Koncept valence dolazi od latinske rije?i “valentia” i bila je poznata jo? sredinom 19. stolje?a. Prvo “op?irno” spominjanje valencije bilo je u radovima J. Daltona, koji je tvrdio da se sve supstance sastoje od atoma povezanih me?usobno u odre?enim proporcijama. Zatim je Frankland uveo sam koncept valencije, koji je dalje razvijen u radovima Kekulea, koji je govorio o odnosu izme?u valencije i hemijske veze, A.M. Butlerov, koji je u svojoj teoriji strukture organskih jedinjenja povezao valentnost sa reaktivno??u odre?enog hemijskog jedinjenja i D.I. Mendeljejev (u Periodnom sistemu hemijskih elemenata, najve?a valencija elementa je odre?ena brojem grupe).

DEFINICIJA

Valence je broj kovalentnih veza koje atom mo?e formirati kada se kombinuje sa kovalentnom vezom.

Valentnost elementa odre?ena je brojem nesparenih elektrona u atomu, jer oni u?estvuju u formiranju hemijskih veza izme?u atoma u molekulima jedinjenja.

Osnovno stanje atoma (stanje sa minimalnom energijom) karakteri?e elektronska konfiguracija atoma, koja odgovara polo?aju elementa u periodnom sistemu. Pobu?eno stanje je novo energetsko stanje atoma, sa novom distribucijom elektrona unutar valentnog nivoa.

Elektronske konfiguracije elektrona u atomu mogu se prikazati ne samo u obliku elektronskih formula, ve? i kori?tenjem elektronskih grafi?kih formula (energija, kvantne ?elije). Svaka ?elija ozna?ava orbitalu, strelica ozna?ava elektron, smjer strelice (gore ili dolje) ozna?ava spin elektrona, a slobodna ?elija predstavlja slobodnu orbitalu koju elektron mo?e zauzeti kada je pobu?en. Ako u ?eliji ima 2 elektrona, takvi elektroni se nazivaju upareni, a ako ima 1 elektron nazivaju se nespareni. Na primjer:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Orbitale se popunjavaju na sljede?i na?in: prvo jedan elektron sa istim spinovima, a zatim drugi elektron sa suprotnim spinovima. Po?to 2p podnivo ima tri orbitale sa istom energijom, svaki od dva elektrona zauzimao je jednu orbitalu. Jedna orbitala je ostala slobodna.

Odre?ivanje valencije elementa pomo?u elektronskih grafi?kih formula

Valentnost elementa mo?e se odrediti elektronsko-grafskim formulama za elektronske konfiguracije elektrona u atomu. Razmotrimo dva atoma - du?ik i fosfor.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Jer Valencija elementa je odre?ena brojem nesparenih elektrona, stoga je valencija du?ika III. Budu?i da atom du?ika nema prazne orbitale, pobu?eno stanje za ovaj element nije mogu?e. Me?utim, III nije maksimalna valencija du?ika, maksimalna valencija du?ika je V i odre?ena je brojem grupe. Stoga treba imati na umu da kori?tenjem elektronskih grafi?kih formula nije uvijek mogu?e odrediti najvi?u valenciju, kao i sve valencije karakteristi?ne za ovaj element.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

U osnovnom stanju, atom fosfora ima 3 nesparena elektrona, stoga je valencija fosfora III. Me?utim, u atomu fosfora postoje slobodne d-orbitale, pa se elektroni koji se nalaze na 2s podnivou mogu upariti i zauzeti prazne orbitale d-podnivoa, tj. pre?i u uzbu?eno stanje.

Sada atom fosfora ima 5 nesparenih elektrona, stoga fosfor ima i valenciju V.

Elementi koji imaju vi?estruke vrijednosti valencije

Elementi grupa IVA – VIIA mogu imati vi?e vrijednosti valencije, a po pravilu se valencija mijenja u koracima od 2 jedinice. Ovaj fenomen je zbog ?injenice da elektroni sudjeluju u parovima u formiranju kemijske veze.

Za razliku od elemenata glavnih podgrupa, elementi B-podgrupa u ve?ini jedinjenja ne pokazuju ve?u valenciju jednaku broju grupe, na primjer, bakar i zlato. U principu, prelazni elementi pokazuju ?irok spektar hemijskih svojstava, ?to se obja?njava velikim rasponom valencija.

Razmotrimo elektronske grafi?ke formule elemenata i ustanovimo za?to elementi imaju razli?ite valencije (slika 1).

Zadaci: odrediti valentne mogu?nosti atoma As i Cl u osnovnom i pobu?enom stanju.

Postoje elementi ?ija je valencija uvijek konstantna, a njih je vrlo malo. Ali svi ostali elementi pokazuju varijabilnu valentnost.

Vi?e lekcija na sajtu

Jedan atom drugog monovalentnog elementa kombinuje se sa jednim atomom monovalentnog elementa(HCl) . Atom dvovalentnog elementa se kombinuje sa dva atoma monovalentnog elementa.(H2O) ili jedan dvovalentni atom(CaO) . To zna?i da se valencija elementa mo?e predstaviti kao broj koji pokazuje s koliko atoma monovalentnog elementa se atom datog elementa mo?e kombinirati. Osovina elementa je broj veza koje atom formira:

Na – monovalentna (jedna veza)

H – monovalentna (jedna veza)

O – dvovalentno (dvije veze po atomu)

S – heksavalentni (tvori ?est veza sa susjednim atomima)

Pravila za odre?ivanje valencije
elemenata u spojevima

1. Osovina vodonik pogre?no za I(jedinica). Zatim, u skladu sa formulom vode H 2 O, dva atoma vodika su vezana za jedan atom kiseonika.

2. Kiseonik u svojim jedinjenjima uvijek pokazuje valentnost II. Prema tome, ugljenik u spoju CO 2 (uglji?ni dioksid) ima valenciju IV.

3. Supreme shaft jednak broj grupe .

4. Najni?a valencija jednaka je razlici izme?u broja 8 (broja grupa u tabeli) i broja grupe u kojoj se ovaj element nalazi, tj. 8 — N grupe .

5. Za metale u “A” podgrupama, osovina je jednaka broju grupe.

6. Nemetali op?enito pokazuju dvije valencije: vi?u i ni?u.

Slikovito re?eno, osovina je broj „rukova“ kojima se atom dr?i za druge atome. Naravno, atomi nemaju "ruke"; njihovu ulogu igraju tzv. valentnih elektrona.

Mo?ete re?i druga?ije: je sposobnost atoma datog elementa da ve?e odre?eni broj drugih atoma.

Sljede?i principi moraju biti jasno shva?eni:

Postoje elementi sa konstantnom valencijom (kojih je relativno malo) i elementi sa promenljivom valencijom (od kojih je ve?ina).

Elementi sa konstantnom valentno??u moraju se zapamtiti.

VALENCE(lat. valentia - snaga) sposobnost atoma da ve?e ili zamijeni odre?eni broj drugih atoma ili grupa atoma.

Dugi niz decenija koncept valencije je bio jedan od osnovnih, fundamentalnih koncepata u hemiji. Svi studenti hemije moraju se susresti sa ovim konceptom. U po?etku im se ?inilo prili?no jednostavno i nedvosmisleno: vodik je jednovalentan, kisik dvovalentan, itd. Jedan od priru?nika za kandidate ka?e ovo: "Valencija je broj hemijskih veza koje formira atom u jedinjenju." Ali ?ta je onda, u skladu s ovom definicijom, valencija ugljika u ?eljeznom karbidu Fe 3 C, u ?eljeznom karbonilu Fe 2 (CO) 9, u odavno poznatim solima K 3 Fe(CN) 6 i K 4 Fe( CN) 6? ?ak i u natrijum hloridu, svaki atom u kristalu NaCl je vezan za ?est drugih atoma! Toliko definicija, ?ak i onih koje su ?tampane u ud?benicima, moraju se vrlo pa?ljivo primjenjivati.

U modernim publikacijama mogu se na?i razli?ite, ?esto nedosljedne definicije. Na primjer, ovo: "Valencija je sposobnost atoma da formiraju odre?eni broj kovalentnih veza." Ova definicija je jasna i nedvosmislena, ali je primjenjiva samo na spojeve s kovalentnim vezama. Valencija atoma je odre?ena ukupnim brojem elektrona uklju?enih u formiranje hemijske veze; i broj elektronskih parova sa kojima je dati atom povezan sa drugim atomima; i broj njegovih nesparenih elektrona koji u?estvuju u formiranju zajedni?kih elektronskih parova. Jo? jedna ?esta definicija valencije kao broja hemijskih veza kojima je dati atom povezan sa drugim atomima tako?e izaziva pote?ko?e, jer nije uvek mogu?e jasno definisati ?ta je hemijska veza. Uostalom, nemaju sva jedinjenja hemijske veze koje formiraju parovi elektrona. Najjednostavniji primjer su jonski kristali, kao ?to je natrijum hlorid; u njemu svaki atom natrijuma formira vezu (jonsku) sa ?est atoma hlora, i obrnuto. Treba li se vodoni?ne veze smatrati kemijskim vezama (na primjer, u molekulima vode)?

Postavlja se pitanje ?emu mo?e biti jednaka valencija atoma du?ika u skladu s njegovim razli?itim definicijama. Ako je valenca odre?ena ukupnim brojem elektrona uklju?enih u stvaranje kemijskih veza s drugim atomima, tada se maksimalna valenca atoma du?ika treba smatrati jednakom pet, budu?i da atom du?ika mo?e koristiti svih pet svojih vanjskih elektrona - dva s-elektrona i tri p-elektrona - pri formiranju hemijskih veza. Ako je valencija odre?ena brojem elektronskih parova s kojima je dati atom povezan s drugim, tada je u ovom slu?aju maksimalna valencija atoma du?ika ?etiri. U ovom slu?aju, tri p-elektrona formiraju tri kovalentne veze s drugim atomima, a druga veza nastaje zbog dva 2s-elektrona du?ika. Primjer je reakcija amonijaka s kiselinama za stvaranje amonijevog kationa. Kona?no, ako je valencija odre?ena samo brojem nesparenih elektrona u atomu, onda valencija du?ika ne mo?e biti ve?a od tri, budu?i da atom N ne mo?e imati vi?e. nego tri nesparena elektrona (pobuda 2s elektrona mo?e se javiti samo na nivou sa n = 3, ?to je energetski izuzetno nepovoljno). Dakle, u halogenidima du?ik formira samo tri kovalentne veze, a takvih spojeva kao ?to su NF 5, NCl 5 ili NBr 5 nema (za razliku od potpuno stabilnih PF 3, PCl 3 i PBr 3). Ali ako atom du?ika prenese jedan od svojih 2s elektrona na drugi atom, tada ?e rezultiraju?i kation N+ imati ?etiri nesparena elektrona, a valencija ovog kationa ?e biti ?etiri. To se doga?a, na primjer, u molekulu du?i?ne kiseline. Dakle, razli?ite definicije valencije dovode do razli?itih rezultata ?ak i za jednostavne molekule.

