Валентность что это такое

Валентность — Википедия

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

История возникновения понятия «валентность»[править | править код]

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» (соединительном весе), 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 году 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 году взгляды, почти совпадающие с идеями Кекуле, высказал в статье «О новой химической теории» Арчибальд Скотт Купер.

Уже три года спустя, в сентябре 1861-го, 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.

Молекулярные модели Гофмана

Огромным достоинством теории валентности явилась возможность наглядного изображения молекулы. В 1860-х годах появились первые молекулярные модели. Уже в 1864 году 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 году А. фон Гофман продемонстрировал первые шаростержневые модели, в которых роль атомов играли крокетные шары. В 1866 году в учебнике Кекуле появились рисунки стереохимических моделей, в которых атом углерода имел тетраэдрическую конфигурацию.

Первоначально за единицу валентности была принята валентность атома водорода. Валентность другого элемента можно при этом выразить числом атомов водорода, которое присоединяет к себе или замещает один атом этого другого элемента. Определенная таким образом валентность называется валентностью в водородных соединениях или валентностью по водороду: так, в соединениях HCl, H₂O, NH₃, CH₄ валентность по водороду хлора равна единице, кислорода — двум, азота — трём, углерода — четырём.

Валентность кислорода, как правило, равна двум. Поэтому, зная состав или формулу кислородного соединения того или иного элемента, можно определить его валентность как удвоенное число атомов кислорода, которое может присоединять один атом данного элемента. Определенная таким образом валентность называется валентностью элемента в кислородных соединениях или валентностью по кислороду: так, в соединениях K₂O, CO, N₂O₃, SiO₂, SO₃ валентность по кислороду калия равна единице, углерода — двум, азота — трём, кремния — четырём, серы — шести.

У большинства элементов значения валентности в водородных и в кислородных соединениях различны: например, валентность серы по водороду равна двум (H₂S), а по кислороду — шести (SO₃). Кроме того, большинство элементов проявляет в разных своих соединениях различную валентность [некоторые элементы могут не иметь ни гидридов, ни оксидов]. Например, углерод образует с кислородом два оксида: монооксид углерода CO и диоксид углерода CO₂. В монооксиде углерода валентность углерода равна двум, а в диоксиде — четырём (некоторые элементы способны образовывать также пероксиды). Из рассмотренных примеров следует, что охарактеризовать валентность элемента каким-нибудь одним числом и/или методом, как правило, нельзя.

Современные представления о валентности[править | править код]

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 обычно понимается способность свободных его атомов (в более узком смысле — мера его способности) 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. 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 бора, углерода и азота равна 4 (например, в [BF₄]⁻, CH₄ и [NH₄]⁺), фосфора — 5 (PCl₅), серы — 6 (H₂SO₄), хлора — 7 (Cl₂O₇).
Число связей, которые может образовывать атом, равно числу его неспаренных электронов, идущих на образование общих электронных пар (молекулярных двухэлектронных облаков). Ковалентная связь может образовываться также по донорно-акцепторному механизму. При этом в обоих случаях не учитывается полярность образовавшихся связей, а потому валентность не имеет знака — она не может быть ни положительной, ни отрицательной, в отличие от степени окисления (N₂, NO₂, NH₃ и [NH₄]⁺).

Структурная формула молекулы этана

Кроме валентности по водороду и по кислороду, способность атомов данного элемента соединяться друг с другом или с атомами других элементов в ряде случаев можно выразить [часто и отождествить] иными способами: как, например, степень окисления элемента (условный заряд атома в предположении, что вещество состоит из ионов), ковалентность (число химических связей, образуемых атомом данного элемента, в том числе и с одноимённым элементом; см. ниже), координационное число атома (число атомов, непосредственно окружающих данный атом) и т. п. 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 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] — нельзя говорить о валентности элементов в соединениях, где отсутствуют ковалентные связи (чаще в таких случаях корректнее говорить о степени окисления). Представления о валентности не применимы для описания кластерных соединений, бороводородов, карборанов, π-комплексов, соединений благородных газов и многих других. Например, катионы щелочных металлов в комплексах с краун-эфирами проявляют валентность, намного превышающую их степень окисления.

Некорректным будет использование валентности для описания соединений с ионной кристаллической структурой. 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].

Ковалентность элемента (мера валентных возможностей элементов; ёмкость насыщения) определяется общим числом неспаренных электронов [валентных электронных пар^[8]] как в нормальном, так и в возбуждённом состоянии атома, или, иначе говоря, число образуемых атомом ковалентных связей (углерод 2s²2p² II-ковалентен, а в возбуждённом состоянии C* 2s¹2p³ — IV-ковалентный; таким образом в CO и CO₂ валентность составляет II или IV, а ковалентность — II и/или IV). Так, ковалентность азота в молекулах N₂, NH₃, Al≡N и цианамиде Ca=N-C≡N равна трём, ковалентность кислорода в молекулах H₂O и CO₂ — двум, ковалентность углерода в молекулах CH₄, CO₂ и кристалле C (алмаза) — четырём.

В классическом и/или пост-квантовохимическом представлении по электронным спектрам поглощения двухатомных молекул можно определять число оптических (валентных) электронов при данной энергии возбуждения^[9]. Согласно этому методу, обратная величина тангенса угла наклона корреляционной прямой/прямых (при релевантных значениях молекулярных электронных термов, которые образованы относительными суммами атомных) соответствует числу пар валентных электронов, то есть валентности в её классическом понимании^[10].

Между валентностью [стехиометрической] в данном соединении, мольной массой его атомов и его эквивалентной массой существует простое соотношение, непосредственно вытекающее из атомной теории и определения понятия «эквивалентная масса».

Стехиометрическая валентность [расчётная] элемента в данном соединении^[11] равна молекулярной массе его атомов (в г/моль), делённой на эквивалентную массу элемента (в г/моль):

V=ME{\displaystyle V={\frac {M}{E}}}

V — Стехиометрическая валентность
M — Молекулярная масса (г/моль)
E — Эквивалентная масса (г/моль)
Так, стехиометрическая валентность углерода в CO 12 (г/моль) /6 (г/моль) = 2, а в CO₂ 12 /3 = 4.

В неорганической химии во многих случаях понятие валентности элемента теряет определённость: эта величина зависит от знания химического строения соединения, во многих случаях она может быть больше номера группы (таблицы ПСХЭ). В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической химии — валентность, так как большинство неорганических веществ имеет немолекулярное строение, а органических — молекулярное. Нельзя отождествлять эти два понятия, даже если они численно совпадают. Широко применяется также термин «валентные электроны», то есть наиболее слабо связанные с ядром атома, чаще всего внешние электроны.

По валентности элементов можно составлять истинные формулы соединений, и, наоборот, исходя из истинных формул, можно определять валентности элементов в данных соединениях. При этом необходимо придерживаться принципа, согласно которому произведение валентности одного элемента на число его атомов равно произведению валентности второго элемента на число его атомов. Так, чтобы составить формулу оксида азота (III), следует записать сверху над символом валентности элементов NIII{\displaystyle {\stackrel {III}{\mbox{N}}}} OII{\displaystyle {\stackrel {II}{\mbox{O}}}}. Определив наименьший общий знаменатель и разделив его на соответствующие валентности, получим атомное соотношение азота к кислороду, а именно 2 : 3. Следовательно, формула оксида азота (III) соответствует N+32O−23{\displaystyle {\stackrel {+3}{\mbox{N}}}_{2}{\stackrel {-2}{\mbox{O}}}_{3}}. Для определения валентности поступают таким же образом наоборот.

↑ Valence — Online Etymology Dictionary.
↑ Partington, J.R. A Short History of Chemistry (неопр.). — Dover Publications, Inc, 1989. — ISBN 0-486-65977-1.
↑ Frankland E. On a New Series of Organic Bodies Containing Metals. // Phil. Trans. 1852. Vol. 142. P. 417—444.
↑ Неорганическая химия / Б. Д. Степин, А. А. Цветков ; Под ред. Б. Д. Степина. — М.: Высш. шк., 1994. — С. 71—72
↑ ¹ ² Валентность атомов в молекулах / Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — С. 126
↑ Развитие учения о валентности. Под ред. Кузнецова В. И. М.: Химия, 1977. стр.19.
↑ Татевский В. М. Квантовая механика и теория строения молекул. М.: Изд-во МГУ, 1965. Глава 3.
↑ в том числе в донорно-акцепторной связи
↑ Серов Н. В. Электронные термы простых молекул // Оптика и спектроскопия, 1984, Т.56, вып.3, с. 390—406.
↑ Ionov S.P. and Kuznetsov N.T. Excited and Ionized and States of h3 in Terms of the Structural Thermodynamic Model// Russian Journal of Inorganic Chemistry Vol. 50, No. 2, February 2005, pp. 233—237
↑ В предположении что Валентность неизвестна, но известны молекулярная масса и эквивалентная масса соединения.

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. (недоступная ссылка)
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 6. Валентность – HIMI4KA

В уроке 6 «Валентность» из курса «Химия для чайников» дадим определение валентности, научимся ее определять; рассмотрим элементы с постоянной и переменной валентностью, кроме того научимся составлять химические формулы по валентности. Напоминаю, что в прошлом уроке «Химическая формула» мы дали определение химическим формулам и их индексам, а также выяснили различия химических формул веществ молекулярного и немолекулярного строения.

Вы уже знаете, что в химических соединениях атомы разных элементов находятся в определенных числовых соотношениях. От чего зависят эти соотношения?

Рассмотрим химические формулы нескольких соединений водорода с атомами других элементов:

Нетрудно заметить, что атом хлора связан с одним атомом водорода, атом кислорода — с двумя, атом азота — с тремя, а атом углерода — с четырьмя атомами водорода. В то же время в молекуле углекислого газа СО₂ атом углерода связан с двумя атомами кислорода. Из этих примеров видно, что атомы обладают разной способностью соединяться с другими атомами. Такая способность атомов выражается с помощью численной характеристики, называемой валентностью.

Валентность — численная характеристика способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами.

Поскольку один атом водорода может соединиться только с одним атомом другого элемента, валентность атома водорода принята равной единице. Иначе говорят, что атом водорода обладает одной единицей валентности, т. е. он одновалентен.

Валентность атома какого-либо другого элемента равна числу соединившихся с ним атомов водорода. Поэтому в молекуле HCl у атома хлора валентность равна единице, а в молекуле H₂O у атома кислорода валентность равна двум. По той же причине в молекуле NH₃ валентность атома азота равна трем, а в молекуле CH₄ валентность атома углерода равна четырем. Если условно обозначить единицу валентности черточкой |, вышесказанное можно изобразить схематически:

Следовательно, валентность атома любого элемента есть число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента связан данный атом в химическом соединении.

Численные значения валентности обозначают римскими цифрами над символами химических элементов:

Определение валентности

Однако водород образует соединения далеко не со всеми элементами, а вот кислородные соединения есть почти у всех элементов. И во всех таких соединениях атомы кислорода проявляют валентность, равную двум. Зная это, можно определять валентности атомов других элементов в их бинарных соединениях с кислородом. (Бинарными называются соединения, состоящие из атомов двух химических элементов.)

Чтобы это сделать, необходимо соблюдать простое правило: в химической формуле вещества суммарные числа единиц валентности атомов каждого элемента должны быть одинаковыми.

Так, в молекуле воды H₂O общее число единиц валентности двух атомов водорода равно произведению валентности одного атома на соответствующий числовой индекс в формуле:

Так же определяют число единиц валентности атома кислорода:

По величине валентности атомов одного элемента можно определить валентность атомов другого элемента. Например, определим валентность атома углерода в молекуле углекислого газа СО₂:

Согласно вышеприведенному правилу х·1 = II·2, откуда х = IV.

Существует и другое соединение углерода с кислородом — угарный газ СО, в молекуле которого атом углерода соединен только с одним атомом кислорода:

В этом веществе валентность углерода равна II, так как х·1 = II·1, откуда х = II:

Постоянная и переменная валентность

Как видим, углерод соединяется с разным числом атомов кислорода, т. е. имеет переменную валентность. У большинства элементов валентность — величина переменная. Только у водорода, кислорода и еще нескольких элементов она постоянна (см. таблицу).

Составление химических формул по валентности

Зная валентность элементов, можно составлять формулы их бинарных соединений. Например, необходимо записать формулу кислородного соединения хлора, в котором валентность хлора равна семи. Порядок действий здесь таков.

Еще один пример. Составим формулу соединения кремния с азотом, если валентность кремния равна IV, а азота — III.

Записываем рядом символы элементов в следующем виде:

Затем находим НОК валентностей обоих элементов. Оно равно 12 (IV·III).

Определяем индексы каждого элемента:

Записываем формулу соединения: Si₃N₄.

В дальнейшем при составлении формул веществ не обязательно указывать цифрами значения валентностей, а необходимые несложные вычисления можно выполнять в уме.

Краткие выводы урока:

Численной характеристикой способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами является валентность.
Валентность водорода постоянна и равна единице. Валентность кислорода также постоянна и равна двум.
Валентность большинства остальных элементов не является постоянной. Ее можно определить по формулам их бинарных соединений с водородом или кислородом.

Надеюсь урок 6 «Валентность» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

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:

Элементы	Постоянная 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 A_xB_y: 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 - Ca_xH_y. 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 - S_xF_y. 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 - 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

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)₄^2-, 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.

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.

См. также

Примечания

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

Валентность. Определение валентности. - Основы химии на Ида Тен

Валентность элементов

До сих пор вы пользовались химическими формулами веществ, приведенными в учебнике, или теми, которые вам называл учитель. Как же правильно составлять химические формулы?

Химические формулы веществ составляются на основе знания качественного и количественного состава вещества. Веществ существует гигантское количество, естественно запомнить все формулы невозможно. Это и не нужно! Важно знать определенную закономерность, согласно которой атомы способны соединяться друг с другом с образованием новых химических соединений. Такая способность называется валентностью.

Валентность – свойство атомов элементов присоединять определенное число атомов других элементов Рассмотрим модели молекул некоторых веществ, таких, как вода, метан и углекислый газ.

Видно, что в молекуле воды атом кислорода присоединяет два атома водорода. Следовательно, его валентность равна двум. В молекуле метана атом углерода присоединяет четыре атома водорода, его валентность в данном веществе равна четырем. Валентность водорода в обоих случаях равна одному.

Поддержка проекта

Такую же валентность углерод проявляет и в углекислом газе, но в отличие от метана, атом углерода присоединяет два атома кислорода, так как валентность кислорода равна двум. Существуют элементы, валентность которых не меняется в соединениях. О таких элементах говорят, что они обладают постоянной валентностью. Если же валентность элемента может быть различной – это элементы с переменной валентностью. Валентность некоторых химических элементов приведена в таблице 2. Валентность принято обозначать римскими числами. Таблица 2. Валентность некоторых химических элементов

Символ элемента	Валентность	Символ элемента	Валентность
H, Li, Na, K, F, Ag	I	C, Si, Sn, Pb	II, IV
Be, Mg, Ca, Ba, Zn, O	II	N	I, II, III, IV
Al, B	III	P, As, Sb	III, V
S	II, IV, VI	Cl	I, II,III, IV,V, VII
Br, I	I, III, V	Ti	II, III, IV

Стоит отметить, что высшая валентность элемента численно совпадает с порядковым номером группы Периодической Системы, в которой он находится. Например, углерод находиться в IV группе, его высшая валентность равна IV. Исключение составляют три элемента:

азот – находится в V группе, но его высшая валентность IV;
кислород – находится в VI группе, но его высшая валентность II;
фтор – находится в VII группе, но его высшая валентность – I.

Исходя из того, что все элементы расположены в восьми группах Периодической Системы, валентность может принимать значения от I до VIII.

Составление формул веществ при помощи валентности

Для составления формул веществ при помощи валентности воспользуемся определенным алгоритмом:

Алгоритм	Пример
Записать химические формулы элементов
Вверху, над символами элементов записать значение их валентности. Для элементов с переменной валентностью конкретная валентность указана в условии
Найти наименьшее общее кратное (НОК) значений валентности, записать его вверху
Поделить НОК на значения валентностей элементов – это индексы, выражающие число атомов	10:V=2(P) 10:II=5(O) P2O5

Определение валентности по формуле вещества

Чтобы определить валентность элементов по формуле вещества, необходим обратный порядок действий. Рассмотрим его также при помощи алгоритма:

Алгоритм	Пример
Записать формулу вещества
Указать известную валентность элемента (для элементов с постоянной валентностью)
Найти наименьшее общее кратное (НОК) валентности и индекса элемента
Поделить значение НОК на индекс элемента, валентность которого неизвестна

При изучении данного параграфа были рассмотрены сложные вещества, в состав которых входят только два вида атомов химических элементов. Формулы более сложных веществ составляются иначе.

Бинарные соединения – соединения, в состав которых входит два вида атомов элементов

Для определения порядка последовательности соединения атомов используют структурные (графические) формулы веществ. В таких формулах валентности элементов обозначают валентными штрихами (черточками). Например, молекулу воды можно изобразить как

Н─О─Н

Графическая формула изображает только порядок соединения атомов, но не структуру молекул. В пространстве такие молекулы могут выглядеть иначе. Так, молекула воды имеет угловую структурную формулу:

Валентность – способность атомов элементов присоединять определенное число атомов других химических элементов
Существуют элементы с постоянной и переменной валентностью
Высшая валентность химического элемента совпадает с его номером группы в Периодической Системе химических элементов Д.И. Менделеева. Исключения: азот, кислород, фтор
Бинарные соединения – соединения, в состав которых входит два вида атомов химических элементов
Графические формулы отражают порядок связей атомов в молекуле при помощи валентных штрихов
Структурная формула отражает реальную форму молекулы в пространстве

таблица или схема постоянной валентности в соединениях и как ее определить по формулам в 8 классе

Валентность химических элементов – это способность у атомов хим. элементов образовывать некоторое число химических связей. Принимает значения от 1 до 8 и не может быть равна 0.

Определяется числом электронов атома затраченых на образование хим. связей с другим атомом. Валентность это реальная величина. Обозначается римскими цифрами (I ,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Валентность химических элементов (Таблица)

Как можно определить валентность в соединениях:

Валентность водорода (H) постоянна всегда 1. Отсюда в соединении h3O валентность O равна 2.
Валентность кислорода (O) постоянна всегда 2. Отсюда в соединении СО2 валентность С равно 4.
Высшая валентность всегда равна № группы.
Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в Таблице Менделеева) и номером группы, в которой находится элемент.
У металлов в подгруппах А таблицы Менделеева, валентность = № группы.
У неметаллов обычно две валентности: высшая и низшая.

Валентность химических элементов может быть постоянной и переменной. Постоянная в основном у металлов главных подгрупп, переменная у неметаллов и металлов побочных подгруп.

Таблица валентности химических элементов

Атомный №	Химический элемент	Символ	Валентность химических элементов	Примеры соединений
1	Водород / Hydrogen	H	I	HF
2	Гелий / Helium	He	отсутствует	—
3	Литий / Lithium	Li	I	Li2O
4	Бериллий / Beryllium	Be	II	Beh3
5	Бор / Boron	B	III	BCl3
6	Углерод / Carbon	C	IV, II	CO2, Ch5
7	Азот / Nitrogen	N	III, IV	Nh4
8	Кислород / Oxygen	O	II	h3O, BaO
9	Фтор / Fluorine	F	I	HF
10	Неон / Neon	Ne	отсутствует	—
11	Натрий / Sodium	Na	I	Na2O
12	Магний / Magnesium	Mg	II	MgCl2
13	Алюминий / Aluminum	Al	III	Al2O3
14	Кремний / Silicon	Si	IV	SiO2, SiCl4
15	Фосфор / Phosphorus	P	III, V	Ph4, P2O5
16	Сера / Sulfur	S	VI, IV, II	h3S, SO3
17	Хлор / Chlorine	Cl	I, III, V, VII	HCl, ClF3
18	Аргон / Argon	Ar	отсутствует	—
19	Калий / Potassium	K	I	KBr
20	Кальций / Calcium	Ca	II	Cah3
21	Скандий / Scandium	Sc	III	Sc2S3
22	Титан / Titanium	Ti	II, III, IV	Ti2O3, Tih5
23	Ванадий / Vanadium	V	II, III, IV, V	VF5, V2O3
24	Хром / Chromium	Cr	II, III, VI	CrCl2, CrO3
25	Марганец / Manganese	Mn	II, III, IV, VI, VII	Mn2O7, Mn2(SO4)3
26	Железо / Iron	Fe	II, III	FeSO4, FeBr3
27	Кобальт / Cobalt	Co	II, III	CoI2, Co2S3
28	Никель / Nickel	Ni	II, III, IV	NiS, Ni(CO)4
29	Медь / Copper	Сu	I, II	CuS, Cu2O
30	Цинк / Zinc	Zn	II	ZnCl2
31	Галлий / Gallium	Ga	III	Ga(OH)3
32	Германий / Germanium	Ge	II, IV	GeBr4, Ge(OH)2
33	Мышьяк / Arsenic	As	III, V	As2S5, h4AsO4
34	Селен / Selenium	Se	II, IV, VI,	h3SeO3
35	Бром / Bromine	Br	I, III, V, VII	HBrO3
36	Криптон / Krypton	Kr	VI, IV, II	KrF2, BaKrO4
37	Рубидий / Rubidium	Rb	I	RbH
38	Стронций / Strontium	Sr	II	SrSO4
39	Иттрий / Yttrium	Y	III	Y2O3
40	Цирконий / Zirconium	Zr	II, III, IV	ZrI4, ZrCl2
41	Ниобий / Niobium	Nb	I, II, III, IV, V	NbBr5
42	Молибден / Molybdenum	Mo	II, III, IV, V, VI	Mo2O5, MoF6
43	Технеций / Technetium	Tc	I — VII	Tc2S7
44	Рутений / Ruthenium	Ru	II — VIII	RuO4, RuF5, RuBr3
45	Родий / Rhodium	Rh	I, II, III, IV, V	RhS, RhF3
46	Палладий / Palladium	Pd	I, II, III, IV	Pd2S, PdS2
47	Серебро / Silver	Ag	I, II, III	AgO, AgF2, AgNO3
48	Кадмий / Cadmium	Cd	II	CdCl2
49	Индий / Indium	In	III	In2O3
50	Олово / Tin	Sn	II, IV	SnBr4, SnF2
51	Сурьма / Antimony	Sb	III, IV, V	SbF5, Sbh4
52	Теллур / Tellurium	Te	VI, IV, II	Teh3, H6TeO6
53	Иод / Iodine	I	I, III, V, VII	HIO3, HI
54	Ксенон / Xenon	Xe	II, IV, VI, VIII	XeF6, XeO4, XeF2
55	Цезий / Cesium	Cs	I	CsCl
56	Барий / Barium	Ba	II	Ba(OH)2
57	Лантан / Lanthanum	La	III	Lah4
58	Церий / Cerium	Ce	III, IV	CeO2 , CeF3
59	Празеодим / Praseodymium	Pr	III, IV	PrF4, PrO2
60	Неодим / Neodymium	Nd	III	Nd2O3
61	Прометий / Promethium	Pm	III	Pm2O3
62	Самарий / Samarium	Sm	II, III	SmO
63	Европий / Europium	Eu	II, III	EuSO4
64	Гадолиний / Gadolinium	Gd	III	GdCl3
65	Тербий / Terbium	Tb	III, IV	TbF4, TbCl3
66	Диспрозий / Dysprosium	Dy	III	Dy2O3
67	Гольмий / Holmium	Ho	III	Ho2O3
68	Эрбий / Erbium	Er	III	Er2O3
69	Тулий / Thulium	Tm	II, III	Tm2O3
70	Иттербий / Ytterbium	Yb	II, III	YO
71	Лютеций / Lutetium	Lu	III	LuF3
72	Гафний / Hafnium	Hf	II, III, IV	HfBr3, HfCl4
73	Тантал / Tantalum	Ta	I — V	TaCl5, TaBr2, TaCl4
74	Вольфрам / Tungsten	W	II — VI	WBr6, Na2WO4
75	Рений / Rhenium	Re	I — VII	Re2S7, Re2O5
76	Осмий / Osmium	Os	II — VI, VIII	OsF8, OsI2, Os2O3
77	Иридий / Iridium	Ir	I — VI	IrS3, IrF4
78	Платина / Platinum	Pt	I, II, III, IV, V	Pt(SO4)3, PtBr4
79	Золото / Gold	Au	I, II, III	AuH, Au2O3, Au2Cl6
80	Ртуть / Mercury	Hg	II	HgF2, HgBr2
81	Талий / Thallium	Tl	I, III	TlCl3, TlF
82	Свинец / Lead	Pb	II, IV	PbS, Pbh5
83	Висмут / Bismuth	Bi	III, V	BiF5, Bi2S3
84	Полоний / Polonium	Po	VI, IV, II	PoCl4, PoO3
85	Астат / Astatine	At	нет данных	—
86	Радон / Radon	Rn	отсутствует	—
87	Франций / Francium	Fr	I	—
88	Радий / Radium	Ra	II	RaBr2
89	Актиний / Actinium	Ac	III	AcCl3
90	Торий / Thorium	Th	II, III, IV	ThO2, ThF4
91	Проактиний / Protactinium	Pa	IV, V	PaCl5, PaF4
92	Уран / Uranium	U	III, IV	UF4, UO3
93	Нептуний	Np	III — VI	NpF6, NpCl4
94	Плутоний	Pu	II, III, IV	PuO2, PuF3, PuF4
95	Америций	Am	III — VI	AmF3, AmO2
96	Кюрий	Cm	III, IV	CmO2, Cm2O3
97	Берклий	Bk	III, IV	BkF3, BkO2
98	Калифорний	Cf	II, III, IV	Cf2O3
99	Эйнштейний	Es	II, III	EsF3
100	Фермий	Fm	II, III	—
101	Менделевий	Md	II, III	—
102	Нобелий	No	II, III	—
103	Лоуренсий	Lr	III	—
Номер	Элемент	Символ	Валентность химических элементов	Пример

Источник: https://infotables.ru/khimiya/1071-valentnost-khimicheskikh-elementov

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Электроотрицательность — способность атома какого-либо химического элемента в соединении оттягивать на себя электроны связанных с ним атомов других химических элементов.

Электроотрицательность, как и прочие свойства атомов химических элементов, изменяется с увеличением порядкового номера элемента периодически:

График выше демонстрирует периодичность изменения электроотрицательности элементов главных подгрупп в зависимости от порядкового номера элемента.
При движении вниз по подгруппе таблицы Менделеева электроотрицательность химических элементов уменьшается, при движении вправо по периоду возрастает.
Электроотрицательность отражает неметалличность элементов: чем выше значение электроотрицательности, тем более у элемента выражены неметаллические свойства.

Степень окисления

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

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

Степень окисления химических элементов в простых веществах всегда равна нулю.

Существуют элементы, проявляющие в сложных веществах постоянную степень окисления:

Щелочные металлы, т.е. все металлы IA группы — Li, Na, K, Rb, Cs, Fr	+1
Все элементы II группы, кроме ртути: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd	+2
Алюминий Al	+3
Фтор F	-1

Существуют химические элементы, которые проявляют в подавляющем большинстве соединений постоянную степень окисления. К таким элементам относятся:

водород H	+1	Гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов, например:
кислород O	-2	Пероксиды водорода и металлов: Фторид кислорода —

Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле всегда равна нулю. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.

Высшая (максимальная) степень окисления равна номеру группы. Исключения, которые не попадают под это правило, — элементы побочной подгруппы I группы, элементы побочной подгруппы VIII группы, а также кислород и фтор.

Химические элементы, номер группы которых не совпадает с их высшей степенью окисления (обязательные к запоминанию)

Кислород	VI	+2 (в OF2)
Фтор	VII
Медь	I	+2
Железо	VIII	+6 (например K2FeO4)

Низшая степень окисления металлов всегда равна нулю, а низшая степень окисления неметаллов рассчитывается по формуле:

низшая степень окисления неметалла = №группы − 8

Отталкиваясь от представленных выше правил, можно установить степень окисления химического элемента в любом веществе.

Валентность

Валентность — число химических связей, которые образует атом элемента в химическом соединении.

Валентность атомов обозначается римскими цифрами: I, II, III и т.д.

Валентные возможности атома зависят от количества:

неспаренных электронов
неподеленных электронных пар на орбиталях валентных уровней
пустых электронных орбиталей валентного уровня

Валентные возможности атома водорода

Было сказано, что на валентные возможности могут влиять три фактора — наличие неспаренных электронов, наличие неподеленных электронных пар на внешнем уровне, а также наличие вакантных (пустых) орбиталей внешнего уровня.

Мы видим на внешнем (и единственном) энергетическом уровне один неспаренный электрон. Исходя из этого, водород может точно иметь валентность, равную I. Однако на первом энергетическом уровне есть только один подуровень — s, т.е. атом водорода на внешнем уровне не имеет как неподеленных электронных пар, так и пустых орбиталей.

Таким образом, единственная валентность, которую может проявлять атом водорода, равна I.

Валентные возможности атома углерода

Рассмотрим электронное строение атома углерода. В основном состоянии электронная конфигурация его внешнего уровня выглядит следующим образом:

Т.е. в основном состоянии на внешнем энергетическом уровне невозбужденного атома углерода находится 2 неспаренных электрона. В таком состоянии он может проявлять валентность, равную II.

Однако атом углерода очень легко переходит в возбужденное состояние при сообщении ему энергии, и электронная конфигурация внешнего слоя в этом случае принимает вид:

Несмотря на то что на процесс возбуждения атома углерода тратится некоторое количество энергии, траты с избытком компенсируются при образовании четырех ковалентных связей.

По этой причине валентность IV намного более характерна для атома углерода. Так, например, валентность IV углерод имеет в молекулах углекислого газа, угольной кислоты и абсолютно всех органических веществ.

Помимо неспаренных электронов и неподеленных электронных пар на валентные возможности также влияет наличие вакантных ( ) орбиталей валентного уровня.

Наличие таких орбиталей на заполняемом уровне приводит к тому, что атом может выполнять роль акцептора электронной пары, т.е. образовывать дополнительные ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму.

Так, например, вопреки ожиданиям, в молекуле угарного газа CO связь не двойная, а тройная, что наглядно показано на следующей иллюстрации:

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома углерода:

Для углерода возможны валентности II, III, IV
Наиболее распространенная валентность углерода в соединениях IV
В молекуле угарного газа CO связь тройная (!), при этом одна из трех связей образована по донорно-акцепторному механизму

Валентные возможности атома азота

Как видно из иллюстрации выше, атом азота в своем обычном состоянии имеет 3 неспаренных электрона, в связи с чем логично предположить о его способности проявлять валентность, равную III. Действительно, валентность, равная трём, наблюдается в молекулах аммиака (Nh4), азотистой кислоты (HNO2), треххлористого азота (NCl3) и т.д.

Выше было сказано, что валентность атома химического элемента зависит не только от количества неспаренных электронов, но также и от наличия неподеленных электронных пар.

Связано это с тем, что ковалентная химическая связь может образоваться не только, когда два атома предоставляют друг другу по одному электрону, но также и тогда, когда один атом, имеющий неподеленную пару электронов — донор( ) предоставляет ее другому атому с вакантной ( ) орбиталью валентного уровня (акцептору). Т.е.

для атома азота возможна также валентность IV за счет дополнительной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму. Так, например, четыре ковалентных связи, одна из которых образована по донорно-акцепторному механизму, наблюдается при образовании катиона аммония:

Несмотря на то что одна из ковалентных связей образуется по донорно-акцепторному механизму, все связи N-H в катионе аммония абсолютно идентичны и ничем друг от друга не отличаются.

Валентность, равную V, атом азота проявлять не способен. Связано это с тем, что для атома азота невозможен переход в возбужденное состояние, при котором происходит распаривание двух электронов с переходом одного из них на свободную орбиталь, наиболее близкую по уровню энергии.

Атом азота не имеет d-подуровня, а переход на 3s-орбиталь энергетически настолько затратен, что затраты энергии не покрываются образованием новых связей.

Многие могут задаться вопросом, а какая же тогда валентность у азота, например, в молекулах азотной кислоты HNO3 или оксида азота N2O5? Как ни странно, валентность там тоже IV, что видно из нижеследующих структурных формул:

Пунктирной линией на иллюстрации изображена так называемая делокализованная π-связь. По этой причине концевые связи NO можно назвать «полуторными». Аналогичные полуторные связи имеются также в молекуле озона O3, бензола C6H6 и т.д.

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома азота:

Для азота возможны валентности I, II, III и IV
Валентности V у азота не бывает!
В молекулах азотной кислоты и оксида азота N2O5 азот имеет валентность IV, а степень окисления +5 (!).
В соединениях, в которых атом азота четырехвалентен, одна из ковалентных связей образована по донорно-акцепторному механизму (соли аммония Nh5+, азотная кислота и д.р).

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/jelektrootricatelnost-stepen-okislenija-valentnost

Значение слова ВАЛЕНТНОСТЬ. Что такое ВАЛЕНТНОСТЬ?

ВАЛЕ́НТНОСТЬ, -и, ж. Хим. Способность атома соединяться с определенным числом других атомов. Постоянная валентность. Переменная валентность.

[От лат. valens, valentis — имеющий силу]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

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

Источник: Википедия

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: инсульт — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Положительное

Отрицательное

Как определить валентность если она переменная. Что такое валентность

Валентность - число, которое показывает, со сколькими одновалентными атомами может сочетаться атом данного элемента или соединения; сколько таких атомов он может заместить. Валентность характеризует способность атома образовывать определенное количество химических связей , которая может быть связана со способностью атомов отдавать или присоединять определенное число электронов .

Степени валентности элемента является количество атомов водорода (или другого одновалентного элемента), которую атом данного элемента может присоединить или заместить. Так, в соединениях HCl, H 2 O и хлор является одновалентным, кислород - двухвалентным, а азот - трехвалентным, ибо они соединены соответственно с одним, двумя и тремя атомами водорода.

Валентность химического элемента можно определять не только по формуле его соединения с водородом, но и с другими элементами, валентность которых известна. Например, в соединениях NaCl, MgCl 2 и AlCl 3 натрий является одновалентным, магний - двухвалентным, а алюминий - трехвалентным, ибо они соединены соответственно с одним, двумя и тремя атомами одновалентного хлора.

Некоторые элементы имеют постоянную валентность, а некоторые - переменную. Например, Водород , Натрий и Калий в своих соединениях бывают только одновалентные, Кальций , Барий , Магний , Цинк и Кислород - только двухвалентные, а Бор и Алюминий - только трехвалентный. Большинство химических элементов имеют переменную валентность. Так, медь может быть одновалентная (CuCl) и двухвалентного (CuCl 2), железо - двухвалентное (FeCl 2) и трехвалентное (FeCl 3), углерод - двухвалентный (CO) и четырехвалентный (CO 2), сера - четырехвалентный (SO 2) и шестивалентного (SO 3) и т. д.

Что касается природы валентности, то есть природы тех сил, которые обусловливают собой химическую связь атомов в молекулах, то она долгое время оставалась неизвестной. Только когда стала известна строение атомов, появились теории, которые объясняли причину различной валентности химических элементов и природу химической связи их атомов. Важнейшими из этих теорий является теория о електровалентний, или ионный химическая связь и теория о ковалентная , или атомный, химическая связь.

1. Постоянная валентность

o H, F, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag, I, Cl, Br - 1

o Be, Mg, Ca, Ba, Zn, Ra, Cd, Sr, В - 2

o С, Si - 4. Al, Cr, Bi - 3

2. Переменная валентность

o Fe, Co, Ni - 2 и 3

o Sn, Pb - 2 и 4

o Mn - 2, 3, 4, 5 и 7

o N - 2, 3, 4, 5

§ 11. Валентность химических элементов

Понятие о валентности. Химические формулы можно вывести на основании данных о составе веществ. Однако чаще всего при составлении химических формул учитываются закономерности, которым подчиняются химические элементы , соединяясь между собой. Чтобы понять сущность этих закономерностей, следует ознакомиться со свойством атомов, которое называется валентностью. Рассмотрим химические формулы соединений некоторых элементов с водородом:

НС1 Н 2 О NH 3 СН 4

Хлороводород вода аммиак метан

Как видно из приведенных примеров, атомы элементов хлора, кислорода, азота, углерода обладают свойством присоединять не любое, а только определенное число атомов водорода. Таким же свойством обладают и другие элементы в различных соединениях. Понятию «валентность» можно дать следующее определение:

Валентность - это свойство атомов химического элемента присоединять определенное число атомов других химических элементов.

Атомы водорода не могут присоединять более одного атома другого химического элемента, поэтому валентность водорода принята за единицу. Валентность же других элементов можно выразить числом , показывающим, сколько атомов водорода может присоединить к себе атом данного элемента. Например, в молекуле хлороводорода атом хлора присоединяет один атом водорода, следовательно, хлор одновалентен. Валентность кислорода равна двум, ибо его один атом присоединяет два атома водорода. Азот в молекуле аммиака трехвалентен, а углерод четырехвалентен. Это можно записать следующим образом:

(Численное значение валентности принято обозначать римскими цифрами, которые ставятся над знаками химических элементов.)

Валентность элементов определяют также по кислороду, который обычно двухвалентен. Например, ртуть Hg и ме

Валентность - это... Что такое Валентность?

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.

Современные представления о валентности

Резонансная модель образования ковалентных связей в молекуле HNO₃

Структурная формула молекулы этана

См. также

Примечания

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

ВАЛЕНТНОСТЬ - это... Что такое ВАЛЕНТНОСТЬ?

(от лат. valentia - сила), способность атома присоединять или замещать определенное число др. атомов или атомных групп с образованием хим. связи. Количеств. мерой В. атома элемента Э служит число атомов водорода или кислорода (эти элементы принято считать соотв. одно- и двухвалентными), к-рые Э присоединяет, образуя гидрид ЭН _x или оксид Э _n О _m. В. элемента м. б. определена и по др. атомам с известной валентностью. В разл. соединениях атомы одного и того же элемента могут проявлять разл. В. Так, сера двухвалентна в H₂S и CuS, четырехвалентна в SO₂ и SF₄, шестивалентна в SO₃ и SF₆. До развития электронных представлений о строении в-ва В. трактовалась формально. В рамках электронной теории химической связи В. атома определяется числом его неспаренных электронов в основном или возбужденном состоянии, участвующих в образовании общих электронных пар с электронами др. атомов. Поскольку электроны внутр. оболочек атома не участвуют в образовании хим. связей, макс. В. элемента считают равной числу электронов во внеш. электронной оболочке атома. Макс. В. элементов одной и той же группы периодич. системы обычно соответствует ее порядковому номеру. Напр., макс. В. атома С должна быть равной 4, С1 - 7. Электростатич. теория хим. связи привела к формулировке близкого к В. и дополняющего ее понятия степени окисления (окислит. числа), соответствующей заряду, к-рый приобрел бы атом, если бы все электронные пары его хим. связей сместились в сторону более электроотрицат. атомов. При этом электронные пары, обобщенные одинаковыми атомами, делятся пополам. По знаку степень окисления, как правило, совпадает с экспериментально определяемым эффективным зарядом атома, но численно намного превышает его. Напр., степень окисления серы в SO₃ равна +6, а ее эффективный заряд - ок. + 2.

Развитие представлений о донорно-акцепторных связях (см. Координационная связь), водородной связи, обнаружение новых классов хим. соед. (мостиковых электронодефицитных, металлоорг., сэндвичевых, металлич. кластеров, комплексов), а также исследования кристаллич. структур показали ограниченность правил определения формальной В. Было найдено, что координац. числа атомов могут превышать их формальную В. Так, атом С в карбонильном кластере [CFe₅(CO)₁₅] связан с 5 атомами Fe, в анионе [ССо ₈ (СО)₁₈]^2-- с 8 атомами Со. Хим. связь в подобных соед. не м. б. описана с помощью представлений о двух-электронных двухцентровых связях и обусловлена образованием много центровой связи.

Термин "В." введен в 60-х гг. 19 в. На представлениях о В. была основана классич. теория хим. строения A.M. Бутлерова. В совр. теории хим. строения представления о В. часто отождествляют с общим учением о хим. связи.

Лит.: Коулсон Ч., Валентность, пер. с англ., М., 1965; Развитие учения о валентности, под ред. В. И. Кузнецова, М., 1977; Картмелл Э., Фоулз Г., Валентность и строение молекул, пер. с англ., М., 1979. В. И. Минкин.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988.

валентность — Викисловарь

Морфологические и синтаксические свойства[править]

падеж	ед. ч.	мн. ч.
Им.	вале́нтность	вале́нтности
Р.	вале́нтности	вале́нтностей
Д.	вале́нтности	вале́нтностям
В.	вале́нтность	вале́нтности
Тв.	вале́нтностью	вале́нтностями
Пр.	вале́нтности	вале́нтностях

ва-ле́нт-ность

Существительное, неодушевлённое, женский род, 3-е склонение (тип склонения 8a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -валент-; суффиксы: -н-ость-.

Произношение[править]

МФА: ед. ч. [vɐˈlʲentnəsʲtʲ], мн. ч. [vɐˈlʲentnəsʲtʲɪ]

Семантические свойства[править]

Значение[править]

хим. способность атома химического элемента образовывать связь с другими атомами, а также число этих связей в конкретном соединении ◆ Во всех соединениях галогены проявляют валентность I. ◆ Понятия валентности и степени окисления различны — так, например, в молекуле O₂ каждый из атомов кислорода имеет степень окисления 0, но при этом проявляет валентность I.
лингв. способность слова вступать в синтаксические — смысловые и грамматические — связи с другими словами ◆ Множественность значений прилагательного и широта его сочетаемости определяется особым присущим ему свойством — поливалентностью. Михаил Яковлевич Цвиллинг, Л. И Зильберман, В. Н Шокуров, «Методика и лингвистика: иностранный язык для научных работников», 1981 г.

Синонимы[править]

Антонимы[править]

Гиперонимы[править]

Гипонимы[править]

Родственные слова[править]

Этимология[править]

Происходит от лат. valentia «сила, крепость», из valere «быть сильным, иметь возможность, стоить» (восходит к праиндоевр. *wal- «быть сильным»)

Валентность что это такое

Валентность — Википедия

История возникновения понятия «валентность»[править | править код]

Современные представления о валентности[править | править код]

Урок 6. Валентность – HIMI4KA

Определение валентности

Постоянная и переменная валентность

Составление химических формул по валентности

Валентность. Как найти валентность. Элементы с постоянной валентностью

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

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

Валентность и степень окисления - это не тождественные понятия.

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

Зная валентности двух элементов, можно составить формулу бинарного соединения.

Смотрите продолжение этой статьи →

Валентность - это... Что такое Валентность?

История возникновения понятия «валентность»

Современные представления о валентности

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

Валентность. Определение валентности. - Основы химии на Ида Тен

Валентность элементов

Составление формул веществ при помощи валентности

Определение валентности по формуле вещества

таблица или схема постоянной валентности в соединениях и как ее определить по формулам в 8 классе

Валентность химических элементов (Таблица)

Таблица валентности химических элементов

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Степень окисления

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

Валентность

Валентные возможности атома водорода

Валентные возможности атома углерода

Валентные возможности атома азота

Значение слова ВАЛЕНТНОСТЬ. Что такое ВАЛЕНТНОСТЬ?

Делаем Карту слов лучше вместе

Как определить валентность если она переменная. Что такое валентность

1. Постоянная валентность

2. Переменная валентность

Валентность - это... Что такое Валентность?

История возникновения понятия «валентность»

Современные представления о валентности

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

ВАЛЕНТНОСТЬ - это... Что такое ВАЛЕНТНОСТЬ?

валентность — Викисловарь

Морфологические и синтаксические свойства[править]

Произношение[править]

Семантические свойства[править]

Значение[править]

Синонимы[править]

Антонимы[править]

Гиперонимы[править]

Гипонимы[править]

Родственные слова[править]

Этимология[править]

Фразеологизмы и устойчивые сочетания[править]

Перевод[править]

Библиография[править]

Смотрите также