Як визначити валентність елементів?

Для визначення валентності елементів дотримуються певних правил. Максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад, у групі 1 елементи мають валентність +1, у групі 2 — +2. Ця тенденція зберігається по всій періодичній таблиці, що дозволяє нам прогнозувати валентність різних елементів.

У деяких випадках визначення валентності може бути дещо складнішим. Перехідні метали, наприклад, можуть мати кілька валентностей. Це пов’язано з тим, що вони мають різні електронні конфігурації, що дозволяє їм утворювати сполуки різними способами. Щоб визначити валентність перехідного металу, необхідно враховувати його електронну конфігурацію і конкретну сполуку, до складу якої він входить.

Ще одним важливим фактором при визначенні валентності є правило октету. Це правило стверджує, що атоми мають тенденцію набувати, втрачати або ділитися електронами, щоб досягти стабільної електронної конфігурації з вісьмома електронами на зовнішній оболонці. Розглядаючи кількість електронів, які елемент повинен отримати або втратити, щоб досягти цього стабільного стану, ми можемо визначити його валентність.

Отже, валентність елементів можна визначити, дотримуючись певних правил, що ґрунтуються на номері групи елемента. Крім того, врахування електронної конфігурації та октетного правила може дати додаткове уявлення про валентність елементів. Розуміння валентності елементів має вирішальне значення для прогнозування їхньої хімічної поведінки та здатності утворювати сполуки.

Як визначити валентність елементів?

Існують правила визначення валентності елементів. По-перше, максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад,

Розуміння валентності в хімії

У хімії валентністю називають кількість зв’язків, які атом може утворювати з іншими атомами в сполуці. Визначення валентності елемента важливо для розуміння його хімічної поведінки та реакційної здатності.

Існують певні правила, яких дотримуються для визначення валентності елементів:

1) Максимальна валентність: Максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад, елементи 1 групи мають максимальну валентність 1, тоді як елементи 2 групи мають максимальну валентність 2.

Знаючи максимальну валентність, хіміки можуть передбачити кількість зв’язків, які елемент може утворити з іншими елементами у сполуці. Ця інформація має вирішальне значення для розуміння структури та властивостей хімічних сполук.

Окрім максимальної валентності, на валентність елементів також впливають інші фактори, такі як електронна конфігурація та електронегативність. Ці фактори визначають, наскільки легко елемент може набувати або втрачати електрони для утворення зв’язків.

Розуміння валентності має важливе значення в різних галузях хімії, включаючи органічну хімію, неорганічну хімію та біохімію. Воно дозволяє хімікам прогнозувати та аналізувати поведінку елементів у різних хімічних реакціях і перетвореннях.

Насамкінець, валентність — це кількість зв’язків, які елемент може утворювати з іншими елементами. Максимальна валентність визначається номером групи елемента, а інші фактори, такі як електронна конфігурація та електронегативність, також відіграють певну роль. Розуміючи валентність, хіміки можуть краще зрозуміти властивості і поведінку елементів у хімічних сполуках.

Методи визначення валентності

Для того, щоб визначити валентність елемента, застосовують наступні правила:

1. Максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад, елементи 1 групи мають максимальну валентність 1, елементи 2 групи мають максимальну валентність 2 і так далі.
2. Валентність елемента можна визначити, вивчивши його електронну конфігурацію. Кількість валентних електронів на зовнішньому енергетичному рівні вказує на валентність елемента.
3. Валентність елемента також можна визначити за кількістю зв’язків, які він утворює в хімічній сполуці. Наприклад, елемент з валентністю 2 може утворювати два зв’язки, а елемент з валентністю 3 — три зв’язки.
4. Періодичні тенденції також можуть надати інформацію про валентність елемента. Елементи в одній групі часто мають подібні валентності через схожість їхніх електронних конфігурацій.

Застосовуючи ці правила і методи, вчені можуть точно визначити валентність різних елементів, що має вирішальне значення для розуміння їхньої хімічної поведінки і реакційної здатності.

Питання-відповідь:

Як можна визначити валентність елементів?

Валентність елемента можна визначити, проаналізувавши його електронну конфігурацію та кількість валентних електронів, які він має.

Що таке валентність?

Валентність — це сполучна здатність елемента, яка визначає його здатність утворювати хімічні зв’язки з іншими елементами.

Чому важливо визначати валентність елементів?

Визначення валентності елементів є важливим, оскільки допомагає передбачити тип і кількість зв’язків, які може утворювати елемент, а також його реакційну здатність і хімічні властивості.

Чи може валентність елемента змінюватися?

Валентність елемента може змінюватися залежно від умов та елементів, з якими він взаємодіє. Деякі елементи можуть проявляти декілька валентностей.

Як визначити валентність перехідних металів?

Валентність перехідних металів може змінюватися, тому її визначають за кількістю електронів на їхньому зовнішньому енергетичному рівні та здатністю втрачати або приєднувати електрони для утворення зв’язків.

Відгуки

Для визначення валентності елементів можна дотримуватися певних правил. По-перше, максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру групи. Наприклад, якщо елемент знаходиться в 1 групі, його максимальна валентність дорівнює 1. Крім того, елементи в групах з 13 по 18 можуть мати кілька валентностей. Валентність також можна визначити, дивлячись на електронну конфігурацію елемента. Аналізуючи кількість валентних електронів, можна визначити валентність. Наприклад, якщо елемент має 4 валентних електрони, його валентність дорівнюватиме 4. Ці правила допомагають зрозуміти поведінку зв’язків та хімічні реакції елементів. Загалом, визначення валентності елементів має важливе значення для прогнозування їхніх хімічних властивостей і взаємодій.

Щоб визначити валентність елементів, можна дотримуватися певних правил. По-перше, максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад, якщо елемент належить до 1 групи, його максимальна валентність дорівнює +1. По-друге, елементи в групах 13-18 мають кілька варіантів валентності. Наприклад, елементи 14 групи можуть мати валентність +2 аб о-4. Нарешті, перехідні метали мають змінну валентність, тобто вони можуть проявляти різні валентності залежно від сполуки, яку вони утворюють. Визначення валентності елементів має важливе значення для розуміння їхньої хімічної поведінки та здатності утворювати сполуки.

Щоб визначити валентність елементів, слід дотримуватися певних правил. Максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру групи. Наприклад, якщо елемент знаходиться в групі 1, його максимальна валентність дорівнює 1. Однак з цього правила є винятки, наприклад, перехідні метали, які можуть мати кілька валентностей залежно від конкретної сполуки, в якій вони перебувають. Для визначення валентності важливо також враховувати електронну конфігурацію елемента. Валентність відіграє вирішальну роль у прогнозуванні хімічних реакцій та утворенні сполук. Розуміючи валентність елементів, вчені можуть краще зрозуміти їхню поведінку та властивості.

Щоб визначити валентність елементів, ми дотримуємося певних правил. Правило перше: максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру групи. Наприклад, якщо елемент належить до групи 1, його максимальна валентність дорівнює 1. Крім того, елементи в групах 13-18 мають змінну валентність. Правило друге: елементи 1 групи мають валентність +1, а елементи 2 групи — +2. Правило третє: елементи 17 групи мають валентніст ь-1, а елементи 16 групи мають валентніст ь-2. Ці правила допомагають нам визначити валентність елементів і зрозуміти, як вони можуть утворювати хімічні зв’язки.

Для визначення валентності елементів можна дотримуватися певних правил. По-перше, максимальна валентність хімічного елемента дорівнює номеру його групи. Наприклад, якщо елемент знаходиться в 1 групі, його максимальна валентність дорівнює 1. По-друге, елементи в групах з 13 по 18 мають максимальну валентність, що дорівнює 8 мінус номер групи. Наприклад, якщо елемент знаходиться в групі 16, його максимальна валентність дорівнює 8 — 16 = 2. Крім того, перехідні метали мають змінну валентність, яка може бути визначена їх електронною конфігурацією. Нарешті, елементи 18 групи, також відомі як благородні гази, мають валентність 0, оскільки вони мають повний октет. Застосовуючи ці правила, можна легко визначити валентність різних елементів.

Валентні електрони — правила, формули, приклади

У хімії валентними електронами називають ті електрони, які знаходяться на зовнішній оболонці атомного ядра. Вони мають важливе значення, тому що дають глибоке розуміння хімічних властивостей елемента.

Наприклад, чи є речовина за своєю природою електропозитивною або електронегативною, або який порядок зв’язків може утворюватися між двома атомами.

Електрони і валентність

Міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії визначив валентність як максимальне число одновалентних атомів (спочатку — водню або хлору), які можуть об’єднуватися з атомом або фрагментом розглянутого елемента.

Сучасне альтернативне трактування звучить трохи інакше: валентність — це число атомів водню, які можуть об’єднуватися з елементом в бінарному гідриді, або подвоєна кількість атомів кисню, що об’єднуються з елементом в його оксиді або оксидах.

Це визначення відрізняється від формулювання МСТПХ, оскільки більшість речовин має більш ніж одну валентність.

Модель ядерного атома Резерфорда (1911) показала, що зовнішню оболонку атома займають заряджені частинки. Це свідчить про те, що електрони відповідальні за взаємодію атомів і утворення хімічних зв’язків.

У 1916 році Гілберт Н. Льюїс пояснив валентність і хімічний зв’язок з точки зору тенденції атомів досягати стабільного октету з 8 електронів у валентній оболонці.

Згідно з Льюїсом, ковалентний зв’язок призводить до октетів при спільному використанні електронів, а іонний зв’язок – при передачі електронів від одного атома до іншого. Термін ковалентність приписується Ірвінгу Ленгмюру. Префікс ко- означає “разом”, тобто атоми поділяють валентність. Тому визначення валентності за формулою з’єднання стало можливим.

У 1930-х роках Лінус Полінг припустив, що існують також полярні ковалентні зв’язки, які є проміжними, а ступінь іонного характеру залежить від різниці електронегативності двох пов’язаних атомів.

Полінг також розглядав гіпервалентні молекули, в яких елементи мають видимі валентності, наприклад, в молекулі гексафториду сірки (SF₆). Вчений вважав, що сірка утворює 6 справжніх двохелектронних зв’язків з використанням sp3d2 гібридних атомних орбіталей, які об’єднують одну s, три p і дві d орбіталі.

Для основних елементів в періодичній таблиці Менделєєва валентність може варіюватися від 1 до 7. Більшість речовин мають загальну валентність, пов’язану з їх положенням в таблиці. Для опису іонів в зарядових станах 1, 2, 3 і т.д. (відповідно) використовуються грецькі/латинські цифрові префікси (моно-, уні-, бі-, три-).

Види з одним зарядом є одновалентними. Наприклад, Cs — одновалентний катіон, тоді як Ca₂ + є двовалентним, а Fe₃ + — тривалентним. Існують також полівалентні катіони, які не обмежені певною кількістю валентних зв’язків.

На відміну від Cs і Ca, Fe може існувати в інших зарядових станах, особливо 2 + і 4 + , і тому відомий як багатовалентний (полівалентний) іон.

Перехідні метали, як правило, багатовалентні, але, на жаль, не існує простої схеми, яка передбачає їх валентність.

Визначення кількості електронів

Кількість електронів можна визначитиза допомогою спеціального онлайн-калькулятора. Однак його знаходження під рукою не завжди можливо. Тому наступний варіант – звернутися до атомної конфігурації елемента і просто порахувати число заряджених частинок на зовнішній оболонці атома. Однак це надзвичайно виснажливе заняття, тому що, можливо, доведеться перегорнути багато підручників, щоб знайти конфігурації, з якими дослідник не знайомий.

Визначити кількість валентних електронів елемента і його валентність найпростіше по таблиці Менделєєва. Потрібно звернути увагу на вертикальний стовпець, в якому вказана класифікація.

Цифра в порядковому номері групи показує, скільки валентних електронів пов’язано з нейтральним атомом речовини, що зазначений в цьому конкретному стовпці.

Треба сказати, що періодична таблиця — це акуратне розташування всіх елементів, які відомі науці на цей час. Вони розташовуються зліва направо в порядку зростання їх атомарних номерів або числа протонів (електронів), які вони містять.

Всі речовини в таблиці Менделєєва діляться на чотири категорії:

• елементи основної групи;
• перехідні елементи;
• лантаноїд;
• актиноїди (актиніди).

Останні дві категорії – це внутрішні перехідні елементи, що утворюють міст в групах 2 і 13. Таблиця містить рядки-періоди та 18 стовпців, що відомі як групи. Є ще підтаблиця, яка містить 7 рядків і 2 стовпці з більш рідкісними речовинами.

Хімічна реакція

Число електронів, що містяться на зовнішній оболонці атома, яку ще називають валентною, визначає його здатність утворювати зв’язки. Тому елементи з однаковою кількістю валентних електронів в атомі групуються в періодичну таблицю. Зазвичай речовини головної групи, виключаючи гелій і водень, мають тенденцію вступати в реакцію з утворенням замкнутої оболонки, яка відповідає конфігурації електронів s2 P6. Це називається правилом октетів, оскільки у кожного зв’язаного атома буде вісім валентних електронів, враховуючи загальні електрони.

З металевих елементів найбільш реакційноздатними є лужні метали першої групи, наприклад, калій і натрій. Такий атом має тільки один валентний електрон. Ця єдина заряджена частинка з легкістю втрачається під час утворення іонного зв’язку, після чого утворюється катіон (позитивний іон), наприклад, K + або Na + , оболонка якого буде закрита.

Друга група – це лужноземельні метали, наприклад, магній, – менш реактивні. Щоб отримати позитивний іон (Mg₂ + ), кожному їх атому потрібно віддати два валентні електрони.

У будь-якій групі (в стовпці таблиці Менделєєва) металів реакційна здатність стає більше, якщо рухатися від легкої речовини до важкої, тобто реакційна здатність збільшується з кожним нижнім рядом таблиці. Відбувається це просто тому, що у важких елементів більше оболонок. Їх валентним електронам доводиться існувати в умовах високих головних квантових чисел.

Вони знаходяться далі від атомного ядра і, отже, мають вищу потенційну енергію. Це означає, що зв’язок між ними менш тісний.

Атом неметалу налаштований залучати додаткові валентні електрони, щоб утворити повну валентну оболонку.

Це може бути досягнуто одним з двох способів:

• за допомогою ковалентного зв’язку, тобто атом поділиться електронами з сусідом;
• буде використаний іонний зв’язок, тобто електрони будуть забрані з іншого атома.

Найбільш реактивними видами неметалевих елементів є галогени. До них можна віднести хлор (Cl) або, наприклад, фтор (F).

Якщо рухатися від легкого елемента до важкого, в межах кожної групи неметалів їх реакційна здатність буде зменшуватися. Це тому, що валентні електрони будуть втрачати тісний зв’язок, оскільки вони отримують більше енергії.

За фактом, найлегший елемент в 16 групі — це кисень — найбільш реакційноздатний неметал, після фтору, звичайно.

У таких простих випадках, коли дотримується правило октету, валентність атома дорівнює кількості розділених електронів, втрачених або отриманих для того, щоб сформувався стабільний октет. Однак є також багато молекул, для яких валентність менш чітко визначена, але це, скоріше, винятки.

Електронна конфіґурація

Заряджені частинки, що визначають хімічну реакцію атома, – це ті, чия середня відстань від ядра найбільша, тобто вони володіють найвищою енергією. Для елемента основної групи валентні електрони визначаються як ті, що знаходяться в електронній оболонці з найбільшим головним квантовим числом n.

Отже, число валентних електронів, яке може бути у речовини, залежить від конфігурації самих частинок.

Наприклад, щоб визначити валентні електрони фосфору, потрібно записати його конфігурацію: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 3. Отже, виходить 5 валентних електронів (3S 2 3P 3), що відповідає максимальній валентності для P, рівній 5.

Однак перехідні елементи мають частково заповнені (_n-1) D енергетичні рівні, до слова, досить близькі по енергії до рівня ns. Тому, на відміну від речовин основної групи, валентний електрон для перехідного металу визначається як частка, яка знаходиться поза ядром благородного газу.

Як правило, d-електрони в перехідних металах поводяться як валентні, хоча вони не знаходяться в оболонці. Наприклад, Марганець (Mn) має конфігурацію 1s2 2s2 2P6 3S2 3P6 4s2 3D5, це скорочено — [Ar] 4s2 3D5, де [Ar] — позначення конфігурації ядра, що ідентичне благородному газу — аргону. Електрон 3D цього атома має енергію, аналогічну 4s, але перевищує 3S або 3P.

За межами аргоноподібного ядра, можливо, є сім валентних електронів (4S2 3d5), це цілком узгоджується з тим фактом, що, наприклад, ступінь окислення марганцю може досягати +7 (в перманганатному іоні MnO — 4).

Чим правіше речовина розташована в ряду перехідних металів, тим енергія її зарядженої частинки в субоболонці нижче, і тим менше валентних властивостей у такого електрона.

Наприклад, хоча зазвичай у атома нікелю десята валентність (4s2 3d8), його ступінь окислення ніколи не перевищує чотирьох. Для цинку 3D-оболонка є повною і поводиться подібно електронам ядра.

Оскільки кількість валентних електронів, що беруть участь в хімічних реакціях фактично, передбачити складно, концепція цієї частинки несе мало користі для перехідних металів, якщо порівнювати з елементами з основної групи. Однак підрахунок електронів для розуміння хімії перехідних металів є альтернативним інструментом.

Електрична провідність

Відповідальність за електричну провідність речовини лежить, в тому числі, і на електронах. Внаслідок чого елементи класифікуються наступним чином:

У твердому стані металеві елементи, зазвичай, мають високу електропровідність. Оскільки валентний електрон металу має невелику енергію іонізації, перебуваючи в твердому стані, він відносно вільно залишає атом, щоб зв’язуватися з іншими.

Коли електрон вільний, він може переміщатися під впливом електричного поля, тобто створювати електричний струм, відповідаючи за електропровідність металу. Прикладом хороших провідників можуть служити:

Неметалічний елемент діє як ізолятор, оскільки має низьку електропровідність. У таблиці Менделєєва такі речовини знаходяться праворуч. Їх валентна оболонка заповнена наполовину (виняток становить бор).

Коли на атом впливає деяке електричне поле, заряджена частинка не може його легко покинути, тому такий елемент може проводити слабкий постійний або змінний електричний струм. Наприклад, сірка і алмаз — одні з таких речовин.

Ізолятором також може бути тверде з’єднання, яке містить метали, якщо для утворення іонних зв’язків використовуються валентні електрони атомів металу. Наприклад, натрій, хоч він і являє собою м’який метал, проте твердий хлорид натрію є ізолятором.

Оскільки для утворення іонного зв’язку валентні електрони натрію переносяться в хлор, електрони не мають можливості легко переміщатися.

Напівпровідники володіють проміжною між металами і неметалами електричною провідністю. Цікаво, що при збільшенні температури у цих речовин поліпшується провідність.

Германій і кремній можна віднести до типових елементарних напівпровідників, кожен їх атом має 4 валентні електрони. Треба сказати, що найкраще властивості напівпровідників пояснюються за допомогою теорії зон.