Содержание

Валентность — это… Что такое Валентность?

Вале́нтность (от лат. valēns «имеющий силу») — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов.

История возникновения понятия «валентность»

Этимологию термина валентность возможно отследить начиная с 1425 года, когда его начали использовать в научных текстах в значении «экстракт», «препарат». Использование в рамках современного определения зафиксировано в 1884 году (нем. Valenz).[1] В 1789 году Уильям Хиггинс опубликовал работу, в которой высказал предположение о существовании связей между мельчайшими частицами вещества.[2]

Однако точное и позже полностью подтверждённое понимание феномена валентности было предложено в 1852 году химиком Эдуардом Франклендом в работе, в которой он собрал и переосмыслил все существовавшие на тот момент теории и предположения на этот счёт.[3]. Наблюдая способность к насыщению разных металлов и сравнивая состав органических производных металлов с составом неорганических соединений, Франкленд ввёл понятие о «

соединительной силе», положив этим основание учению о валентности. Хотя Франкленд и установил некоторые частные закономерности, его идеи не получили развития.

Решающую роль в создании теории валентности сыграл Фридрих Август Кекуле. В 1857 г. он показал, что углерод является четырёхосновным (четырёхатомным) элементом, и его простейшим соединением является метан СН4. Уверенный в истинности своих представлений о валентности атомов, Кекуле ввёл их в свой учебник органической химии: основность, по мнению автора — фундаментальное свойство атома, свойство такое же постоянное и неизменяемое, как и атомный вес. В 1858 г. взгляды, почти совпадающие с идеями Кекуле, высказал в статье «О новой химической теории» Арчибальд Скотт Купер.

Уже три года спустя, в сентябре 1861 г. А. М. Бутлеров внёс в теорию валентности важнейшие дополнения. Он провёл чёткое различие между свободным атомом и атомом, вступившим в соединение с другим, когда его сродство «

связывается и переходит в новую форму». Бутлеров ввёл представление о полноте использования сил сродства и о «напряжении сродства», то есть энергетической неэквивалентности связей, которая обусловлена взаимным влиянием атомов в молекуле. В результате этого взаимного влияния атомы в зависимости от их структурного окружения приобретают различное «химическое значение». Теория Бутлерова позволила дать объяснение многим экспериментальным фактам, касавшимся изомерии органических соединений и их реакционной способности.

Огромным достоинством теории валентности явилась возможность наглядного изображения молекулы. В 1860-х гг. появились первые молекулярные модели. Уже в 1864 г. А. Браун предложил использовать структурные формулы в виде окружностей с помещёнными в них символами элементов, соединённых линиями, обозначающими химическую связь между атомами; количество линий соответствовало валентности атома. В 1865 г. А. фон Гофман продемонстрировал первые шаростержневые модели, в которых роль атомов играли крокетные шары. В 1866 г. в учебнике Кекуле появились рисунки стереохимических моделей, в которых атом углерода имел тетраэдрическую конфигурацию.

Современные представления о валентности

С момента возникновения теории химической связи понятие «валентность» претерпело существенную эволюцию. В настоящее время оно не имеет строгого научного толкования, поэтому практически полностью вытеснено из научной лексики и используется, преимущественно, в методических целях.

Резонансная модель образования ковалентных связей в молекуле HNO3

В основном, под валентностью химических элементов понимается способность свободных его атомов к образованию определённого числа ковалентных связей. В соединениях с ковалентными связями валентность атомов определяется числом образовавшихся двухэлектронных двухцентровых связей. Именно такой подход принят в теории локализованных валентных связей, предложенной в 1927 году В. Гайтлером и Ф. Лондоном в 1927 г. Очевидно, что если в атоме имеется

n неспаренных электронов и m неподелённых электронных пар, то этот атом может образовывать n + m ковалентных связей с другими атомами[4]. При оценке максимальной валентности следует исходить из электронной конфигурации гипотетического, т. н. «возбуждённого» (валентного) состояния. Например, максимальная валентность атома бериллия, бора и азота равна 4 (например, в Be(OH)42-, BF4 и NH4+), фосфора — 5 (PCl5), серы — 6 (H2SO4), хлора — 7 (Cl2O7).

Структурная формула молекулы этана

В ряде случаев, с валентностью отождествляются такие характеристики молекулярной системы как степень окисления элемента, эффективный заряд на атоме, координационное число атома и т. д. Эти характеристики могут быть близки и даже совпадать количественно, но ни коим образом не тождественны друг другу

[5]. Например, в изоэлектронных молекулах азота N2, монооксида углерода CO и цианид-ионе CN реализуется тройная связь (то есть валентность каждого атома равна 3), однако степень окисления элементов равна, соответственно, 0, +2, −2, +2 и −3. В молекуле этана (см. рис.) углерод четырёхвалентен, как и в большинстве органических соединений, тогда как степень окисления формально равна −3.

Особенно это справедливо для молекул с делокализованными химическими связями, например в азотной кислоте степень окисления азота равна +5, тогда как азот не может иметь валентность выше 4. Известное из многих школьных учебников правило — «Максимальная валентность элемента численно равна номеру группы в Периодической таблице» — относится исключительно к степени окисления. Понятия «постоянной валентности» и «переменной валентности» также преимущественно относятся к степени окисления.

Семиполярные и донорно-акцепторные (дативные) связи по своей сути являются «двойными» связями, поскольку при их образовании происходят оба процесса: перенос электрона (образование ионной связи) и обобществление электронов (образование ковалентной связи).

Понятие валентности нельзя использовать и в очень многих случаях, когда невозможно применить модель двухэлектронных двухцентровых связей[6]. Представления о валентности не применимы к описанию кластерным соединениям, бороводородам, карборанам, π-комплексам, соединениям благородных газов и многим другим. Например, катионы щелочных металлов в комплексах с краун-эфирами проявляют валентность, намного превышающую их степень окисления.

Некорректным будет использование валентности для описания соединений ионной, кристаллической природы. Так в кристалле хлорида натрия NaCl у каждого иона Na+ или Cl — центра элементарной ячейки — реальное число соседних ионов координационное число равно 6, а степень окисления — +1 и −1 соответственно. Локализованных же электронных пар вовсе нет.

В современной химии активно используется метод молекулярных орбиталей, в котором отсутствуют какие-либо аналоги понятия валентности атома. Между тем, понятие кратности химической связи наиболее близко к характеристике числа образуемых связей. Отождествление единичной связи с двухэлектронной молекулярной орбиталью возможно лишь в предельном, локализованном случае[5]. В квантовой химии аналога понятия валентности как характеристики атома в молекуле не существует, а используемое понятие спин-валентности относится к изолированному атому[7].

См. также

Примечания

  1. Valence — Online Etymology Dictionary.
  2. Partington J.R. A Short History of Chemistry. — Dover Publications, Inc, 1989. — ISBN 0-486-65977-1
  3. Frankland E. On a New Series of Organic Bodies Containing Metals. // Phil. Trans. 1852. Vol. 142. P. 417—444.
  4. Неорганическая химия / Б. Д. Степин, А. А. Цветков ; Под ред. Б. Д. Степина. — М.: Высш. шк., 1994. — С. 71—72
  5. 1 2 Валентность атомов в молекулах / Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — С. 126
  6. Развитие учения о валентности. Под ред. Кузнецова В. И. М.: Химия, 1977. стр.19.
  7. Татевский В. М. Квантовая механика и теория строения молекул. М.: Изд-во МГУ, 1965. Глава 3.

Ссылки

Литература

  • Л. Паулинг Природа химической связи. М., Л.: Гос. НТИ хим. литературы, 1947.
  • Картмелл, Фоулс. Валентность и строение молекул. М.: Химия, 1979. 360 с.]
  • Коулсон Ч. Валентность. М.: Мир, 1965.
  • Маррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Теория валентности. Пер. с англ. М.: Мир. 1968.
  • Развитие учения о валентности. Под ред. Кузнецова В. И. М.: Химия, 1977. 248с.
  • Валентность атомов в молекулах / Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — С. 126.

Урок 2. валентность и валентные возможности атомов — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 2. Валентность и валентные возможности атомов

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: всё в нашем мире состоит из атомов. Каждый атом — это очень упорядоченная система, имеющая определенную электронную конфигурацию, свои значения валентностей и степеней окисления. Валентность определяется числом химических связей, которые образует атом химического элемента в соединении. Степень окисления, в отличие от валентности, может быть нулевой и характеризуется знаком. Валентные возможности зависят от количества неспаренных электронов, неподелённых электронных пар и вакантных орбиталей внешнего электронного уровня. Благодаря такому понятию как «электроотрицательность» можно определять тип химической связи в соединениях, которая может быть ионной, а также ковалентной полярной и неполярной.

Ключевые слова:

валентность; валентные возможности; электроотрицательность; степень окисления; графическая электронная формула; периодическая таблица.

Глоссарий

Валентность – это способность атома химического элемента образовывать определенное число химических связей с другими атомами.

Ионная связь — сильная химическая связь, возникающая в результате электростатического притяжения катионов и анионов.

Ковалентная связь — химическая связь, в которой у двух атомов имеется общая пара электронов.

Орбиталь – область наиболее вероятного местонахождения электрона в атоме (атомная орбиталь) или в молекуле (молекулярная орбиталь).

Периодический закон: Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все связи в его молекуле ионные, то есть все связывающие электронные пары смещены к атомам с большей электроотрицательностью.

Электрон — стабильная отрицательно заряженная элементарная частица.

Электронно-графическая формула для отдельных атомов химических элементов – это расположение всех его электронов на орбиталях. 

Электроотрицательность – это суммарная характеристика способности атома данного элемента отдавать или присоединять электроны атомов других элементов.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Формулировка периодического закона: «свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Четыре основные периодические закономерности:

  1. Правило октета: все элементы стремятся потерять, либо приобрести электрон, для того, чтобы иметь конфигурацию ближайшего по периодической таблице благородного газа, то есть восьмиэлектронную конфигурацию. Благородные газы являются самыми стабильными элементами, в следствие заполненности их внешних s- и p-орбиталей.
  2. Энергия ионизации – количество энергии, которое необходимо затратить для отрыва электрона атома. Элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести. По правилу октета чем правее элемент расположен в таблице Менделеева, тем больше нужно затратить энергии на отрыв его электрона, это же справедливо и для энергии ионизации: она увеличивается слева направо. Энергия ионизации уменьшается в группе при движении вниз, потому что на низких энергетических уровнях электроны способны отталкивать электроны высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования.
  3. Сродство к электрону – если вещество находится в газообразном состоянии, то при приобретении его атомом дополнительного электрона, его энергия изменяется. При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным.
  4. Электроотрицательность — мера того, как сильно атом притягивает к себе электроны другого атома, который связан с ним. Электроотрицательность увеличивается при движении в таблице снизу вверх и слева направо. Благородные газы не имеют электроотрицательности.

Водородная связь – специфическая химическая связь между электроотрицательным атомом (например, кислородом, азотом или фтором) и атомом водорода. Данный вид связи может быть как межмолекулярным, так и внутримолекулярным. Возникновение водородной связи связано с тем, что у атома водорода очень маленький радиус. Благодаря этому при смещении или отдаче единственного электрона водород приобретает положительный заряд, который в свою очередь, действует на те атомы в молекуле, которые обладают высокой электроотрицательностью.

Особенностью данного вида связи является ее высокая прочность, а также широкая распространённость, главным образом в органических соединениях, например в спиртах, фенолах, альдегидах и карбоновых кислотах. Именно за счет нее образуется вторичная структура белков. В качестве неорганических веществ, молекулы которых образуют водородную связь, можно отметить следующие: вода, фтороводород, синильная кислота. В настоящее время водородную связь рассматривают как частный случай ковалентной.

Металлическая связь — связь между положительными ионами металлов в металлической решетке, осуществляемая за счет притяжения электронов, которые расположены относительно свободно в кристалле металла. Атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов, что объясняется их положением в таблице Менделеева. Из-за слабой связи электронов с ядрами, они могут легко отрываться от них. В результате в кристаллической решетке металла появляются свободные электроны и положительно заряженные ионы, поэтому электроны обладают большой свободой перемещения внутри кристалла металла. Энергия металлической связи в 3-4 раза меньше, чем энергия ковалентной связи. Данным видом связи обладают все твердые вещества, кроме ртути, например: натрий, железо, медь и различные сплавы.

Ван-дер-Ваальсова связь — силы межмолекулярного и межатомного взаимодействий, энергия которых составляет 10—20 кДж/моль. Такие связи названы в честь голландского физика Яна Дидерика Ван-дер-Ваальса. Экспериментально было определено, что молекулы, в которых внешние оболочки всех атомов заполнены (молекулы азота N2, хлора Cl2, аммиака NH3 , атомы инертных газов — He, Ne и т.д) также связываются друг с другом и образуют слабые межмолекулярные связи. Вандерваальсово взаимодействие состоит из трёх слабых электромагнитных взаимодействий:

  1. Ориентационные силы, диполь-дипольное притяжение – связь между молекулами, которые являются постоянными диполями.
  2. Дисперсионное притяжение, обусловлено взаимодействием между мгновенным и наведённым диполем.
  3. Индукционное притяжение (поляризационное притяжение). Взаимодействие между постоянным диполем и наведённым (индуцированным).

В основе данного типа связи также лежат кулоновские силы, которые заключаются во взаимодействии между электронами и ядрами двух молекул: на определенном расстоянии между молекулами силы отталкивания/притяжения уравновешивают друг друга, в результате чего образуется устойчивая система.

Возбужденное состояние атома — энергетически нестабильное состояние, в которое атом переходит при получении энергии. Возбужденные состояния атомов образуются при переходе электронов (одного или нескольких) с занятых орбиталей на свободные. Меньше энергии затрачивается при переходе электрона между внешними оболочками, а больше – при переходе с внутренней оболочки на внешнюю.

Возбужденным атом пребывает недолго: при отдаче полученной энергии атом возвращается в основное состояние. Переходы между различными состояниями атомов и молекул могут происходить с испусканием электромагнитного излучения, либо с обменом энергией между молекулами и атомами. Вероятности переходов атомов между возбужденным/основным состоянием и расчет энергии при этом изучает спектроскопия.

Эффективный заряд атома, характеризуется разностью между числом электронов свободного атома и числом электронов принадлежащих данному атому в химическом соединении. Для оценки эффективного заряда атома применяют модель, где величины представляют как функции точечных неполяризуемых зарядов, которые локализованы на атомах. У двухатомной молекулы рассматривают дипольный момент как произведение эффективного заряда атома на межатомное расстояние.

Диполь — совокупность двух равных по величине разноименных точечных зарядов q, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, которое мало по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля.

Постоянный диполь – совокупность периодически быстро меняющихся по направлению и величине мгновенных микродиполей.

Наведенный диполь – диполь, который возникает под действием внешнего электрического поля.

Примеры и разбор решения задач тренировочного модуля

  1. Пример задачи. Определите валентность S в соединении H2SO4; определите валентность N в соединении HNO2; определите валентность F в соединении C2H2F2.

Решение. Валентность кислорода всегда равна 2. Валентность водорода равна 1. Для нахождения валентности серы, необходимо валентность кислорода умножить на ее индекс: 2*4=8, затем валентность водорода умножить на его индекс: 1*2 = 2. Теперь нужно вычесть полученные значения: 8-2 = 6 и разделить его на индекс серы: 6/1 = 6. Валентность серы в соединении 6.

Аналогично в варианте: валентность N в соединении HNO2 : (2*2-1*1)/1=3.

Валентность F в C2H2F2: валентность фтора всегда = 1, поэтому ответ 1.

  1. Пример задачи. Используя шкалу ЭО, соотнесите соединение и тип его химической связи.

Соединения: BeF2, O2, PCl5.

Типы химической связи: ионная, ковалентная неполярная, ковалентная полярная.

Решение. С помощью шкалы электроотрицательности найдем разность значений (∆х) для элементов:

BeF2 : 4,0 – 1,5 = 2,5

O2 : 3,5 – 3,5 = 0

PCl5 : 3,0 – 2,1 = 0,9

По правилам если ∆х < 2,0, то связь ковалентная полярная, если ∆х > 2,0, то связь ионная, если

∆х = 0, то связь ковалентная неполярная, таким образом, верный ответ:

BeF2 – ионная связь, O2 – ковалентная неполярная связь, PCl5 – ковалентная полярная связь.

Валентность. Как найти валентность. Элементы с постоянной валентностью

Валентность — это способность атома данного элемента образовывать определенное количество химических связей.

Образно говоря, валентность — это число «рук», которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких «рук» у атомов нет; их роль играют т. н. валентные электроны.

Можно сказать иначе: валентность — это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.

Необходимо четко усвоить следующие принципы:


Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить:

ЭлементыПостоянная валентность
щелочные металлы (Li, Na, K, Rb , Cs, Fr) I
металлы II группы, главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) II
алюминий (Al) III
кислород (О) II
фтор (F) I

Остальные элементы могут проявлять разную валентность.


Высшая валентность элемента в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент.

Например, марганец находится в VII группе (побочная подгруппа), высшая валентность Mn равна семи. Кремний расположен в IV группе (главная подгруппа), его высшая валентность равна четырем.

Следует помнить, однако, что высшая валентность не всегда является единственно возможной. Например, высшая валентность хлора равна семи (убедитесь в этом!), но известны соединения, в которых этот элемент проявляет валентности VI, V, IV, III, II, I.

Важно запомнить несколько исключений: максимальная (и единственная) валентность фтора равна I (а не VII), кислорода — II (а не VI), азота — IV (способность азота проявлять валентность V — популярный миф, который встречается даже в некоторых школьных учебниках).


Валентность и степень окисления — это не тождественные понятия.

Эти понятия достаточно близки, но не следует их путать! Степень окисления имеет знак (+ или -), валентность — нет; степень окисления элемента в веществе может быть равна нулю, валентность равна нулю лишь в случае, если мы имеем дело с изолированным атомом; численное значение степени окисления может НЕ совпадать с валентностью. Например, валентность азота в N2 равна III, а степень окисления = 0. Валентность углерода в муравьиной кислоте = IV, а степень окисления = +2.


Если известна валентность одного из элементов в бинарном соединении, можно найти валентность другого.

Делается это весьма просто. Запомните формальное правило: произведение числа атомов первого элемента в молекуле на его валентность должно быть равно аналогичному произведению для второго элемента.

В соединении AxBy: валентность (А) • x = валентность (В) • y

Пример 1. Найти валентности всех элементов в соединении NH3.

Решение. Валентность водорода нам известна — она постоянна и равна I. Умножаем валентность Н на число атомов водорода в молекуле аммиака: 1 • 3 = 3. Следовательно, для азота произведение 1 (число атомов N) на X (валентность азота) также должно быть равно 3. Очевидно, что Х = 3. Ответ: N(III), H(I).


Пример 2. Найти валентности всех элементов в молекуле Cl2O5.

Решение. У кислорода валентность постоянна (II), в молекуле данного оксида пять атомов кислорода и два атома хлора. Пусть валентность хлора = Х. Составляем уравнение: 5 • 2 = 2 • Х. Очевидно, что Х = 5. Ответ: Cl(V), O(II).


Пример 3. Найти валентность хлора в молекуле SCl2, если известно, что валентность серы равна II.

Решение. Если бы авторы задачи не сообщили нам валентность серы, решить ее было бы невозможно. И S, и Cl — элементы с переменной валентностью. С учетом дополнительной информации, решение строится по схеме примеров 1 и 2. Ответ: Cl(I).


Зная валентности двух элементов, можно составить формулу бинарного соединения.

В примерах 1 — 3 мы по формуле определяли валентность, попробуем теперь проделать обратную процедуру.

Пример 4. Составьте формулу соединения кальция с водородом.

Решение. Валентности кальция и водорода известны — II и I соответственно. Пусть формула искомого соединения — CaxHy. Вновь составляем известное уравнение: 2 • x = 1 • у. В качестве одного из решений этого уравнения можно взять x = 1, y = 2. Ответ: CaH2.

«А почему именно CaH2? — спросите вы. — Ведь варианты Ca2H4 и Ca4H8 и даже Ca10H20 не противоречат нашему правилу!»

Ответ прост: берите минимально возможные значения х и у. В приведенном примере эти минимальные (натуральные!) значения как раз и равны 1 и 2.

«Значит, соединения типа N2O4 или C6H6 невозможны? — спросите вы. — Следует заменить эти формулы на NO2 и CH?»

Нет, возможны. Более того, N2O4 и NO2 — это совершенно разные вещества. А вот формула СН вообще не соответствует никакому реальному устойчивому веществу (в отличие от С6Н6).

Несмотря на все сказанное, в большинстве случаев можно руководствоваться правилом: берите наименьшие значения индексов.


Пример 5. Составьте формулу соединения серы с фтором, если известно, что валентность серы равна шести.

Решение. Пусть формула соединения — SxFy. Валентность серы дана (VI), валентность фтора постоянна (I). Вновь составляем уравнение: 6 • x = 1 • y. Несложно понять, что наименьшие возможные значения переменных — это 1 и 6. Ответ: SF6.


Вот, собственно, и все основные моменты.

А теперь проверьте себя! Предлагаю пройти небольшой тест по теме «Валентность».

Хотите узнать, почему «классическое» определение валентности часто не «работает»? Почему валентность железа в FeO не равна двум? Почему для описания комплексных веществ используется понятие «координационное число»?

Смотрите продолжение этой статьи →


Валентность и степень окисления

Валентность химического элемента определяет сколько одинарных химических связей способны образовывать атомы этого элемента с другими атомами. Атомы многих химических элементов могут проявлять разную валентность.

Химическую связь образует общая электронная пара двух атомов, которая образуется в ковалентной связи. Таким образом, валентность атомов определяется только в ковалентных соединениях. В ионной и металлической связи нет общих электронных пар, поэтому для веществ с такой связью понятие валентности не уместно.

Поскольку на внешнем энергетическом уровне атома не может быть больше 8 электронов, то валентность атомов разных химических элементов изменяется от I до VIII.

В структурных формулах молекул валентность изображают черточками между атомами. Сколько черточек отходит от одного атома, такова и его валентность.

Высшая валентность атома химического элемента в оксиде, равна номеру группы, в которой он находится. Так, углерод находится в IV группе и его высший оксид — CO2. Для натрия — Na2O, для хлора — Cl2O7.

Однако обычно атом проявляет валентность, равную количеству его неспаренных электронов. Так у галогенов — это один электрон, у кислорода — два, у водорода и щелочных металлов — по одному.

Степень окисления, по сравнению с валентностью, более универсальное понятие. Оно не зависит от вида химической связи и является характеристикой для соединений как с ковалентной, так и ионной и металлической связью. Степень окисления — это условный заряд на атоме в веществе. При определении степени окисления делают предположение, что все связи в соединении ионные. Степень окисления может быть положительной, отрицательной, нулевой.

В простых случаях степень окисления совпадает с зарядами ионов. Однако в отличие от заряда ионов степень окисления записывают после знака «+» или «-». Например:

Na+Cl, Ca+2O-2, C+4O2-2

Поскольку металлы обычно образуют ионные связи неметаллами, то под их валентность понимают именно степень окисления.

В простых веществах степень окисления атомов считают равной нулю. Однако валентность не равна нулю, она равна числу общих электронных пар между атомами. Например, в молекуле h3 валентность атомов равна I, а степень окисления 0.

Отрицательную степень окисления имеют атомы с большей электроотрицательностью. Так в хлориде калия K+1Cl-1 электронная пара смещена к хлору.

При определении степеней окисления атомов в молекуле следует иметь в виду, что сумма степеней окисления должна быть равна нулю, так как молекула электронейтральна.

Химики нашли пропавшие при изменении валентности электроны

Два возможных состояния электронов у атома иттербия: локализованное состояние («пузырь» вокруг ядра), которое при понижении температуры переходит в подвижное состояние со скачками между атомами

Cornell University

Изменение валентности редкоземельных элементов в сплавах со смешанной валентностью при повышении температуры сопровождается электронным топологическим переходом, при котором электроны меняют локализованное состояние на подвижное. К такому выводу пришли американские ученые, изучив с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии сплав иттербия и алюминия. Работа опубликована в Nature Communications.

Понятие валентности — количества связей, которое может образовывать тот или иной элемент, — является одним из базовых в химии. И если в простых отдельных молекулах валентность определяется однозначно, то в химических комплексах и в кристаллических веществах определить валентность бывает несколько сложнее, потому что не всегда можно точно определить количество и направленность образованных связей.

Сейчас из-за неоднозначности определения валентности чаще используются термины «степень окисления» (описывает электронное состояние атома) и «координационное число» (описывает количество ближайших атомов-соседей). Наиболее актуальна проблема определения валентности и связи ее с электронным состоянием стоит для материалов, в которых один из элементов проявляет смешанную степень окисления, которая может при этом изменяться при понижении или повышении температуры. Однако до настоящего дня было не очень понятно, что при изменении степени окисления происходит в сплаве с теми электронами, которые освободились и не участвуют больше в образовании химических связей.

В своей работе химики из США изучали модельную систему — сплав алюминия и иттербия состава YbAl3, в котором атом иттербия находится в состоянии со смешанной валентностью. В таком сплаве из-за наличия упорядоченных систем магнитных примесей происходит снижение сопротивления, и иттербий проявляет две степени окисления: +2 и +3, — в которых на внешнем электронном уровне 4f находится 14 и 13 электронов, соответственно. Известно, что при снижении температуры от комнатной до 30 кельвинов (-243 градуса Цельсия) происходит уменьшение средней валентности примерно на 0,05. Но что при этом происходит с электронной структурой внутри кристалла, измерить не удавалось из-за сложностей при получении монокристалла с поверхностью достаточного качества. В новой работе для решения этой проблемы химики использовали тонкую пленку сплава, нанесенного на подложку с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии, и исследовали ее с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением.

Оказалось, что в таком материале часть электронов локализована и находится вблизи атомов иттербия, а часть электронов — подвижная и может находиться в нелокальном состоянии, перескакивая между атомами. Изменение силы взаимодействия между электронами разных типов при изменении температуры и давления может приводить к флуктуациям валентности иттербия. Электронная структура атома иттербия представляет из себя облако электронов вокруг ядра, размер которого увеличивается при понижении температуры. В обратном пространстве это выглядит как постепенное уменьшение заселенности соответствующего маленького электронного кармана.

Изменение электронной структуры иттербия в прямом (слева) и обратном (справа) пространствах при понижении температуры

S. Chatterjee et al./ Nature Communications, 2017

Это приводит к тому, что постепенно увеличивается подвижность электронов на низкоэнергетических уровнях 4f, при этом увеличивается время жизни этих электронов и площадь соответствующего пика в спектре. Это означает, что смена валентности при изменении температуры (или давления) сопровождается сильным перестроением электронной структуры иттербия и электронным топологическим переходом.

По словам авторов работы, полученные результаты свидетельствуют о сильном влиянии изменения валентности на электронную структуру внутри металлических сплавов с подобными свойствами. Ученые ожидают, что в будущем эти данные смогут использоваться и для управления электронными свойствами металлических сплавов с повышенным сопротивлением.

В органических молекулах определить валентность атомов углерода значительно проще, но при этом она очень редко изменяется и практически для всех соединений равна четырем. Сейчас известно только несколько соединений, в которых углерод проявляет валентность пять, а совсем недавно ученым впервые удалось получить органическое соединение, в котором углерод связан сразу с шестью другими атомами.

Александр Дубов

Таблица валентностей химических элементов. Максимальная и минимальная валентность.

Таблица валентностей химических элементов. Таблица валентности. Стандартные, высшие, низшие, редкие валентности, исключения. Максимальная валентность, минимальная валентность.            Версия для печати.

Валентность химических элементов – это способность у атомов химических элементов образовывать некоторое число химических связей. Определяется числом электронов атома затраченых на образование химических связей с другим атомом. Справочно: Электронные формулы атомов химических элементов.

Считается, что валентность химических элементов определяется группой (колонкой) Периодической таблицы . Действительно, теоретически, это самая распространенная валентность для элемента, но на практике поведение химических элементов значительно сложнее. Причина множественности значений валентности заключается в том, что существуют различные способы (или варианты) заполнения, при которых электронные оболочки стабилизируются. Поэтому, предлагаем Вашему вниманию таблицу валентностей химических элементов.

Числовое значение положительной валентности элемента равно числу отданных атомом электронов, а отрицательной валентности – числу электронов, которые атом должен присоединить для завершения внешнего энергетического уровня. В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической химии — валентность, так как многие из неорганических веществ имеют немолекулярное строение, а органических — молекулярное..

Таблица валентностей химических элементов.

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

1

Водород valency/валентность Hydrogen

H

(-1), +1

2

Гелий valency/валентность Helium

He

0

3

Литий valency/валентность Lithium

Li

+1

4

Бериллий valency/валентность Beryllium

Be

+2

5

Бор valency/валентность Boron

B

-3, +3

6

Углерод valency/валентность Carbon

C

(+2), +4

7

Азот valency/валентность Nitrogen

N

-3, -2, -1, (+1), +2, +3, +4, +5

8

Кислород valency/валентность Oxygen

O

-2

9

Фтор valency/валентность Fluorine

F

-1, (+1)

10

Неон valency/валентность Neon

Ne

0

11

Натрий valency/валентность Sodium

Na

+1

12

Магний valency/валентность Magnesium

Mg

+2

13

Алюминий valency/валентность Aluminum

Al

+3

14

Кремний valency/валентность Silicon

Si

-4, (+2), +4

15

Фосфор valency/валентность Phosphorus

P

-3, +1, +3, +5

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

16

Сера valency/валентность Sulfur

S

-2, +2, +4, +6

17

Хлор valency/валентность Chlorine

Cl

-1, +1, (+2), +3, (+4), +5, +7

18

Аргон valency/валентность Argon

Ar

0

19

Калий valency/валентность Potassium

K

+1

20

Кальций valency/валентность Calcium

Ca

+2

21

Скандий valency/валентность Scandium

Sc

+3

22

Титан valency/валентность Titanium

Ti

+2, +3, +4

23

Ванадий valency/валентность Vanadium

V

+2, +3, +4, +5

24

Хром valency/валентность Chromium

Cr

+2, +3, +6

25

Марганец valency/валентность Manganese

Mn

+2, (+3), +4, (+6), +7

26

Железо valency/валентность Iron

Fe

+2, +3, (+4), (+6)

27

Кобальт valency/валентность Cobalt

Co

+2, +3, (+4)

28

Никель valency/валентность Nickel

Ni

(+1), +2, (+3), (+4)

29

Медь valency/валентность Copper

Сu

+1, +2, (+3)

30

Цинк valency/валентность Zinc

Zn

+2

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

31

Галлий valency/валентность Gallium

Ga

(+2). +3

32

Германий valency/валентность Germanium

Ge

-4, +2, +4

33

Мышьяк valency/валентность Arsenic

As

-3, (+2), +3, +5

34

Селен valency/валентность Selenium

Se

-2, (+2), +4, +6

35

Бром valency/валентность Bromine

Br

-1, +1, (+3), (+4), +5

36

Криптон valency/валентность Krypton

Kr

0

37

Рубидий valency/валентность Rubidium

Rb

+1

38

Стронций valency/валентность Strontium

Sr

+2

39

Иттрий valency/валентность Yttrium

Y

+3

40

Цирконий valency/валентность Zirconium

Zr

(+2), (+3), +4

41

Ниобий valency/валентность Niobium

Nb

(+2), +3, (+4), +5

42

Молибден valency/валентность Molybdenum

Mo

(+2), +3, (+4), (+5), +6

43

Технеций valency/валентность Technetium

Tc

+6

44

Рутений valency/валентность Ruthenium

Ru

(+2), +3, +4, (+6), (+7), +8

45

Родий valency/валентность Rhodium

Rh

(+2), (+3), +4, (+6)

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

46

Палладий valency/валентность Palladium

Pd

+2, +4, (+6)

47

Серебро valency/валентность Silver

Ag

+1, (+2), (+3)

48

Кадмий valency/валентность Cadmium

Cd

(+1), +2

49

Индий valency/валентность Indium

In

(+1), (+2), +3

50

Олово valency/валентность Tin

Sn

+2, +4

51

Сурьма valency/валентность Antimony

Sb

-3, +3, (+4), +5

52

Теллур valency/валентность Tellurium

Te

-2, (+2), +4, +6

53

Иод valency/валентность Iodine

I

-1, +1, (+3), (+4), +5, +7

54

Ксенон valency/валентность Xenon

Xe

0

55

Цезий valency/валентность Cesium

Cs

+1

56

Барий valency/валентность Barium

Ba

+2

57

Лантан valency/валентность Lanthanum

La

+3

58

Церий valency/валентность Cerium

Ce

+3, +4

59

Празеодим valency/валентность Praseodymium

Pr

+3

60

Неодим valency/валентность Neodymium

Nd

+3, +4

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

61

Прометий valency/валентность Promethium

Pm

+3

62

Самарий valency/валентность Samarium

Sm

(+2), +3

63

Европий valency/валентность Europium

Eu

(+2), +3

64

Гадолиний valency/валентность Gadolinium

Gd

+3

65

Тербий valency/валентность Terbium

Tb

+3, +4

66

Диспрозий valency/валентность Dysprosium

Dy

+3

67

Гольмий valency/валентность Holmium

Ho

+3

68

Эрбий valency/валентность Erbium

Er

+3

69

Тулий valency/валентность Thulium

Tm

(+2), +3

70

Иттербий valency/валентность Ytterbium

Yb

(+2), +3

71

Лютеций valency/валентность Lutetium

Lu

+3

72

Гафний valency/валентность Hafnium

Hf

+4

73

Тантал valency/валентность Tantalum

Ta

(+3), (+4), +5

74

Вольфрам valency/валентность Tungsten

W

(+2), (+3), (+4), (+5), +6

75

Рений valency/валентность Rhenium

Re

(-1), (+1), +2, (+3), +4, (+5), +6, +7

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

76

Осмий valency/валентность Osmium

Os

(+2), +3, +4, +6, +8

77

Иридий valency/валентность Iridium

Ir

(+1), (+2), +3, +4, +6

78

Платина valency/валентность Platinum

Pt

(+1), +2, (+3), +4, +6

79

Золото valency/валентность Gold

Au

+1, (+2), +3

80

Ртуть valency/валентность Mercury

Hg

+1, +2

81

Талий valency/валентность Thallium

Tl

+1, (+2), +3

82

Свинец valency/валентность Lead

Pb

+2, +4

83

Висмут valency/валентность Bismuth

Bi

(-3), (+2), +3, (+4), (+5)

84

Полоний valency/валентность Polonium

Po

(-2), +2, +4, (+6)

85

Астат valency/валентность Astatine

At

нет данных

86

Радон valency/валентность Radon

Rn

0

87

Франций valency/валентность Francium

Fr

нет данных

88

Радий valency/валентность Radium

Ra

+2

89

Актиний valency/валентность Actinium

Ac

+3

90

Торий valency/валентность Thorium

Th

+4

91

Проактиний valency/валентность Protactinium

Pa

+5

92

Уран valency/валентность Uranium

U

(+2), +3, +4, (+5), +6

Таблица валентностей химических элементов. — таблицы Tehtab.ru


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Химический справочник  / / Таблица валентностей химических элементов.

Таблица валентностей химических элементов.

Считается, что валентность химических элементов определяется группой (колонкой) Периодической таблицы . Действительно, теоретически, это самая распространенная валентность для элемента, но на практике поведение химических элементов значительно сложнее. Причина множественности значений валентности заключается в том, что существуют различные способы (или варианты) заполнения, при которых электронные оболочки стабилизируются. Поэтому, предлагаем Вашему вниманию таблицу валентностей химических элементов.

Числовое значение положительной валентности элемента равно числу отданных атомом электронов, а отрицательной валентности – числу электронов, которые атом должен присоединить для завершения внешнего энергетического уровня.

В скобках обозначены более редкие валентности. Химические элементы с единственной валентностью — одну и имеют.

Таблица валентностей химических элементов.

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность

1

Водород / Hydrogen

H

(-1), +1

2

Гелий / Helium

He

0

3

Литий / Lithium

Li

+1

4

Бериллий / Beryllium

Be

+2

5

Бор / Boron

B

-3, +3

6

Углерод / Carbon

C

(+2), +4

7

Азот / Nitrogen

N

-3, -2, -1, (+1), +2, +3, +4, +5

8

Кислород / Oxygen

O

-2

9

Фтор / Fluorine

F

-1, (+1)

10

Неон / Neon

Ne

0

11

Натрий / Sodium

Na

+1

12

Магний / Magnesium

Mg

+2

13

Алюминий / Aluminum

Al

+3

14

Кремний / Silicon

Si

-4, (+2), +4

15

Фосфор / Phosphorus

P

-3, +1, +3, +5

16

Сера / Sulfur

S

-2, +2, +4, +6

17

Хлор / Chlorine

Cl

-1, +1, (+2), +3, (+4), +5, +7

18

Аргон / Argon

Ar

0

19

Калий / Potassium

K

+1

20

Кальций / Calcium

Ca

+2

21

Скандий / Scandium

Sc

+3

22

Титан / Titanium

Ti

+2, +3, +4

23

Ванадий / Vanadium

V

+2, +3, +4, +5

24

Хром / Chromium

Cr

+2, +3, +6

25

Марганец / Manganese

Mn

+2, (+3), +4, (+6), +7

26

Железо / Iron

Fe

+2, +3, (+4), (+6)

27

Кобальт / Cobalt

Co

+2, +3, (+4)

28

Никель / Nickel

Ni

(+1), +2, (+3), (+4)

29

Медь / Copper

Сu

+1, +2, (+3)

30

Цинк / Zinc

Zn

+2

31

Галлий / Gallium

Ga

(+2). +3

32

Германий / Germanium

Ge

-4, +2, +4

33

Мышьяк / Arsenic

As

-3, (+2), +3, +5

34

Селен / Selenium

Se

-2, (+2), +4, +6

35

Бром / Bromine

Br

-1, +1, (+3), (+4), +5

36

Криптон / Krypton

Kr

0

37

Рубидий / Rubidium

Rb

+1

38

Стронций / Strontium

Sr

+2

39

Иттрий / Yttrium

Y

+3

40

Цирконий / Zirconium

Zr

(+2), (+3), +4

41

Ниобий / Niobium

Nb

(+2), +3, (+4), +5

42

Молибден / Molybdenum

Mo

(+2), +3, (+4), (+5), +6

43

Технеций / Technetium

Tc

+6

44

Рутений / Ruthenium

Ru

(+2), +3, +4, (+6), (+7), +8

45

Родий / Rhodium

Rh

(+2), (+3), +4, (+6)

46

Палладий / Palladium

Pd

+2, +4, (+6)

47

Серебро / Silver

Ag

+1, (+2), (+3)

48

Кадмий / Cadmium

Cd

(+1), +2

49

Индий / Indium

In

(+1), (+2), +3

50

Олово / Tin

Sn

+2, +4

51

Сурьма / Antimony

Sb

-3, +3, (+4), +5

52

Теллур / Tellurium

Te

-2, (+2), +4, +6

53

Иод / Iodine

I

-1, +1, (+3), (+4), +5, +7

54

Ксенон / Xenon

Xe

0

55

Цезий / Cesium

Cs

+1

56

Барий / Barium

Ba

+2

57

Лантан / Lanthanum

La

+3

58

Церий / Cerium

Ce

+3, +4

59

Празеодим / Praseodymium

Pr

+3

60

Неодим / Neodymium

Nd

+3, +4

61

Прометий / Promethium

Pm

+3

62

Самарий / Samarium

Sm

(+2), +3

63

Европий / Europium

Eu

(+2), +3

64

Гадолиний / Gadolinium

Gd

+3

65

Тербий / Terbium

Tb

+3, +4

66

Диспрозий / Dysprosium

Dy

+3

67

Гольмий / Holmium

Ho

+3

68

Эрбий / Erbium

Er

+3

69

Тулий / Thulium

Tm

(+2), +3

70

Иттербий / Ytterbium

Yb

(+2), +3

71

Лютеций / Lutetium

Lu

+3

72

Гафний / Hafnium

Hf

+4

73

Тантал / Tantalum

Ta

(+3), (+4), +5

74

Вольфрам / Tungsten

W

(+2), (+3), (+4), (+5), +6

75

Рений / Rhenium

Re

(-1), (+1), +2, (+3), +4, (+5), +6, +7

76

Осмий / Osmium

Os

(+2), +3, +4, +6, +8

77

Иридий / Iridium

Ir

(+1), (+2), +3, +4, +6

78

Платина / Platinum

Pt

(+1), +2, (+3), +4, +6

79

Золото / Gold

Au

+1, (+2), +3

80

Ртуть / Mercury

Hg

+1, +2

81

Талий / Thallium

Tl

+1, (+2), +3

82

Свинец / Lead

Pb

+2, +4

83

Висмут / Bismuth

Bi

(-3), (+2), +3, (+4), (+5)

84

Полоний / Polonium

Po

(-2), +2, +4, (+6)

85

Астат / Astatine

At

нет данных

86

Радон / Radon

Rn

0

87

Франций / Francium

Fr

нет данных

88

Радий / Radium

Ra

+2

89

Актиний / Actinium

Ac

+3

90

Торий / Thorium

Th

+4

91

Проактиний / Protactinium

Pa

+5

92

Уран / Uranium

U

(+2), +3, +4, (+5), +6
Дополнительная информация:
  1. А чем отличается Физика от Химии? Характерные диапазоны времени, расстояний и энергии для физики и химии.
  2. «Химический алфавит (словарь)» — названия, сокращения, приставки, обозначения веществ и соединений.
  3. Стандартная, она же научная форма записи числа. Порядок величины. Разница на порядок. Зачем это придумали.
  4. Нормальные условия (НУ). Что это такое?
  5. Таблица Менделеева. Названия. Электронные формулы. Структурные формулы.
  6. Вода (H2O) — свойства воды, пара и льда
  7. Водные растворы и смеси для обработки металлов.
  8. Характерные химические реакции на органические соединения. Как определить наличие органических соединений?
  9. Характерные химические реакции на катионы (положительно заряженные ионы). Как определить наличие катионов?
  10. Характерные химические реакции на анионы (отрицательно заряженные ионы). Как определить наличие анионов?
  11. Водородный показатель pH. Таблицы показателей pH.
  12. Свойства растворов. Константы диссоциации, кислотности, основности. Растворимость. Смеси.
  13. Свойства растворителей.
  14. Термические константы веществ. Энтальпии. Энтропии. Энергии Гиббса…
  15. Тепловые величины, включая температуры кипения, плавления, пламени и т.д …
  16. Горение и взрывы. Окисление и восстановление.
  17. Классы, категории, обозначения опасности (токсичности) химических веществ
  18. Калькулятор физических свойств наиболее известных веществ по материалам методички В. Н. Бобылёва РХТУ им. Менделеева (Внешняя ссылка)
  19. Электрохимическая коррозия металла. Катодная защита. Анодная защита. Пассивная защита. Электродные потенциалы — таблица.
  20. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Подробнейший справочник технолога. Физические, химические, тепловые и прочие свойства веществ.
  21. Химия и физика человека.



Что такое валентность атома?

опубликовано

Какова валентность атома?

Валентность определяет, с каким количеством атомов элемента может объединяться конкретный атом. Теперь давайте объясним предыдущее утверждение на примерах соединений, которые мы все знаем:

HCl: соляная кислота

H 2 O: вода

H 3 N: аммиак и

H 4 C: метан

В HCl атомы водорода и хлора объединяются в соотношении 1: 1. Как узнать это по химической формуле? Вы знаете это, потому что, когда атомы объединяют атом в атом, нижние индексы атомов в химической формуле также существуют в соотношении от 1 до 1. В результате, если в химической формуле нет нижних индексов, это обычно означает, что атомы объединить атом для атома.

В H 2 O, вы можете видеть, что атомы водорода и кислорода объединяются в соотношении 2 атома водорода к 1 атому кислорода.

В H 3 N, вы можете видеть, что атомы водорода и азота объединяются в соотношении 3 атома водорода к 1 атому азота.


Чтобы определить объединяющую способность (валентность) элемента, мы должны выбрать один элемент в качестве стандарта, с которым мы можем сравнивать с ним другие элементы. К счастью, атом водорода не может соединяться более чем с одним атомом любого другого элемента. По этой причине химики выбрали его в качестве стандарта и присвоили ему валентность 1. Так что же такое валентность? Валентность — это объединяющая способность элемента, которая определяет, с каким количеством атомов элемента может объединяться конкретный атом.В результате в H 2 O кислород (O) имеет валентность 2 (напомним, что водороду присвоена валентность 1).

В H 3 N валентность азота (N) равна 3, а в H 4 C валентность углерода равна 4.

Можете ли вы определить валентность элемента по его электронной конфигурации?

Не всегда! Чтобы определить валентность азота по его электронной конфигурации, вы должны подсчитать количество неспаренных электронов, занимающих наивысших энергетических уровней .Давайте воспользуемся моделью ниже, чтобы определить валентность азота (N) и кислорода (O).

Из орбитальной диаграммы N, 2p-орбиталь имеет три неспаренных электрона (валентность 3), которые она может использовать для объединения с водородом для получения аммиака ( H, 3 N) .

Точно так же кислород имеет два неспаренных электрона (валентность 2) на 2p-орбитали, которые он может использовать для объединения с водородом для образования воды ( H, 2 O).

Иногда валентность не очевидна из электронной конфигурации .Давайте проиллюстрируем это на углероде.

Электронная конфигурация углерода

Из орбитальной диаграммы слева вы можете сказать, что углерод имеет только два неспаренных электрона, следовательно, имеет валентность 2. Однако в соединении CH 4, один атом углерода объединяется с 4 атомами водорода. Так как же углерод делает это? Углерод способен образовывать CH 4 , потому что один из 2s-электронов перемещается с 2s на 2p-орбиталь.Это продвижение приводит к появлению четырех неспаренных электронов, которые затем могут объединяться с 4 атомами водорода с образованием CH 4.

Наконец, элемент с валентностью 1 называется одновалентным, 2 — двухвалентным, 3 — трехвалентным и 4 — четырехвалентным. Обычно химики могут определить валентность любого элемента, связав его с количеством атомов водорода, с которым он может соединиться, или с элементом, который вступает с ним в реакцию и имеет уже определенную валентность.

Что такое валентные электроны?

Валентные электроны — это электроны, которые занимают самый высокий энергетический уровень.Эти электроны обычно доступны для объединения (связи) с другими атомами. Чтобы определить валентные электроны в азоте (N), вы должны подсчитать электроны на самом высоком энергетическом уровне (n = 2, таким образом, подсчитайте электроны на 2s и 2p орбиталях). Если вы это сделаете, валентные электроны N равны 5. Для кислорода (O) — 6, а для углерода (C) — 4.

Может ли периодическая таблица определить, сколько валентных электронов имеет элемент?

Да! Из системы нумерации периодической таблицы ИЮПАК валентные электроны элемента можно определить, прочитав последнюю цифру номера группы в верхней части столбца (имейте в виду, что, поскольку первая и вторая группы имеют однозначные цифры, эти цифры будут представлять последняя цифра столбца).Однако есть исключение. Только элементы в группе 10 могут иметь десять валентных электронов. Вот таблица Менделеева, показывающая подробности.

Периодическая таблица

.

Определение валентности в химии

Валентность — это обычно количество электронов, необходимое для заполнения внешней оболочки атома. Поскольку существуют исключения, более общее определение валентности — это количество электронов, с которыми данный атом обычно связывается, или количество связей, образующихся у атома.(Подумайте о железе, которое может иметь валентность 2 или валентность 3.)

Формальное определение валентности ИЮПАК — это максимальное количество одновалентных атомов, которые могут объединяться с атомом. Обычно определение основывается на максимальном количестве атомов водорода или хлора. Обратите внимание, что IUPAC определяет только одно значение валентности (максимум), в то время как известно, что атомы способны отображать более одной валентности. Например, медь обычно имеет валентность 1 или 2.

Пример

Нейтральный атом углерода имеет 6 электронов с конфигурацией электронной оболочки 1s 2 2s 2 2p 2 .Углерод имеет валентность 4, поскольку 4 электрона могут заполнять 2p-орбиталь.

Общие валентности

Атомы элементов в основной группе периодической таблицы могут иметь валентность от 1 до 7 (поскольку 8 — это полный октет).

  • Группа 1 (I) — обычно имеет валентность 1. Пример: Na в NaCl
  • Группа 2 (II) — Типичная валентность 2. Пример: Mg в MgCl 2
  • Группа 13 (III) — Обычно валентность равна 3. Пример: Al в AlCl 3
  • Группа 14 (IV) — Обычная валентность равна 4.Пример: C в CO (двойная связь) или CH 4 (одинарные связи)
  • Группа 15 (V) — обычные валентности 3 и 5. Примеры: N в NH 3 и P в PCl 5
  • Группа 16 (VI) — типичные валентности 2 и 6. Пример: O в H 2 O
  • Группа 17 (VII) — обычные валентности 1 и 7. Примеры: Cl в HCl

Валентность в зависимости от состояния окисления

Есть две проблемы с «валентностью». Во-первых, определение неоднозначное. Во-вторых, это просто целое число без знака, указывающего на то, получит ли атом электрон или потеряет свой крайний (е) электрон (ы).Например, валентность и водорода, и хлора равна 1, но водород обычно теряет свой электрон, чтобы стать H + , а хлор обычно получает дополнительный электрон, чтобы стать Cl .

Степень окисления — лучший индикатор электронного состояния атома, поскольку она имеет как величину, так и знак. Кроме того, понятно, что атомы элемента могут иметь разные степени окисления в зависимости от условий. Знак положительный для электроположительных атомов и отрицательный для электроотрицательных атомов.Наиболее распространенная степень окисления водорода +8. Наиболее распространенная степень окисления хлора -1.

Краткая история

Слово «валентность» было описано в 1425 году от латинского слова valentia , что означает сила или способность. Концепция валентности была разработана во второй половине 19 века для объяснения химической связи и молекулярной структуры. Теория химических валентностей была предложена в статье Эдварда Франкленда 1852 года.

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) (борная группа) 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.

Валентный электрон Определение и значение

Атомы могут быть крошечными, но у них много всего происходит под поверхностью. В начале 1900-х годов Гилберт Н. Льюис (американский химик и профессор Калифорнийского университета в Беркли) внес значительный вклад в наше понимание валентных электронов .

Некоторые основы: атомы состоят из нейтронов, протонов и электронов.Ядро (или центр атома) состоит из нейтронов и протонов. Электроны окружают ядро ​​оболочками. Ближайшая к ядру оболочка может содержать два электрона. Вторая оболочка может содержать до восьми электронов, третья — до 18. (У разных элементов разное количество оболочек, каждая оболочка может содержать только фиксированное количество электронов, и есть формульный способ определить это количество).

Атомы — может быть, мало чем отличаются от людей ?! — преследуют одну главную цель: стать стабильными. Когда внешняя оболочка вокруг атома заполнена валентными электронами , атом стабилен и ему не нужно взаимодействовать с другими атомами, чтобы обрести стабильность.Вот почему такие элементы, как неон и аргон, на самом деле не реагируют с другими элементами (потому что их внешняя оболочка, естественно, заполнена восемью валентными электронами ).

Итак, что делают атомы, если их внешняя оболочка не полностью заполнена валентными электронами ? Они связываются с другими нестабильными атомами! Есть два основных вида облигаций:

Первый вид называется ковалентной связью . Ковалентные связи возникают, когда два атома соединяются вместе, разделяя валентных электронов. Одним из примеров ковалентной связи является водородная связь (или H₂). Один атом водорода имеет только одну внешнюю оболочку и один валентный электрон . Помните, первая оболочка может удерживать два электрона, поэтому водород по своей природе нестабилен. Чтобы исправить это, атом водорода будет разделять валентный электрон от другого атома водорода, так что они оба найдут стабильность.

Второй вид связи — это ионная связь. Когда один атом получает валентный электрон , в то время как другой атом теряет валентный электрон , это называется ионной связью .Ионные связи имеют тенденцию быть более прочными, чем ковалентные связи. Фторид натрия (NaF) — распространенный пример соединения, образованного ионной связью. Натрий имеет только один валентный электрон в своей третьей оболочке, в то время как фтор имеет семь валентных электронов во второй оболочке (у натрия нет третьей оболочки). Когда они связываются, натрий «отдает» свой валентный электрон фтору, так что они оба могут иметь восемь валентных электронов во внешних оболочках и оставаться стабильными.

Валентность Определение и значение | Словарь.com

📙 Уровень средней школы

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

[vey-luhns] SHOW IPA

/ ˈveɪ ləns / PHONETIC RESPELLING

📙 Уровень средней школы

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.


существительное

Также va · len · cy [vey-luhn-see] / ˈveɪ lən si / .Химия.
  1. качество, определяющее количество атомов или групп, с которыми любой отдельный атом или группа будет химически соединяться.
  2. относительная объединяющая способность атома или группы по сравнению со стандартным атомом водорода.Хлорид-ион Cl– с валентностью, равной единице, способен объединяться с одним атомом водорода или его эквивалентом, как в HCl или NaCl.

Иммунология. количество детерминант на молекулу антигена.

способность одного человека или вещи реагировать или влиять на другого каким-то особым образом, например, посредством влечения или содействия функции или деятельности.

QUIZ

ВЫ ИСТИННЫЙ СИНИЙ ЧЕМПИОН С ЭТИМИ СИНОНИМАМИ?

Мы могли бы до посинения говорить об этой викторине по словам для цвета «синий», но мы думаем, что вам следует пройти тест и выяснить, хорошо ли вы разбираетесь в этих ярких терминах.

Вопрос 1 из 8

Какое из следующих слов описывает «голубой»?

Происхождение валентности

Впервые зарегистрировано в 1865–1870 годах; от латинского valentia «сила, ценность», эквивалент причастия настоящего valent- (основа valēns) «быть сильным» + -ia суффикс существительного; см. -ence

СЛОВА, КОТОРЫЕ МОГУТ ПУТИТЬСЯ С валентностью

валентность, валентность

Слова рядом с валентностью

Валдоста, валентность, valediction, valedictorian, valedictory, валентность, валентная зона, зона валентности-проводимости, валентный электрон, валентные электроны 50, Валенсия

Другое, Валенсия для валентности (2 из 2)

Валентность

[va-lahns] SHOW IPA

/ vaˈlɑ̃s / PHONETIC RESPELLING


существительное

город и столица Дром на юго-востоке Франции.

Dictionary.com Несокращенный На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc., 2021

Слова, относящиеся к валентности

манера поведения, поведения, осанки, осанки, поведения, манеры поведения, нравов, уравновешенности, присутствия, силы, отношения

Как использовать валентность в предложении

.expandable-content {display: none;}. css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>
  • Перед его ожесточенной атакой враг уступил ; и, по словам Лангтофта, он убил зарядное устройство Валенсии.

  • Он не был взят Валенсией в начале августа, когда он «хорошо уладил дела за пределами горы и назначил там надзирателей».

  • Валенс послала женщину, замаскированную под нищего, чтобы проследить позицию; но Брюс увидел уловку, и шпион признался.

  • Англичанин уступил, и, несмотря на все его усилия, Валенс был вытеснен с поля.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



популярных статейli {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный размер: 49%; гибкая основа: 49%;} @media только экран и (max-width: 769px) {.css-2jtp0r> li {-webkit-flex-базис: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; гибкий-базис: 49%;}} @ media only screen and (max-width: 480px) { .css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Определений валентности в Британском словаре (1 из 2)


существительное chem

другое название (особенно в США и Канаде) для валентности

феномен образования химических связей

Британский словарь определений валентности (2 из 2)


существительное

город на юго-востоке Франции, на Река Рона.Pop: 64 260 (1999)

Словарь английского языка Коллинза — полное и несокращенное цифровое издание 2012 г. © William Collins Sons & Co. Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения валентности


n.

Объединяющая способность атома или радикала, которая определяется количеством электронов, которые он потеряет, добавит или поделится при взаимодействии с другими атомами.

Положительное или отрицательное целое число, используемое для представления этой емкости.

Количество компонентов молекулы антигена, с которыми может связываться молекула антитела.

Привлечение или отвращение, которое человек испытывает к определенному объекту или событию.

Медицинский словарь American Heritage® Stedman’s Авторские права © 2002, 2001, 1995 компании Houghton Mifflin. Опубликовано компанией Houghton Mifflin.

Научные определения валентности


Целое число, которое представляет способность атома или группы атомов объединяться с другими атомами или группами атомов.Валентность определяется количеством электронов, которые атом может потерять, добавить или разделить. Валентность атома положительна, если для образования связи используются его собственные электроны, или отрицательна, если используются электроны другого атома. Например, атом углерода может делить четыре своих электрона с другими атомами и поэтому имеет валентность +4. Атом натрия может получать электрон от другого атома и поэтому имеет валентность -1. (В этой книге различие между положительной и отрицательной валентностями игнорируется, если это не актуально.Валентность атома обычно указывает, сколько химических связей он способен образовывать с другими атомами. Также называется валентным числом степень окисления

The American Heritage® Science Dictionary Авторские права © 2011. Издано издательской компанией Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения валентности

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторские права © 2005 издательской компании Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company.Все права защищены.

Прочие — это Readingli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css -1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкая-основа: 100%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {. css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Валентность — электроны, атомы, связи и Теория

Валентность относится к числу, присвоенному элементам, которое отражает их способность реагировать с другими элементами и тип реакций, которым будет подвергаться элемент.Термин «валентность» происходит от латинского слова «сила» и может отражать силу элемента или его склонность к определенным типам реакций.

Электроны в атоме расположены на различных уровнях энергии . Электроны на самом высоком энергетическом уровне называются валентными электронами. В соответствии с правилом октетов — и чтобы стать более энергетически стабильными — атомы приобретают, теряют или делятся валентными электронами, пытаясь получить конфигурацию благородного газа в своей внешней оболочке. Конфигурация электронов на внешней оболочке атома определяет его способность и сродство вступать в химических реакций .

Число валентности элемента можно определить с помощью нескольких простых правил, касающихся расположения элемента в периодической таблице . В ионных соединениях (образованных между заряженными атомами или группами атомов, называемыми ионами) валентность атома — это количество электронов, которые атом получит или потеряет, чтобы получить полную внешнюю оболочку. В первой группе периодической таблицы элементам присваивается число валентности, равное 1. Число валентности 1 означает, что элемент обычно реагирует на потерю одного электрона для получения полной внешней оболочки.Элементам второй группы присваивается число валентности 2. Число валентности 2 означает, что элемент второй группы обычно реагирует, теряя два электрона, чтобы получить полную внешнюю оболочку. Элементам группы 17 присвоено число валентности отрицательное значение единица (-1). Валентное число -1 означает, что элемент второй группы обычно реагирует с получением одного электрона для получения электронной конфигурации благородного газа. Отражая неспособность реагировать с другими элементами, газам Nobel, уже поддерживающим стабильное расположение электронов, приписывается валентность ноль (O).

Термин «валентность» может также относиться к заряду или степени окисления атома. В атомах магния (Mg + 2 ) валентность равна +2. Атом или ион с зарядом +2 называется двухвалентным.

В ковалентных соединениях валентность атома может быть менее очевидной. В данном случае это количество образованных связей, то есть, являются ли связи одинарными, двойными или тройными. Атом углерода с двумя одинарными связями и одной двойной связью имеет валентность четыре (4).В воде (H 2 O) валентность кислорода равна 2, а валентность водорода равна 1. В обоих случаях число валентности указывает количество связей, образующихся каждым атомом.

Теория валентной связи похожа на теорию молекулярных орбиталей в том, что она касается образования ковалентных связей. Теория валентных связей описывает связи в терминах взаимодействий между внешними орбиталями и гибридизированными орбиталями для объяснения образования соединений.

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR) — одна из популярных моделей для объяснения ковалентных связей. Эта теория утверждает, что молекулы будут иметь такую ​​форму, чтобы минимизировать отталкивание, которое имеет место между валентными электронами. Поскольку все они заряжены отрицательно, электроны валентной оболочки отталкиваются друг от друга. Теория VSEPR утверждает, что атомы молекулы будут располагаться и принимать форму вокруг центрального атома, чтобы минимизировать отталкивание между валентными электронами.

Валентность | Encyclopedia.com

В химии валентность относится к числу, присвоенному элементам, которое отражает их способность или способность реагировать (объединяться) с другими элементами. Это также относится к типу реакций, которым будет подвергаться элемент. Таким образом, значение валентности связано с количеством электронов, если таковые имеются, которые элемент теряет или принимает от другого атома во время химической реакции. Термин «валентность», также называемый валентностью или числом валентности, происходит от латинского слова «сила» и может отражать силу или сродство элемента к определенным типам реакций.Эта концепция была сформулирована в девятнадцатом веке как способ систематизировать формулы различных химических соединений.

Часто греческие префиксы используются для описания валентности атома или материала. Например, uni / mono означает 1, в то время как bi / di означает 2, tri — 3, а tetra — 4. Например, унометалл будет иметь валентность 1.

Электроны в атоме расположены в разных точках. уровни энергии. Электроны на самом высоком энергетическом уровне называются валентными электронами.В соответствии с правилом октетов — и чтобы стать более энергетически стабильными — атомы приобретают, теряют или делятся валентными электронами, пытаясь получить конфигурацию благородного газа в своей внешней оболочке. Конфигурация электронов на внешней оболочке атома определяет его способность и сродство вступать в химические реакции.

Число валентности элемента можно определить с помощью нескольких простых правил, касающихся расположения элемента в периодической таблице. В ионных соединениях (образованных между заряженными атомами или группами атомов, называемыми ионами) валентность атома — это количество электронов, которые атом получит или потеряет, чтобы получить полную внешнюю оболочку.В первой группе периодической таблицы элементам присваивается число валентности, равное 1. Число валентности 1 означает, что элемент обычно реагирует на потерю одного электрона, чтобы получить полную внешнюю оболочку. Элементам второй группы присваивается число валентности 2. Число валентности 2 означает, что элемент второй группы обычно реагирует, теряя два электрона, чтобы получить полную внешнюю оболочку. Элементам группы 17 присваивается отрицательное число валентности (-1). Валентное число -1 означает, что элемент второй группы обычно реагирует с получением одного электрона для получения электронной конфигурации благородного газа.Отражая неспособность реагировать с другими элементами, газам Nobel, уже поддерживающим стабильное расположение электронов, приписывается валентность ноль (O).

Термин валентность может также относиться к заряду или степени окисления атома. Например, в атомах магния (Mg + 2) валентность равна +2. Атом или ион с зарядом +2 называется двухвалентным.

В ковалентных соединениях валентность атома может быть менее очевидной. В данном случае это количество образованных связей, то есть, являются ли связи одинарными, двойными или тройными.Атом углерода с двумя одинарными связями и одной двойной связью имеет валентность четыре (4). В воде (H 2 O) валентность кислорода равна 2, а валентность водорода равна 1. В обоих случаях валентное число указывает количество связей, которые образует каждый атом.

Теория валентной связи похожа на теорию молекулярных орбиталей в том, что она касается образования ковалентных связей. Теория валентных связей описывает связи в терминах взаимодействий между внешними орбиталями и гибридизированными орбиталями для объяснения образования соединений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *