органических соединений.Поиски основных причин валентности привели к современным теориям химической связи, включая структуры Льюиса (1916), теорию валентных связей (1927), молекулярные орбитали (1928), теорию отталкивания пар электронов валентных оболочек (1958) и все продвинутые методы квантовой химии.

Объединяющая способность или сродство атома элемента определялась числом атомов водорода, с которыми он соединялся. В метане углерод имеет валентность 4; в аммиаке азот имеет валентность 3; в воде кислород имеет валентность два; а в хлористом водороде хлор имеет валентность 1.Хлор, поскольку он имеет валентность, равную единице, может быть заменен водородом, поэтому фосфор имеет валентность 5 в пентахлориде фосфора, PCl 5 . Диаграммы валентности соединения представляют собой взаимосвязь элементов, линии между двумя элементами, иногда называемые связями, представляют насыщенную валентность для каждого элемента. [1] Примеры: —

Валентность описывает только связность, она не описывает геометрию молекулярных соединений или то, что сейчас известно как ионные соединения или гигантские ковалентные структуры.Линия между атомами не представляет собой пару электронов, как на диаграммах Льюиса.

валентных электронов | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите валентный электрон.
  • Уметь указывать валентные электроны, если задана электронная конфигурация атома.

Что делает один элемент очень реактивным, а другой — неактивным?

Химическая реакция включает удаление электронов, добавление электронов или их совместное использование.Путь, по которому пойдет конкретный элемент, зависит от того, где находятся электроны в атоме и сколько их.

Электронные конфигурации элементов второго периода
Имя элемента Обозначение Атомный номер Электронная конфигурация
Литий Li 3 1 с 2 2 с 1
Бериллий Be 4 1 с 2 2 с 2
Бор В 5 1 с 2 2 с 2 2 с 1
Углерод С 6 1 с 2 2 с 2 2 с 2
Азот N 7 1 с 2 2 с 2 2 с 3
Кислород O 8 1 с 2 2 с 2 2 с 4
фтор F 9 1 с 2 2 с 2 2 с 5
Неон Ne 10 1 с 2 2 с 2 2 с 6

При изучении химической реакционной способности мы обнаружим, что электроны на внешнем основном энергетическом уровне очень важны, и поэтому им дано особое название. Валентные электроны — это электроны на самом высоком занятом основном энергетическом уровне атома. В элементах второго периода, перечисленных выше, два электрона на подуровне 1 s называются электронами внутренней оболочки и не участвуют непосредственно в реакционной способности элемента или в образовании соединений. Литий имеет один электрон на втором основном энергетическом уровне, поэтому мы говорим, что литий имеет один валентный электрон. Бериллий имеет два валентных электрона.Сколько валентных электронов у бора? Вы должны понимать, что второй главный энергетический уровень состоит из подуровней 2 s и 2 p , поэтому ответ — три. Фактически, количество валентных электронов увеличивается на единицу для каждого шага в течение периода, пока не будет достигнут последний элемент. Неон, конфигурация которого заканчивается на s 2 p 6 , имеет восемь валентных электронов.

Сводка

  • Валентные электроны — это электроны внешней оболочки атома.
  • Валентные электроны определяют реакционную способность атома.

Практика

Используйте ссылку ниже, чтобы ответить на вопросы о валентных электронах:

http://www.sciencegeek.net/Chemistry/taters/Unit3ValenceElectrons.htm

Обзор

  1. Определите валентный электрон.
  2. Определить электрон внутренней оболочки.
  3. Сколько валентных электронов содержится во фторе?
  4. Что такое 2 s электронов в азоте?
  5. Сколько электронов на внутренней оболочке бериллия?

Глоссарий

  • электроны внутренней оболочки: Те электроны, которые не находятся во внешней оболочке и не участвуют в реакционной способности элемента.
  • валентные электроны: Электроны на самом высоком занятом основном энергетическом уровне атома.

Исключений из правила октетов

Неполный октет

Хотя большинство элементов с атомным номером ниже 20 подчиняются правилу октетов, существует несколько исключений, включая соединения бора и алюминия.

Цели обучения

Опишите способы отклонения B, Al, Li и H от правила октетов

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Правило октетов гласит, что атомы с атомным номером ниже 20 имеют тенденцию объединяться, так что каждый из них имеет восемь электронов в своих валентных оболочках, что дает им такую ​​же электронную конфигурацию, что и благородный газ.
  • Два элемента, которые обычно не заполняют октет, — это бор и алюминий; они оба легко образуют соединения, в которых они имеют шесть валентных электронов, а не восемь обычных, предсказываемых правилом октетов.
  • Хотя существуют молекулы, содержащие атомы с менее чем восемью валентными электронами, эти соединения часто реакционноспособны и могут реагировать с образованием частиц с восемью валентными электронами. Например, BF 3 будет легко связывать фторид-анион с образованием аниона BF 4 , в котором бор следует правилу октетов.
Ключевые термины
  • атомный номер : Число, равное количеству протонов в атоме, которое определяет его химические свойства. Символ: Z.
  • .

  • валентные электроны : Электроны на внешнем (валентном) основном энергетическом уровне атома, которые могут участвовать в образовании химических связей с другими атомами.
  • правило октета : Атомы приобретают, теряют или делятся электронами с другими атомами, чтобы заполнить свой валентный уровень восемью электронами.

Правило октетов и его исключения

Правило октетов гласит, что атомы с атомным номером ниже 20 имеют тенденцию объединяться, так что каждый из них имеет восемь электронов в валентных оболочках, что дает им такую ​​же электронную конфигурацию, как у благородного газа. Правило применимо к элементам основной группы, особенно к углероду, азоту, кислороду и галогенам, а также к таким металлам, как натрий и магний.

Валентных электронов можно подсчитать с помощью электронной точечной диаграммы Льюиса.В углекислом газе, например, каждый кислород имеет четыре электрона с центральным углеродом. Эти четыре электрона учитываются как в октете углерода, так и в октете кислорода, поскольку они являются общими.

Двуокись углерода : точечная диаграмма Льюиса для двуокиси углерода.

Водород и литий

Однако многие атомы с атомным номером ниже 20 часто образуют соединения, которые не подчиняются правилу октетов. Например, согласно правилу дуэта первого основного энергетического уровня благородный газ гелий He имеет два электрона на внешнем уровне.Поскольку 1p подоболочки нет, за 1s сразу идут 2s, и, таким образом, на уровне 1 может быть не более , максимум двух валентных электронов. Водороду нужен только один дополнительный электрон, чтобы достичь этой стабильной конфигурации, либо за счет ковалентного обмена электронами, либо за счет превращения в ион гидрида (: H ), в то время как литию необходимо потерять один электрон за счет ионного соединения с другими элементами. Это приводит к тому, что водород и литий имеют по два электрона в валентной оболочке — такую ​​же электронную конфигурацию, что и гелий — когда они образуют молекулы, связываясь с другими элементами.

Бор и алюминий

Есть также множество молекул, в которых слишком мало электронов, чтобы обеспечить октет для каждого атома. Бор и алюминий из группы III (или 13) демонстрируют свойства связывания, отличные от описанных ранее. Каждый из этих атомов имеет по три валентных электрона, поэтому мы можем предсказать, что эти атомы хотят ковалентно связываться, чтобы получить 5 электронов (за счет совместного использования), чтобы выполнить правило октетов. Однако соединения, в которых атомы бора или алюминия образуют пять связей, никогда не наблюдаются, поэтому мы должны сделать вывод, что простые предсказания, основанные на правиле октетов, ненадежны для Группы III.

Рассмотрим трифторид бора (BF 3 ). Связь относительно просто смоделировать с помощью структуры Льюиса, если мы позволим каждому электрону валентного уровня в атоме бора быть разделенными ковалентной связью с каждым атомом фтора. В этом соединении атом бора имеет только шесть электронов валентной оболочки, но правило октета удовлетворяется атомами фтора.

Структура Льюиса трифторида бора : Каждая пара точек представляет пару электронов. При размещении между двумя атомами электроны связаны.Связь может быть проведена как линия между двумя атомами, что также указывает на два электрона. Обратите внимание, что центральный атом бора имеет только 6 электронов на окончательной диаграмме / структуре Льюиса этой молекулы.

Из этого одного примера можно сделать вывод, что атомы бора подчиняются правилу секстета. Однако бор образует стабильный ион с водородом, BH 4 , в котором атом бора имеет полный октет. Кроме того, BF 3 будет реагировать с аммиаком (NH 3 ) с образованием стабильного соединения NH 3 BF 3 , для которого можно нарисовать структуру Льюиса, которая показывает бор с полным октетом.

Комплекс трифторид бора-аммиак : Это ковалентное соединение (NH 3 BF 3 ) показывает, что бор может иметь октет электронов на своем валентном уровне.

Соединения алюминия следуют аналогичным тенденциям. Трихлорид алюминия (AlCl 3 ), гидрид алюминия (AlH 3 ) и гидроксид алюминия (Al (OH) 3 ) указывают на валентность трех для алюминия с шестью валентными электронами в связанной молекуле. Однако стабильность ионов гидрида алюминия (AlH 4 ) указывает на то, что Al может также поддерживать октет электронов валентной оболочки.

Хотя правило октетов все еще может быть полезно для понимания химии бора и алюминия, соединения этих элементов труднее предсказать, чем для других элементов.

Молекулы с нечетными электронами

Молекулы с нечетным числом электронов не подчиняются правилу октетов.

Цели обучения

Опишите отклонение от правила октетов свободными радикалами

Основные выводы

Ключевые моменты
  • В то время как большинство соединений, образованных из атомов с порядковым номером ниже 20, подчиняются правилу октетов, существует множество примеров соединений, которые этого не делают.
  • Наличие нечетного числа электронов в молекуле гарантирует, что она не следует правилу октетов, потому что правило требует восемь электронов (или два для водорода) вокруг каждого атома.
  • Наиболее часто встречающиеся стабильные частицы с нечетным числом электронов — это оксиды азота, такие как оксид азота (NO) и диоксид азота (NO 2 ), оба из которых являются свободными радикалами и не подчиняются правилу октетов.
Ключевые термины
  • метастабильный : относящийся к физическому или химическому состоянию или относящийся к нему, которое является относительно долгоживущим, но может распадаться до состояния с более низкой энергией при возмущении.
  • свободный радикал : Любая молекула, ион или атом с одним или несколькими неспаренными электронами. Они различаются по реакционной способности и стабильности от высокореактивных, возникающих как временные (короткоживущие) частицы, до метастабильных.
  • правило октета : Атомы теряют, приобретают или делятся электронами, чтобы иметь полную валентную оболочку из восьми электронов. Водород является исключением, поскольку он может удерживать максимум два электрона на своем валентном уровне.

Свободные радикалы

Некоторые элементы, в первую очередь азот, могут образовывать соединения, не подчиняющиеся правилу октетов.Один класс таких соединений — это соединения с нечетным числом электронов. Поскольку правило октетов требует восьми электронов вокруг каждого атома, молекула с нечетным числом электронов не должна подчиняться правилу октетов. Молекулы с неспаренными электронами называются «свободными радикалами». Хотя обычно они очень нестабильны и, следовательно, обладают высокой реакционной способностью, некоторые свободные радикалы демонстрируют стабильность в течение нескольких дней, месяцев или даже лет. Эти последние соединения называются «метастабильными», что означает, что они будут разлагаться или реагировать, если им дать достаточно времени, но они достаточно стабильны в течение значительного количества времени, от дней до даже лет, когда подвергаются лишь незначительным нарушениям.

Примеры молекул свободных радикалов

Напомним, что структура Льюиса молекулы должна отображать общее количество валентных электронов от всех атомов, которые связаны вместе.

Оксид азота имеет формулу NO. Общее количество валентных электронов 5 + 6 = 11. Следовательно, независимо от того, как электроны распределяются между атомами азота и кислорода, у азота нет возможности иметь октет.Он будет иметь семь электронов, если предположить, что атом кислорода удовлетворяет октету .

Оксид азота : Оксид азота (NO) является примером стабильного свободного радикала. Он не подчиняется правилу октетов для атома азота. Каждая линия вокруг атомов представляет пару электронов.

Оксид азота является побочным продуктом реакций сгорания, которые происходят в двигателях, таких как автомобильные двигатели и электростанции, работающие на ископаемом топливе. Он также вырабатывается естественным образом при электрическом разряде молнии во время грозы.

Двуокись азота — это химическое соединение с формулой NO 2 . Опять же, диоксид азота не подчиняется правилу октетов для одного из своих атомов, а именно азота. Общее количество валентных электронов 5 + 2 (6) = 17. Азот носит стойкий радикальный характер, поскольку он имеет неспаренный электрон. Два атома кислорода в этой молекуле подчиняются правилу октетов.

Диоксид азота : Диоксид азота — еще одна стабильная молекула, не подчиняющаяся правилу октетов.Обратите внимание на семь электронов вокруг азота. Показаны формальные заряды и резонансные структуры молекулы.

Двуокись азота является промежуточным продуктом промышленного синтеза азотной кислоты, миллионы тонн которой производятся каждый год. Этот красновато-коричневый токсичный газ имеет характерный резкий резкий запах и является заметным загрязнителем воздуха.

Расширенный октет

Элементы основной группы в третьем периоде и ниже образуют соединения, которые отклоняются от правила октетов, имея более 8 валентных электронов.

Цели обучения

Объясните, почему некоторые элементы могут образовывать расширенный октет

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Элементы основной группы, которые образуют больше связей, чем может быть предсказано правилом октетов, называются гипервалентными соединениями и имеют так называемый «расширенный октет», что означает, что вокруг одного атома находится более восьми электронов.
  • Правило октетов может быть «расширено» некоторыми элементами за счет использования d-орбиталей, находящихся на третьем основном энергетическом уровне и за его пределами.Сера, фосфор, кремний и хлор являются обычными примерами элементов, образующих расширенный октет.
  • Пентахлорид фосфора (PCl 5 ) и гексафторид серы (SF 6 ) являются примерами молекул, которые отклоняются от правила октетов, имея более 8 электронов вокруг центрального атома.
Ключевые термины
  • элемент основной группы : элементы, которые не являются частью блока переходного металла в периодической таблице.
  • расширенный октет : случай, когда атом разделяет более восьми электронов со своими партнерами по связыванию.
  • гипервалентная молекула : Молекула, которая содержит атом из элемента основной группы, который отклоняется от правила октета, разделяя более восьми электронов.

Отклонения от правила октетов

Гипервалентная молекула — это молекула, которая содержит один или несколько элементов основной группы, которые несут более восьми электронов на своих валентных уровнях в результате связывания. Пентахлорид фосфора (PCl 5 ), гексафторид серы (SF 6 ), трифторид хлора (ClF 3 ) и трийодид-ион (I 3 ) являются примерами гипервалентных молекул.

Для элементов во втором периоде периодической таблицы (главный уровень энергии n = 2) октет составляют s 2 p 6 электронов, и d подуровня не существует. В результате элементы второго периода (точнее, неметаллы C, N, O, F) подчиняются правилу октетов без исключений .

Пентахлорид фосфора : В молекуле PCl 5 центральный атом фосфора связан с пятью атомами Cl, таким образом имея 10 связывающих электронов и нарушая правило октетов.Изображена общая геометрия молекулы (тригонально-бипирамидальная), а валентные углы и длины выделены.

Однако некоторые из элементов третьего периода (Si, P, S и Cl), как было замечено, связаны более чем с четырьмя другими атомами, и, следовательно, должны включать более четырех пар электронов, имеющихся в наличии. p 6 октет. Это возможно, потому что для n = 3 существует d-подуровень, и он имеет пять d-орбиталей. Хотя энергия пустых 3d-орбиталей обычно выше, чем энергия 4s-орбиталей, эта разница мала, и дополнительные d-орбитали могут вместить больше электронов.Следовательно, d-орбитали участвуют в связывании с другими атомами, и образуется расширенный октет. Примерами молекул, в которых центральный атом третьего периода содержит расширенный октет, являются пентагалогениды фосфора и гексафторид серы.

Гексафторид серы : В молекуле SF 6 центральный атом серы связан с шестью атомами фтора, поэтому сера имеет вокруг себя 12 связывающих электронов. Изображена общая геометрия молекулы (тетрагонально-бипирамидальная или октаэдрическая), а валентные углы и длины выделены.

Для атомов в четвертом периоде и за его пределами могут использоваться более высокие d-орбитали для размещения дополнительных общих пар за пределами октета. Относительные энергии различных типов атомных орбиталей показывают, что энергетические щели становятся меньше по мере увеличения квантового числа основного энергетического уровня (n), и энергетические затраты на использование этих более высоких орбиталей для размещения связывающих электронов становятся меньше.

Атомы и химия

Валентные электроны

Атомы имеют тенденцию быть химически стабильными, когда каждая электронная оболочка пуста или полна.Частично заполненные оболочки нестабильны. Говоря антропоморфными терминами, атомы немного навязчивы и навязчивы в отношении своих электронных оболочек. Никому не нужна частично заполненная оболочка! Раздражают частично заполненные снаряды. Таким образом, атомы любят торговаться друг с другом, договариваясь о делении или обмене электронами, чтобы все могли быть счастливы.

Щелкните здесь, чтобы открыть периодическую таблицу в новом окне.

Электроны, населяющие частично заполненную оболочку, называются валентными электронами .Валентные электроны участвуют в образовании химических связей между атомами, поэтому химикам полезно знать, сколько валентных электронов имеет каждый тип атома. Чтобы определить количество валентных электронов в атоме любого типа, найдите элемент в периодической таблице и посчитайте в строке слева, как показано в примерах ниже. (Это работает для всех элементов, кроме благородных газов, у которых нет частично заполненных оболочек и, следовательно, валентных электронов.)

Сколько валентных электронов у атома кислорода? Кислород — шестой элемент во втором ряду.Поскольку это шестой элемент в своем ряду, он имеет шесть валентных электронов. (Обратите внимание, что ряд столбцов пропускается при подсчете во второй строке, потому что в этих столбцах нет элементов для этой строки.)

Сколько валентных электронов у натрия? Натрий — первый элемент в третьем ряду. Поскольку это первый элемент в своем ряду, у него всего один валентный электрон.

Сколько валентных электронов у неона? Никто. Это благородный газ, поэтому он не имеет частично заполненных оболочек и, следовательно, валентных электронов.

Атомы водорода и щелочных металлов, перечисленных в первом столбце периодической таблицы, имеют по одному валентному электрону. Эти элементы стремятся отдать валентный электрон в химической реакции. Возьмем, к примеру, литий. Чтобы избежать позора частично заполненной оболочки, литий мог либо отдать свой валентный электрон (тем самым опустошив свою вторую оболочку), либо собрать еще семь (чтобы заполнить ту оболочку, которая может вместить восемь). Что ж, вам не нужно быть атомом лития, чтобы знать, что отдать один электрон намного проще, чем просить своих друзей о семи из них! Точно так же элемент кальций (второй элемент в четвертом ряду) мог либо отдать свои два валентных электрона, чтобы опустошить свою четвертую оболочку, либо собрать еще шестнадцать, чтобы заполнить эту оболочку.Разумеется, отдать два намного проще, чем собрать шестнадцать, поэтому кальций сильно предпочитает отдавать свои два валентных электрона. С другой стороны, элементам с правой стороны периодической таблицы, таким как кислород и фтор, легче заполнить свои оболочки (добавив один или два дополнительных электрона), чем избавиться от множества валентных электронов.

Таким образом, элементы с левой стороны периодической таблицы ( металлов ) имеют тенденцию отдавать валентные электроны, а элементы с правой стороны ( неметаллы ) имеют тенденцию собирать их.Исключение составляет крайний правый столбец. Эти элементы, называемые благородными газами , счастливы именно так. Гелий, например, имеет полностью заполненную внутреннюю оболочку, а все остальные его оболочки совершенно пусты. Аналогично с неоном. Его первые две оболочки полны, а остальные пустые. Гелий, неон и другие благородные газы любят это так: никаких частично заполненных оболочек! Таким образом, благородные газы вообще не вступают в химические реакции. Дворяне редко соизволят пообщаться с простолюдином!

Также стоит отметить, что элементы в нижнем левом и верхнем правом углах периодической таблицы, как правило, имеют более высокую реакционную способность (опять же, за исключением благородных газов).Элемент франций (в нижнем левом углу) является наиболее химически активным металлом; фтор (в правом верхнем углу) — наиболее реактивный неметалл. Чтобы понять, почему это так, рассмотрим следующее. Электроны притягиваются к ядру, но отталкиваются друг от друга. Чем больше в атоме электронов, тем меньше разницы между притяжением ядра. Хотя в ядре франция много положительно заряженных протонов, в нем также много электронов. Итак, с точки зрения любого отдельного электрона остальная часть атома кажется почти нейтральной: она лишь немного привлекательна.Более того, электроны с более высокими энергиями могут легче избежать притяжения ядра и уйти. Валентный электрон франция застрял на очень высокоэнергетической оболочке. Он не может упасть в нижние снаряды, потому что эти снаряды уже полны! Этот печальный, одинокий валентный электрон слишком хочет сбежать.

У фтора, напротив, остается только одно пустое место во второй оболочке. Фтор стремится заполнить это место, чтобы он мог чувствовать себя самодовольным и самодовольным, как его ближайший сосед неон.А с точки зрения блуждающего электрона вторая оболочка атома фтора — довольно привлекательное место для жизни. Счета за энергию дешевы (для достижения второй оболочки требуется относительно мало энергии), а других электронов вокруг не так уж много. Какой электрон не захотел бы там уйти на пенсию?

границ | Роль эмоциональной валентности в обработке лицевых и вербальных стимулов — позитивная или негативная предвзятость?

Введение

Эмоциональная валентность в человеческом восприятии и обработке

Эмоциональные стимулы очень важны для человеческого поведения, поскольку люди должны очень быстро обрабатывать такие стимулы, чтобы обнаруживать события, важные для нашего выживания, и реагировать на них.Общие эффекты эмоциональности, т. Е. Преимущество обработки эмоциональной информации по сравнению с нейтральной информацией, были продемонстрированы для различных типов стимулов, включая слова (например, Kanske and Kotz, 2007; Kousta et al., 2009; Yap and Seow, 2013; Goh et al., 2016) и лица (Johansson et al., 2004; Groß, Schwarzer, 2010). В целом эмоциональная значимость стимула усиливает его обработку (Zeelenberg et al., 2006).

Одной из основных черт эмоциональных стимулов является их гедоническая валентность.Валентность относится к приятности или неприятности эмоционального стимула. Почти все события и переживания, такие как лица, звуки, музыка, искусство, изображения, письменная или устная речь и многие другие, могут быть классифицированы по этому параметру как более или менее положительные или отрицательные. Учитывая, что валентность является таким решающим фактором для представления и категоризации человеческого опыта, были предприняты усилия, чтобы исследовать, приводит ли близость стимулов к любому концу континуума этого измерения (положительному или отрицательному) к предпочтительной обработке, и если да, то какие один.В литературе заметная разница в реакции на отрицательные или положительные стимулы была названа «предвзятостью». Хотя есть эмпирические доказательства существующей асимметрии в том, как люди используют положительную и отрицательную информацию (Vaish et al., 2008), точное направление таких валентных смещений все еще неясно. В случаях, когда положительные или отрицательные стимулы воспринимаются и обрабатываются по-разному, реакция на предпочтительную категорию описывается такими терминами, как «преимущество», «предпочтение», «превосходство», «улучшение» или «содействие», в то время как другая категория соответственно показывает «недостаток» или «задержку».Свидетельства предвзятости обычно связаны с поведенческим преимуществом или облегчением выполнения экспериментальных задач, в частности с более высокими показателями точности или более быстрым временем отклика в контексте стимулов с определенной валентностью. Таким образом, «предвзятость» можно определить как поведенческое преимущество, выраженное в лучшей или более быстрой реакции на положительные или отрицательные стимулы. В этом отношении эмпирические данные неоднородны: помимо исследований, которые продемонстрировали поведенческое предпочтение либо положительных, либо отрицательных стимулов, другие исследования не обнаружили асимметрии.Эти противоречивые результаты могут быть связаны с методологическими факторами, такими как возраст, модальность стимула или задача. Например, Байер и Шахт (2014) обнаружили, что взрослые обрабатывают положительные слова быстрее, чем отрицательные, но демонстрируют обратный паттерн для эмоциональных изображений и выражений лица. Таким образом, первая и основная цель настоящей статьи — обзор литературы по эффектам поведенческой валентности с учетом возраста, модальности и задачи. Помимо систематической компиляции валентных эффектов в литературе, возникает вопрос, как и почему возникают поведенческие предубеждения и какие механизмы могут быть ответственны за них.

Положительные и отрицательные предубеждения

В соответствии с понятием «смещения позитивности» положительные стимулы имеют преимущество в обработке перед отрицательными. Позитивные эффекты были продемонстрированы в разных модальностях. Исследования с использованием вербальных стимулов выявили преимущества позитивного мышления при выполнении различных задач со взрослыми. Например, Bayer and Schacht (2014), Goh et al. (2016) и Hofmann et al. (2009) показали, что положительные слова обычно вызывают более быстрое время реакции, чем отрицательные слова в задачах лексического решения, с аналогичными эффектами, обнаруженными в семантике (Goh et al., 2016) и эмоциональной категоризации (Feyereisen et al., 1986). Сильвестр и др. (2016) подтвердили преимущество позитивных слов для детей в возрасте от 9 до 12 лет, которые участвовали в задании по эмоциональной категоризации. Также было обнаружено предвзятое отношение к лицам. Например, Feyereisen et al. (1986) и Леппянен и Хиетанен (2004) продемонстрировали преимущество в скорости положительных стимулов при принятии решения о том, является ли лицо положительным, отрицательным или нейтральным. Точно так же Уолден и Филд (1982) показали, что взрослые и дети узнают счастливые лица с наименьшим количеством ошибок.

Было предложено несколько возможных объяснений эффектов превосходства позитивности: Одно из предлагаемых объяснений состоит в том, что отрицательные эмоции в целом менее сгруппированы и более отличаются друг от друга, чем положительные эмоции, и поэтому их труднее идентифицировать без путаницы (Leppänen and Hietanen, 2004; Nummenmaa, Calvo, 2015). В частности, в отношении языка гипотеза информационной плотности утверждает, что положительные вербальные стимулы лучше продуманы и взаимосвязаны в памяти, чем отрицательный материал (Unkelbach et al., 2008; Сильвестр и др., 2016). Для лиц были предложены два дополнительных возможных объяснения смещения позитивности, в том числе то, что позитивные выражения лица могут быть визуально более различимы, чем негативные выражения, что приводит к преимуществу визуальной заметности, и что позитивные выражения могут кодироваться и обрабатываться иначе, чем негативные выражения. (Leppänen, Hietanen, 2004; Nummenmaa, Calvo, 2015).

«Смещение отрицательности» относится к противоположному шаблону — предпочтительной обработке отрицательной информации.Доказательства этого эффекта также можно найти для вербальных и невербальных стимулов. Например, Насралла и Кармель (2009) продемонстрировали повышенную чувствительность к отрицательной валентности слова в задаче категоризации со взрослыми и предполагают, что отрицательные стимулы пользуются преимущественным доступом к обработке восприятия. Точно так же Dijksterhuis и Aarts (2003) показали преимущественное обнаружение подсознательно представленных негативных словесных стимулов. Что касается лиц, предвзятость негативности также была показана в нескольких исследованиях, особенно в тех, которые требовали от участников обнаружения целевых лиц среди отвлекающих стимулов.Например, сердитые лица, кажется, часто легче обнаружить взрослым участникам среди отвлекающих факторов, чем счастливые лица (Fox et al., 2000; Ohman et al., 2001; Fox and Damjanovic, 2006; Horstmann and Bauland, 2006; Pinkham et al. ., 2010). Предвзятость негативности также была предложена для развития ребенка: Vaish et al. (2008, стр. 383) утверждают, что «младенцы больше обращают внимание на то, что они больше подвержены влиянию, и используют в большей степени отрицательные, а не положительные стороны своего окружения». Признаки наличия предвзятости к негативности в младенчестве включают, согласно Vaish et al., более сильная ориентация на испуганные, чем на счастливые лица, и более сложный словесный дискурс о негативном опыте, чем о позитивном.

Объяснительные объяснения смещения отрицательности подчеркивают важнейшие эволюционно адаптивные функции, поскольку для выживания важно быстро обнаруживать, учитывать и избегать негативных, отвращающих стимулов (Baumeister et al., 2001; Vaish et al., 2008). Однако было указано (Эстес и Адельман, 2008a, b; Эстес и Верджес, 2008), что эта «автоматическая бдительность» в отношении негативных стимулов может также привести к ухудшению поведения.С одной стороны, люди уделяют больше внимания негативным переживаниям и придают им большее значение. С другой стороны, отвращение к угрожающим стимулам может быть более чувствительным ко времени, чем получение стимулов аппетита. Возможным следствием является то, что отрицательные стимулы могут вызывать относительно медленную реакцию на когнитивные задачи. Авторы называют такую ​​длительную реакцию на отрицательные стимулы «отрицательной задержкой». Если особая значимость негативных стимулов приводит к отсроченному отвлечению внимания, для обработки негативных стимулов может потребоваться более длительное время реакции по сравнению с позитивными стимулами.В этом смысле поведенческие позитивные эффекты могут также возникать в результате длительного отстранения от негативных стимулов.

Изменения в развитии эффектов валентности

Эффекты валентности не только различаются в зависимости от задач и условий, но также меняются с возрастом. Изменения в развитии наблюдаются в текстовом редакторе. Хотя Рассел и Риджуэй (1983, с. 802) показали, что «дети, кажется, организуют термины эмоций во многом так же, как и взрослые» по измерениям валентности и возбуждения, Виден и Рассел (2008) пришли к выводу, что категории эмоций развиваются постепенно, исследовав понимание, категоризацию и производство терминов эмоций у дошкольников.Kauschke et al. (2012) продемонстрировали улучшения в обработке абстрактных терминов (включая слова эмоций) с помощью лексической задачи принятия решений с детьми в возрасте от 8 до 12 лет. Барон-Коэн и др. (2010) сообщили о существенных изменениях в объеме словаря рецептивных эмоций в возрасте от 4 до 11 лет. Эти результаты позволяют предположить, что в способах обработки детьми слов с эмоциональным содержанием происходят изменения. Однако эти исследования не позволяют сделать какие-либо выводы о потенциальных изменениях в развитии в отношении эффектов валентности.

Явные изменения в развитии были также продемонстрированы в отношении обработки лицевых стимулов: младенцы младше 6 месяцев предпочитают позитивные выражения лица, но они начинают уделять больше внимания негативным выражениям на более позднем этапе первого года жизни (Ludemann and Nelson, 1988). Трехлетние дети лучше распознают положительные лица, чем отрицательные, но у детей старшего возраста эта разница, по-видимому, слабее (Freitag and Schwarzer, 2011). Gao et al. (2010), изучая детей в возрасте от 7 до 14 лет, показали, что реакции детей более старшего возраста более похожи на реакции взрослых, чем у детей младшего возраста, и пришли к выводу, что представление мимики, подобное взрослому, постепенно развивается в детстве.

Цели и вопросы

В целом, это кажется хорошо задокументированным, что эмоциональная валентность влияет на человеческое поведение и познание. До сих пор неясно, является ли в основном положительная или отрицательная информация, которая способствует обработке, как эффекты валентности модифицируются модальностью стимула, задачами и возрастом, и какие основные механизмы ответственны за очевидные поведенческие искажения. Настоящая статья, таким образом, пытается пролить свет на роль эмоциональной валентности в обработке эмоциональных стимулов.

В описательном обзоре литературы мы сосредотачиваемся на двух типах стимулов, которые очень важны для передачи эмоций человеком: слова и лица. При личном общении эмоции обычно передаются одновременно вербальными и мимическими сигналами. В детстве личное общение между детьми и их взрослыми опекунами — это основная возможность для детей понять значение слов. Таким образом, информация о лице обычно сопровождает вербальную информацию.Тем не менее, предыдущие исследования в основном изучали обработку эмоциональной информации слов и лиц по отдельности. В связи с высокой степенью экологической совместимости эмоциональной информации от речи и лиц, наша цель состояла в том, чтобы посмотреть на параллели и различия, которые можно найти среди результатов исследований этих двух сенсорных модальностей.

Таким образом, ключевыми вопросами, которыми руководствуется наш обзор, являются следующие:

1. Предпочитают ли люди положительные или отрицательные стимулы при восприятии словесной и / или лицевой информации?

2.Зависит ли потенциальная валентность от модальности, т. Е. Находим ли мы параллели или различия в отношении эффектов валентности при обработке слов и лиц?

3. Меняются ли эффекты валентности с возрастом, и если да, происходят ли аналогичные изменения в развитии в обеих модальностях?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы представляем три репрезентативных обзора литературы, посвященной эффектам валентности при обработке эмоциональных стимулов. Во-первых, мы рассматриваем исследования обработки текста у взрослых (дополнительная таблица 1A) и детей (дополнительная таблица 1B), после чего следует обзор эффектов валентности обработки лиц у детей и взрослых, разделенных используемыми методами (дополнительная таблица 2A, основанная на детектировании). исследования, дополнительная таблица 2В, исследования на основе идентификации).Наконец, мы представляем третий обзор, посвященный эффектам валентности в исследованиях, в которых в качестве стимулов используются слова и лица (таблица 1). Ниже объясняются точные критерии выбора каждого обзора. Мы сосредоточились на публикациях, в которых сообщаются эмпирические поведенческие результаты, касающиеся эффектов валентности, то есть требовалось явное сравнение положительных и отрицательных стимулов. В соответствии с большей частью литературы, «смещение» или преимущество обработки предполагалось в случае значительно более высокой точности или меньшего времени отклика для стимулов определенной валентной категории.

Таблица 1 . Исследования валентных эффектов с лицами и словами в качестве стимулов.

Обзор 1: Эффекты валентности в текстовой обработке

Чтобы получить обзор текущего состояния исследований, мы сначала проверили списки литературы в соответствующих статьях и обратились к компьютеризированным базам данных (Google scholar, Pubmed, Psycinfo, Psyclit, Medline, Msyndex), используя поисковые термины «валентность», « эмоция »,« обработка текста »и различные комбинации этих терминов. Исследования включались, если они соответствовали следующим критериям:

— Исследования должны сообщать о поведенческих результатах при одномодальном текстовом редакторе.Задачи кросс-модального прайминга со словами в качестве целей были исключены, чтобы избежать влияния стимулов от других модальностей (например, лиц или эмоциональных изображений) на обработку текста.

— Выбранные исследования охватывают различные поведенческие задачи: лексическое решение, категоризация (положительное / отрицательное, эмоциональное / нейтральное, конкретное / абстрактное), задачи на определение слов, задачи на подсчет слов, задачи на эмоциональную строчку, задачи на перевод, задачи на чтение или на память.

— Если в исследованиях использовались психофизиологические показатели, такие как ЭЭГ, фМРТ или реакции зрачков, эти исследования также включались, но для обзора извлекались только поведенческие результаты.

— Целевые стимулы, используемые в исследованиях, должны были быть словами, различающимися по валентности (положительный / отрицательный). Положительные и отрицательные слова нужно было напрямую сравнивать при статистическом анализе.

— Сообщаемые результаты должны включать точность и / или время реакции.

— Участники должны были быть здоровыми детьми или взрослыми.

Результаты поиска для взрослых

На основе этих критериев в дополнительной таблице 1A представлен всесторонний обзор результатов 42 соответствующих публикаций, в которых сообщается об оригинальных исследованиях обработки текста со здоровыми взрослыми участниками.Еще четыре исследования, перечисленные в таблице 1, изучали слово в сочетании с обработкой лица. В 46 публикациях сообщается о 98 показателях результатов. На Рисунке 1 показано распределение всех связанных со словом показателей результатов, представленных в исследованиях (для взрослых: на основе дополнительной таблицы 1А, таблицы 1). Общая картина, которая складывается, довольно ясна: меньшинство исследований (11%) обнаружило лучшую или более быструю обработку отрицательных слов. Исследования, которые выявили лучшую и / или более быструю обработку слов с положительной валентностью или не обнаружили различий между положительными и отрицательными словесными стимулами, явно преобладают.Другими словами, существует лишь слабое свидетельство преимущества отрицательных стимулов над положительными в текстовой обработке взрослых. Обычно положительные и отрицательные слова либо обрабатываются с одинаковой скоростью и / или точностью, либо положительные слова имеют преимущество обработки.

Рисунок 1 . Распределение показателей исходов в исследованиях обработки текстов (абсолютные числа основаны на 46 публикациях, включая 98 показателей результатов для взрослых и 9 исследований, включая 19 показателей результатов для детей).

Результаты поиска для исследований с детьми

В дополнение к описанному выше поиску в литературе мы провели специальный поиск исследований, в которых изучались эффекты валентности в обработке текста с участием обычно развивающихся детей, используя комбинации поисковых слов «положительный ИЛИ отрицательный ИЛИ нейтральный И слово * И дети», «Эмоция * И слово * И дети» и «валентность И слово * И дети». После проверки нескольких сотен заголовков и рефератов осталось девять публикаций, в которых явно рассматриваются эффекты валентности в обработке текста детьми или подростками в соответствии с нашими критериями (см. Дополнительную таблицу 1B, таблицу 1 для подробностей).По сравнению с относительно большим объемом исследований с участием взрослых, кажется, что существует поразительное отсутствие эмпирических результатов для детей, но количество исследований в этой области за последние годы увеличилось. Возраст участников этих исследований составлял от 5 до 17 лет. Только три из 19 критериев оценки (16%) показали преимущество отрицательных слов. Во всех остальных случаях было обнаружено либо преимущество для положительных слов, либо сбалансированная обработка положительных и отрицательных слов (см. Рисунок 1, для детей: на основе дополнительной таблицы 1B, таблицы 1).Таким образом, существующие исследования с участием детей сходятся с данными взрослых в том смысле, что они не подтверждают преимущества негативности в текстовых редакторах, а скорее указывают на тенденцию к предвзятости позитивности, по крайней мере, в определенных возрастных группах.

Пять исследований, включавших разные возрастные группы, пролили свет на возрастные изменения в детстве. В перекрестном исследовании с участием пяти, шести, девяти и двенадцатилетних детей (Bahn et al., 2017, см. Дополнительную таблицу 1B, таблицу 1) дети 5 и 6 лет показали преимущество в поведении в раннем возрасте. для положительных, а не отрицательных слов в двух задачах обработки текста (лексическое решение и эмоциональная категоризация) с постепенным уменьшением его эффекта у детей старшего возраста.Ponari et al. (2018) продемонстрировали положительное преимущество точности в задаче лексического решения, особенно у детей в возрасте 8–9 лет, но не у детей младшего и старшего возраста. Quas et al. (2016) сравнили детей со средним возрастом 8 и 13 лет при выполнении задания на запоминание. Среди 13-летних точность была выше для отрицательных, чем для положительных слов, в то время как в младшей группе точность не была связана с валентностью слова. Другое исследование запоминания слов (Zhang et al., 2018) не показало никаких возрастных изменений: отрицательные слова запоминались лучше, чем положительные в двух возрастных группах (средний возраст 7 лет.5 и 11,4 года соответственно).

Оценка

Хотя наш обзор выявил общие тенденции в пользу смещения позитивности, некоторые несоответствия остаются. Очевидно, что результаты модифицируются характеристиками стимула, задачами, показателями результатов и другими факторами. Некоторые важные методологические факторы, которые снижают сопоставимость рассмотренных исследований и влияют на появление, направление или величину валентных эффектов при обработке текстов, обсуждаются ниже.

Во-первых, исследования эффектов валентности сопряжены с риском смешения валентности с возбуждением.Широко обсуждается, насколько сильно на эффекты валентности в обработке текста влияет возбуждение (Larsen et al., 2006, 2008; Estes and Adelman, 2008a, b). Эстес и Адельман (2008a) отметили, что отрицательные слова вызывают более медленные лексические решения и наименования, чем положительные слова. Однако отрицательные слова, как правило, имеют более высокие значения возбуждения, т.е. воспринимаются с большей интенсивностью, чем положительные. Таким образом, валентные эффекты могут быть сведены к более сильному возбуждению негативных стимулов. Ларсен и др. (2008) повторно проанализировали набор заданий Эстеса и Адельмана (2008a) с особым акцентом на возбуждении и обнаружили модулирующие эффекты: среди не возбуждающих стимулов положительные слова вызывали более быстрые лексические решения, чем отрицательные слова, но среди сильно возбуждающих стимулов этот эффект исчез.Когда возбуждение контролировалось, наблюдалось более длительное время реакции на эмоционально негативные слова. Hofmann et al. (2009) также сообщают о различном влиянии возбуждения на обработку отрицательных и положительных слов: в то время как поведенческое содействие положительным словам (отраженное более быстрым временем реакции и меньшим количеством ошибок) наблюдалось независимо от их уровня возбуждения, возбуждение, по-видимому, модулирует поведенческие реакции. к отрицательным словам. Авторы пришли к выводу, что сильное возбуждение способствует ранней обработке отрицательных, но не положительных слов.Куста и др. (2009) обнаружили значительный эффект обработки эмоциональных слов, а не нейтральных, даже когда возбуждение оставалось постоянным. В исследовании Goh et al. (2016), положительные слова обрабатывались быстрее, чем отрицательные, без влияния возбуждения. Куперман и др. (2014) пришли к выводу из своего мета-исследования, что отрицательная валентность, а также высокое возбуждение замедляют обработку текста, что эффекты валентности и возбуждения независимы и что валентность оказывает более сильное влияние на обработку текста, чем возбуждение.Очевидно, что возможные взаимодействия между валентностью и возбуждением сложны, и различия в возбуждении могут объяснить противоречивые результаты предыдущих исследований обработки текстов, по крайней мере, до некоторой степени. Чтобы выявить эффекты валентности, значения возбуждения положительных и отрицательных целевых элементов должны оставаться постоянными.

Второй важный методологический фактор в отношении выбора стимула в исследованиях обработки текстов относится к семантике словесных стимулов. В большинстве исследований используется большое количество самых разных категорий слов и частей речи.Например, Берлинский список аффективных слов (BAWL, Võ et al., 2009; Jacobs et al., 2015) содержит ~ 3000 немецких слов. Среди них есть конкретные слова с относительно нейтральным значением (например, «Ampel», светофор или «Halle», холл), абстрактные слова с относительно нейтральным значением (например, «Entwurf», черновик, или «Klassik», классицизм), конкретные слова с эмоциональным подтекстом (например, «Spinne», паук или «Sonne», солнце), а также эмоциональные термины (например, «Abscheu», отвращение, или «Freude», радость). Goh et al. (2016) выбрали только конкретные слова в качестве целевых для своих задач, в то время как абстрактные термины были добавлены в качестве отвлекающих факторов в одной из задач.Ponari et al. (2018) обнаружили, что положительная эмоциональная валентность облегчает обработку абстрактных слов, но не конкретных слов. Поэтому они приходят к выводу, что эмоциональная валентность особенно полезна для усвоения абстрактных слов. Поскольку Yao et al. (2016) отмечают, что влияние валентности и возбуждения на обработку текста модулируется конкретностью, поэтому следует соблюдать осторожность при использовании смеси различных (конкретных и абстрактных) категорий слов. В большинстве оценок эмоциональной валентности валентность приписывается конкретным словам, несущим отрицательную или положительную коннотацию.Куперман и др. (2014) называют слова гроб, хлопок и котенок примерами отрицательных, нейтральных и положительных элементов. Коннотации сопровождают почти все классы открытых слов и могут быть определены как оценочные ассоциации, отражающие субъективные, в основном идиосинкразические формы оценки референта (Klann-Delius, 2015). Конечно, почти каждое слово может восприниматься как более или менее положительное или отрицательное, в зависимости от опыта человека с концепцией (например, слово «кошка» может быть оценено как положительное или отрицательное в зависимости от того, кто имел приятный или пугающий предыдущий опыт общения с кошками) .В отличие от слов с аффективным подтекстом, эмоциональные термины (например, гнев или любовь) относятся непосредственно к эмоциям как к символам. Эмоциональные термины — это элементы из эмоционального словаря ментального лексикона, и они кодируют внутренние состояния в традиционной лингвистической оболочке (Klann-Delius, 2015; Schwarz-Friesel, 2015). Важно отметить, что валентность является неотъемлемой частью семантических характеристик, характеризующих эмоциональные термины (например, радость относится к положительной эмоции, независимо от личного опыта), в то время как в случае коннотаций валентность является дополнительной, идиосинкразической и культурно-зависимой оценкой. что сопровождает денотативное значение.Таким образом, наличие и направление валентного эффекта может быть изменено подбором словесных стимулов. Vigliocco et al. (2013) подчеркивают особую роль терминов эмоций в развитии ребенка: внутренний эмоциональный опыт дает, по крайней мере, начальную основу для абстрактных понятий. Эмоциональные термины рассматриваются как предшественники успешного построения абстрактного словаря, поскольку они служат «решающей ступенькой в ​​развитии онтологического различия между сущностями, существующими в физическом мире, и сущностями, существующими только в человеческом разуме» (Vigliocco et al., 2013, с. 2). Учитывая, что эмоциональные термины усваиваются раньше, чем другие абстрактные слова, и что оценочные коннотации для конкретных слов сильно зависят от возраста, эмоциональные термины предлагают подходящее семантическое поле для изучения эффектов валентности у детей.

Еще одно свойство стимула, которое может влиять на ответы, — это модальность, в которой представлены слова. В большинстве исследований использовались письменные слова, отображаемые на экране компьютера, в то время как только в 7 из 55 исследований слова отображались на слух через наушники.Конечно, слуховое представление особенно актуально для молодых участников с ограниченными навыками чтения. Паттерн в отношении эффектов валентности не различается между модальностями предъявления стимула: как для письменных, так и для слуховых стимулов отрицательное преимущество возникало реже, чем положительное преимущество или отсутствие валентной асимметрии. В случае слуховых раздражителей слово-раздражитель может быть представлено в нейтральном или эмоциональном тоне. В шести из семи исследований не было дано никакой информации о просодических характеристиках стимулов, а в одном исследовании (Bahn et al., 2017) использовали вербальные стимулы, произносимые нейтральным тоном. Таким образом, нельзя сделать однозначных выводов о возможном влиянии эмоционального или нейтрального тона.

