Ihmiset kuulevat usein sanan "valenssi" ymmärtämättä täysin, mitä se on. Joten mikä on valenssi? Valenssi on yksi termeistä, joita käytetään kemiallisessa rakenteessa. Valenssi määrittää olennaisesti atomin kyvyn muodostaa kemiallisia sidoksia. Kvantitatiivisesti valenssi on niiden sidosten lukumäärä, joihin atomi osallistuu.

Mikä on elementin valenssi

Valenssi on osoitus atomin kyvystä kiinnittää muita atomeja muodostaen kemiallisia sidoksia niiden kanssa molekyylin sisällä. Atomin sidosten lukumäärä on yhtä suuri kuin sen parittomien elektronien lukumäärä. Näitä sidoksia kutsutaan kovalenttisiksi.

Pariton elektroni on vapaa elektroni atomin ulkokuoressa, joka pariutuu toisen atomin ulkoelektronin kanssa. Jokaista tällaisten elektronien paria kutsutaan "elektroneiksi", ja jokaista elektronia kutsutaan valenssiksi. Joten sanan "valenssi" määritelmä on niiden elektroniparien lukumäärä, joilla yksi atomi on yhteydessä toiseen atomiin.

Valenssi voidaan kuvata kaavamaisesti kemiallisissa rakennekaavoissa. Kun tämä ei ole välttämätöntä, käytetään yksinkertaisia ​​kaavoja, joissa valenssia ei ole ilmoitettu.

Mendelejevin jaksollisen järjestelmän yhden ryhmän kemiallisten alkuaineiden maksimivalenssi on yhtä suuri kuin tämän ryhmän sarjanumero. Saman alkuaineen atomeilla voi olla eri valenssit eri kemiallisissa yhdisteissä. Muodostuneiden kovalenttisten sidosten polariteettia ei oteta huomioon. Tästä syystä valenssilla ei ole merkkiä. Valenssi ei myöskään voi olla negatiivinen arvo ja nolla.

Joskus käsite "valenssi" rinnastetaan "hapetustilan" käsitteeseen, mutta tämä ei ole totta, vaikka joskus nämä indikaattorit ovatkin samat. Hapetusluku on muodollinen termi, joka viittaa mahdolliseen varaukseen, jonka atomi saisi, jos sen elektroniparit siirrettäisiin sähköisesti negatiivisempiin atomeihin. Tässä hapetusasteella voi olla jokin merkki ja se ilmaistaan ​​varausyksiköissä. Tämä termi on yleinen epäorgaanisessa kemiassa, koska epäorgaanisten yhdisteiden valenssia on vaikea arvioida. Sitä vastoin orgaanisessa kemiassa käytetään valenssia, koska useimmilla orgaanisilla yhdisteillä on molekyylirakenne.

Nyt tiedät mikä on kemiallisten alkuaineiden valenssi!

Valenssi on atomien kyky kiinnittää itseensä tietty määrä muita atomeja.

Toisen yksiarvoisen alkuaineen yksi atomi yhdistyy yksiarvoisen alkuaineen yhden atomin kanssa(HCl) . Kaksiarvoisen alkuaineen atomi yhdistyy kahden yksiarvoisen alkuaineen atomiin.(H2O) tai yksi kaksiarvoinen atomi(CaO) . Tämä tarkoittaa, että elementin valenssi voidaan esittää lukuna, joka osoittaa, kuinka monen yksiarvoisen alkuaineen atomien kanssa tietyn alkuaineen atomi voi yhdistyä. Alkuaineen valenssi on atomin muodostamien sidosten lukumäärä:

Na - yksiarvoinen (yksi sidos)

H - yksiarvoinen (yksi sidos)

O - kaksiarvoinen (kaksi sidosta jokaista atomia kohti)

S - kuusiarvoinen (muodostaa kuusi sidosta viereisten atomien kanssa)

Valenssin määrittämissäännöt
elementtejä liitoksissa

1. Valenssi vety erehtynyt minä(yksikkö). Sitten vesi H 2 O kaavan mukaisesti kaksi vetyatomia on kiinnittynyt yhteen happiatomiin.

