Как вычислить валентность

Валентность – важнейшее понятие химии. Физический смысл этого понятия стал ясен благодаря развитию учения о химической связи. Валентность атома определяется числом ковалентных связей, которыми он соединен с другими атомами.

Инструкция

1. Главную роль в образовании химических связей играют валентные электроны, которые наименее прочно связаны с ядром. Так называют неспаренные электроны, расположенные на внешней оболочке атома. Именно поэтому важно представлять себе электронную конфигурацию рассматриваемого элемента.
2. Электронные конфигурации благородных газов обладают наибольшей устойчивостью. По этой причине благородные газы при обычных условиях химически инертны, не вступают в реакции с другими элементами. Атомы других элементов стремятся приобрести такую же устойчивую оболочку при образовании связей.
3. Итак, валентность – это способность атома образовывать определенное число ковалентных связей с другими атомами. Она выражается небольшим целым числом. Число химических связей – мера валентности.
4. Чтобы определить валентность, надо понять, что из себя представляет внешняя электронная оболочка атома, сколько неспаренных электронов она имеет. В основном и возбужденном состоянии атома валентность может быть различной.
5. В большинстве случаев высшая валентность элемента равна номеру группы в таблице Менделеева, в которой этот элемент находится. Но у этого правила есть исключения. Например, ему не подчиняются элементы второго периода – азот, кислород и фтор.
6. Так, высшая валентность фосфора +5. Азот находится в той же группе, но он не может проявлять валентность, большую 4. Внешняя электронная оболочка азота содержит три неспаренных электрона, поэтому в соединениях с водородом азот трехвалентен: так образуется аммиак NH3. При этом между азотом и водородом может образовываться четвертая ковалентная связь, но уже по донорно-акцепторному механизму, а не по обменному. Так образуется ион аммония NH4+.
7. Атомы бериллия, бора и углерода имеют переменную валентность. Это связано с тем, что электроны могут распариваться в пределах одного энергетического уровня. Энергия, затраченная на распаривание электронов, с лихвой компенсируется энергией образования дополнительных связей.
8. Углерод C, если посмотреть на его электронную конфигурацию, двухвалентен. Но истинной валентностью углерода является +4. Один электрон с 2s-орбитали перескакивает на свободную 2p-ячейку, и теперь углерод способен образовывать не две, а четыре связи. Четырехвалентный углерод – основа органической химии.