Вале́нтність — це властивість атомів одного хімічного елемента з'єднуватися з певним числом атомів інших хімічних елементів. Термін походить від лат. valentia — сила, тож в ході його еволюції йому надавалося й таке визначення: властивість атома приєднувати чи заміщувати певне число атомів чи атомних груп з утворенням хімічного зв'язку. Так, у сполуках HCl, H2O, NH3 і CH4хлор є одновалентним, кисень — двовалентним, азот — тривалентним, вуглець — чотиривалентним, бо вони сполучені відповідно з одним, двома, трьома і чотирма атомами водню.
| Валентність | |
| Досліджується в | хімія  |
|---|---|
| Розмірність | |
| Символ величини (LaTeX) | |
 Валентність у Вікісховищі | |
Валентність, а, точніше, близька за змістом величина ступеня окиснення за необхідності вказується в за допомогою римських чисел в дужках, приміром, хлорид міді(I), хлорид міді(II).
Зовнішній вигляд хімічних зв'язків
Усі чотири хімічні зв’язки атома карбону добре видно на фото вгорі, де наведено пряме пікоскопічне зображення атома C6 отримане шляхом денситометрії електронної хмарки (роздільна здатність 10 пікометрів). Внутрішня оболонка складається з двох електронів — біле коло. Відповідно до періодичного закону зовнішню (валентну) оболонку складають чотири валентних хмарки: 1,2 орбіталі створюють сильні сігма-зв'язки з сусідніми атомами вуглецю (зелений колір); 3,4 орбіталі створюють слабі пі-зв’язки з атомами верхнього та нижнього шару графіту (блакитний колір).
Природа валентності
Що стосується природи валентності, тобто природи тих сил, які обумовлюють собою хімічний зв'язок атомів у молекулах, то вона довгий час залишалася незрозумілою. Лише коли стала відома будова атомів, з'явилися теорії, які пояснювали причину різної валентності хімічних елементів і природу хімічного зв'язку. Найважливішими з цих теорій є теорія про електровалентний, або іонний, хімічний зв'язок і теорія про ковалентний, або атомний, хімічний зв'язок. Валентність повністю визначається будовою зовнішньої (валентної) електронної оболонки атома.
Розвиток поняття валентності у спробах краще зрозуміти склад і будову речовин привів до його розщеплення на кілька окремих концепцій: іонна валентність, ковалентність, ступінь окиснення, координаційне число. Те чи інше поняття з цього переліку застосовують залежно від способу взаємодії атомів. Класична теорія валентності стикається зі складнощами вже для азоту: як у катіоні амонію NH+
4, так і в більшості неорганічних оксигеновмісних сполук ковалентність азоту становить 4 (і принципово не може сягнути 5), тоді як класичне визначення його валентності в оксиді N2O5 чи відповідній йому нітратній кислоті дає 5.
Валентність хімічних елементів
Деяким хімічним елементам притаманна стала валентність, а деяким — змінна. Наприклад, водень, натрій і калій у своїх сполуках бувають тільки одновалентні, кальцій, барій, магній, цинк і кисень — тільки двовалентні, а бор і алюміній — тільки тривалентні. Більшість хімічних елементів мають змінну валентність. Так, мідь може бути одновалентним (CuCl) і двовалентним (CuCl2), залізо — двовалентним (FeCl2) і тривалентним (FeCl3), вуглець — двовалентним (CO) і чотиривалентним (CO2), сірка — чотиривалентним (SO2) та шестивалентним (SO3) тощо.
Найвища валентність елемента часто збігається з його номером групи в короткоперіодному варіанті періодичної системи елементів. Найвища валентність за киснем і воднем збігається для металів (менш електронегативних за обидва ці елементи), але може відрізнятися для неметалів (більшість яких за електронегативністю проміжна між воднем та киснем). В останньому випадку сума найвищих валентностей за воднем та киснем дає 8 (порівняйте з правилом октета), наприклад, H2S та SO3: 2 + 6 = 8.
Наведені нижче типові значення валентності є ілюстративними! За оглядом хімічних властивостей елементів звертайтеся до статті про кожен із них. |
Для того, щоб визначити значення валентності елементів у сполуках, складніших за бінарні, необхідно знати їх структурну формулу, тобто будову. Приміром, «постійна валентність 2» для Be та Zn означає властивий їм у сполуках постійний ступінь окиснення +2, але їхнє координаційне число в комплексних сполуках становить 4 (Be(OH)2–
4, Zn(NH3)2+
4 тощо), і саме воно в таких сполуках має відповідати валентності, яка вже не буде постійною. Так само для «змінної валентності»: ступінь окиснення, відповідний зазначеним нижче валентностям, у елемента є, а власне валентності (як координаційного числа в кристалі або кількості усуспільнених електронних пар в молекулі чи іоні) може не існувати.
Елементи з постійною валентністю
- H, F, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr — 1
- Be, Mg, Ca, Ba, Zn, Ra, Cd, Sr, О — 2
- Al, B — 3
Популярні елементи зі змінною валентністю
- Cu, Hg — 1 і 2
- Fe, Co, Ni — 2 і 3
- C, Si, Ge, Sn, Pb — 2 і 4
- P — 3, 5
- S — 2, 4 і 6
- Mn — 2, 3, 4, 6 і 7
- N — 1, 2, 3, 4 і (суто формально) 5
- Cl, Br, I — 1, 3, 5 і 7
- Cr — 2, 3, 6
Див. також
- Валентний перехід
- Ступінь окиснення
- Чотиривалентність
Джерела
- Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
- Pauling L., Hayward R. College Chemistry: An Introductory Textbook of General Chemistry. — 2nd ed. — W. H. Freeman and Company, 1956. — 685 с. (англ.)
- Валентность // Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энцикл., 1988. — Т. 1 : Абляционные материалы — Дарзана реакция. — Стб. 664. — Библиогр. в конце ст. — ISBN 5-85270-008-8.(рос.)
- Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1999. — 140 с. (рос.)
Примітки
- IUPAC Red Book: Nomenclature of Inorganic Chemistry, 2005. [Архівовано 18 травня 2017 у Wayback Machine.](англ.)
- ; Лавровский, С.Е. (2018). Пикоскопия - прямая визуализация молекул (PDF). Інформаційні технології та спеціальна безпека (№ 4): 12—41.
{{cite journal}}:|issue=має зайвий текст (довідка)(рос.) - Kucherov O., Rud A., Gubanov V., Biliy M. Spatial 3d Direct Visualization of Atoms, Molecules and Chemical Bonds // American Journal of Applied Chemistry. — 2020. — Т. 8, № 4. — С. 94—99. DOI: 10.11648/j.ajac.20200804.11 (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Valentnist znachennya Vale ntnist ce vlastivist atomiv odnogo himichnogo elementa z yednuvatisya z pevnim chislom atomiv inshih himichnih elementiv Termin pohodit vid lat valentia sila tozh v hodi jogo evolyuciyi jomu nadavalosya j take viznachennya vlastivist atoma priyednuvati chi zamishuvati pevne chislo atomiv chi atomnih grup z utvorennyam himichnogo zv yazku Tak u spolukah HCl H2O NH3 i CH4hlor ye odnovalentnim kisen dvovalentnim azot trivalentnim vuglec chotirivalentnim bo voni spolucheni vidpovidno z odnim dvoma troma i chotirma atomami vodnyu ValentnistDoslidzhuyetsya vhimiya Rozmirnist1 displaystyle 1 Simvol velichini LaTeX z displaystyle z Valentnist u Vikishovishi Foto valentnih hmarok chotirivalentnogo atoma C6 v grafiti 1 2 hmarki stvoryuyut silni sigma zv yazki z susidnimi atomami vuglecyu zelenij kolir 3 4 hmarki stvoryuyut slabki pi zv yazki z atomami verhnogo ta nizhnogo sharu grafitu blakitnij kolir Valentnist a tochnishe blizka za zmistom velichina stupenya okisnennya za neobhidnosti vkazuyetsya v za dopomogoyu rimskih chisel v duzhkah primirom hlorid midi I hlorid midi II Zovnishnij viglyad himichnih zv yazkivUsi chotiri himichni zv yazki atoma karbonu dobre vidno na foto vgori de navedeno pryame pikoskopichne zobrazhennya atoma C6 otrimane shlyahom densitometriyi elektronnoyi hmarki rozdilna zdatnist 10 pikometriv Vnutrishnya obolonka skladayetsya z dvoh elektroniv bile kolo Vidpovidno do periodichnogo zakonu zovnishnyu valentnu obolonku skladayut chotiri valentnih hmarki 1 2 orbitali stvoryuyut silni sigma zv yazki z susidnimi atomami vuglecyu zelenij kolir 3 4 orbitali stvoryuyut slabi pi zv yazki z atomami verhnogo ta nizhnogo sharu grafitu blakitnij kolir Priroda valentnostiSho stosuyetsya prirodi valentnosti tobto prirodi tih sil yaki obumovlyuyut soboyu himichnij zv yazok atomiv u molekulah to vona dovgij chas zalishalasya nezrozumiloyu Lishe koli stala vidoma budova atomiv z yavilisya teoriyi yaki poyasnyuvali prichinu riznoyi valentnosti himichnih elementiv i prirodu himichnogo zv yazku Najvazhlivishimi z cih teorij ye teoriya pro elektrovalentnij abo ionnij himichnij zv yazok i teoriya pro kovalentnij abo atomnij himichnij zv yazok Valentnist povnistyu viznachayetsya budovoyu zovnishnoyi valentnoyi elektronnoyi obolonki atoma Rozvitok ponyattya valentnosti u sprobah krashe zrozumiti sklad i budovu rechovin priviv do jogo rozsheplennya na kilka okremih koncepcij ionna valentnist kovalentnist stupin okisnennya koordinacijne chislo Te chi inshe ponyattya z cogo pereliku zastosovuyut zalezhno vid sposobu vzayemodiyi atomiv Klasichna teoriya valentnosti stikayetsya zi skladnoshami vzhe dlya azotu yak u kationi amoniyu NH 4 tak i v bilshosti neorganichnih oksigenovmisnih spoluk kovalentnist azotu stanovit 4 i principovo ne mozhe syagnuti 5 todi yak klasichne viznachennya jogo valentnosti v oksidi N2O5 chi vidpovidnij jomu nitratnij kisloti daye 5 Valentnist himichnih elementivDeyakim himichnim elementam pritamanna stala valentnist a deyakim zminna Napriklad voden natrij i kalij u svoyih spolukah buvayut tilki odnovalentni kalcij barij magnij cink i kisen tilki dvovalentni a bor i alyuminij tilki trivalentni Bilshist himichnih elementiv mayut zminnu valentnist Tak mid mozhe buti odnovalentnim CuCl i dvovalentnim CuCl2 zalizo dvovalentnim FeCl2 i trivalentnim FeCl3 vuglec dvovalentnim CO i chotirivalentnim CO2 sirka chotirivalentnim SO2 ta shestivalentnim SO3 tosho Najvisha valentnist elementa chasto zbigayetsya z jogo nomerom grupi v korotkoperiodnomu varianti periodichnoyi sistemi elementiv Najvisha valentnist za kisnem i vodnem zbigayetsya dlya metaliv mensh elektronegativnih za obidva ci elementi ale mozhe vidriznyatisya dlya nemetaliv bilshist yakih za elektronegativnistyu promizhna mizh vodnem ta kisnem V ostannomu vipadku suma najvishih valentnostej za vodnem ta kisnem daye 8 porivnyajte z pravilom okteta napriklad H2S ta SO3 2 6 8 Navedeni nizhche tipovi znachennya valentnosti ye ilyustrativnimi Za oglyadom himichnih vlastivostej elementiv zvertajtesya do statti pro kozhen iz nih Dlya togo shob viznachiti znachennya valentnosti elementiv u spolukah skladnishih za binarni neobhidno znati yih strukturnu formulu tobto budovu Primirom postijna valentnist 2 dlya Be ta Zn oznachaye vlastivij yim u spolukah postijnij stupin okisnennya 2 ale yihnye koordinacijne chislo v kompleksnih spolukah stanovit 4 Be OH 2 4 Zn NH3 2 4 tosho i same vono v takih spolukah maye vidpovidati valentnosti yaka vzhe ne bude postijnoyu Tak samo dlya zminnoyi valentnosti stupin okisnennya vidpovidnij zaznachenim nizhche valentnostyam u elementa ye a vlasne valentnosti yak koordinacijnogo chisla v kristali abo kilkosti ususpilnenih elektronnih par v molekuli chi ioni mozhe ne isnuvati Elementi z postijnoyu valentnistyu H F Li Na K Rb Cs Fr 1 Be Mg Ca Ba Zn Ra Cd Sr O 2 Al B 3Populyarni elementi zi zminnoyu valentnistyu Cu Hg 1 i 2 Fe Co Ni 2 i 3 C Si Ge Sn Pb 2 i 4 P 3 5 S 2 4 i 6 Mn 2 3 4 6 i 7 N 1 2 3 4 i suto formalno 5 Cl Br I 1 3 5 i 7 Cr 2 3 6Div takozhValentnij perehid Stupin okisnennya ChotirivalentnistDzherelaGlosarij terminiv z himiyi ukladachi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Pauling L Hayward R College Chemistry An Introductory Textbook of General Chemistry 2nd ed W H Freeman and Company 1956 685 s angl Valentnost Himicheskaya enciklopediya v 5 t gl red I L Knunyanc M Sov encikl 1988 T 1 Ablyacionnye materialy Darzana reakciya Stb 664 Bibliogr v konce st ISBN 5 85270 008 8 ros Turova N Ya Neorganicheskaya himiya v tablicah M Vysshij himicheskij kolledzh RAN 1999 140 s ros PrimitkiIUPAC Red Book Nomenclature of Inorganic Chemistry 2005 Arhivovano 18 travnya 2017 u Wayback Machine angl Lavrovskij S E 2018 Pikoskopiya pryamaya vizualizaciya molekul PDF Informacijni tehnologiyi ta specialna bezpeka 4 12 41 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a issue maye zajvij tekst dovidka ros Kucherov O Rud A Gubanov V Biliy M Spatial 3d Direct Visualization of Atoms Molecules and Chemical Bonds American Journal of Applied Chemistry 2020 T 8 4 S 94 99 DOI 10 11648 j ajac 20200804 11 angl