2. Happi yhdisteissään on aina valenssia II. Siksi yhdisteessä CO 2 (hiilidioksidi) olevan hiilen valenssi on IV.

3. Korkeampi valenssi yhtä kuin ryhmän numero .

4. Pienin valenssi on yhtä suuri kuin erotus luvun 8 (taulukon ryhmien lukumäärä) ja sen ryhmän numeron välillä, jossa tämä elementti sijaitsee, ts. 8 - N ryhmiä .

5. A-alaryhmissä olevien metallien valenssi on yhtä suuri kuin ryhmän numero.

6. Ei-metalleilla on yleensä kaksi valenssia: korkeampi ja pienempi.

Esimerkiksi: rikillä on korkein valenssi VI ja pienin (8 - 6) yhtä suuri kuin II; fosforilla on valenssit V ja III.

7. Valenssi voi olla vakio tai muuttuva.

Alkuaineiden valenssi on tiedettävä, jotta yhdisteistä voidaan muodostaa kemiallisia kaavoja.

Algoritmi fosforioksidiyhdisteen kaavan muodostamiseksi

Jaksotus	Formuloi fosforioksidia
1. Kirjoita elementtien symbolit	R O
2. Määritä elementtien valenssit	V II P O
3. Etsi valenssien numeeristen arvojen pienin yhteinen kerrannainen	5 2 = 10
4. Etsi alkuaineiden atomien väliset suhteet jakamalla löydetty pienin kerrannainen vastaavilla alkuaineiden valenssilla	10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P:O = 2:5
5. Kirjoita alkiosymbolien indeksit	R2O5
6. Yhdisteen (oksidi) kaava	R2O5

Muistaa!

Yhdisteiden kemiallisten kaavojen laatimisen ominaisuudet.

1) Pienin valenssi näkyy D.I.:n taulukon oikealla ja yläpuolella olevalla elementillä, ja suurin valenssi näkyy vasemmalla ja alapuolella.

Esimerkiksi yhdessä hapen kanssa rikillä on korkein valenssi VI ja hapella alhaisin valenssi II. Siten rikkioksidin kaava on SO 3.

Piin ja hiilen yhdisteessä ensimmäisellä on korkein valenssi IV ja toisella alhaisin IV. Siis kaava – SiC. Tämä on piikarbidia, joka on tulenkestävien ja hankaavien materiaalien perusta.

2) Metalliatomi tulee ensin kaavassa.

2) Yhdisteiden kaavoissa alhaisimman valenssin omaava ei-metalliatomi tulee aina toiseksi, ja tällaisen yhdisteen nimi päättyy "id".

Esimerkiksi,Sao - kalsiumoksidi, NaCl - natriumkloridia, PbS - lyijysulfidi.

Nyt voit kirjoittaa kaavat kaikille metallien ja ei-metallien yhdisteille.

MÄÄRITELMÄ

Alla valenssi Viittaa tietyn alkuaineen atomin ominaisuuteen kiinnittää tai korvata tietty määrä toisen alkuaineen atomeja.

Valenssin mitta voi siksi olla tietyn atomin muiden atomien kanssa muodostamien kemiallisten sidosten lukumäärä. Siten tällä hetkellä kemiallisen alkuaineen valenssi ymmärretään yleensä sen kyvyksi (kapeassa merkityksessä sen kyvyn mittana) muodostaa kemiallisia sidoksia. Valenssisidosmenetelmän esityksessä valenssin numeerinen arvo vastaa atomin muodostamien kovalenttisten sidosten määrää.

Elementit, joilla on jatkuva valenssi

On elementtejä, joissa on ns. vakiovalenssi (ryhmien IA ja IIA metallit, alumiini, vety, fluori, happi jne.), joilla on yhdisteissään yksi hapetustila, joka useimmiten osuu jaksollisen taulukon D.I ryhmänumeron kanssa. Mendelejev, missä ne sijaitsevat). Katsotaanpa esimerkkiä joistakin kemiallisista alkuaineista.