Koja je od ovih definicija “ta?na” i da li je uop?e mogu?e dati jednozna?nu definiciju valencije? Da bismo odgovorili na ova pitanja, korisno je napraviti izlet u pro?lost i razmotriti kako se koncept „valentnosti“ promijenio s razvojem hemije.

Ideja o valentnosti elemenata (koja, me?utim, u to vrijeme nije dobila priznanje) prvi put je izra?ena sredinom 19. stolje?a. Engleski hemi?ar E. Frankland: govorio je o odre?enom “kapacitetu zasi?enja” metala i kiseonika. Nakon toga, valencija se po?ela shva?ati kao sposobnost atoma da ve?e ili zamijeni odre?eni broj drugih atoma (ili grupa atoma) kako bi formirao kemijsku vezu. Jedan od tvoraca teorije kemijske strukture, Friedrich August Kekule, napisao je: “Valencija je fundamentalno svojstvo atoma, svojstvo jednako postojano i nepromjenjivo kao i sama atomska te?ina.” Kekule je smatrao da je valencija elementa konstantna. Do kraja 1850-ih, ve?ina hemi?ara je vjerovala da je valencija (tada nazvana "atomi?nost") ugljika bila 4, valencija kisika i sumpora 2, a halogeni 1. 1868. njema?ki hemi?ar K. G. Wichelhaus je predlo?io kori?tenje izraz “atomi?nost” umjesto “valencija” (na latinskom valentia - snaga). Me?utim, dugo vremena gotovo da se nije koristio, barem u Rusiji (umjesto toga govorili su, na primjer, o „jedinicama afiniteta”, „broju ekvivalenata”, „broju dionica” itd.). Zna?ajno je da u Enciklopedijski re?nik Brockhausa i Efrona(gotovo sve ?lanke o hemiji u ovoj enciklopediji pregledao je, ure?ivao i ?esto pisao D. I. Mendeljejev) uop?e nema ?lanka o „valenciji“. Ne nalazi se ni u klasi?nom djelu Mendeljejeva. Osnove hemije(on samo povremeno spominje koncept „atomi?nosti“, ne zadr?avaju?i se na njemu u detalje i ne daju?i mu jednozna?nu definiciju).

Kako bi se jasno pokazale pote?ko?e koje su pratile koncept „valencije” od samog po?etka, prikladno je citirati koncept koji je bio popularan po?etkom 20. stolje?a. u mnogim zemljama, zbog velikog pedago?kog talenta autora, ud?benik ameri?kog hemi?ara Alexandera Smitha, koji je on objavio 1917. (u ruskom prijevodu - 1911., 1916. i 1931.): „Ni jedan koncept u hemiji nije dobio toliko nejasnih i nepreciznih definicija kao ?to je koncept valencije" I dalje u odeljku Neke neobi?nosti u pogledu na valentnost autor pi?e:

“Kada je koncept valencije prvi put konstruiran, vjerovalo se - potpuno pogre?no - da svaki element ima jednu valenciju. Stoga, kada se razmatraju parovi jedinjenja kao ?to su CuCl i CuCl 2, ili... FeCl 2 i FeCl 3, polazili smo od pretpostavke da bakar Uvijek je dvovalentno, a gvo??e je trovalentno, i na osnovu toga su iskrivili formule kako bi ih prilagodili ovoj pretpostavci. Tako je formula bakar monohlorida napisana (i ?esto se pi?e do danas) ovako: Cu 2 Cl 2. U ovom slu?aju, formule dvaju spojeva hlorida bakra u grafi?kom prikazu imaju oblik: Cl–Cu–Cu–Cl i Cl–Cu–Cl. U oba slu?aja, svaki atom bakra sadr?i (na papiru) dvije jedinice i stoga je dvovalentan (na papiru). Isto tako... udvostru?enje formule FeCl 2 dalo je Cl 2 >Fe–Fe 2, ?to nam je omogu?ilo da smatramo... gvo??e trovalentnim.” A onda Smith uvijek donosi vrlo va?an i relevantan zaklju?ak: „Sasvim je suprotno nau?noj metodi izmi?ljati ili iskrivljavati ?injenice kako bi se podr?ala ideja koja je, budu?i da nije zasnovana na iskustvu, rezultat pukog naga?anja. Me?utim, istorija nauke pokazuje da se takve gre?ke ?esto prime?uju.”

Osvrt na ideje po?etka veka o valentnosti dao je 1912. godine ruski hemi?ar L. A. ?ugajev, koji je dobio svetsko priznanje za svoj rad na hemiji slo?enih jedinjenja. ?ugajev je jasno pokazao pote?ko?e povezane s definicijom i primjenom koncepta valencije:

“Valencija je termin koji se koristi u hemiji u istom smislu kao i “atomi?nost” za ozna?avanje maksimalnog broja atoma vodika (ili drugih monoatomskih atoma ili monoatomskih radikala) s kojima atom nekog elementa mo?e biti u direktnoj vezi (ili s kojim mo?e zamijeniti). Re? valencija se tako?e ?esto koristi u zna?enju jedinice valencije ili jedinice afiniteta. Tako ka?u da kiseonik ima dva, azot tri, itd. Rije?i valencija i "atomi?nost" ranije su se koristile bez ikakve razlike, ali kako su sami pojmovi koji su njima iskazani izgubili svoju prvobitnu jednostavnost i postali slo?eniji, u odre?enom broju slu?ajeva ostala je u upotrebi samo rije? valencija... Komplikacija Koncept valencije po?eo je sa spoznajom da je valencija promjenjiva veli?ina... iu smislu materije uvijek se izra?ava kao cijeli broj.”

Hemi?ari su znali da mnogi metali imaju promjenjivu valenciju i trebali bi govoriti, na primjer, o dvovalentnom, trovalentnom i heksavalentnom hromu. ?ugajev je rekao da je ?ak i u slu?aju ugljika bilo potrebno prepoznati mogu?nost da njegova valencija mo?e biti razli?ita od 4, a CO nije jedini izuzetak: „Divalentni ugljik je vrlo vjerovatno sadr?an u karbilaminima CH 3 -N=C, u fulminatnoj kiselini i njenim solima C=NOH, C=NOMe, itd. Znamo da postoji i troatomski ugljik...” Raspravljaju?i o teoriji njema?kog hemi?ara I. Thielea o “djelimi?nim” ili parcijalnim valencijama, ?ugajev je o njoj govorio kao „Jedan od prvih poku?aja pro?iriti klasi?ni koncept valencije i pro?iriti ga na slu?ajeve na koje je kao takav neprimjenjiv. Ako je Thiele do?ao do potrebe... da dopusti “fragmentaciju” jedinica valencije, onda postoji ?itav niz ?injenica koje nas primoravaju, u drugom smislu, da izvedemo koncept valencije iz uskog okvira u kojem se je prvobitno bio sadr?an. Vidjeli smo da nas prou?avanje najjednostavnijih (uglavnom binarnih...) spojeva formiranih od kemijskih elemenata za svaki od ovih potonjih tjera da pretpostavimo odre?ene, uvijek male i, naravno, cijele vrijednosti njihove valencije. Takvih je vrijednosti, op?enito govore?i, vrlo malo (rijetki su elementi koji pokazuju vi?e od tri razli?ite valencije)... Iskustvo, me?utim, pokazuje da kada se sve gore navedene valentne jedinice treba smatrati zasi?enim, sposobnost molekula formiranih u ovoj slu?aj za dalje dodavanje jo? nije dostigao limit. Tako soli metala dodaju vodu, amonijak, amine..., formiraju?i razne hidrate, amonijak... itd. kompleksna jedinjenja koja... sada klasifikujemo kao slo?ena. Postojanje takvih spojeva koji se ne uklapaju u okvire najjednostavnije ideje valencije, prirodno je zahtijevalo njeno pro?irenje i uvo?enje dodatnih hipoteza. Jedna od ovih hipoteza, koju je predlo?io A. Werner, je da uz glavne, odnosno osnovne, jedinice valencije postoje i druge, sekundarne. Potonje su obi?no ozna?ene isprekidanom linijom.”

Zaista, koju valentnost, na primjer, treba pripisati atomu kobalta u njegovom kloridu, koji je dodao ?est molekula amonijaka da bi se formiralo jedinjenje CoCl 3 6NH 3 (ili, ?to je isto, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? U njemu se atom kobalta kombinuje istovremeno sa devet atoma hlora i azota! D.I. Mendeljejev je ovom prilikom pisao o malo prou?enim „silama preostalog afiniteta“. A ?vicarski hemi?ar A. Werner, koji je stvorio teoriju slo?enih spojeva, uveo je koncepte glavne (primarne) valencije i sekundarne (sekundarne) valencije (u modernoj hemiji ovi koncepti odgovaraju oksidacijskom stanju i koordinacionom broju). Obje valencije mogu biti promjenjive, au nekim slu?ajevima ih je vrlo te?ko ili ?ak nemogu?e razlikovati.

Zatim, Chugaev se doti?e R. Abeggove teorije elektrovalencije, koja mo?e biti pozitivna (u jedinjenjima s vi?im kisikom) ili negativna (u spojevima s vodikom). ?tavi?e, zbir najve?ih valencija elemenata za kiseonik i vodonik za grupe IV do VII je jednak 8. Prezentacija u mnogim ud?benicima hemije se i dalje zasniva na ovoj teoriji. U zaklju?ku, ?ugajev spominje hemijska jedinjenja za koja je koncept valencije prakti?no neprimjenjiv - intermetalna jedinjenja, ?iji se sastav „?esto izra?ava vrlo osebujnim formulama, koje vrlo malo podsje?aju na obi?ne vrijednosti valencije. To su, na primjer, sljede?a jedinjenja: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7, itd.”

Jo? jedan poznati ruski hemi?ar I. A. Kablukov ukazao je na neke pote?ko?e u odre?ivanju valencije u svom ud?beniku Osnovni principi neorganske hemije, objavljen 1929. ?to se ti?e koordinacionog broja, citiramo (u ruskom prijevodu) ud?benik koji je u Berlinu 1933. objavio jedan od osniva?a moderne teorije rje?enja, danski hemi?ar Niels Bjerrum:

“Obi?ni valentni brojevi ne daju pojma o karakteristi?nim svojstvima koja pokazuju mnogi atomi u brojnim slo?enim spojevima. Da bi se objasnila sposobnost atoma ili jona da formiraju kompleksna jedinjenja, uvedena je nova posebna serija brojeva za atome i ione, razli?ita od uobi?ajenih valentnih brojeva. U kompleksnim jonima srebra... ve?ina njih je direktno vezana za centralni atom metala dva atoma ili dvije grupe atoma, na primjer, Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... Da bismo opisali ovu vezu, koncept koordinacijski broj i dodijeliti koordinacijski broj 2 Ag + ionima Kao ?to se mo?e vidjeti iz datih primjera, grupe povezane s centralni atom, mogu biti neutralni molekuli (NH 3) i joni (CN –, S 2 O 3 –). Dvovalentni ion bakra Cu ++ i trovalentni ion zlata Au +++ u ve?ini slu?ajeva imaju koordinacijski broj 4. Koordinacijski broj atoma, naravno, jo? ne pokazuje kakva veza postoji izme?u centralnog atoma i drugi atomi ili grupe atoma povezane s njim; ali se pokazalo da je odli?an alat za sistematiku slo?enih jedinjenja.”

A. Smith u svom ud?beniku daje vrlo jasne primjere “posebnih svojstava” slo?enih jedinjenja:

„Razmotrite sljede?a „molekularna“ jedinjenja platine: PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 i PtCl 4 2KCl. Pa?ljivije prou?avanje ovih jedinjenja otkriva niz izuzetnih karakteristika. Prvo jedinjenje u rastvoru se prakti?no ne raspada na ione; elektri?na provodljivost njegovih rje?enja je izuzetno niska; srebrni nitrat ne stvara sa sobom talog AgCl. Werner je prihvatio da su atomi hlora vezani za atom platine obi?nim valencijama; Werner ih je nazvao glavnima, a molekule amonijaka su povezane s atomom platine dodatnim, sekundarnim valencijama. Ovo jedinjenje, prema Werneru, ima sljede?u strukturu:

Velike zagrade ozna?avaju integritet grupe atoma, kompleksa koji se ne raspada kada se jedinjenje rastvori.

Drugi spoj ima druga?ija svojstva od prvog; ovo je elektrolit, elektri?na provodljivost njegovih rastvora je istog reda kao i elektri?na provodljivost rastvora soli koje se raspadaju na tri jona (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); srebrni nitrat talo?i dva od ?etiri atoma. Prema Werneru, ovo je jedinjenje sa sljede?om strukturom: 2– + 2Cl–. Ovdje imamo kompleksni ion u njemu atomi hlora nisu istalo?eni srebrovim nitratom, a ovaj kompleks formira unutra?nju sferu atoma oko jezgra - atom Pt; u spoju, atomi hlora koji se odvajaju u obliku jona formiraju vanjsku sferu atoma, zbog ?ega ih pi?emo izvan velikih zagrada. Ako pretpostavimo da Pt ima ?etiri glavne valencije, tada se u ovom kompleksu koriste samo dvije, dok se druge dvije dr?e dva vanjska atoma hlora. U prvom spoju se koriste sve ?etiri valencije platine u samom kompleksu, zbog ?ega ovo jedinjenje nije elektrolit.

U tre?em spoju, sva ?etiri atoma hlora su istalo?ena srebrovim nitratom; visoka elektri?na provodljivost ove soli pokazuje da proizvodi pet jona; o?ito je da je njegova struktura sljede?a: 4– + 4Cl – ... U kompleksnom jonu, svi molekuli amonijaka su vezani za Pt sekundarnim valencijama; ?to odgovara ?etiri glavne valencije platine, postoje ?etiri atoma hlora u vanjskoj sferi.

U ?etvrtom spoju srebrni nitrat uop?e ne talo?i hlor, elektri?na provodljivost njegovih otopina ukazuje na razgradnju na tri jona, a reakcije izmjene otkrivaju ione kalija. Ovom spoju pripisujemo sljede?u strukturu 2– + 2K + . U kompleksnom jonu se koriste ?etiri glavne valencije Pt, ali po?to se ne koriste glavne valencije dva atoma hlora, dva pozitivna monovalentna jona (2K +, 2NH 4 +, itd.) mogu se zadr?ati u vanjskoj sferi. ”

Navedeni primjeri upadljivih razlika u svojstvima spolja sli?nih kompleksa platine daju ideju o pote?ko?ama s kojima su se kemi?ari susreli poku?avaju?i nedvosmisleno odrediti valenciju.

Nakon stvaranja elektronskih ideja o strukturi atoma i molekula, koncept "elektrovalencije" po?eo se ?iroko koristiti. Budu?i da atomi mogu i davati i prihvatiti elektrone, elektrovalencija mo?e biti pozitivna ili negativna (danas se umjesto elektrovalencije koristi koncept oksidacijskog stanja). Koliko su nove elektronske ideje o valentnosti bile konzistentne sa prethodnim? N. Bjerrum, u ve? citiranom ud?beniku, o tome pi?e: „Postoji odre?ena zavisnost izme?u uobi?ajenih valentnih brojeva i novih uvedenih brojeva – elektrovalentnosti i koordinacionog broja – ali oni nikako nisu identi?ni. Stari koncept valencije se podijelio na dva nova koncepta.” Ovom prilikom Bjerrum je napravio va?nu napomenu: „Koordinacioni broj ugljenika je u ve?ini slu?ajeva 4, a njegova elektrovalencija je ili +4 ili –4. Budu?i da se oba broja obi?no podudaraju za atom ugljika, spojevi ugljika nisu prikladni za prou?avanje razlike izme?u ova dva koncepta.”

U okviru elektronske teorije hemijskog vezivanja, razvijene u radovima ameri?kog fizi?kog hemi?ara G. Lewisa i nema?kog fizi?ara W. Kossela, pojavili su se koncepti donor-akceptorske (koordinacione) veze i kovalentnosti. U skladu s ovom teorijom, valencija atoma odre?ena je brojem njegovih elektrona koji sudjeluju u formiranju zajedni?kih elektronskih parova s drugim atomima. U ovom slu?aju smatralo se da je maksimalna valencija elementa jednaka broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci atoma (poklapa se s brojem grupe periodnog sistema kojoj dati element pripada). Prema drugim idejama, zasnovanim na kvantnim hemijskim zakonima (razvili su ih nema?ki fizi?ari W. Heitler i F. London), ne treba ra?unati sve spolja?nje elektrone, ve? samo nesparene (u osnovnom ili pobu?enom stanju atoma) ; Upravo je to definicija data u brojnim hemijskim enciklopedijama.

Me?utim, poznate su ?injenice koje se ne uklapaju u ovu jednostavnu shemu. Dakle, u brojnim jedinjenjima (na primjer, u ozonu), par elektrona mo?e dr?ati ne dva, ve? tri jezgra; u drugim molekulima hemijsku vezu mo?e izvesti jedan elektron. Nemogu?e je opisati takve veze bez upotrebe aparata kvantne hemije. Kako, na primjer, mo?emo odrediti valenciju atoma u jedinjenjima kao ?to su pentaboran B 5 H 9 i drugi borani sa "most" vezama, u kojima je atom vodonika vezan za dva atoma bora odjednom; ferocen Fe(C 5 H 5) 2 (atom gvo??a sa oksidacionim stanjem +2 vezan je za 10 atoma ugljenika odjednom); gvo??e pentakarbonil Fe(CO) 5 (atom gvo??a u nultom oksidacionom stanju je vezan za pet atoma ugljenika); Natrijum pentakarbonil hromat Na 2 Cr(CO) 5 (oksidaciono stanje hroma-2)? Takvi „neklasi?ni“ slu?ajevi nisu nimalo izuzetni. Kako se hemija razvijala, takvi „naru?itelji valencije“ i spojevi s raznim „egzoti?nim valencijama“ postajali su sve brojniji.

Da bi se zaobi?le neke pote?ko?e, data je definicija prema kojoj je pri odre?ivanju valencije atoma potrebno uzeti u obzir ukupan broj nesparenih elektrona, usamljenih elektronskih parova i praznih orbitala uklju?enih u stvaranje kemijskih veza. Prazne orbitale su direktno uklju?ene u formiranje donor-akceptorskih veza u raznim kompleksnim jedinjenjima.

Jedan od zaklju?aka je da je razvoj teorije i stjecanje novih eksperimentalnih podataka doveo do toga da su poku?aji da se postigne jasno razumijevanje prirode valencije ovaj koncept podijelio na niz novih koncepata, kao ?to su glavna i sekundarna valencija, jonska valencija i kovalentnost, koordinacijski broj i stepen oksidacije, itd. Odnosno, koncept „valentnosti” se „razdvojio” na vi?e nezavisnih koncepata, od kojih svaki deluje u odre?enom podru?ju.” O?igledno, tradicionalni koncept valencije ima jasno i nedvosmisleno zna?enje samo za jedinjenja u kojima su sve hemijske veze dvocentri?ne (tj. povezuju samo dva atoma) i svaku vezu vr?i par elektrona koji se nalazi izme?u dva susedna atoma, u drugim rije?ima - za kovalentna jedinjenja kao ?to su HCl, CO 2, C 5 H 12, itd.

Drugi zaklju?ak nije sasvim uobi?ajen: izraz "valencija", iako se koristi u modernoj hemiji, ima vrlo ograni?enu primjenu, poku?aji da mu se da jednozna?na definicija "za sve prilike" nisu ba? produktivni i jedva da su potrebni. Nije uzalud da autori mnogih ud?benika, posebno onih koji su objavljeni u inostranstvu, uop?te ne izostaju iz ovog koncepta ili se ograni?avaju na to da pojam „valentnosti“ ima uglavnom istorijski zna?aj, dok se danas hemi?ari uglavnom slu?e rasprostranjenijim, iako pomalo vje?ta?ki, koncept "stepene" oksidacije."

Ilya Leenson

", "droga". Upotreba u okviru moderne definicije zabilje?ena je 1884. godine (njema?ki). Valenz). Godine 1789. William Higgins je objavio rad u kojem je sugerirao postojanje veza izme?u najmanjih ?estica materije.

Me?utim, ta?no i kasnije potpuno potvr?eno razumijevanje fenomena valencije predlo?io je 1852. kemi?ar Edward Frankland u djelu u kojem je prikupio i reinterpretirao sve teorije i pretpostavke koje su postojale u to vrijeme u tom pogledu. . Uo?avaju?i sposobnost zasi?enja razli?itih metala i upore?uju?i sastav organskih derivata metala sa sastavom neorganskih jedinjenja, Frankland je uveo koncept „ povezuju?a sila“, ?ime je postavljen temelj za doktrinu valencije. Iako je Frankland uspostavio neke posebne zakone, njegove ideje nisu razvijene.

Friedrich August Kekule odigrao je odlu?uju?u ulogu u stvaranju teorije valencije. Godine 1857. pokazao je da je ugljik tetrabazi?ni (?etvoroatomski) element, a njegovo najjednostavnije jedinjenje je metan CH 4. Uvjeren u istinitost svojih ideja o valenciji atoma, Kekule ih je uveo u svoj ud?benik organske hemije: bazi?nost je, prema autoru, osnovno svojstvo atoma, svojstvo jednako postojano i nepromjenjivo kao atomska te?ina. Godine 1858. stavovi koji se gotovo poklapaju s Kekuleovim idejama izneseni su u ?lanku „ O novoj hemijskoj teoriji» Archibald Scott Cooper.

Tri godine kasnije, u septembru 1861., A. M. Butlerov je napravio najva?nije dodatke teoriji valencije. On je napravio jasnu razliku izme?u slobodnog atoma i atoma koji je u?ao u kombinaciju s drugim kada je njegov afinitet " vezuje i pretvara u novi oblik" Butlerov je uveo koncept potpune upotrebe sila afiniteta i „ napetost afiniteta“, odnosno energetska neekvivalencija veza, koja je posljedica me?usobnog utjecaja atoma u molekulu. Kao rezultat ovog me?usobnog uticaja, atomi, u zavisnosti od svog strukturnog okru?enja, dobijaju razli?ite „hemijski zna?aj" Butlerovljeva teorija je omogu?ila da se objasne mnoge eksperimentalne ?injenice o izomerizmu organskih spojeva i njihovoj reaktivnosti.

Ogromna prednost teorije valencije bila je mogu?nost vizualnog prikaza molekula. 1860-ih godina. pojavili su se prvi molekularni modeli. Ve? 1864. A. Brown je predlo?io kori?tenje strukturnih formula u obliku krugova sa simbolima elemenata postavljenih u njima, povezanih linijama koje ukazuju na kemijsku vezu izme?u atoma; broj linija odgovara valenciji atoma. Godine 1865. A. von Hoffmann je demonstrirao prve modele kugle i ?tapa, u kojima su ulogu atoma imale kroketne lopte. Godine 1866. u Kekuleovom ud?beniku pojavili su se crte?i stereohemijskih modela u kojima je atom ugljika imao tetraedarsku konfiguraciju.

Moderne ideje o valenciji

Od pojave teorije hemijske veze, koncept "valencije" je pro?ao zna?ajnu evoluciju. Trenutno nema strogo znanstveno tuma?enje, stoga je gotovo potpuno istisnut iz nau?nog rje?nika i koristi se uglavnom u metodolo?ke svrhe.

U osnovi, valencija hemijskih elemenata se shvata kao sposobnost njegovih slobodnih atoma da formiraju odre?eni broj kovalentnih veza. U spojevima s kovalentnim vezama, valencija atoma je odre?ena brojem formiranih dvoelektronskih veza sa dva centra. Upravo je to pristup usvojen u teoriji lokaliziranih valentnih veza, koju su 1927. predlo?ili W. Heitler i F. London 1927. O?igledno, ako atom ima n nespareni elektroni i m usamljenih elektronskih parova, onda se ovaj atom mo?e formirati n+m kovalentne veze sa drugim atomima. Prilikom procjene maksimalne valencije treba po?i od elektronske konfiguracije hipoteti?ke, tzv. “uzbu?eno” (valentno) stanje. Na primjer, maksimalna valencija atoma berilija, bora i du?ika je 4 (na primjer, u Be(OH) 4 2-, BF 4 - i NH 4 +), fosfora - 5 (PCl 5), sumpora - 6 ( H 2 SO 4), hlor - 7 (Cl 2 O 7).

U nekim slu?ajevima, karakteristike molekularnog sistema kao ?to su oksidaciono stanje elementa, efektivni naboj na atomu, koordinacijski broj atoma, itd., mogu biti bliske, pa ?ak i kvantitativno, ali nisu ni na koji na?in identi?ne jedna drugoj. Na primjer, u izoelektronskim molekulima du?ika N 2, uglji?nog monoksida CO i jona cijanida CN - ostvaruje se trostruka veza (to jest, valencija svakog atoma je 3), ali je oksidacijsko stanje elemenata 0 , +2, -2, +2 i -3. U molekulu etana (vidi sliku), ugljik je ?etverovalentan, kao u ve?ini organskih spojeva, dok je oksidacijsko stanje formalno jednako -3.

Ovo posebno va?i za molekule sa delokalizovanim hemijskim vezama, na primer, u azotnoj kiselini, oksidaciono stanje azota je +5, dok azot ne mo?e imati valenciju ve?u od 4. Pravilo poznato iz mnogih ?kolskih ud?benika je „Maksimalno valence element je numeri?ki jednak broju grupe u periodnom sistemu" - odnosi se isklju?ivo na oksidaciono stanje. Koncepti “konstantne valencije” i “varijabilne valencije” tako?er se prvenstveno odnose na oksidacijsko stanje.

vidi tako?e

Bilje?ke

Linkovi

• Ugay Ya A. Valencija, kemijska veza i oksidacijsko stanje su najva?niji koncepti kemije // Soros obrazovni ?asopis. - 1997. - br. 3. - P. 53-57.
• / Levchenkov S.I. Kratak pregled istorije hemije

Knji?evnost

• L. Pauling Priroda hemijske veze. M., L.: Dr?ava. NTI chem. knji?evnost, 1947.
• Cartmell, Foles. Valencija i struktura molekula. M.: Hemija, 1979. 360 str.]
• Coulson Ch. Valence. M.: Mir, 1965.
• Murrell J., Kettle S., Tedder J. Teorija valencije. Per. sa engleskog M.: Mir. 1968.
• Razvoj doktrine valencije. Ed. Kuznjecova V.I. M.: Khimiya, 1977. 248 str.
• Valencija atoma u molekulama / Korolkov D.V. Osnove neorganske hemije - M.: Obrazovanje, 1982. - P. 126.

Wikimedia fondacija. 2010.