Следующим актуальным методологическим аспектом исследований в области обработки текстов является тип задачи. Можно предположить, что релевантность валентности для реакции на аффективный стимул зависит от конкретной задачи. В большинстве рассмотренных исследований по обработке текстов использовался один из трех различных типов задач: задачи лексического решения, задачи памяти или задачи категоризации.Для лексического решения участник должен решить, является ли целевой стимул (представленный визуально или в виде разговорного слухового стимула) словом или псевдословом. Это задание подчеркивает словоформу и не требует полного доступа к значению слова. Следовательно, валентность слова менее важна и не является необходимой для ответа. В задачах на запоминание участникам предоставляется список слов, после чего их просят вспомнить столько слов из списка, сколько они могут вспомнить, или указать в новом списке, слышали ли элемент раньше или нет.Эмоциональная валентность целевого слова здесь также не имеет прямого отношения, но значение слова, включая информацию о его валентности, вероятно, будет активировано для запоминания и поиска. Другой часто используемый тип задач — семантическая категоризация, когда участники должны назначить словесные стимулы различным семантическим категориям. Например, различия между положительным и отрицательным, между положительным / отрицательным и нейтральным или между конкретным и абстрактным использовались в задачах категоризации.Эти задачи более сложны, поскольку требуют семантического анализа и прямого доступа к семантическим свойствам слов. В эмоциональной категоризации валентность должна рассматриваться явно, чтобы классифицировать слово как положительное или отрицательное, что делает валентность особенно релевантной для ответа. Учитывая различные когнитивные требования задач и различную роль эмоциональной валентности, возникает вопрос, связаны ли конкретные задачи с конкретными результатами. Из 54 показателей результатов лексического решения, представленных в таблицах, только 5% показали преимущество отрицательности, в то время как 52% результатов были в пользу положительных слов, а оставшиеся 43% показателей результатов не показали эффектов валентности.Что касается задач на память, 16 критериев оценки результатов были распределены более равномерно: 38% показали преимущество отрицательности, а 31% — положительное преимущество или отсутствие эффекта валентности. Что касается задач категоризации, 21% из 24 показателей результатов показали преимущество отрицательности, в то время как 54% результатов были в пользу положительных слов, а оставшиеся 25% не показали влияния валентности. Очевидно, что результаты лексических решений и задач категоризации обнаруживают довольно похожие закономерности (т. Е. Тенденцию в пользу смещения позитивности).В нескольких исследованиях, в которых использовалось лексическое решение, а также категоризация задач с одними и теми же стимулами, не выявлено расхождений в конкретных задачах: Goh et al. (2016) показали, что положительные слова обрабатываются быстрее, чем отрицательные при лексическом решении, а также при семантической категоризации. В исследовании Bahn et al. (2017) (см. Дополнительную таблицу 1B, таблицу 1), реакции также оказались независимыми от задачи: дети в возрасте 9 лет и старше, а также взрослые не показали поведенческих различий между положительными и отрицательными словами в лексическом решении и в эмоциональной категоризации.Кроме того, преимущество позитивности было очевидным для детей 5 и 6 лет при выполнении обоих заданий. Результаты лексического решения и эмоциональной категоризации, полученные Dijksterhuis и Aarts (2003), также показали сходные результаты с лучшей реакцией на отрицательные слова в обеих задачах. Однако только в одном исследовании были обнаружены разные результаты для задач лексического решения и эмоциональной категоризации. Эстес и Вергес (2008) наблюдали более медленное время реакции на отрицательные стимулы при лексическом решении, но более быстрые реакции при эмоциональной категоризации.Авторы утверждают, что релевантность ответа может объяснить их конкретные результаты. Наблюдаемое более медленное время реакции на отрицательные стимулы при лексическом решении может отражать, что отвлечение внимания труднее, когда нужно обрабатывать отрицательные стимулы, в то время как устойчивое внимание к отрицательным стимулам могло ускорить время реакции в их задаче категоризации. По сравнению с результатами лексических решений и задач категоризации, задачи на память отличаются относительно высокой долей результатов в пользу отрицательности.Кроме того, из 14 результатов по трем типам задач, которые свидетельствовали о преимуществе отрицательности, шесть (42%) были получены с помощью задач на запоминание / вспоминание. Подводя итог, можно сказать, что тип задачи, по-видимому, влияет на ответы при обработке текста (задачи на лексическое решение и категоризацию в отличие от задач на память), но нет четких ассоциаций между релевантностью отклика валентности и наблюдаемыми результатами.

И, наконец, необходимо рассмотреть конечные результаты. Дополнительные таблицы 1A, B иллюстрируют, что модели валентных эффектов часто не сходятся для точности и времени реакции, даже когда участники сталкиваются с одними и теми же стимулами.Например, когда положительные слова обрабатываются более точно, это не обязательно означает, что тот же набор слов также обрабатывается быстрее.

Обзор 2: Исследования эффектов валентности при обработке лица

Для обзора состояния литературы относительно существования широких предубеждений, которые способствуют более эффективной обработке и восприятию положительных или отрицательных выражений лица, мы провели поиск существующих исследований аналогично тому, как это было ранее описано для обзора словесной литературы, включая исследования со взрослыми и детьми. Мы провели поиск в Google Scholar, Pubmed и Psycnet, чтобы найти соответствующие результаты, используя такие ключевые слова, как «лица», «эмоции», «положительные» и «отрицательные».”Исследования включались, если они соответствовали следующим общим критериям:

— Исследования должны сообщать о поведенческих результатах при одномодальной обработке лиц. Если в исследованиях использовались психофизиологические показатели, такие как ЭЭГ, фМРТ или зрачковые реакции, эти исследования также включались, но для обзора извлекались только поведенческие результаты.

— Стимулы, использованные в исследованиях, должны были быть лицами, различающимися по валентности (положительные / отрицательные). Были включены исследования, в которых положительные и отрицательные лица сравнивались непосредственно в статистическом анализе с точки зрения поведенческих результатов, или когда значительный эффект присутствовал или отсутствовал для одной категории по сравнению сдругой.

— В статьях с несколькими экспериментами эксперименты сообщались отдельно всякий раз, когда они предлагали прямое сравнение положительных и отрицательных лиц.

— Сообщаемые результаты должны включать точность и / или время реакции.

— Участники должны были быть здоровыми детьми или взрослыми.

После проверки нескольких сотен названий исследований и отрывков для целей нашего обзора мы включили только исследования, которые обеспечивали поведенческие меры для определения эффективности обработки эмоциональных лиц, таких как скорость или точность обработки лиц.Поэтому в нашем обзоре не учтены исследования, которые сосредоточены исключительно на пассивном рассмотрении лиц, таких как предпочтения взгляда, электрофизиологические записи и изображения мозга. Кроме того, мы изучили только исследования, которые предлагают четкое сравнение активных поведенческих характеристик положительных эмоциональных лиц (то есть счастливых лиц) с отрицательными эмоциональными лицами (например, злых, грустных, отвращенных, испуганных лиц и т. Д.). Таким образом, большое количество исследований, изучающих восприятие эмоциональных выражений лица, тем не менее, были исключены из нашего обзора по таким причинам, как отсутствие прямого сравнения положительного и положительного эмоций.отрицательные выражения или только изучение пассивного поведения, такого как время просмотра (например, изучение младенцев). Такие критерии применялись для того, чтобы обеспечить прямое сравнение исследований, в которых приводятся аргументы в пользу положительных или отрицательных предубеждений при восприятии выражений лица аналогично нашему исследованию этого вопроса для слов.

Мы разделили выбранные исследования эффектов валентности на две широкие категории: те, в которых использовались задачи, связанные с восприятием эмоциональных лиц на более базовом визуальном уровне (исследования на основе обнаружения с участием детей и взрослых), которые суммированы в дополнительной таблице 2A, и те, которые что потребовало явного извлечения эмоциональной информации из наблюдаемых лиц, представленных в дополнительной таблице 2B (исследования на основе идентификации с участием детей и взрослых).Примеры первой категории включают исследования, которые требовали, чтобы участники сообщали о положении необычного лица среди нерелевантных отвлекающих факторов (так называемая парадигма «лица в толпе») или измеряли эффективность эмоциональных лиц как отвлекающих внимание факторов. задачи визуального восприятия, такие как точечное обнаружение. В этих исследованиях рассматривается эффективность восприятия эмоциональных лиц на основе их визуальных свойств. В отличие от этих задач «обнаружения», другая категория исследований, которые мы рассмотрели, — это задачи «идентификации», которые требуют от испытуемых извлекать эмоциональное содержание лица, например, в случае требования от участников идентифицировать точные эмоции, отображаемые лица.Мы подчеркиваем это различие между подходами к тестированию на основе идентификации и обнаружения, поскольку оно может способствовать дифференциации результатов, подтверждающих либо положительные, либо отрицательные смещения (Leppänen and Hietanen, 2004; Nummenmaa and Calvo, 2015).

Результаты поиска и оценка для исследований, основанных на обнаружении

В нашем обзоре исследований типа обнаружения мы рассмотрим 19 исследований в дополнительной таблице 2A плюс 3 исследования из таблицы 1 (Feyereisen et al., 1986; Schacht and Sommer, 2009; Rellecke et al., 2011), которые также включают задачи по восприятию выражения лица, которые не требуют идентификации определенных эмоций и могут быть выполнены с помощью чисто визуальной оценки стимулов лица. Эти исследования, основанные на выявлении (всего 22), сообщают о 49 результатах. На рисунке 2 показаны пропорции результатов в пользу положительности (10 исследований, 22 результата результатов) и негативности (11 исследований, 23 результата результатов), а также одно исследование, которое не обнаружило значительной систематической ошибки в обоих направлениях (Rellecke et al., 2011). Таким образом, похоже, что исследования, основанные на выявлении, демонстрируют примерно одинаковую тенденцию к получению результатов, указывающих либо на положительную, либо на отрицательную предвзятость.

Рисунок 2 . Распределение показателей исходов в исследованиях обработки лиц (абсолютные числа основаны на 22 публикациях, включая 49 показателей исходов для исследований выявления и 8 исследований, включая 19 показателей исходов для детей).

Теоретическая основа предвзятости негативности проистекает из идей об эволюционной значимости эмоциональных лиц (Baumeister et al., 2001; Vaish et al., 2008): Негативные лица, например, выражающие гнев, могут служить предупреждением об угрозе со стороны соперника, испуганное лицо может указывать на то, что другой человек почувствовал приближающегося хищника, а лицо с отвращением может передавать информацию. относительно пригодности растения к употреблению. Действительно, 11 из представленных исследований по обнаружению делают вывод в пользу смещения отрицательности в отношении времени реакции, а в некоторых случаях также и в отношении точности. То есть негативные грани обрабатывались быстрее и точнее, чем положительные.Тем не менее, другие 10 исследований по обнаружению вируса пришли к совершенно противоположному выводу: в большинстве случаев это предвзятость в отношении времени реакции. То есть положительные лица обрабатывались быстрее. Авторы этих исследований утверждают, что положительные лица (т. Е. Счастливые) могут быть визуально более различимы по сравнению с отрицательными, и поэтому их легче обнаружить зрительной системой человека (Becker et al., 2011).

При дальнейшей оценке исследований, основанных на обнаружении, каждый сталкивается с присущей ему трудностью в оценке и сравнении визуальных качеств различных лицевых стимулов при сравнении исследований.В различных исследованиях использовались не только различные индивидуальные наборы стимулов, но и качественно различные типы стимулов для лица. Наиболее очевидное различие в типах стимулов, используемых в рассмотренных здесь исследованиях детекции, заключается в так называемых «схематических» лицах, которые обеспечивают основную концепцию лицевой эмоции (например, круг с двумя меньшими кругами для глаз и изгиб рта для улыбка) и более подробные лицевые стимулы, такие как фотографии, компьютерные изображения или даже подробные рисунки, которые предоставляют наблюдателю гораздо большее количество визуальных деталей.При сравнении исследований обнаружения по такой схеме с натуралистическим измерением типа лица можно заметить, что все 10 исследований, которые пришли к выводу в пользу смещения позитивности, использовали подробные натуралистические стимулы, в то время как только 4 из 11 исследований, которые пришли к выводу в пользу предвзятости смещение негативности использовало такие стимулы (Fox, Damjanovic, 2006; Horstmann, Bauland, 2006; LoBue, 2009; Pinkham et al., 2010). В оставшихся 7 исследованиях сделан вывод в пользу смещения отрицательности (White, 1996; Fox et al., 2000; Eastwood et al., 2001, 2003; Ohman et al., 2001; Фенске и Иствуд, 2003; Schlaghecken et al., 2017) все использовали схематические лица в качестве стимулов. Таким образом, кажется, что схематические лица с большей вероятностью дадут результаты, соответствующие смещению негативности, в то время как исследования с использованием детализированных более натуралистических лицевых стимулов с большей вероятностью приведут к смещению позитивности. В будущих исследованиях необходимо выяснить, насколько верна эта гипотеза. Одна из возможностей может заключаться в том, что негативные эмоциональные выражения просто более выражены, чем позитивные выражения на схематических лицах, а противоположное верно для более натуралистичных лиц, возможно, из-за большей трудности в создании натуралистических негативных выражений (Leppänen and Hietanen, 2004).

Еще одно объяснение положительных предубеждений, наблюдаемых в некоторых исследованиях детекции, — это использование нейтральных лиц в качестве мишеней и отвлекающих факторов в дополнение к положительным и отрицательным лицам. На самом деле нейтральные лица могут нарушить баланс эксперимента в пользу положительных лиц, поскольку нейтральные лица необычны в повседневной жизни и их легче воспринимать как отрицательные, чем как положительные (Leppänen et al., 2004; Tottenham et al., 2013). Таким образом, использование этих нейтральных лиц может сделать положительные лица более отчетливыми за счет увеличения доли лиц в эксперименте, которые могут быть восприняты как отрицательные, тем самым нарушив баланс выбора стимула.

Результаты поиска и оценка для исследований на основе идентификации

Что касается исследований, основанных на идентификации, мы изучили 6 исследований, которые соответствовали нашим критериям для этого обзора, которые суммированы в дополнительной таблице 2B, плюс 2 исследования из таблицы 1. Здесь мы видим гораздо более однородный набор результатов (см. Дополнительную таблицу 2). : 84% из 19 результатов были в пользу смещения в пользу положительности. Это может быть признаком того, что, хотя обнаружение эмоционального лица может сильно зависеть от точных параметров тестирования с точки зрения того, показывает ли оно положительную или отрицательную предвзятость, идентификация эмоциональной информации по лицам на самом деле может быть более эффективной для положительных лиц. .Однако в случае исследований, приведенных в дополнительной таблице 2B, есть общая путаница, которую нельзя игнорировать: положительная сторона эмоционального спектра содержит только одно первичное выражение лица, счастье, в то время как отрицательно-валентная сторона спектра содержит ряд основных выражений лица, таких как гнев, страх, отвращение и печаль, которые легче спутать друг с другом (Elfenbein and Ambady, 2003). Следовательно, наблюдаемые преимущества обработки для положительных лиц в исследованиях в дополнительной таблице 2B также могут быть результатом повышенной неоднозначности при идентификации отрицательных выражений лица, а не более совершенной обработки положительных выражений лица.

Наконец, возраст может быть важным фактором как в обнаружении, так и в идентификации при восприятии лицевых эмоций. При проверке литературы в соответствии с упомянутыми выше критериями мы обнаружили одно исследование по выявлению и одно исследование по выявлению, в которых сравнивались ответы молодых и пожилых людей. Авторы заметили, что молодые люди, как правило, мало различаются между восприятием положительных и отрицательных лиц, в то время как пожилые люди, как правило, демонстрируют либо улучшенную обработку положительных лиц (Mather and Carstensen, 2003), либо дефицит в обработке отрицательных лиц ( Салливан и др., 2007).

В поисках исследований с участием детей мы нашли лишь несколько, которые соответствовали нашим критериям: 4 исследования по выявлению (см. Дополнительную таблицу 2A, Walden and Field, 1982; De Sonneville et al., 2002; LoBue, 2009; Zsido et al., 2018) и 2 исследования по идентификации (см. дополнительную таблицу 2B, De Sonneville et al., 2002; Tottenham et al., 2013). Во всех этих исследованиях, кроме одного, ответы детей (от 3 до 10 лет) сравнивались с ответами взрослых и давали аналогичные результаты для разных возрастов.В этих исследованиях все результаты указали на смещение положительности в отношении времени реакции и точности, за исключением результатов LoBue (2009), которые указали на смещение отрицательности. Таким образом, большинство исследований, в которые были включены дети, продемонстрировали предвзятость позитивности по различным типам задач, таким как исследования по выявлению и идентификации. Однако в исследованиях, в которых принимали участие только взрослые, результаты показали довольно неоднозначную картину. Было проведено 10 исследований (только для обнаружения), которые показали смещение отрицательности, а также 9 исследований, демонстрирующих смещение положительности (5 исследований по выявлению и 4 исследования по идентификации).Таким образом, обзор этих исследований дает намек на то, что возраст на самом деле может играть роль в появлении позитивных и негативных предубеждений. Этот вывод также подтверждается результатами эксперимента по категоризации положительных / отрицательных лиц (Vesker et al., 2018a), в котором авторы обнаружили первоначальную предвзятость к положительности в отношении детей младшего возраста, но которая постепенно исчезла, а в некоторых случаях даже превратилась в обратную. предвзятость к негативу с возрастом.

Обзор 3: Исследования эффектов валентности со словами и лицами в качестве стимулов

Посредством двух предыдущих обзоров в ходе поиска литературы было выявлено несколько исследований, которые включали в свои эксперименты как лицевые, так и вербальные стимулы.Поскольку один из наших основных вопросов заключался в том, являются ли эффекты валентности специфическими для модальности стимула, мы провели отдельный поиск в литературе, используя комбинацию поисковых терминов «валентность И слово И лицо». Критерии включения были следующие:

— Исследования должны сообщать о поведенческих результатах обработки текста И лица. Если в исследованиях использовались психофизиологические показатели, эти исследования также включались, но для обзора извлекались только поведенческие результаты.

— Чтобы сравнить эффекты валентности в разных модальностях, исследования должны выполнять одну и ту же или аналогичную задачу со словами и с лицами в отдельных экспериментах.Кросс-модальные исследования, изучающие влияние одной модальности на другую (исследования прайминга, эксперименты по интерференции, одновременное предъявление стимулов в обеих модальностях), были исключены.

— Стимулы, используемые в исследованиях, должны были быть словами И лицами, различающимися по валентности (положительная / отрицательная). Были включены исследования, в которых положительные и отрицательные стимулы сравнивались непосредственно в статистическом анализе с точки зрения поведенческих результатов или когда значительный эффект присутствовал или отсутствовал для одной категории по сравнению сдругой.

— Сообщаемые результаты должны включать точность и / или время реакции.

— В статьях с множественными экспериментами, эксперименты сообщались отдельно всякий раз, когда они предлагали прямое сравнение положительных и отрицательных стимулов.

— Участники должны были быть здоровыми детьми или взрослыми.

После проверки ~ 400 заголовков и отрывков можно было выделить четыре исследования, в которых сообщалось об эффектах валентности в обеих модальностях в соответствии с критериями, упомянутыми выше (см. Таблицу 1).В этих исследованиях эффекты валентности во взрослой популяции либо вообще не проявлялись (Rellecke et al., 2011, результаты точности в Bahn et al., 2017; Vesker et al., 2018a), сходились для слов и лиц (задача суждения в Feyereisen et al., 1986), или эффект валентности был обнаружен в одной модальности, в то время как эффект валентности не проявился в другой модальности (задача категоризации в Feyereisen et al., 1986; Schacht and Sommer, 2009, результаты времени реакции в Bahn et al., 2017; Vesker et al., 2018a).

В исследовании Rellecke et al.(2011) участникам нужно было решить, было ли эмоциональным стимулом слово или лицо. Здесь вэйланс не имел значения. Не было никаких валентных эффектов и различий между модальностями. Шахт и Зоммер (2009) также выбрали задачу принятия решения, в которой валентность не имела отношения к задаче: участники должны были решить, был ли стимул словом «нет», лицом или нет, соответственно. Результаты показали отсутствие валентных эффектов в лексическом решении, но преимущество позитивности в принятии решения по лицу. Feyereisen et al. (1986) использовали две разные задачи.В задаче суждения (такой же или другой), где валентность не имела отношения к задаче, было преимущество позитивности для слов и лиц. Напротив, результаты задачи эмоциональной категоризации, где валентность была явно релевантной задаче, положительные слова обрабатывались быстрее, чем отрицательные слова, тогда как для лиц не было эффекта валентности. В двух параллельных исследованиях с использованием задачи категоризации для слов, представленных на слух (Bahn et al., 2017) и фотографий лиц (Vesker et al., 2018a), участников просили как можно быстрее классифицировать стимулы как положительные или отрицательные.В то время как взрослые группы классифицировали положительные и отрицательные стимулы обеих модальностей с одинаковым уровнем точности, наблюдался эффект модальности для времени реакции: взрослые не показали эффекта валентности для слов, но имели преимущество отрицательности для лиц. Картина результатов становится еще более сложной, когда валентные эффекты в двух модальностях наблюдаются на протяжении всей жизни. Эти эксперименты также включали детей в возрасте от 5 до 12 лет, расширяя существующие результаты по обработке данных для взрослых. Помимо сходных улучшений с возрастом в обеих модальностях (повышение точности, уменьшение времени реакции), исследования выявили возрастные эффекты валентности в эмоциональной категоризации.Явное преимущество ранней позитивности было обнаружено в обеих модальностях, наиболее отчетливо у детей дошкольного возраста. Однако преимущество ранней позитивности уменьшалось с возрастом в обеих модальностях и больше не присутствовало или обращалось вспять во взрослом возрасте. Кроме того, данные о точности детей младшего возраста указали на еще один эффект модальности: несоответствие между положительными и отрицательными элементами для 6-летних было сильнее для слов, чем для лиц, отражая, что отрицательные слова были особенно трудными для маленьких детей.

Таким образом, общая картина, сформированная этими комбинированными исследованиями слов и лиц (перечисленных в Таблице 1), — это та, в которой предвзятость позитивности гораздо более распространена, если какие-либо предубеждения должны быть обнаружены. На самом деле это может быть прямым результатом желания изучать слова и лица параллельно. Поскольку большинство исследований, которые предполагают обработку слов-эмоций, естественно, требуют от участников обработки их значения (по крайней мере, до некоторой степени), такие задачи концептуально больше похожи на задачи идентификации лиц, чем задачи на обнаружение.Следовательно, при попытке выполнить сопоставимые параллельные задачи для слов и лиц почти неизбежно, что наиболее подходящими задачами будут те, с большей тенденцией демонстрировать положительные предубеждения, чем отрицательные предубеждения. Это, в свою очередь, приводит к преимущественному обнаружению предвзятости позитивности, как описано ранее в нашем обзоре. Фактически, единственное исключение из этой тенденции было в исследовании (Vesker et al., 2018a), где участникам преднамеренно давали инструкции только классифицировать лица как положительные или отрицательные, а не задействовать отдельные эмоции, включенные в набор стимулов, таким образом избегая смешивающий эффект большей неоднородности в негативной эмоциональной категории для выражения лица.Однако даже в этом исследовании отрицательный эффект был обнаружен только у взрослых участников, тогда как все три возрастные группы детей показали положительное преимущество. Это расхождение результатов даже в рамках одного исследования служит напоминанием о решающем влиянии развития на изучение восприятия эмоций, о чем будет подробнее сказано ниже.

Обсуждение и заключение

Эмоциональная валентность (положительная или отрицательная гедонистическая ценность) является решающим и определяющим признаком различных эмоциональных стимулов.Исходя из очевидной неоднородности литературы, касающейся эффектов валентности при обработке эмоциональных стимулов, мы провели обзор литературы. Цель состояла в том, чтобы лучше понять факторы, влияющие на существование и направление валентных эффектов. Мы спросили, демонстрируют ли люди улучшенную обработку положительных или отрицательных стимулов при восприятии слов и лиц, зависят ли потенциальные предпочтения валентности от модальности и меняются ли эффекты валентности с возрастом.

Что касается обработки текста, литература по взрослым участникам предполагает, что положительные слова обрабатываются лучше или аналогично отрицательным словам, в то время как доказательств преимущества отрицательности было меньше. Данных о влиянии валентности слов у детей довольно мало, хотя в последние годы количество исследований увеличилось. Доступные данные для детей предполагают преимущество позитивности. Что касается обработки лиц, существует множество исследований со взрослыми, и мы сосредоточили наш обзор на исследованиях с использованием методов, основанных на обнаружении и идентификации.Исследования взрослых, основанные на выявлении, выявили доказательства как отрицательного, так и положительного преимущества. Трудно сделать окончательный вывод, поскольку исследования различаются по типу используемых стимулов для лица (схематические или натуралистические), а также в отношении иногда несбалансированного использования положительных, нейтральных и отрицательных стимулов. Между тем, все исследования по идентификации взрослых демонстрируют наличие предвзятости в пользу позитивности. Детские исследования встречаются реже, но также почти всегда демонстрируют предвзятость в позитивном ключе.

В целом, настоящий обзор указывает на преобладание выводов, указывающих на предвзятость положительного мнения.Прежде чем рассматривать возможные основные механизмы, мы сначала обсудим различия в методологии, которые могли способствовать наблюдаемой закономерности.

Во-первых, необходимо рассмотреть тип используемой задачи. Что касается влияния типа задачи на обработку текста, задачи лексического решения и категоризации, по-видимому, связаны с предвзятостью положительности (если обнаружены какие-либо эффекты валентности). Преимущество позитивности может быть связано с более высокой информационной плотностью положительных вербальных стимулов.С другой стороны, отрицательная задержка, то есть длительное отвлечение внимания от отрицательных стимулов, может поставить отрицательные слова в невыгодное положение. Напротив, задачи на память, похоже, способствуют обработке отрицательных слов. Например, ответы подростков, протестированные Quas et al. (2016) продемонстрировали, что истинное и ложное распознавание оказалось наиболее высоким для слов с отрицательной валентностью, за которыми следовали положительные и нейтральные слова. Авторы предполагают, что этот эффект возникает из-за того, что негативный материал более запоминающийся и податливый, по-видимому, потому, что из эмоционально негативной информации легче извлечь суть (Quas et al., 2016, с. 705). Аналогичное предположение было выдвинуто Howe et al. (2010), показав, что ложное распознавание было выше для отрицательных, чем для нейтральных слов в задачах распознавания. Что касается эффектов задач в исследованиях обработки лиц, то задачи на основе идентификации и категоризации требуют от участников обработки эмоционального содержания лиц в пользу результатов смещения положительных эмоций, возможно, из-за большей кластеризации положительных эмоциональных выражений лица по сравнению с отрицательными. Напротив, задачи, основанные на обнаружении, которые в первую очередь сосредоточены на значимости целевых стимулов, по-видимому, часто приводят к результатам смещения негативности, возможно, из-за того, что люди развили большую бдительность к негативным стимулам как средству избегания угроз.

Во-вторых, необходимо учитывать различия в типах используемых стимулов. Чтобы произвести справедливое сравнение положительных и отрицательных стимулов, важно учитывать фундаментальные параметры, такие как возбуждение и валентность, в тестируемых наборах стимулов, поскольку более экстремальные стимулы по этим параметрам, естественно, вызовут более интенсивную реакцию участников. Также необходимо учитывать природу самих раздражителей. Что касается слов, семантика словесных стимулов (конкретные, абстрактные, эмоциональные слова) может повлиять на результаты (см. Раздел Оценка).Тем не менее, обзор показывает, что данные о преимуществе позитивности преобладают над различными типами словесных стимулов. Что касается лиц, исследования с использованием схематических лиц (например, смайликов), как правило, демонстрируют тенденцию к негативности, в то время как исследования, использующие фотографии, склонны демонстрировать склонность к позитивности, возможно, из-за различий в относительной достоверности, которая может быть получена с помощью заданных выражений лица (Leppänen and Hietanen , 2004). Другой важный фактор — это общий выбор эмоциональных стимулов, используемых в каждом эксперименте.Представление участникам нейтральных выражений лица в рамках эксперимента может фактически нарушить баланс процедуры, поскольку поставленные нейтральные лица могут быть восприняты участниками как скорее негативные, чем действительно нейтральные (Tottenham et al., 2013). Поэтому, возможно, лучше всего полностью отказаться от включения нейтральных лиц, чтобы создать справедливое сравнение положительных и отрицательных лиц.

Третий важный фактор, выявленный в этом обзоре с точки зрения определения наличия категориальных эмоциональных предубеждений, — это возраст участников.Хотя информация об изменениях в развитии роли валентности в обработке слов и лиц в детстве по-прежнему скудна, настоящий обзор указывает на некоторые интересные закономерности. Эксперименты с эффектами валентности в разном возрасте указывают на преимущество позитивности обеих модальностей у детей, причем различия в точности более выражены для слов, чем для лиц (Bahn et al., 2017; Vesker et al., 2018a). Эта ранняя предвзятость к положительным стимулам подтверждает эффект превосходства положительности, наблюдаемый Sylvester et al.(2016) для слов и результатов Walden and Field (1982), Tottenham et al. (2013) и De Sonneville et al. (2002) для лиц. С возрастом разница в обработке положительных и отрицательных элементов, кажется, уменьшается. Во взрослом возрасте обработка положительных слов, по-видимому, теряет свое прежнее преимущество (Bahn et al., 2017), в то время как положительные лица даже начинают показывать более низкую точность по сравнению с отрицательными лицами (Vesker et al., 2018a).

Существует ряд возможных объяснений наличия преимущества ранней позитивности и его последующего уменьшения по мере развития во взрослом возрасте.Во-первых, возможно, что у детей младшего возраста просто меньше опыта работы с негативными эмоциональными стимулами из-за того, что они проводят много времени под защитой своих опекунов. Эта идея подтверждается некоторыми исследованиями, в которых предпринималась попытка количественно оценить количество эмоционально позитивных взаимодействий между матерью и младенцем с точки зрения мимики (Ruvolo et al., 2015; Lee et al., 2017). Кроме того, речь, ориентированная на ребенка (CDS), играет важную аффективную роль, и ее часто описывают как позитивную.Ponari et al. (2018) предполагают, что родители предвзято относятся к использованию положительных или отрицательных слов в отношении своих детей. Они подтверждают это предположение с помощью анализа корпуса, показывающего, что положительные слова преобладали над отрицательными в речи лиц, осуществляющих уход. Из 50 наиболее часто встречающихся слов в корпусе более половины были положительными и ни одно — отрицательным. Аналогичным образом Dodds et al. (2015) получили рейтинги валентности у взрослых для 10 000 наиболее часто используемых слов из 10 языков и обнаружили общую предвзятость в отношении языков.Таким образом, кажется, что дети подвергаются более позитивной, чем негативной вербальной информации. Это также может объяснить, почему положительные слова усваиваются раньше, чем отрицательные (Neshat-Doost et al., 1999; Ponari et al., 2018). Тогда более ранний возраст приобретения знаний может способствовать позитивной обработке текста. Однако даже когда положительные и отрицательные словесные стимулы тщательно контролируются в зависимости от возраста усвоения (как в Bahn et al., 2017; Ponari et al., 2018), положительные слова все же могут демонстрировать преимущество обработки.

Альтернативное объяснение заключается в том, что с эволюционной точки зрения приоритетность негативной информации не принесет детям значительного преимущества в выживании, поскольку они будут менее способны эффективно реагировать на нее, чтобы избежать опасности, по сравнению со взрослыми. Фактически, приоритезация положительной информации может быть гораздо более полезной для детей, поскольку это позволит им получить лучший доступ к защите со стороны взрослых и других членов их сообщества. Эта гипотеза также подтверждается результатами исследований, в которых изучались такие эффекты у пожилых людей, и было обнаружено отсутствие предвзятости по отношению к более молодым людям.Таким образом, мы считаем, что предубеждения в восприятии положительной или отрицательной информации динамичны на протяжении всей жизни, при этом у детей сначала проявляется предвзятость к положительности, которая уменьшается по мере взросления. Тем не менее, предвзятость позитивности, кажется, снова проявляется у пожилых участников, возможно, из-за того, что они испытывают снижение собственных физических возможностей и, возможно, снова начинают больше полагаться на защиту других в своем сообществе для выживания, как в случае с дети (Mather and Carstensen, 2003; Sullivan et al., 2007, Kappes, Bermeitinger, 2016).

В заключение, несмотря на то, что наш обзор был очень узким, мы смогли выявить и выделить ряд методологических аспектов, которые могут оказать значительное влияние на результаты исследований, посвященных изучению положительных и отрицательных предубеждений в восприятии слов и выражений лица. Таким образом, в будущих исследованиях следует внимательно рассмотреть эти аспекты (особенно задачи, модальность и свойства стимула), которые могут влиять на появление, направление или величину валентных эффектов.В частности, необходимы исследования развития, которые могли бы воспроизвести и прояснить предвзятость ранней положительности.

Наконец, в подавляющем большинстве рассмотренных исследований использовались либо слова, либо лицевые стимулы. Хотя эмоции обычно передаются через язык и выражения лица в тандеме, меньшее количество исследований изучали обработку эмоциональных слов и лиц с параллельными задачами. Результаты кажутся неоднородными в отношении эффектов модальности: иногда паттерны в двух модальностях сходятся, в то время как в других случаях наблюдались специфические для модальности различия.Но опять же, доминирующими паттернами были преимущество позитивности или отсутствие эффекта валентности. Помимо результатов одномодальных исследований, которые были в центре внимания настоящего обзора, еще одной интересной темой является взаимное влияние между двумя модальностями. В ходе исследования этой области в ряде исследований изучалось влияние начальных чисел лица на целевые слова и наоборот (например, Raccuglia and Phaf, 1997; Aguado et al., 2013; Vesker et al., 2018b). В частности, Raccuglia и Phaf (1997) и Vesker et al.(2018b) сходятся в обнаружении асимметрии в кросс-модальных эффектах: влияние штрихов для лица на обработку текста было меньше, чем влияние слов на обработку лиц. В будущих исследованиях следует более подробно изучить взаимодействие этих двух модальностей.

Взносы авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Финансирование

Эта работа финансировалась Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд), номер проекта 222641018-SFB / TRR 135, TP C3.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2019.01654/full#supplementary-material

Список литературы

Адельман Дж. С., Эстес З.(2013). Эмоции и память: преимущество распознавания положительных и отрицательных слов независимо от возбуждения. Познание 129, 530–535. DOI: 10.1016 / j.cognition.2013.08.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агуадо, Л., Диегес-Риско, Т., Мендес-Бертоло, К., Посо, М. А., и Инохоса, Дж. А. (2013). Эффекты прайминга на N400 в парадигме эмоционального прайминга с выражением эмоций на лице. Cogn. Влияют на поведение, Neurosci. 13, 284–296.DOI: 10.3758 / s13415-012-0137-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bahn, D., Vesker, M., García Alanis, J.C., Schwarzer, G., and Kauschke, C. (2017). Зависящая от возраста предвзятость в восприятии детьми эмоций. Фронт. Psychol. 8: 1268. DOI: 10.3389 / fpsyg.2017.01268

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Балота, Д. А., Яп, М. Дж., Кортезе, М. Дж., Хатчисон, К. А., Кесслер, Б., Лофтис, Б., и другие. (2007) .Энглийский лексиконпроект. Behav. Res. Методы 39,445–459. DOI: 10.3758 / BF03193014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барон-Коэн, С., Голан, О., Уилрайт, С., Гранадер, Ю., и Хилл, Дж. (2010). Понимание слов эмоций от 4 до 16 лет: исследование развития. Фронт. Evolut. Neurosci. 2: 109. DOI: 10.3389 / fnevo.2010.00109

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баумейстер, Р.Ф., Брацлавский Э., Финкенауэр К. и Вохс К. Д. (2001). Плохое сильнее хорошего. Rev. General Psychol. 5, 323–370. DOI: 10.1037 / 1089-2680.5.4.323

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Байер М. и Шахт А.-К. (2014). Связанная с событием реакция мозга на эмоциональные слова, изображения и лица — кросс-доменное сравнение. Фронт. Psychol. 5: 1106. DOI: 10.3389 / fpsyg.2014.01106

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Байер, М., Зоммер В. и Шахт А.-К. (2012). P1 и выше: Функциональное разделение нескольких эффектов эмоций при распознавании слов. Психофизиология 49, 959–969. DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2012.01381.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Д. В., Андерсон, США, Мортенсен, К. Р., Нойфельд, С. Л., и Нил, Р. (2011). Эффект лица в толпе не имеет оснований: счастливые лица, а не сердитые лица, более эффективно обнаруживаются в задачах визуального поиска с одной или несколькими целями. J. Exp. Психо. 140, 637–659. DOI: 10.1037 / a0024060

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кальво, М., и Белтран, Д. (2013). Преимущество распознавания счастливых лиц: отслеживание нейрокогнитивных процессов. Neuropsychologia 51, 2051–2060. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2013.07.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чайлд С., Окхилл Дж. И Гарнхэм А. (2018). Вы эмоциональный: роль перспективы в обработке эмоций в понимании прочитанного. Lang. Cogn. Neurosci. 33, 878–889. DOI: 10.1080 / 23273798.2018.1431397

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цитрон, Ф. М., Уикс, Б. С., Ферстл, Э. С. (2013). Влияние валентности и возбуждения на распознавание письменных слов: коррелирует с течением времени и ERP. Neurosci. Lett. 533, 90–95. DOI: 10.1016 / j.neulet.2012.10.054

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Сонневиль, Л. М. Дж., Вершур, К.A., Njiokiktjien, C., Op het Veld, V., Toorenaar, N., and Vranken, M. (2002). Лицо и эмоции: скорость, точность и стратегии обработки у детей и взрослых. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 24, 200–213. DOI: 10.1076 / jcen.24.2.200.989

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Dijksterhuis, A., and Aarts, H. (2003). О гну и человеке: преимущественное обнаружение отрицательных раздражителей. Psychol. Sci. 14, 14–18.DOI: 10.1111 / 1467-9280.t01-1-01412

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доддс, П. С., Кларк, Э. М., Десу, С., Франк, М. Р., Рейган, А. Дж., Уильямс, Дж. Р. и Данфорт, К. М. (2015). Человеческий язык демонстрирует универсальную предвзятость к позитивности. Proc. Nat. Акад. Sci. США 112, 2389–2394. DOI: 10.1073 / pnas.1411678112

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иствуд, Дж. Д., Смилек, Д., Мерикл, П. М. (2001). Дифференциальное управление вниманием с помощью оставленных без присмотра лиц, выражающих положительные и отрицательные эмоции. Percep. Психофизика. 63, 1004–13. DOI: 10.3758 / BF03194519

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иствуд, Дж. Д., Смилек, Д., Мерикл, П. М. (2003). Отрицательное выражение лица привлекает внимание и снижает производительность. Percep. Психофизика. 65, 352–8. DOI: 10.3758 / BF03194566

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эльфенбейн, Х.А., Амбади, Н. (2003). Когда знакомство порождает точность: культурное воздействие и распознавание эмоций лица. J. Personal. Soc. Psychol. 85, 276–290. DOI: 10.1037 / 0022-3514.85.2.276

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эстес, З., и Адельман, Дж. С. (2008a). Автоматическая бдительность в отношении отрицательных слов при лексическом решении и именовании: комментарий к Ларсену, Мерсеру и Балоте (2006). Эмоция 8, 441–4. DOI: 10.1037 / 1528-3542.8.4.441

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эстес, З., и Адельман, Дж.С. (2008б). Автоматическая бдительность к отрицательным словам бывает категоричной и общей. Эмоция 8, 453–457. DOI: 10.1037 / a0012887

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фенске, М. Дж., И Иствуд, Дж. Д. (2003). Модуляция сосредоточенного внимания лицами, выражающими эмоции: свидетельства из фланкерных заданий. Эмоция 3, 327–43. DOI: 10.1037 / 1528-3542.3.4.327

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ферре П. и Санчес-Касас Р.(2014). Аффективный прайминг в лексической задаче решения: есть ли эффект конкретности слов? Psicológica 35, 117–138.

Google Scholar

Feyereisen, P., Malet, C., and Martin, Y. (1986). «Является ли более быстрая обработка« Выражений счастья »определенной модальностью?» в Аспекты обработки лица , редакторы Х. Д. Эллис, М. А. Дживс, Ф. Ньюкомб и А. Янг (Дордрехт: Springer, Нидерланды), 349–355. DOI: 10.1007 / 978-94-009-4420-6_37

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фокс, Э., Лестер В., Руссо Р., Боулз Р. Дж., Пихлер А. и Даттон К. (2000). Выражение эмоций на лице: более эффективно распознаются гневные лица? Cogn. Эмот. 14, 61–92. DOI: 10.1080 / 026999300378996

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрайтаг, К., Шварцер, Г. (2011). Влияние эмоциональной мимики на распознавание лиц детей 3–5 лет. Cogn. Dev. 26, 230–247. DOI: 10.1016 / j.cogdev.2011.03.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, X., Маурер, Д., Нисимура, М. (2010). Сходства и различия в структуре восприятия мимики детей и взрослых. J. Exp. Child Psychol. 105, 98–115. DOI: 10.1016 / j.jecp.2009.09.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Goh, W. D., Yap, M. J., Mabel, M., Lau, M. C., Ng, M. M. R., and Tan, L.-C. (2016). Эффекты семантического богатства в распознавании устных слов: лексическое решение и мегасисследование семантической категоризации. Фронт. Psychol. 7: 976. DOI: 10.3389 / fpsyg.2016.00976

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Groß, C., и Schwarzer, G. (2010). Обобщение черт лица с разных точек зрения у младенцев в возрасте семи и девяти месяцев: роль выражения лица. Внутр. J. Hum. Dev. 34, 417–426. DOI: 10.1177 / 0165025409350364

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Герберт К., Юнггофер М. и Кисслер Дж.(2008). Связанные с событием потенциалы к эмоциональным прилагательным во время чтения. Психофизиология 45, 487–498. DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2007.00638.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Герберт, К., Кисслер, Дж., Юнггофер, М., Пейк, П., и Рокстро, Б. (2006). Обработка эмоциональных прилагательных: данные поразительных EMG и ERP. Психофизиология 43, 197–206. DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2006.00385.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инохоса, Дж.А., Мендес Б. и Посо М. А. (2010). Смотреть на эмоциональные слова — это не то же самое, что читать эмоциональные слова: поведенческие и нейронные корреляты. Психофизиология 47, 748–757. DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2010.00982.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хофманн, М. Дж., Кучинке, Л., Тамм, С., Во, М. Л.-Х., Якобс, А. М. (2009). Аффективная обработка в пределах 1/10 секунды: сильное возбуждение необходимо для ранней способствующей обработки отрицательных, но не положительных слов. Cogn. Оказывать воздействие. Behav. Neurosci. 9, 389–397. DOI: 10.3758 / 9.4.389

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоу, М. Л., Кандель, И., Отгаар, Х., Мэлоун, К., и Виммер, М. К. (2010). Валентность и развитие немедленных и долговременных иллюзий ложной памяти. Память 18, 58–75. DOI: 10.1080 / 09658210

6514

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Имбир, К. К., Спустек, Т., и Зигеревич, Дж. (2016).Эффекты валентности и происхождения эмоций при обработке текста, о чем свидетельствуют связанные с событием потенциальные корреляты в задаче лексического решения. Фронт. Psychol. 7, 1–14. DOI: 10.3389 / fpsyg.2016.00271

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инаба М., Номура М. и Охира Х. (2005). Нейронные свидетельства влияния эмоциональной валентности на распознавание слов. Внутр. J. Psychophysiol. 57, 165–173. DOI: 10.1016 / j.ijpsycho.2005.01.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джейкобс, А.М., Вы, М. Л.-Х., Бриземейстер, Б. Б., Конрад, М., Хофманн, М. Дж., Кучинке, Л., и Браун, М. (2015). 10 лет изучения эмоциональных и эстетических процессов чтения: что такое отголоски? Фронт. Psychol. 6: 0714. DOI: 10.3389 / fpsyg.2015.00714

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йоханссон, М., Меклингер, А., Триз, А.С. (2004). Память на распознавание эмоциональных и нейтральных лиц: исследование потенциала, связанного с событием. Дж.Cogn. Neurosci. 16, 1840–1853. DOI: 10.1162 / 089892

47883

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джонсон, К. Дж., И Фредриксон, Б. Л. (2005). «Мы все выглядим одинаково для меня». Положительные эмоции устраняют предвзятость расы в распознавании лиц. Psychological Sci. 16, 875–881. DOI: 10.1111 / j.1467-9280.2005.01631.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джут П., Лундквист Д., Карлссон А. и Оман А.(2005). Ищу врагов и друзей: факторы восприятия и эмоции при нахождении лица в толпе. Эмоция 5, 379–395. DOI: 10.1037 / 1528-3542.5.4.379

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kauschke, C., Nutsch, C., and Schrauf, J. (2012). Verarbeitung von konkreten und abstrakten Wörtern bei Kindern im Schulalter. Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie 44, 2–11. DOI: 10.1026 / 0049-8637 / a000045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кевер, А., Гринберг, Д., Вермёлен, Н. (2017). Конгруэнтное телесное возбуждение способствует конструктивному распознаванию эмоциональных слов. Consciousness Cogn. 53, 81–88. DOI: 10.1016 / j.concog.2017.06.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кирита Т. и Эндо М. (1995). Преимущество счастливого лица в распознавании мимики. Acta Psychol. 89, 149–163. DOI: 10.1016 / 0001-6918 (94) 00021-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кисслер, Дж., Герберт, К., Винклер, И., и Юнггофер, М. (2009). Эмоции и внимание в визуальной обработке текста — исследование ERP. Biol. Psychol. 80, 75–83. DOI: 10.1016 / j.biopsycho.2008.03.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кланн-Делиус, Г. (2015). «Эмоции в языке» в «Эмоции в языке». Теория — исследование — приложение , ред. Людтке У. (Амстердам: издательство John Benjamin Publishing Company), 157–173. DOI: 10.1075 / ceb.10.07kla

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куста, С.Т., Винсон, Д. П., Виглиокко, Г. (2009). Слова-эмоции, независимо от полярности, имеют преимущество в обработке перед нейтральными словами. Познание 112, 473–481. DOI: 10.1016 / j.cognition.2009.06.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кучинке, Л., Якобс, А. М., Грубич, К., Во, М. Л.-Х., Конрад, М., и Херрманн, М. (2005). Случайные эффекты эмоциональной валентности при обработке одного текста: исследование фМРТ. NeuroImage 28, 1022–1032.DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2005.06.050