Ryhmän I pääalaryhmän elementtien valenssi on yhtä suuri kuin yksi, koska ulkoisella tasolla näiden alkuaineiden atomeissa on yksi elektroni:

3 Li 1s 2 2s 1

11 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Ryhmän II pääalaryhmän elementtien valenssi perustilassa (virittymättömässä) on nolla, koska ulkoisella energiatasolla ei ole parittomia elektroneja:

4 Be1s 2 2 s 2

12 Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2

Kun nämä atomit viritetään, s-elektroniparit erotetaan saman tason p-alatason vapaiksi soluiksi ja valenssiksi tulee kaksi (II):

Kaikkien yhdisteiden hapen ja fluorin valenssi on vakio, joka on kaksi (II) hapelle ja yksi (I) fluorille. Näiden alkuaineiden valenssielektronit ovat toisella energiatasolla, jossa ei ole enää vapaita soluja:

8 O 1s 2 2s 2 2p 4

9 F 1s 2 2s 2 2p 5

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele	Parittomia elektroneja booriatomissa perustilassa on sama kuin atomissa: 1) rubidium; 2) pii; 3) happi; 4) kalsium.
Ratkaisu	Kemiallisen alkuaineen atomissa olevien parittomien elektronien lukumäärä on useimmiten yhtä suuri kuin jokin kyseisen elementin valenssiarvoista. Määrittääksemme parittomien elektronien lukumäärän booriatomissa perustilassa, kirjoitamme tämän elementin elektronisen kaavan: 5 B 1s 2 2s 2 2p 1 . Boorin ulompi elektronitaso sisältää 3 elektronia, joista vain yksi on pariton. Rubidiumilla on myös yksi pariton elektroni perustilassa, koska se sijaitsee IA-ryhmässä ja sen ulommalla elektronitasolla on vain yksi elektroni, joka luonnollisesti on pariton.
Vastaus	Vaihtoehto 1

ESIMERKKI 2

Harjoittele	Määritä seuraavien yhdisteiden alkuaineiden valenssi: a) NH 3 ; b) S02; c) C02; d) H2S; e) P 2 O 5.
Ratkaisu	Kemiallisen yhdisteen alkuaineiden valenssien määrittäminen tulisi aloittaa osoittamalla tunnetun alkuaineen valenssi. Vaihtoehdossa "a" se on vety, koska sen valenssi on aina yhtä suuri kuin I: Laitamme tuloksena olevan arvon tämän alkuaineen kemiallisen symbolin oikealle puolelle ja merkitsemme sitä arabialaisilla numeroilla: Nyt jaamme valenssiyksiköiden kokonaismäärän sen elementin atomien lukumäärällä (indeksi), jonka valenssi tunnetaan: Laitetaan saatu osamäärä (3) roomalaisella numerolla halutun elementin valenssiksi: Tämä tarkoittaa, että NH3-yhdisteen alkuaineiden valenssi on yhtä suuri: typelle - III ja vedylle - I. Samalla tavalla määritämme alkuaineiden valenssit muissa yhdisteissä: b) S IV O II 2; c) C IV O II 2; d) HI2SII; e) P V 2 O II 5.
Vastaus	a) N III H I 3 b) S IV O II 2; c) C IV O II 2; d) HI2SII; e) P V 2 O II 5

Kemian tunneilla olet jo tutustunut kemiallisten alkuaineiden valenssin käsitteeseen. Olemme koonneet kaiken hyödyllisen tiedon tästä aiheesta yhteen paikkaan. Käytä sitä valmistautuessasi valtionkokeeseen ja yhtenäiseen valtionkokeeseen.

Valenssi ja kemiallinen analyysi

Valenssi– kemiallisten alkuaineiden atomien kyky päästä kemiallisiin yhdisteisiin muiden alkuaineiden atomien kanssa. Toisin sanoen se on atomin kyky muodostaa tietty määrä kemiallisia sidoksia muiden atomien kanssa.

Latinasta sana "valenssi" on käännetty "voimaksi, kyvyksi". Todella oikea nimi, eikö?

Käsite "valenssi" on yksi kemian peruskäsitteistä. Se otettiin käyttöön jo ennen kuin tiedemiehet tiesivät atomin rakenteen (vuonna 1853). Siksi, kun tutkimme atomin rakennetta, se kävi läpi joitakin muutoksia.

Elektroniteorian näkökulmasta valenssi on siis suoraan verrannollinen elementin atomin ulkoisten elektronien lukumäärään. Tämä tarkoittaa, että "valenssi" viittaa elektroniparien määrään, joka atomilla on muiden atomien kanssa.

Tietäen tämän, tutkijat pystyivät kuvailemaan kemiallisen sidoksen luonnetta. Se koostuu siitä, että aineen atomipari jakaa valenssielektroniparin.

Saatat kysyä, kuinka 1800-luvun kemistit pystyivät kuvaamaan valenssia, vaikka he uskoivat, ettei ollut olemassa atomia pienempiä hiukkasia? Tämä ei tarkoita, että se olisi niin yksinkertaista - he luottivat kemialliseen analyysiin.

Kemiallisen analyysin avulla menneisyyden tiedemiehet määrittelivät kemiallisen yhdisteen koostumuksen: kuinka monta eri alkuaineiden atomia kyseisen aineen molekyylissä on. Tätä varten oli tarpeen määrittää, mikä oli jokaisen elementin tarkka massa puhtaan (ilman epäpuhtauksia) näytteessä.

Totta, tämä menetelmä ei ole ilman puutteita. Koska alkuaineen valenssi voidaan määrittää tällä tavalla vain sen yksinkertaisessa yhdistelmässä aina yksiarvoisen vedyn (hydridin) tai aina kaksiarvoisen hapen (oksidin) kanssa. Esimerkiksi typen valenssi NH3:ssa on III, koska yksi vetyatomi on sitoutunut kolmeen typpiatomiin. Ja hiilen valenssi metaanissa (CH 4) on saman periaatteen mukaan IV.

Tämä menetelmä valenssin määrittämiseksi soveltuu vain yksinkertaisille aineille. Mutta hapoissa tällä tavalla voimme määrittää vain yhdisteiden, kuten happamien jäämien, valenssin, mutta emme kaikkien alkuaineiden (paitsi vedyn tunnettua valenssia) valenssin yksitellen.

Kuten olet jo huomannut, valenssi on merkitty roomalaisilla numeroilla.

Valenssi ja hapot

Koska vedyn valenssi pysyy muuttumattomana ja on sinulle hyvin tiedossa, voit helposti määrittää happojäännöksen valenssin. Joten esimerkiksi H 2 SO 3:ssa SO 3:n valenssi on I, HСlO 3:ssa СlO 3:n valenssi on I.

Samalla tavalla, jos happojäännöksen valenssi tiedetään, on helppo kirjoittaa oikea hapon kaava: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Valenssi ja kaavat

Valenssin käsite on järkevä vain molekyyliluonteisille aineille, eikä se ole kovin sopiva kuvaamaan kemiallisia sidoksia klusteriyhdisteissä, ionisissa, kiteisissä jne.

Aineiden molekyylikaavojen indeksit heijastavat ne muodostavien alkuaineiden atomien lukumäärää. Elementtien valenssin tunteminen auttaa indeksien sijoittamisessa oikein. Samalla tavalla, katsomalla molekyylikaavaa ja indeksejä, voit kertoa ainesosien valenssit.

Teet tällaisia ​​tehtäviä kemian tunneilla koulussa. Esimerkiksi, kun sinulla on aineen kemiallinen kaava, jossa yhden alkuaineen valenssi tunnetaan, voit helposti määrittää toisen alkuaineen valenssin.

Tätä varten sinun on vain muistettava, että molekyyliluonteisessa aineessa molempien elementtien valenssien lukumäärä on yhtä suuri. Käytä siksi pienintä yhteiskertaa (joka vastaa yhdisteelle vaadittua vapaiden valenssien määrää) määrittääksesi sinulle tuntemattoman elementin valenssin.

Otetaan selvyyden vuoksi rautaoksidin Fe 2 O 3 kaava. Tässä kaksi rautaatomia, joiden valenssi on III, ja 3 happiatomia, joiden valenssi on II, osallistuvat kemiallisen sidoksen muodostumiseen. Niiden pienin yhteinen kerrannainen on 6.

• Esimerkki: sinulla on kaavat Mn 2 O 7. Tiedät hapen valenssin, on helppo laskea, että pienin yhteinen kerrannainen on 14, joten Mn:n valenssi on VII.

Samalla tavalla voit tehdä päinvastoin: kirjoita ylös aineen oikea kemiallinen kaava, kun tiedät sen alkuaineiden valenssit.

• Esimerkki: kirjoittaaksesi oikein fosforioksidin kaavan, otamme huomioon hapen (II) ja fosforin (V) valenssin. Tämä tarkoittaa, että P:n ja O:n pienin yhteinen kerrannainen on 10. Siksi kaava on seuraavanlainen: P 2 O 5.

Tietäen hyvin niiden alkuaineiden ominaisuudet, joita niillä on eri yhdisteissä, on mahdollista määrittää niiden valenssi jopa tällaisten yhdisteiden esiintymisen perusteella.

Esimerkiksi: kuparioksidit ovat punaisia ​​(Cu 2 O) ja mustia (CuO). Kuparihydroksidit ovat värjätty keltaiseksi (CuOH) ja siniseksi (Cu(OH) 2).

Jotta aineiden kovalenttiset sidokset olisivat sinulle visuaalisempia ja ymmärrettävämpiä, kirjoita niiden rakennekaavat. Alkuaineiden väliset viivat edustavat sidoksia (valenssia), jotka syntyvät niiden atomien välillä:

Valenssiominaisuudet

Nykyään alkuaineiden valenssin määritys perustuu tietoon niiden atomien ulkoisten elektronikuorten rakenteesta.

Valenssi voi olla:

• vakio (pääalaryhmien metallit);
• muuttuja (ei-metallit ja toissijaisten ryhmien metallit):
• korkeampi valenssi;
• pienin valenssi.

Seuraava pysyy vakiona erilaisissa kemiallisissa yhdisteissä:

• vedyn, natriumin, kaliumin, fluorin valenssi (I);
• hapen, magnesiumin, kalsiumin, sinkin (II) valenssi;
• alumiinin valenssi (III).

Mutta raudan ja kuparin, bromin ja kloorin sekä monien muiden alkuaineiden valenssi muuttuu, kun ne muodostavat erilaisia ​​kemiallisia yhdisteitä.

Valenssi ja elektroniteoria

Elektroniikkateorian puitteissa atomin valenssi määritetään pariutumattomien elektronien lukumäärän perusteella, jotka osallistuvat elektroniparien muodostukseen muiden atomien elektronien kanssa.

Vain atomin ulkokuoressa sijaitsevat elektronit osallistuvat kemiallisten sidosten muodostumiseen. Siksi kemiallisen alkuaineen maksimivalenssi on sen atomin ulkoelektronikuoressa olevien elektronien lukumäärä.

Valenssin käsite liittyy läheisesti jaksolliseen lakiin, jonka löysi D. I. Mendeleev. Jos katsot huolellisesti jaksollista taulukkoa, voit helposti huomata: elementin sijainti jaksollisessa järjestelmässä ja sen valenssi liittyvät erottamattomasti toisiinsa. Samaan ryhmään kuuluvien elementtien suurin valenssi vastaa ryhmän järjestysnumeroa jaksollisessa taulukossa.

Alimman valenssin saat selville, kun vähennät sinua kiinnostavan elementin ryhmänumeron jaksotaulukon ryhmien lukumäärästä (niitä on kahdeksan).

Esimerkiksi monien metallien valenssi on sama kuin niiden ryhmien numerot jaksollisten elementtien taulukossa, joihin ne kuuluvat.

Kemiallisten alkuaineiden valenssitaulukko

Sarjanumero chem. elementti (atominumero)	Nimi	Kemiallinen symboli	Valenssi
1	Vety Helium Litium Beryllium Hiili Typpi / typpi Happi Fluori Neon / Neon Natrium/natrium Magnesium / Magnesium Alumiini Pii Fosfori / Fosfori Rikki/rikki Kloori Argon / Argon Kalium/Kalium Kalsium Scandium Titaani Vanadiini Chrome / Chromium Mangaani / mangaani Rauta Koboltti Nikkeli Kupari Sinkki Gallium germaaniumia Arseeni/Arseeni Seleeni Bromi Kryptoni / kryptoni Rubidium / Rubidium Strontium / Strontium yttrium / yttrium Zirkonium / Zirkonium Niobium / Niobium Molybdeeni Teknetium / teknetium Rutenium / ruteeni Rodium Palladium Hopea Kadmium Indium Tina / Tina Antimoni / Antimoni Telluuri / Telluuri Jodi / jodi Xenon / Xenon Cesium Barium / Barium Lantaani / Lantaani Cerium Praseodyymi / Praseodyymi Neodyymi / Neodyymi Promethium / Promethium Samarium / Samarium Europium Gadolinium / Gadolinium Terbium / Terbium Dysprosium / Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium / Ytterbium Lutetium / Lutetium Hafnium / Hafnium Tantaali / tantaali Volframi / volframi Renium / Renium Osmium / Osmium Iridium / Iridium Platina Kulta Merkurius Tallium / tallium Johda/Johda Vismutti Polonium Astatiini Radon / Radon Francium Radium Actinium Torium Proactinium / Protactinium Uraani / Uraani	H	minä (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Ei dataa Ei dataa (II), III, IV, (V), VI

Ne valenssit, joita niitä omaavat elementit harvoin osoittavat, on annettu suluissa.

Valenssi ja hapetustila

Näin ollen hapetusasteesta puhuttaessa tarkoitetaan, että ionisen (mikä on tärkeä) luonteen aineessa olevalla atomilla on tietty tavanomainen varaus. Ja jos valenssi on neutraali ominaisuus, hapetustila voi olla negatiivinen, positiivinen tai yhtä suuri kuin nolla.

On mielenkiintoista, että saman alkuaineen atomille, riippuen alkuaineista, joiden kanssa se muodostaa kemiallisen yhdisteen, valenssi ja hapetusaste voivat olla samat (H 2 O, CH 4 jne.) tai erilaiset (H 2 O 2, HNO3).

Johtopäätös

Syventämällä tietosi atomien rakenteesta opit syvällisemmin ja yksityiskohtaisemmin valenssista. Tämä kemiallisten alkuaineiden kuvaus ei ole tyhjentävä. Mutta sillä on suuri käytännön merkitys. Kuten olet itse nähnyt useammin kuin kerran, ratkaisemalla ongelmia ja suorittamalla kemiallisia kokeita oppitunneillasi.

Tämä artikkeli on suunniteltu auttamaan sinua järjestämään tietosi valenssista. Ja myös muistuttaa, kuinka se voidaan määrittää ja missä valenssia käytetään.

Toivomme, että tämä materiaali on hyödyllinen kotitehtävien valmistelussa ja kokeisiin ja kokeisiin valmistautumisessa.

blog.site, kopioitaessa materiaalia kokonaan tai osittain, vaaditaan linkki alkuperäiseen lähteeseen.

Tiedon taso atomien ja molekyylien rakenteesta 1800-luvulla ei antanut meille mahdollisuutta selittää syytä, miksi atomit muodostavat tietyn määrän sidoksia muiden hiukkasten kanssa. Mutta tiedemiesten ideat olivat aikaansa edellä, ja valenssia tutkitaan edelleen yhtenä kemian perusperiaatteista.

"Kemiallisten alkuaineiden valenssin" käsitteen syntyhistoriasta

1800-luvun erinomainen englantilainen kemisti Edward Frankland otti termin "sidos" tieteelliseen käyttöön kuvaamaan atomien vuorovaikutusta keskenään. Tiedemies huomasi, että jotkut kemialliset alkuaineet muodostavat yhdisteitä, joissa on sama määrä muita atomeja. Esimerkiksi typpi kiinnittää kolme vetyatomia ammoniakkimolekyyliin.

Toukokuussa 1852 Frankland oletti, että atomi voi muodostaa tietty määrä kemiallisia sidoksia muiden pienten ainehiukkasten kanssa. Frankland käytti ilmausta "kohesiivivoima" kuvaamaan sitä, mitä myöhemmin kutsutaan valenssiksi. Brittiläinen kemisti määritti, kuinka monta kemiallista sidosta 1800-luvun puolivälissä tunnettujen yksittäisten alkuaineiden atomit muodostavat. Franklandin työ oli tärkeä panos moderniin rakennekemiaan.

Näkemysten kehittäminen

Saksalainen kemisti F.A. Kekule osoitti vuonna 1857, että hiili on neliemäksistä. Sen yksinkertaisimmassa yhdisteessä, metaanissa, syntyy sidoksia 4 vetyatomin kanssa. Tiedemies käytti termiä "perus" kuvaamaan elementtien ominaisuutta kiinnittää tiukasti määritelty määrä muita hiukkasia. Venäjällä tiedot systematisoi A. M. Butlerov (1861). Kemiallisten sidosten teoriaa kehitettiin edelleen elementtien ominaisuuksien jaksoittaisten muutosten opin ansiosta. Sen kirjoittaja on toinen erinomainen D.I. Hän osoitti, että kemiallisten alkuaineiden valenssi yhdisteissä ja muut ominaisuudet määräytyvät niiden aseman perusteella jaksollisessa taulukossa.

Graafinen esitys valenssista ja kemiallisesta sidoksesta

Kyky visuaalisesti kuvata molekyylejä on yksi valenssiteorian kiistattomista eduista. Ensimmäiset mallit ilmestyivät 1860-luvulla, ja vuodesta 1864 lähtien niitä on käytetty edustamaan ympyröitä, joiden sisällä on kemiallinen merkki. Atomien symbolien välissä on viiva, ja näiden rivien lukumäärä on yhtä suuri kuin valenssiarvo. Samoin vuosina valmistettiin ensimmäiset pallo- ja tikkumallit (katso kuva vasemmalla). Vuonna 1866 Kekule ehdotti stereokemiallista piirustusta hiiliatomista tetraedrin muodossa, jonka hän sisällytti oppikirjaansa Organic Chemistry.

Kemiallisten alkuaineiden valenssia ja sidosten muodostumista tutki G. Lewis, joka julkaisi teoksensa vuonna 1923. Tämä nimi on annettu pienimmille negatiivisesti varautuneille hiukkasille, jotka muodostavat atomien kuoret. Kirjassaan Lewis käytti pisteitä neljän sivun ympärillä edustamaan valenssielektroneja.

Vedyn ja hapen valenssi

Ennen sen luomista yhdisteiden kemiallisten alkuaineiden valenssia verrattiin yleensä niihin atomeihin, joista se tunnettiin. Standardeiksi valittiin vety ja happi. Toinen kemiallinen alkuaine veti puoleensa tai korvasi tietyn määrän H- ja O-atomeja.

Tällä tavalla ominaisuudet määritettiin yhdisteissä, joissa oli yksiarvoinen vety (toisen alkuaineen valenssi on merkitty roomalaisella numerolla):

• HCl - kloori (I):
• H20 - happi (II);
• NH3 - typpi (III);
• CH4 - hiili (IV).

Oksideissa K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3 metallien ja ei-metallien happivalenssi määritettiin kaksinkertaistamalla lisättyjen O-atomien määrä. Saatiin seuraavat arvot: K (. I), C(II), N(III), Si(IV), S(VI).

Kuinka määrittää kemiallisten alkuaineiden valenssi

Kemiallisten sidosten muodostumisessa jaettujen elektroniparien muodostumisessa on säännönmukaisuuksia:

• Tyypillinen vedyn valenssi on I.
• Tavallinen hapen valenssi on II.
• Ei-metallisten elementtien pienin valenssi voidaan määrittää kaavalla 8 - sen ryhmän numerolla, jossa ne sijaitsevat jaksollisessa taulukossa. Korkein, mikäli mahdollista, määräytyy ryhmän numeron mukaan.
• Sivualaryhmien elementtien suurin mahdollinen valenssi on sama kuin niiden ryhmänumero jaksollisessa taulukossa.

Kemiallisten alkuaineiden valenssin määritys yhdistekaavan mukaan suoritetaan käyttämällä seuraavaa algoritmia:

1. Kirjoita kemiallisen symbolin yläpuolelle yhden alkuaineen tunnettu arvo. Esimerkiksi Mn207:ssä hapen valenssi on II.
2. Laske kokonaisarvo, jonka valenssi on kerrottava saman kemiallisen alkuaineen atomien lukumäärällä molekyylissä: 2 * 7 = 14.
3. Määritä toisen elementin valenssi, jolle se on tuntematon. Jaa vaiheessa 2 saatu arvo molekyylissä olevien Mn-atomien lukumäärällä.
4. 14: 2 = 7. korkeimmassa oksidissaan - VII.

Vakio ja muuttuva valenssi

Vedyn ja hapen valenssiarvot vaihtelevat. Esimerkiksi rikki yhdisteessä H2S on kaksiarvoinen ja kaavassa SO 3 se on kuusiarvoinen. Hiili muodostaa hapen kanssa hiilimonoksidia ja CO 2 -dioksidia. Ensimmäisessä yhdisteessä C:n valenssi on II, ja toisessa se on IV. Sama arvo metaanissa CH 4.

Useimmilla alkuaineilla ei ole vakio, vaan muuttuva valenssi, esimerkiksi fosfori, typpi, rikki. Tämän ilmiön pääsyiden etsiminen johti kemiallisten sidosten teorioiden, elektronien valenssikuoren ja molekyylien kiertoradan käsitteiden syntymiseen. Saman ominaisuuden eri arvojen olemassaolo selitettiin atomien ja molekyylien rakenteen näkökulmasta.

Nykyaikaisia ​​ideoita valenssista

Kaikki atomit koostuvat positiivisesta ytimestä, jota ympäröivät negatiivisesti varautuneet elektronit. Niiden muodostama ulkokuori on joskus keskeneräinen. Valmis rakenne on stabiilin, sisältäen 8 elektronia (oktetti). Kemiallisen sidoksen syntyminen yhteisistä elektronipareista johtaa atomien energeettisesti suotuisaan tilaan.

Yhdisteiden muodostamisen sääntö on täydentää kuori joko vastaanottamalla elektroneja tai luopumalla parittomista - riippuen siitä kumpi prosessi on helpompi. Jos atomi tarjoaa negatiivisia hiukkasia, joilla ei ole paria kemiallisen sidoksen muodostamiseksi, se muodostaa yhtä monta sidosta kuin sillä on parittomia elektroneja. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan kemiallisten alkuaineiden atomien valenssi on kyky muodostaa tietty määrä kovalenttisia sidoksia. Esimerkiksi rikkivetymolekyylissä H 2 S rikki saa valenssin II (-), koska jokainen atomi osallistuu kahden elektroniparin muodostumiseen. "-"-merkki osoittaa elektroniparin vetovoiman elektronegatiivisempaan elementtiin. Vähemmän elektronegatiivisen valenssiarvoon lisätään "+".

Luovuttaja-akseptorimekanismilla prosessi sisältää yhden elementin elektroniparit ja toisen vapaan valenssiorbitaalit.

Valenssin riippuvuus atomirakenteesta

Tarkastellaanpa esimerkkinä hiiltä ja happea, kuinka kemiallisten alkuaineiden valenssi riippuu aineen rakenteesta. Jaksollinen järjestelmä antaa käsityksen hiiliatomin pääominaisuuksista:

• kemiallinen symboli - C;
• elementin numero - 6;
• ydinvaraus - +6;
• protonit ytimessä - 6;
• elektroneja - 6, mukaan lukien 4 ulkoista, joista 2 muodostaa parin, 2 - parittomia.

Jos CO-monoksidin hiiliatomi muodostaa kaksi sidosta, vain 6 negatiivista hiukkasta tulee käyttöön. Oktetin saamiseksi parien on muodostettava 4 ulkoista negatiivista hiukkasta. Hiilellä on valenssi IV (+) dioksidissa ja IV (-) metaanissa.

Hapen atomiluku on 8, valenssikuori koostuu kuudesta elektronista, joista 2 ei muodosta pareja ja osallistuu kemiallisiin sidoksiin ja vuorovaikutukseen muiden atomien kanssa. Tyypillinen hapen valenssi on II (-).

Valenssi ja hapetustila

Monissa tapauksissa on kätevämpää käyttää "hapetustilan" käsitettä. Tämä on nimi, joka annetaan atomin varaukselle, jonka se hankkisi, jos kaikki sitoutuvat elektronit siirrettäisiin elementtiin, jolla on korkeampi elektronegatiivisuusarvo (EO). Yksinkertaisen aineen hapetusluku on nolla. "-"-merkki lisätään elektronegatiivisemman elementin hapetusasteeseen. Esimerkiksi pääalaryhmien metalleille ovat tyypillisiä hapettumisasteet ja ionivaraukset, jotka vastaavat ryhmänumeroa “+”-merkillä. Useimmissa tapauksissa saman yhdisteen atomien valenssi ja hapetusaste ovat numeerisesti samat. Vain vuorovaikutuksessa elektronegatiivisempien atomien kanssa hapetustila on positiivinen, ja elementtien, joiden EO on pienempi, negatiivinen. "Valenssin" käsitettä sovelletaan usein vain aineisiin, joilla on molekyylirakenne.