Pogledajte ?ta je "Valencija" u drugim rje?nicima:

VALENCIJA, mjera „mo?i povezivanja” hemijskog elementa, jednaka broju pojedina?nih HEMIJSKIH VEZA koje jedan ATOM mo?e formirati. Valentnost atoma odre?ena je brojem ELEKTRONA na najvi?em (valentnom) nivou (spolja?nje ... ... Nau?no-tehni?ki enciklopedijski re?nik

VALENCE- (od latinskog valere zna?iti), ili atomi?nost, broj atoma vodika ili ekvivalentnih atoma ili radikala, dati atom ili radikal se mo?e pridru?iti roju. V. je jedna od osnova za distribuciju elemenata u periodnom sistemu D.I....... Velika medicinska enciklopedija

Valence- * valencija * valencija pojam dolazi od lat. ima mo?. 1. U hemiji je to sposobnost atoma hemijskih elemenata da formiraju odre?eni broj hemijskih veza sa atomima drugih elemenata. U svjetlu strukture V. atoma, ovo je sposobnost atoma...... Genetika. enciklopedijski rje?nik

- (od latinskog valentia sila) u fizici, broj koji pokazuje koliko atoma vodika dati atom mo?e spojiti ili zamijeniti njima. U psihologiji, valencija je oznaka koja dolazi iz Engleske za motiviraju?u sposobnost. Filozofski...... Philosophical Encyclopedia

Atomicity Rje?nik ruskih sinonima. valencija imenica, broj sinonima: 1 atomi?nost (1) ASIS rje?nik sinonima. V.N. Trishin... Re?nik sinonima

VALENCE- (od latinskog valentia - jak, izdr?ljiv, uticajan). Sposobnost rije?i da se gramati?ki kombinuje s drugim rije?ima u re?enici (na primjer, za glagole, valencija odre?uje sposobnost kombiniranja sa subjektom, direktnim ili indirektnim objektom) ... Novi rje?nik metodi?kih pojmova i pojmova (teorija i praksa nastave jezika)

- (od latinskog valentia sila), sposobnost atoma hemijskog elementa da ve?e ili zameni odre?eni broj drugih atoma ili atomskih grupa kako bi formirao hemijsku vezu... Moderna enciklopedija

- (od latinskog valentia sila) sposobnost atoma hemijskog elementa (ili atomske grupe) da formira odre?eni broj hemijskih veza sa drugim atomima (ili atomskim grupama). Umjesto valencije ?esto se koriste u?i pojmovi, npr. Veliki enciklopedijski rje?nik

DEFINICIJA

Ispod valence odnosi se na svojstvo atoma datog elementa da spoji ili zamijeni odre?eni broj atoma drugog elementa.

Mjera valencije stoga mo?e biti broj hemijskih veza koje formira dati atom sa drugim atomima. Dakle, trenutno se pod valentno??u hemijskog elementa obi?no podrazumeva njegova sposobnost (u u?em smislu, mera njegove sposobnosti) da formira hemijske veze (slika 1). U prikazu metode valentne veze, numeri?ka vrijednost valencije odgovara broju kovalentnih veza koje atom formira.

Rice. 1. Shematsko formiranje molekula vode i amonijaka.

Tabela valencije hemijskih elemenata

U po?etku je valentnost vodonika uzeta kao jedinica valencije. Valencija drugog elementa izra?ava se brojem atoma vodika koje jedan atom ovog elementa dodaje sebi ili zamjenjuje (tzv. valencija vodika). Na primjer, u spojevima sastava HCl, H 2 O, NH 3, CH 4, valencija vodika klora je jedan, kisika - dva, du?ika - tri, ugljika - ?etiri.

Tada je odlu?eno da se valenca ?eljenog elementa mo?e odrediti i kisikom, ?ija je valencija po pravilu jednaka dva. U ovom slu?aju, valencija hemijskog elementa se izra?unava kao dvostruki broj atoma kiseonika koji mogu da prika?e jedan atom ovog elementa (tzv. valencija kiseonika). Na primjer, u spojevima sastava N 2 O, CO, SiO 2, SO 3, valencija kisika du?ika je jedan, ugljika - dva, silicija - ?etiri, sumpora - ?est.

U stvari, pokazalo se da ve?ina kemijskih elemenata ima razli?ite vrijednosti valencije u spojevima vodika i kisika: na primjer, valencija sumpora u vodiku je dva (H 2 S), a u kisiku - ?est (SO 3). Osim toga, ve?ina elemenata pokazuje razli?ite valencije u svojim spojevima. Na primjer, ugljik formira dva oksida: CO monoksid i CO 2 dioksid. U prvom od kojih je valencija ugljika II, au drugom - ?etiri. Iz toga slijedi da je, po pravilu, nemogu?e okarakterizirati valenciju elementa bilo kojim jednim brojem.

Najve?e i najni?e valencije hemijskih elemenata

Vrijednosti najve?e i najni?e valencije nekog kemijskog elementa mogu se odrediti pomo?u periodnog sistema D.I. Mendeljejev. Najve?a valencija elementa poklapa se sa brojem grupe u kojoj se nalazi, a najmanja je razlika izme?u broja 8 i broja grupe. Na primjer, brom se nalazi u grupi VIIA, ?to zna?i da mu je najvi?a valencija VII, a najni?a I.

Postoje elementi sa tzv. konstantne valencije (metali grupa IA i IIA, aluminijum, vodonik, fluor, kiseonik), koji u svojim jedinjenjima pokazuju jedno oksidaciono stanje, koje se naj?e??e poklapa sa brojem grupe periodnog sistema D.I. Mendeljejeva, gdje se nalaze).

Elementi koje karakterizira nekoliko vrijednosti valencije (a ne uvijek najve?a i najni?a valencija) nazivaju se varijabilnom valentno??u. Na primjer, sumpor karakteriziraju valencije II, IV i VI.

Da biste lak?e zapamtili koliko i koje valencije su karakteristi?ne za odre?eni hemijski element, koristite tabele valencija hemijskih elemenata koje izgledaju ovako:

Primjeri rje?avanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2