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кучинке, Л., Во, М. Л.-Х., Хофманн, М., Якобс, А. М. (2007). Зрачковые реакции во время лексических решений меняются в зависимости от частоты слова, но не от эмоциональной валентности. Внутр. J. Psychophysiol. 65, 132–140. DOI: 10.1016 / j.ijpsycho.2007.04.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куперман В., Эстес В., Брайсберт М. и Уорринер А. Б. (2014).Эмоции и язык: валентность и возбуждение влияют на распознавание слов. J. Exp. Psychol. 143, 1065–1081. DOI: 10.1037 / a0035669

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ларсен, Р. Дж., Мерсер, К. А., Балота, Д. А., и Штрубе, М. Дж. (2008). Не все отрицательные слова замедляют лексическое решение и скорость называния: важность словесного пробуждения. Эмоция 8, 445–452. DOI: 10.1037 / 1528-3542.8.4.445

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Р., Скиннер, А., Борнштейн, М. Х., Рэдфорд, А. Н., Кэмпбелл, А., Грэм, К., и Пирсон, Р. М. (2017). Глазами младенцев: практические и теоретические соображения по использованию носимых устройств для измерения поведения родителей и младенцев с точки зрения матерей и младенцев. Infant Behav. Dev. 47, 62–71. DOI: 10.1016 / j.infbeh.2017.02.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли С. и Поттер Р. Ф. (2018). Влияние эмоциональных слов на эмоциональные и когнитивные реакции слушателей в контексте рекламы. Commun. Res. 2, 009365021876552. doi: 10.1177 / 0093650218765523

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Леппянен, Дж. М., и Хиетанен, Дж. К. (2004). Положительные выражения лица распознаются быстрее, чем отрицательные, но почему? Psychol. Res. 69, 22–29. DOI: 10.1007 / s00426-003-0157-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Leppänen, J. M., Milders, M., Bell, J. S., Terriere, E., and Hietanen, J.К. (2004). Депрессия искажает распознавание эмоционально нейтральных лиц. Psychiatry Res. 128, 123–133. DOI: 10.1016 / j.psychres.2004.05.020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Т., Лю X., Сяо Т. и Ши Дж. (2016). Память распознавания человека и контроль конфликта: потенциальное исследование, связанное с событием. Неврология , 313, 83–91. DOI: 10.1016 / j.neuroscience.2015.11.047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лобуэ, В.(2009). Больше, чем просто еще одно лицо в толпе: превосходное распознавание угрожающих выражений лица у детей и взрослых. Dev. Sci. 12, 305–313. DOI: 10.1111 / j.1467-7687.2008.00767.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Людеманн П. М. и Нельсон К. А. (1988). Категориальная репрезентация мимики у 7-месячных детей. Dev. Psychol. 24, 492–501. DOI: 10.1037 / 0012-1649.24.4.492

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мадан, К.Р., Шафер, А. Т., Чан, М., и Сингхал, А. (2017). Шок и трепет: отчетливое влияние табуированных слов на лексическое решение и свободное восприятие. Q. J. Exp. Psychol. (2006) , 70, 793–810. DOI: 10.1080 / 17470218.2016.1167925

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, К. Дж., И Кучинке, Л. (2016). Индивидуальные различия в обработке текста эмоций: анализ модели распространения. Cogn. Оказывать воздействие. Behav. Neurosci. 16, 489–501. DOI: 10.3758 / s13415-016-0408-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нешат-Дуст, Х. Т., Моради, А. Р., Тагави, М. Р., Юл, В., и Далглиш, Т. (1999). Развитие корпуса эмоциональных слов, производимых детьми и подростками. Личный. Индив. Diff. 27, 433–451. DOI: 10.1016 / S0191-8869 (98) 00253-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нумменмаа, Л., и Кальво, М. Г. (2015). Диссоциация между распознаванием и преимуществом обнаружения для мимики: метаанализ. Эмоция 15, 243–256. DOI: 10.1037 / emo0000042

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ohman, A., Lundqvist, D., and Esteves, F. (2001). Возвращение к лицу в толпе: преимущество угрозы со схематическими стимулами. J. Personal. Soc. Psychol. 80, 381–96. DOI: 10.1037 / 0022-3514.80.3.381

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Палазова, М., Мантвилл, К., Соммер, В., и Шах, А.-К. (2011).Являются ли эффекты эмоций в отдельных словах нелексичными? Данные о потенциале мозга, связанном с событием. Neuropsychologia 49, 2766–2775. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2011.06.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Палазова М., Зоммер В., Шахт А.-К. (2013). Взаимодействие эмоциональной валентности и конкретности в обработке текста: связанное с событием потенциальное исследование с помощью глаголов. Brain Lang. 125, 264–271. DOI: 10.1016 / j.bandl.2013.02.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Перес-Эдгар К. и Фокс Н. А. (2007). Темпераментный вклад в работу детей в задаче обработки эмоций и слов: поведенческое и электрофизиологическое исследование. Brain Cogn. 65, 22–35. DOI: 10.1016 / j.bandc.2006.10.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пинкхэм, А. Э., Гриффин, М., Барон, Р., Сассон, Н. Дж., И Гур, Р. К. (2010).Эффект лица в толпе: превосходство гнева при использовании реальных лиц и множественных личностей. Эмоция 10, 141–146. DOI: 10.1037 / a0017387

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Понари М., Родригес-Куадрадо С., Винсон Д., Фокс Н., Коста А. и Вигглиокко Г. (2015). Преимущество обработки эмоциональных слов двуязычными носителями. Эмоция 15, 644–652. DOI: 10.1037 / emo0000061

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Quas, J.А., Раш, Э. Б., Йим, И. С., Эдельштейн, Р. С., Отгаар, Х., и Смитс, Т. (2016). Влияние стресса и эмоциональной валентности на истинную и ложную память детей и подростков. Память 24. doi: 10.1080 / 09658211.2015.1045909

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rellecke, J., Palazova, M., Sommer, W., and Schacht, A.-K. (2011). Об автоматизме обработки эмоций словами и лицами: свидетельства связанных с событиями потенциалов мозга из поверхностной задачи. Brain Cogn. 77, 23–32. DOI: 10.1016 / j.bandc.2011.07.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рор, Л., и Абдель Рахман, Р. (2018). Производство эмоционального языка: ход времени, поведенческие и электрофизиологические корреляты. Нейропсихология . 117, 241–252. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2018.05.025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рассел Дж. А. и Риджуэй Д. (1983).Измерения, лежащие в основе концепций эмоций детей. Dev. Psychol. 19, 795–804. DOI: 10.1037 / 0012-1649.19.6.795

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Салехи, С. (2018). Влияние валентности на фонологическую обработку у нормальных детей, говорящих на персидском языке: исследование ERP. Modern J. Lang. Учить. Методы 8, 49–76. DOI: 10.26655 / mjltm.2018.2.2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сантаниелло, Г., Ферре, П., Родригес-Гомес, П., Поч К., Ева М. М. и Инохоса Дж. А. (2018). Преимущество памяти для распознавания отрицательных эмоциональных слов имеет ранний срок годности: свидетельства осцилляций мозга и ERP. Neuropsychologia 117, 233–240. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2018.06.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schlaghecken, F., Blagrove, E., Mantantzis, K., Maylor, E.A., and Watson, D.G. (2017). Посмотрите на светлую сторону: смещение позитивности модулирует эффекты помех в задаче Саймона. J. Exp. Psychol. 146, 763–770. DOI: 10.1037 / xge0000316

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шварц-Фризель, М. (2015). «Язык и эмоции. когнитивная лингвистическая перспектива »в Emotion in Language. Теория — Исследование — Приложение , ред. У. Людтке (Амстердам: издательство John Benjamin Publishing Company), 157–173. DOI: 10.1075 / ceb.10.08sch

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Скотт, Г.Г., О’Доннелл, П.Дж., Лейтхолд, Х., Серено, С.С. (2009). Обработка текста на ранней стадии эмоций: свидетельства связанных с событием потенциалов. Biol. Psychol. 80, 95–104. DOI: 10.1016 / j.biopsycho.2008.03.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Силк, Дж. С., Зигл, Дж. Дж., Уэлен, Д. Дж., Остапенко, Л. Дж., Ладусер, К. Д., и Даль, Р. Е. (2009). Пубертатные изменения в обработке эмоциональной информации: зрачковые, поведенческие и субъективные свидетельства во время эмоциональной идентификации слов. Dev. Psychopathol. 21: 7. DOI: 10.1017 / S095457940

29

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стенберг, Г., Викинг, С., и Даль, М. (1998). Оценка слов по номиналу: вмешательство в задачу обработки текста обнаруживает автоматическую обработку эмоциональных выражений лица. Cogn. Эмоция 12, 755–782. DOI: 10.1080 / 026999398379420

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Салливан, С., Раффман, Т., и Хаттон, С.Б. (2007). Возрастные различия в навыках распознавания эмоций и визуального сканирования эмоциональных лиц. J. Gerontol. Серия B Psychol. Sci. Soc. Sci. 62, P53 – P60. DOI: 10.1093 / geronb / 62.1.P53

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сильвестр Т., Браун М., Шмидтке Д. и Джейкобс А. М. (2016). Берлинский список аффективных слов для детей (kidBAWL): изучение обработки аффективной лексической семантики в визуальной и слуховой модальностях. Фронт.Psychol. 7: 969. DOI: 10.3389 / fpsyg.2016.00969

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тоттенхэм, Н., Фуонг, Дж., Фланнери, Дж., Габард-Дурнам, Л., и Гофф, Б. (2013). Негативная предвзятость из-за неоднозначной валентности мимики в детстве: сходные доказательства из поведения и реакции лицевых мышц-морщин. Эмоции . 13, 92–103. DOI: 10.1037 / a0029431

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ункельбах, К., Фидлер, К., Байер, М., Стегмюллер, М., и Даннер, Д. (2008). Почему положительная информация обрабатывается быстрее: гипотеза плотности. J. Personal. Soc. Psychol. 95, 36–49. DOI: 10.1037 / 0022-3514.95.1.36

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вайш А., Гроссманн Т. и Вудворд А. (2008). Не все эмоции одинаковы: склонность к негативу в социально-эмоциональном развитии. Psychol. Бык. 134, 383–403. DOI: 10.1037 / 0033-2909.134.3.383

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Vermeulen, M. C. M., van der Heijden, Kristiaan, B., Benjamins, J. S., Swaab, H., van Someren, E.us J., et al. (2017). Эффекты памяти сна, эмоциональной валентности, возбуждения и новизны у детей. J. Sleep Res. 26, 309–317. DOI: 10.1111 / jsr.12506

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вескер, М., Бан, Д., Дег, Э, Ф., Каушке, К., и Шварцер, Г.(2018a). Изменения в развитии категориальной обработки положительных и отрицательных выражений лица. PLOS ONE . 13: e0201521. DOI: 10.1371 / journal.pone.0201521

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вескер, М., Бан, Д., Каушке, К., Ченсе, М., Деге, Ф., и Шварцер, Г. (2018b). Простые слова «слуховые эмоции» влияют на категоризацию эмоциональных лиц у детей и взрослых, но не наоборот. Фронт. Psychol. 9: 618. DOI: 10.3389 / fpsyg.2018.00618

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Виглиокко, Г., Куста, С. Т., Делла Роса, П. А., Винсон, Д. П., Теттаманти, М., Девлин, Дж. Т., и Каппа, С. Ф. (2013). Нейронная репрезентация абстрактных слов: роль эмоции. Cerebral. Cortex 24, 1767–1777. DOI: 10.1093 / cercor / bht025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вы, М. Л. Х., Конрад, М., Кучинке, Л., Уртон, К., Хофманн, М. Дж., И Якобс, А.М. (2009). Перезагрузка берлинского списка аффективных слов (BAWL-R). Behav. Res. Методы 41, 534–538. DOI: 10.3758 / BRM.41.2.534

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уолден, Т.А., и Филд, Т.М. (1982). Дискриминация мимики детьми дошкольного возраста. Child Dev. 53, 1312–9. DOI: 10.2307 / 1129021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уайт, М. (1996). Распознавание гнева не зависит от пространственного внимания. Н. Рвение. J. Psychol. 25, 30–35.

Google Scholar

Виден, С. К., и Рассел, Дж. А. (2008). Категории эмоций у детей осваиваются постепенно. Cogn. Dev. 23, 291–312. DOI: 10.1016 / j.cogdev.2008.01.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Дж., Цзэн Дж., Мэн Х., Чжу Л., Юань Дж., Ли Х. и Юсофф Н. (2013). Положительные слова или отрицательные слова: к чьей валентной силе мы более чувствительны? Brain Res. 1533, 91–104.DOI: 10.1016 / j.brainres.2013.08.020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яо, З., Ю, Д., Ван, Л., Чжу, X., Го, Дж., И Ван, З. (2016). Влияние валентности и возбуждения на эмоциональную обработку текста модулируется конкретностью: поведенческими и ERP-свидетельствами лексического решения задачи. Внутр. J. Psychophysiol. 110, 231–242. DOI: 10.1016 / j.ijpsycho.2016.07.499

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яп, М.Дж. И Сеу К. С. (2013). Влияние эмоций на лексическую обработку: выводы из распределительного анализа RT. Психон. Бык. Ред. 21, 526–533. DOI: 10.3758 / s13423-013-0525-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зеленберг, Р., Вагенмакерс, Э.-Дж., и Роттевил, М. (2006). Влияние эмоции на восприятие. Смещение или улучшенная обработка? Psychol. Sci. 17, 287–291. DOI: 10.1111 / j.1467-9280.2006.01700.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, В., Гросс Дж. И Хейн Х. (2018). Если вы счастливы и знаете это: позитивное настроение сокращает возрастные различия в ложных воспоминаниях. Child Dev. 89, e332 – e341. DOI: 10.1111 / cdev.12890

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зсидо, А. Н., Ихас, В., Шахт, А., Арато, Н., Инхоф, О., Будаи, Т., Бернат, Л., и Дарнаи, Г. (2018). Обретение эмоционального лица в детском саду — эффект превосходства счастья для детей дошкольного возраста.DOI: 10.31234 / osf.io / h4npq

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Как определить валентность электрона

Валентный электрон — электрон внешней оболочки, связанный с атомом. В атомной химии он участвует в химической связи между атомами (только если внешняя оболочка открыта). Эти электроны могут существовать во внешней оболочке атома, но в случае переходных элементов они также могут жить во внутренней оболочке.

Валентный электрон играет жизненно важную роль в атомной химии.Это помогает в определении химических свойств элемента. Нет. валентных электронов определяет реакционную способность и связывающую способность атома. Согласно теории связи, частицы, которые имеют валентные электроны, делятся ими с другими, образуя химические связи. Чем выше нет. валентного электрона приводит к очень химически реакционному элементу.

Итак, чтобы определить реакционную способность атома, нам нужно определить номер. валентного электрона. Существуют разные способы оценки валентных электронов как для переходных, так и для непереходных элементов.

для непереходных элементов —

В идеальной периодической таблице вы увидите, что каждый столбец отмечен числами (от 1 до 18). Согласно правилу таблицы Менделеева, элементы, присутствующие в столбце, имеют одинаковые номера. валентного электрона в их внешней оболочке.

К сожалению, если в вашей периодической таблице не были присвоены номера для каждой группы, вы можете вручную начать нумеровать их от 1 до 18. Например, над столбцом / группой с H (водород) вверху вы должны написать 1 , а для столбца / группы, начинающейся с Be (Бериллий), вы должны написать 2 и так далее.

Поскольку мы продолжаем работать с непереходными элементами, мы будем игнорировать переходные элементы (которые находятся в прямоугольной рамке, то есть группы с 3 по 12) из ​​периодической таблицы.

Хорошо, тогда. Теперь найдите элемент, валентные электроны которого вы хотите найти. Если это переходный элемент, прокрутите вниз до следующей части этой статьи. Но если это не переходный период, то давайте вместе выясним это шаг за шагом.

Для облегчения понимания давайте выберем один общий элемент, кислород.Атомный номер кислорода составляет 8. Он находится на вершине группы 16. В этом методе мы можем узнать нет. валентных электронов от номера группы. Правило таково: «Единица в номере группы — это номер валентного электрона», то есть:

.

  • Группа 1: 1 Валентный электрон
  • Группа 2: 2 Валентный электрон
  • Группа 13: 3 Валентный электрон
  • Группа 14: 4 Валентный электрон
  • Группа 15: 5 Валентный электрон
  • Группа 16: 6 Валентный электрон
  • Группа 17: 7 Валентный электрон
  • Группа 18: 8 Валентных электронов (кроме гелия (He), который имеет два валентных электрона)

Так как Oxygen находится в группе 16, то нет.валентного электрона для Кислорода 6.

для переходных элементов —

Что касается валентных электронов, переходные элементы ведут себя иначе, чем непереходные элементы. Объясняя далее, когда частицы располагались в атоме, они соответствовали определенному пути для их ориентации, который называется орбиталями. Частицы, которые добавляются на последней орбите, иногда показывают природу валентного электрона. Но после этого они этого не делают. Вместо этого электроны во внутренней оболочке действуют как валентный электрон.Таким образом, количество валентных электронов зависит от того, как им манипулировать.

Как и раньше, группа нет. Могут сказать нет валентных электронов. Но в случае с переходным элементом он показывает диапазон возможного количества электронов. Это:

  • Группа 3: 3 валентных электрона
  • Группа 4: от 2 до 4 валентных электронов
  • Группа 5: от 2 до 5 валентных электронов
  • Группа 6: от 2 до 6 валентных электронов
  • Группа 7: от 2 до 7 валентных электронов
  • Группа 8: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 9: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 10: 2 или 3 валентных электрона
  • Группа 11: 1 или 2 валентных электрона
  • Группа 12: 2 валентных электрона

Я надеюсь, что это объяснение дало вам четкое представление о том, как определить валентный электрон атома.

Начните видеть валентность и электроны ядра

Электроны не пользуются большим уважением в хеминформатике. Хотя атомы используют звездный биллинг во всем, от форматов файлов до наборов инструментов и приложений, электроны иногда даже не делают этого. Когда электроны попадают в состав актеров, они, как правило, разыгрывают закулисных персонажей; они — миссис Воловиц из хеминформатики, которую иногда слышат, но никогда не видят.

В предыдущей статье были отмечены некоторые способы, которыми маргинализация электронов может ухудшить качество данных хеминформатики.Эта статья продолжает эту тему, но с точки зрения определения того, когда договоренность скрепления недействительна.

Атрибуты и вычисления

Прежде чем перейти к рассматриваемой проблеме, важно провести различие между двумя фундаментальными концепциями представления химической структуры:

  • Атрибуты. Значения чтения-записи, связанные с молекулярным графом.
  • Расчеты. Значения, полученные из одного или нескольких атрибутов.

Слово «атрибут» было выбрано тщательно.Произведенное от французского глагола «назначать» (ad- «to» + tribuere «assign»), это слово здесь подчеркивает, что атрибуты присваиваются, а вычисления производятся.

После этого различия до логического химического заключения, атрибуты обычно соответствуют количеству частиц. Речь идет о атомном номере, также известном как количество протонов. От него зависят многие вычисления, например, молекулярная масса. Другой пример — подсчет нейтронов, ключ к изотопной идентичности.

Подобно счету протонов и нейтронов, счет электронов также является важным атрибутом.Учитывая количество электронов в атомах и системах связей, формальный заряд и порядок связей можно вычислить.

Счетчик электронов как фундаментальный атрибут атома имеет несколько важных преимуществ. Один из них — простота. Можно разработать простые общие правила проверки, которые будут работать для любой схемы связывания. Поскольку система проста, ее легко разрабатывать, тестировать и отлаживать. Отсутствие исключений приводит к созданию надежной системы, которую можно уверенно развернуть.

Счетчик атомных электронов

Химия рассматривает молекулы как совокупность атомов, удерживаемых вместе связующими отношениями. Чтобы понять эти связывающие отношения, полезно мысленно построить молекулу, шаг за шагом, из изолированных атомов, как если бы вы собирали атомы из набора физической модели.

Как нас всех учили с юных лет, изолированный атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. В первом приближении экземпляры каждого типа частиц неотличимы друг от друга и поэтому могут быть представлены как атрибуты счетчика типа целое число без знака.В исходном состоянии количество протонов в атоме равно количеству электронов.

Отрицательный счетчик электронов — ошибка

Наличие атрибута атомного счета электронов позволяет математически моделировать химические превращения. Рассмотрим ионизацию, которая изменяет счетчик электронов в атоме. Удаление электронов из водорода дает катион (H +), тогда как добавление электронов к водороду дает анион (H-).

Множественные электроны могут быть добавлены или вычтены из числа электронов в атоме с одной оговоркой: число электронов в атоме никогда не может стать отрицательным.Например, удаление электрона из катиона водорода приведет к счету электронов -1, что физически невозможно.

Вообще говоря, отрицательный подсчет частиц не имеет никакого физического смысла. Как нам вообще попытаться интерпретировать счет электронов -1? С таким же успехом мы могли бы предложить число протонов -42 или число нейтронов -13.

Теперь посмотрим, что произойдет, если заряд ошибочно рассматривается как атрибут. Бессмысленность H ++ заметить труднее. Хуже того, становится намного труднее сказать, когда водородсодержащая молекула недействительна.Это создает темную уютную почву для размножения клопов. Это именно та среда, которая должна вызывать тревогу.

Ядро и валентные электроны

Хотя для изолированных атомов достаточно одного счета электронов, учет электронов для связи связей требует дополнительных нюансов. Десятилетия экспериментальной и теоретической работы привели к модели, которая разделяет электроны атома на две категории:

  • Валентные электроны . Электроны, которые используются в связи.
  • Основные электроны . Электроны, которые не используются при связывании.

Водород и гелий уникальны тем, что изолированные атомы не имеют остовных электронов. Атомы со всеми другими элементарными идентичностями обладают как минимум двумя остовными электронами, которые никогда не участвуют в связывании.

Число валентных электронов изолированного атома вычисляется путем вычитания атомного номера атома из атомного номера предыдущего благородного газа. Например, углерод имеет шестой атомный номер.Предыдущий благородный газ, гелий, имеет атомный номер два. Следовательно, углерод имеет два остовных электрона и четыре валентных электрона (6 — 2 = 4). То же правило применимо к теннессину или любому другому атому.

Ковалентное связывание снижает количество валентных электронов

Ковалентные связи образуются между атомами путем переноса одного или нескольких валентных электронов на одну или несколько двухцентровых связей. Другими словами, ковалентная связь увеличивает количество электронов в связи, уменьшая при этом количество электронов всех задействованных атомов.Конечно, этот уровень учета требует атрибута подсчета электронов для атомов и связей.

Например, рассмотрим образование двухатомного водорода (H 2 ) из двух изолированных атомов. Во-первых, количество водорода для каждого атома уменьшается на единицу. Затем количество электронов связи увеличивается на два (количество электронов, удаленных от обоих атомов). Если говорить о химическом процессе, каждый водород вносит один электрон в ковалентную одинарную связь. Отсутствие отрицательного счета электронов означает, что полученная молекула действительна.

Строительный дигидроген. Каждый атом вносит один электрон в одинарную связь.

Более чем один электрон может быть переведен на одну и ту же двухатомную связь. Динитроген (N 2 ) является примером. Каждый атом имеет пять валентных электронов. Три из них переходят от каждого атома к связи. Каждый азот заканчивается двумя валентными электронами. Облигация заканчивается с атрибутом счетчика электронов, равным шести. Как описано ранее, мы вычисляем порядок облигаций, равный трем. Опять же, диназот, построенный таким образом, не вызывает отрицательного счета электронов, и поэтому представление верное.

Отрицательный счет валентных электронов — ошибка

Что категорически запрещает валентная модель, так это переводить атом в состояние, в котором счет его валентных электронов отрицателен. Рассмотрим центральный атом триводорода (H 3 ), цепочку из трех атомов водорода, соединенных одинарными связями. После образования первой связи центральный водород остается без валентных электронов. Попытка образовать вторую связь приводит к отрицательному счету валентных электронов.

Здание Trihydrogen. Каждый конечный атом вносит вклад в связь по одному электрону, но центральный атом вносит вклад в два. Остается счетчик электронов с отрицательной валентностью.

Проблема легко обнаружить, потому что, как отмечалось ранее, у атомарного водорода нет остовных электронов. Счетчик валентных электронов водорода всегда равен количеству электронов.

Проблема возникает, когда мы смотрим на атомы с более высоким атомным номером. Возьмем, к примеру, углерод. Должен ли инструментарий хеминформатики когда-либо разрешать перенос углерода непосредственно из изолированного состояния по умолчанию в состояние с более чем четырьмя ковалентными связями?

Ответ явно «нет», потому что это приводит к отрицательному счету валентных электронов.Инструментарий хеминформатики не должен допускать подобных ошибок по умолчанию, так же как он не должен допускать отрицательного числа протонов. Те же принципы применяются независимо от атома.

Попытка установить счетчик электронов с отрицательной валентностью сигнализирует о том, что где-то произошла ошибка. Инструментарий должен предотвращать распространение таких ошибок.

Гипервалентность

Число электронов с отрицательной валентностью не следует путать с гипервалентностью . В соответствии с первоначальным определением этого термина, гипервалентность описывала состояние, в котором атом, кажется, использует необычно большое количество валентных электронов для связывания.Например, фосфор обычно связывает всего три валентных электрона. Однако он также может использовать все пять. Следовательно, пятивалентный фосфор гипервалентен. Однако при нулевом количестве валентных электронов несоответствий нет. Другой вопрос, следует ли допускать гипервалентные атомы по стилистическим соображениям (см. Ниже).

Гипервалентность. Хотя каждое представление включает гипервалентный атом, все атомные электронные отсчеты равны нулю или больше.

Поздние элементы основной группы, такие как сера, фосфор и хлор, часто находятся в гипервалентных состояниях.Ни в одном из них нет отрицательного счета валентных электронов.

Лучшая терминология

По-видимому, химия еще не изобрела термин для принципа, который я ищу. «Гипервалентность» явно не так. Нет и «гиперкоординат», который тоже не имеет ничего общего с отрицательным счетом электронов. Пока не появится лучший термин, я буду продолжать использовать громоздкий обходной путь «счет электронов с отрицательной валентностью».

Химическая репрезентативная система удивительно устойчива к отрицательному счету валентных электронов.Это может быть как-то связано с тем, что в первую очередь не распознается счет валентных электронов как атрибут. Например, отраслевые стандарты SMILES и Molfile лишены этой концепции. Molfile поддерживает радикальные шаблоны, но это далеко от необходимой универсальной функциональности.

В инструментах хеминформатики это явление проявляется в том, что по умолчанию разрешены невозможные валентные состояния. Недавно в этом блоге были опубликованы результаты теста проверки SMILES.Похоже, что некоторые наборы инструментов не будут сообщать об ошибках валентности для проанализированных SMILES, если это явно не указано.

RDKit позволяет разобраться в сложности проблемы. Триводород и любые другие разновидности, вызывающие отрицательный счет валентных электронов, могут быть созданы с нуля без ошибок. Ошибка валентности будет обнаружена только при вызове специальной вспомогательной функции.

Напротив, RDKit по умолчанию выполняет проверку при чтении SMILES:

Стандартизация и проверка

Должен ли набор инструментов хеминформатики когда-либо позволять молекулярные представления, основанные на счетах электронов с отрицательной валентностью? Пример RDKit показывает, что по крайней мере некоторые в этой области считают, что ответ может зависеть от контекста.

Другие считают, что по умолчанию проверка вообще не должна выполняться. Рассмотрим эту проблему CDK на GitHub, в которой RDKit помечает SMILES как «большую, чем разрешенная» валентность, но CDK не вызывает ошибки. В ответ Джон Мэй, сопровождающий проекта, заявляет:

… Каждый за свой, лично я считаю, что проверки должны проводиться после того, как действительная молекула * будет возвращена пользователю, чтобы вы могли исправить их. … * Кекулизация усложняет это, поскольку у вас есть неопределенный порядок облигаций, который может / не может быть нормальным.В этом случае все определяется на входе.

Я бы предположил, что эта позиция сочетает в себе две различные концепции:

  • Стандартизация происходит, когда химиинформатики пытаются решить, какое из одного или нескольких действительных молекулярных представлений следует использовать. Часто упоминаемый пример — нитрогруппа. Он может быть представлен как пятивалентными атомами азота, так и цвиттерионами. Важно отметить, что ни одна из форм не требует отсчета электронов с отрицательной валентностью, и поэтому оба представления верны.Единственный вопрос, который необходимо решить, — это предпочтительное представительство.
  • Проверка происходит, когда хеминформатики стремятся исключить виды, репрезентация которых не может быть исправлена. Атомы с отрицательным числом протонов недействительны и не могут быть исправлены. Точно так же нет надежного способа исправить молекулу, содержащую атом с отрицательным числом валентных электронов. В обоих случаях проблема почти наверняка возникает из-за неправильного ввода данных или программирования.

ChemCore

ChemCore, набор инструментов хеминформатики для Rust, по умолчанию запрещает подсчет электронов с отрицательной валентностью.Это достигается путем присвоения каждому атому целого числа без знака ( u8 ) атрибута количества электронов. Ионизация и создание связывающих отношений изменяют этот атрибут. Любая попытка установить отрицательное значение этого атрибута приводит к ошибке.

Например, следующий сеанс Rust Jupyter показывает реакцию ChemCore на триводород:

Обратите внимание, что в типе ошибки используется неправильный термин ( Hypervalent ), и его необходимо исправить. Тем не менее по умолчанию ошибка выявляется.

Исключения

В каких ситуациях, если таковые имеются, инструментарий хеминформатики должен выдерживать отрицательное число валентных электронов? Один из вариантов может заключаться в том, чтобы позволить изолированным атомам ионизироваться до точки потери остовных электронов. Однако это сфера физики. У инструментария хеминформатики будет мало причин для поддержки этого варианта использования.

Как насчет инструмента, который помогает визуализировать ошибки представления? Например, для программы может быть полезно изобразить ошибочный химический график, чтобы можно было лучше понять ошибку.Хотя такие инструменты могут быть полезны, трудно понять, как они оправдывают возложение всего набора инструментов излишне разрешающей и потенциально ошибочной моделью валентности. Лучшим подходом было бы предложить такие визуализации на один уровень ниже. Например, обработка SMILES в ChemCore основана на Purr. Эта библиотека не выполняет никаких проверок, кроме той, которая требуется спецификацией OpenSMILES. Таким образом, атомы с отрицательным счетом валентных электронов разрешены, потому что OpenSMILES ничего не говорит по этой теме.Инструмент визуализации, который работал с Purr, мог бы затем избежать конфликтов, которые могли возникнуть из-за разрешения отрицательного счета валентных электронов на атомах на уровне инструментария хеминформатики.

Заключение

Подсчет валентных электронов — важный атомный атрибут, который часто игнорируется. Как и любое количество частиц, отрицательное значение физически бессмысленно. Молекулярные представления, предполагающие подсчет электронов с отрицательной валентностью, поэтому следует рассматривать как ошибки. Это простой, надежный и недорогой метод обеспечения качества данных.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *