Tablica Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva je višenamjenski referentni materijal koji vam omogućava da saznate najpotrebnije podatke o kemijskim elementima. Najvažnije je znati glavne teze njegovog "čitanja", odnosno, mora se znati pozitivno koristiti ovaj informativni materijal, koji će poslužiti kao lijepa pomoć za rješavanje bilo kakvih problema u hemiji. Štaviše, tabela je dozvoljena na svim vrstama kontrole znanja, uključujući i ispit.

Trebaće ti

• D.I. Mendeljejevljev sto, olovka, papir

Uputstvo

1. Tabela je struktura u kojoj se nalaze hemijski elementi prema svojim tezama i zakonima. Odnosno, dozvoljeno je reći da je stol višespratna "kuća" u kojoj "žive" hemijski elementi, a svaki od njih ima svoj stan pod određenim brojem. Horizontalno postoje "podovi" - periodi koji mogu biti mali i ogromni. Ako se period sastoji od 2 reda (što je sa strane označeno numeracijom), onda se takav period naziva ogromnim. Ako ima samo jedan red, onda se naziva malim.

2. Stol je također podijeljen na "ulaze" - grupe, kojih ima po osam. Kao i u svakom ulazu, stanovi su smješteni lijevo i desno, a ovdje su hemijski elementi smješteni po istoj tezi. Samo u ovoj verziji njihov raspored je neujednačen – s jedne strane elementi su veći i tada govore o glavnoj grupi, s druge – manji, a to ukazuje da je grupa sporedna.

3. Valentnost je sposobnost elemenata da formiraju hemijske veze. Postoji kontinuirana valencija, koja se ne mijenja, i varijabla koja ima različitu vrijednost ovisno o tome u koju supstancu je element uključen. Prilikom određivanja valencije prema periodnoj tablici potrebno je obratiti pažnju na sljedeće usporedbe: broj grupe elemenata i njen tip (odnosno glavna ili bočna grupa). Kontinuirana valencija u ovom slučaju određena je brojem grupe glavne podgrupe. Da biste saznali vrijednost promjenljive valencije (ako postoji, osim toga, tradicionalno za nemetale), tada je potrebno od 8 oduzeti broj grupe u kojoj se element nalazi (svakih 8 grupa - npr. figura).

4. Primjer br. 1. Ako pogledate elemente prve grupe glavne podgrupe (alkalni metali), onda je moguće zaključiti da svi imaju valenciju jednaku I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

5. Primjer br. 2. Elementi 2. grupe glavne podgrupe (zemnoalkalni metali), respektivno, imaju valenciju II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

6. Primjer br. 3. Ako govorimo o nemetalima, onda recimo P (fosfor) je u grupi V glavne podgrupe. Odavde će njegova valencija biti jednaka V. Osim toga, fosfor ima još jednu vrijednost valencije, a da biste je odredili, morate izvršiti radnju 8 - broj elementa. Dakle, 8 - 5 (broj grupe fosfora) \u003d 3. Shodno tome, druga valencija fosfora je III.

7. Primer br. 4. Halogeni su u VII grupi glavne podgrupe. Dakle, njihova valencija će biti jednaka VII. Međutim, s obzirom na to da su to nemetali, potrebno je izvršiti aritmetičku operaciju: 8 - 7 (broj grupe elemenata) = 1. Slijedom toga, različita valencija halogena jednaka je I.

8. Za elemente sekundarnih podgrupa (a njima pripadaju samo metali) mora se zapamtiti valencija, tim više što je u većini slučajeva jednaka I, II, rjeđe III. Također ćete morati zapamtiti valencije hemijskih elemenata koji imaju više od 2 vrijednosti.

Od škole, pa čak i prije, svi znaju da se sve oko nas, uključujući i nas same, sastoji od njihovih atoma - najmanjih i nedjeljivih čestica. Zbog sposobnosti atoma da se međusobno kombinuju, raznolikost našeg sveta je ogromna. Sposobnost ovog hemijskog atoma element formiraju veze sa drugim atomima valence element .

Uputstvo

1. Reprezentacija valencije ušla je u hemiju u devetnaestom veku, a zatim je za jedinicu uzeta valencija atoma vodonika. Valencija drugog element može se definirati kao broj atoma vodika koje jedan atom druge tvari veže za sebe. Poput valencije vodika, određuje se valencija kisika, koja je, kao i obično, jednaka dva i stoga vam omogućava da jednostavnim aritmetičkim operacijama odredite valenciju drugih elemenata u spojevima s kisikom. Valence element jer je kisik jednak dvostrukom broju atoma kisika od jednog atoma datog element .

2. Za određivanje valencije element Možete koristiti i formulu. Čini se da postoji određena korelacija između valence element, njegova ekvivalentna masa i molarna masa njegovih atoma. Odnos između ovih kvaliteta izražava se formulom: Valencija = Molarna masa atoma / Ekvivalentna masa. Budući da je ekvivalentna masa broj koji je potreban za zamjenu jednog mola vodika ili za reakciju s jednim molom vodika, onda što je veća molarna masa u usporedbi s ekvivalentnom masom, više atoma vodika može zamijeniti ili vezati atom za sebe element, što znači da je veća valencija.

3. Odnos između hemikalija element mi has drugacije prirode. Može biti kovalentna veza, jonska, metalna. Da bi formirao vezu, atom mora imati: električni naboj, nespareni valentni elektron, slobodnu valentnu orbitalu ili nepodijeljeni par valentnih elektrona. Zajedno, ove karakteristike određuju valentno stanje i valentne sposobnosti atoma.

4. Poznavanje broja elektrona atoma, koji je jednak serijskom broju element u Periodnom sistemu elemenata, rukovodeći se tezom o najnižoj energiji, Paulijevom tezom i Hundovim pravilom, dozvoljeno je izgraditi elektronsku konfiguraciju atoma. Ove konstrukcije će nam omogućiti da analiziramo vjerovatnoće valencije atoma. U svim slučajevima, prije svega, ostvaruju se vjerojatnosti stvaranja veza zbog prisustva nesparenih valentnih elektrona, dodatne valentne sposobnosti, kao što je slobodna orbitala ili usamljeni par valentnih elektrona, mogu ostati neostvarene ako je to nezadovoljavajuća energija. I iz svakog od navedenog se može zaključiti da je svima lakše odrediti valenciju atoma u nekom spoju, a mnogo je teže saznati valentne sposobnosti atoma. Međutim, praksa će to olakšati.

Povezani video zapisi

Savjet 3: Kako odrediti valentnost hemijskih elemenata

Valence kemijski element je sposobnost atoma da veže ili zamijeni određeni broj drugih atoma ili nuklearnih grupa stvaranjem kemijske veze. Mora se imati na umu da neki atomi istog hemijskog elementa mogu imati različite valencije u različitim jedinjenjima.

Trebaće ti

• periodni sistem

Uputstvo

1. Vodik i kiseonik se smatraju jednovalentnim i dvovalentnim elementima. Mjera valencije je broj atoma vodika ili kisika koje element veže kako bi formirao hidrid ili oksid. Neka je X element čija valencija mora biti određena. Tada je XHn hidrid ovog elementa, a XmOn je njegov oksid.Primjer: formula amonijaka je NH3, ovdje dušik ima valenciju 3. Natrijum je jednovalentan u spoju Na2O.

2. Da bi se odredila valenca elementa, potrebno je pomnožiti broj atoma vodika ili kisika u spoju sa valencijom vodonika i kisika, respektivno, a zatim podijeliti s brojem atoma kemijskog elementa čija se valencija nalazi.

3. Valence element također može biti određen drugim atomima sa poznatom valencijom. U različitim jedinjenjima, atomi istog elementa mogu pokazati različite valencije. Recimo, sumpor je dvovalentan u jedinjenjima H2S i CuS, četvorovalentan u jedinjenjima SO2 i SF4, heksavalentan u jedinjenjima SO3 i SF6.

4. Razmatra se maksimalna valencija elementa jednak broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci atoma. Maksimalna valencija elementi iste grupe periodnog sistema obično odgovara njegovom serijskom broju. Na primjer, maksimalna valencija atoma ugljika C bi trebala biti 4.

Povezani video zapisi

Za školarce, razumijevanje tabele Mendeljejev- užasan san. Čak i trideset i šest elemenata koje nastavnici obično pitaju pretvaraju se u sate zamornog nabijanja i glavobolje. Mnogi ni ne vjeruju šta da nauče sto Mendeljejev je stvaran. Ali upotreba mnemotehnike može znatno olakšati život školarcima.

Uputstvo

1. Razumjeti teoriju i preferirati potrebnu tehniku ​​Pravila koja olakšavaju pamćenje materijala nazivaju se mnemotehničkim. Njihov glavni trik je stvaranje asocijativnih veza, kada se apstraktna informacija upakuje u svijetlu sliku, zvuk ili čak miris. Postoji nekoliko mnemotehničkih tehnika. Na primjer, dozvoljeno je pisati priču od elemenata zapamćenih informacija, tražiti suglasne riječi (rubidijum - prekidač noža, cezij - Julije Cezar), uključiti prostornu maštu ili lako rimovati elemente periodni sistem Mendeljejev.

2. Balada o azotu Rimovanje elemenata Mendeljejevljevog periodnog sistema je bolje sa značenjem, prema određenim znacima: prema valentnosti, na primer. Dakle, alkalni metali se vrlo lako rimuju i zvuče kao pjesma: "Lithium, Kalium, Sodium, Ruidium, cesium francium." "Magnezijum, kalcijum, cink i barijum - njihova valencija je jednaka paru" je neuvenljivi klasik školskog folklora. Na istu temu: "Natrijum, kalijum, srebro - jednovalentno dobrodušno" i "Natrijum, kalijum i argentum - zauvek monovalentni". Kreiranje, za razliku od nabijanja, koje traje najviše par dana, stimuliše dugotrajno pamćenje. To znači da ima više bajki o aluminijumu, pesama o azotu i pesama o valenciji - i pamćenje će ići kao sat.

3. Kiseli triler Kako bi se pojednostavilo pamćenje, izmišljena je priča u kojoj se elementi periodnog sistema pretvaraju u heroje, detalje pejzaža ili elemente radnje. Evo, recimo, svakog poznatog teksta: "Azijat (Azot) je počeo da sipa (litijum) vodu (Vodonik) u Pinery(Bohr). Ali nije nam trebao on (Neon), već Magnolija (Magnezijum).” Može se dopuniti pričom o Ferrariju (čelik - ferum), u kojem je tajni špijun "Klor nula sedamnaest" (17 je serijski broj hlora) jahao kako bi uhvatio manijaka Arsenija (arsenik - arsenicum), koji imao 33 zuba (33 je redni broj arsena), ali mu je odjednom nešto kiselo ušlo u usta (kiseonik), bilo je to osam otrovanih metaka (8 je redni broj kiseonika)... Dozvoljeno je da se nastavi u nedogled. Inače, roman napisan na osnovu periodnog sistema može se priložiti nastavniku književnosti kao eksperimentalni tekst. Vjerovatno će joj se svidjeti.

4. Izgradite zamak memorije Ovo je jedno od naziva prilično efikasne tehnike pamćenja kada je uključeno prostorno razmišljanje. Njegova tajna je u tome što svi lako možemo opisati svoju sobu ili put od kuće do prodavnice, škole, instituta. Da biste zapamtili redoslijed elemenata, potrebno ih je postaviti duž puta (ili u prostoriji), te svaki element predstaviti vrlo jasno, vidljivo, opipljivo. Evo vodonika - mršave plavuše sa dugim licem. Vredni radnik, onaj koji postavlja pločice - silicijum. Grupa plemića u dragocjenom automobilu - inertni plinovi. I, naravno, prodavac balona je helijum.

Bilješka!
Nema potrebe da se prisiljavate da zapamtite informacije na karticama. Najbolje je povezati cijeli element s nekom briljantnom slikom. Silicijum je sa Silicijumskom dolinom. Litijum - sa litijumskim baterijama mobilni telefon. Može biti mnogo opcija. Ali kombinacija vizualne slike, mehaničke memorije, taktilnog osjećaja s grube ili, obrnuto, glatke sjajne kartice, pomoći će vam da lako pokupite i najsitnije detalje iz dubine sjećanja.

Korisni savjeti
Dozvoljeno je crtati iste karte sa informacijama o elementima, kao što je nekada imao Mendeljejev, ali ih samo dopuniti trenutnim informacijama: brojem elektrona u spoljašnjem sloju, recimo. Sve što treba da uradite je da ih položite pre spavanja.

Hemija za svakog učenika počinje periodnim sistemom i osnovnim zakonima. I tek kasnije, nakon što sam shvatio šta ova teška nauka razumije, dopušteno je početi sastavljati kemijske formule. Da biste ispravno napisali vezu, morate znati valence atomi koji ga čine.

Uputstvo

1. Valencija je sposobnost nekih atoma da drže određeni broj drugih u svojoj blizini i izražava se brojem atoma koji se drže. Odnosno, što je moćniji element, to je veći valence .

2. Na primjer, moguće je koristiti dva supstance– HCl i H2O. Ovo je poznato po svima hlorovodoničnom kiselinom i vodi. Prva tvar sadrži jedan atom vodika (H) i jedan atom hlora (Cl). To sugerira da u ovom spoju formiraju jednu vezu, odnosno drže jedan atom blizu sebe. shodno tome, valence i jedan i drugi su jednaki 1. Jednako je lako odrediti valence elemenata koji čine molekul vode. Sadrži dva atoma vodika i jedan atom kisika. Posljedično, atom kisika je formirao dvije veze za dodavanje 2 vodika, a oni su zauzvrat formirali po jednu vezu. znači, valence kiseonik je 2, a vodonik 1.

3. Ali povremeno se sretnemo supstance mi teže u strukturi i svojstvima njihovih sastavnih atoma. Postoje dvije vrste elemenata: sa kontinuiranim (kiseonik, vodonik, itd.) i nestabilnim valence Yu. Za atome druge vrste, ovaj broj ovisi o spoju u koji su uključeni. Sumpor (S) je dozvoljen kao primjer. Može imati valence od 2, 4, 6, a ponekad i 8. Određivanje sposobnosti elemenata kao što je sumpor da drže druge atome oko sebe je malo teže. Da biste to učinili, morate znati svojstva drugih komponenti supstance .

4. Zapamtite pravilo: proizvod broja atoma po valence jednog elementa u spoju mora odgovarati istom proizvodu za drugi element. Ovo se može ponovo provjeriti pozivanjem na molekulu vode (H2O): 2 (vodikov broj) * 1 (njegov valence) = 21 (kiseonički broj) * 2 (njegovo valence) = 22 = 2 znači da je sve tačno definisano.

5. Sada testirajte ovaj algoritam na težim tvarima, recimo, N2O5 - dušikovom oksidu. Ranije je rečeno da kiseonik ima neprekidan valence 2, stoga je moguće napraviti jednačinu: 2 ( valence kiseonik) * 5 (njegov broj) \u003d X (nepoznato valence dušik) * 2 (njegov broj) Jednostavnim aritmetičkim proračunima moguće je to utvrditi valence dušik u sastavu ovog jedinjenja je 5.

Valence- ovo je sposobnost hemijskih elemenata da zadrže određeni broj atoma drugih elemenata. Istovremeno, ovo je broj veza koje formira dati atom s drugim atomima. Određivanje valencije je prilično primitivno.

Uputstvo

1. Imajte na umu da je indeks valencije označen rimskim brojevima i postavljen iznad znaka elementa.

2. Imajte na umu: ako je formula tvari s dva elementa ispravno napisana, onda kada se broj atoma bilo kojeg elementa pomnoži njegovom valencijom, svi elementi trebaju imati identične proizvode.

3. Napominjemo da je valencija atoma nekih elemenata neprekidna, dok su drugi promjenjivi, odnosno da ima svojstvo mijenjanja. Recimo da je vodonik u svim jedinjenjima monovalentan, iz činjenice da formira samo jednu vezu. Kiseonik je u stanju da formira dve veze, dok je dvovalentan. Ali sumpor može imati valenciju II, IV ili VI. Sve zavisi od elementa sa kojim se povezuje. Dakle, sumpor je element sa promenljivom valentnošću.

4. Imajte na umu da je u molekulima jedinjenja vodika izračunavanje valencije vrlo primitivno. Vodik je uvijek monovalentan, a dati indikator za element povezan s njim bit će jednak broju atoma vodika u ovoj molekuli. Na primjer, u CaH2, kalcij će biti dvovalentan.

5. Zapamtite osnovno pravilo za određivanje valencije: proizvod indeksa valencije atoma elementa i broja njegovih atoma u bilo kojoj molekuli je uvijek jednak umnošku indeksa valencije atoma drugog elementa i broja njegovih atoma u datom molekulu.

6. Pogledajte formulu slova koja označava ovu jednakost: V1 x K1 \u003d V2 x K2, gdje je V valencija atoma elemenata, a K broj atoma u molekuli. Uz njegovu pomoć, lako je odrediti indeks valencije bilo kojeg elementa, ako su ostali podaci poznati.

7. Razmotrimo primjer molekule sumpor-oksida SO2. Kisik u svim jedinjenjima je dvovalentan, dakle, zamjenom vrijednosti u omjeru: Voxygen x Oxygen = Vsulphur x Kser, dobijamo: 2 x 2 = Vsulphur x 2. Odavde, Vsulphur = 4/2 \u003d 2. Dakle, valencija sumpora u ovom molekulu je 2.

Povezani video zapisi

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje uređenog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev je postao apogej formiranja hemije u XIX veku. Naučnik je generalizovao i klasifikovao obiman materijal veština o svojstvima elemenata.

Uputstvo

1. U 19. veku nije bilo ideja o strukturi atoma. Otkriće D.I. Mendeljejev je bio samo generalizacija eksperimentalnih činjenica, ali je njihovo fizičko značenje dugo ostalo neshvatljivo. Kada su se pojavili prvi podaci o strukturi jezgra i razdvajanju elektrona u atomima, to je omogućilo da se periodični zakon i sistem elemenata sagledaju iznova. Tabela D.I. Mendeljejev omogućava vizualno praćenje periodičnosti svojstava elemenata koji se nalaze u prirodi.

2. Svaki element u tabeli ima određeni serijski broj (H - 1, Li - 2, Be - 3, itd.). Ovaj broj odgovara naboju jezgra (broj protona u jezgru) i broju elektrona koji se okreću oko jezgra. Broj protona je dakle jednak broju elektrona, što znači da je u običnim uslovima atom je električno neutralan.

3. Podjela na sedam perioda odvija se prema broju energetskih slojeva atoma. Atomi prvog perioda imaju elektronsku ljusku na jednom nivou, drugi - dvostepeni, treći - trostepeni, itd. Kada se popuni novi energetski nivo, počinje najnoviji period.

4. Prve elemente svakog perioda karakteriziraju atomi koji imaju jedan elektron u vanjskom sloju - to su atomi alkalnih metala. Periodi se završavaju atomima pristojnih plinova koji imaju vanjski energetski sloj potpuno ispunjen elektronima: u prvom periodu inertni plinovi imaju 2 elektrona, u sljedećim - 8. Upravo zbog slične strukture elektronskih ljuski grupe elemenata imaju slična fizička i hemijska svojstva.

5. U tabeli D.I. Mendeljejeva postoji 8 glavnih podgrupa. Ovaj broj je rezultat maksimalnog dozvoljenog broja elektrona u energetskom sloju.

6. Na dnu periodnog sistema, lantanidi i aktinidi su odvojeni kao nezavisni nizovi.

7. Sa podrškom za D.I. stol Mendeljejeva, dozvoljeno je posmatrati periodičnost sledećih svojstava elemenata: poluprečnik atoma, zapremina atoma; jonizacioni potencijal; sile afiniteta elektrona; elektronegativnost atoma; oksidaciona stanja; fizička svojstva mogućih spojeva.

8. Na primjer, radijusi atoma, ako pogledate period, smanjuju se s lijeva na desno; rastu od vrha do dna, ako pogledate grupu.

9. Jasno praćena periodičnost u rasporedu elemenata u tabeli D.I. Mendeljejev je smisleno objašnjen doslednom prirodom punjenja energetskih slojeva elektronima.

Periodični zakon, koji je osnova moderne hemije i objašnjava validnost metamorfoze svojstava hemijskih elemenata, otkrio je D.I. Mendeljejev 1869. Fizičko značenje ovog zakona otkriva se kada se shvati teška struktura atoma.

U 19. stoljeću vjerovalo se da je nuklearna masa glavna kolekcija elementa, pa se stoga koristila za sistematizaciju supstanci. Sada su atomi definisani i identifikovani veličinom naboja njihovog jezgra (broj protona i serijski broj u periodnom sistemu). Međutim, nuklearna masa elemenata, uz neke izuzetke (recimo, nuklearna masa kalija je manja od nuklearne mase argona), raste proporcionalno njihovom nuklearnom naboju. Sa povećanjem nuklearne mase dolazi do periodične metamorfoze posmatra se svojstva elemenata i njihovih spojeva. To su metaličnost i nemetaličnost atoma, nuklearni radijus i zapremina, jonizacioni potencijal, afinitet elektrona, elektronegativnost, oksidaciona stanja, fizička svojstva jedinjenja (tačka ključanja, tačka topljenja, gustina), njihova bazičnost, amfoternost ili kiselost.

Koliko elemenata ima u trenutnoj periodnoj tablici

Periodni sistem grafički izražava periodični zakon koji je otkrio. Trenutni periodični sistem sadrži 112 hemijskih elemenata (potonji su Meitnerius, Darmstadtius, Roentgenium i Copernicius). Prema najnovijim podacima, otkriveno je i sljedećih 8 elemenata (do 120 inkluzivno), ali nisu svi dobili naziv, a ti elementi se još uvijek nalaze u nekoliko štampanih publikacija. Svaki element zauzima određenu ćeliju u periodični sistem i ima svoj serijski broj, koji odgovara naelektrisanju jezgra njegovog atoma.

Kako je izgrađen periodični sistem

Strukturu periodnog sistema predstavlja sedam perioda, deset redova i osam grupa. Cijeli period počinje alkalnim metalom i završava se pristojnim plinom. Izuzetak su 1. period, koji počinje vodonikom, i sedmi nedovršeni period, koji se dijele na male i velike. Mali periodi (1., 2., 3.) se sastoje od jednog horizontalnog reda, veliki (četvrti, peti, šesti) - od 2 horizontalna reda. Gornji redovi u ogromnim periodima nazivaju se parni, donji redovi se nazivaju neparni.U šestom periodu tabele nakon lantana (redni broj 57) nalazi se 14 elemenata sličnih svojstvima lantanu - lantanidi. Oni su postavljeni na dnu tabele u posebnom redu. Isto važi i za aktinide koji se nalaze kasnije od aktinijuma (sa brojem 89) i u velikoj meri ponavljaju njegova svojstva.Čak i redovi velikih perioda (4,6,8,10) su ispunjeni samo metalima.drugim jedinjenjima, a ova valencija odgovara grupi broj. Glavne podgrupe sadrže elemente malih i velikih perioda, sekundarne - samo velike. Od vrha do dna, metalna svojstva su poboljšana, nemetalna svojstva su oslabljena. Svi atomi bočnih podgrupa su metali.

Savet 9: Selen kao hemijski element periodnog sistema

Hemijski element selen pripada grupi VI periodnog sistema Mendeljejeva, halkogen je. Prirodni selen se sastoji od šest stabilnih izotopa. Postoji i 16 radioaktivnih izotopa selena.

Uputstvo

1. Selen se smatra izuzetno rijetkim i raspršenim elementom; aktivno migrira u biosferi, formirajući više od 50 minerala. Najpoznatiji od njih su: berzelijanit, naumanit, nativni selen i halkomitet.

2. Selen se nalazi u vulkanskom sumporu, galenitu, piritu, bizmutinu i drugim sulfidima. Iskopava se iz ruda olova, bakra, nikla i drugih ruda u kojima se nalazi u raspršenom stanju.

3. Tkiva većine živih bića sadrže od 0,001 do 1 mg/kg selena, neke biljke, morski organizmi a gljive ga koncentrišu. Za brojne biljke, selen je neophodan element. Potreba čovjeka i životinja za selenom je 50-100 mcg/kg hrane, dati element ima antioksidativna svojstva, utiče na mnogo enzimske reakcije i povećava osetljivost mrežnjače na svetlost.

4. Selen može postojati u različitim alotropnim modifikacijama: amorfni (staklasti, praškasti i koloidni selen), kao i kristalni. Kada se selen korigira iz rastvora selenske kiseline ili brzim hlađenjem njegovih para, dobija se amorfni grimizni prah i koloidni selen.

5. Kada se bilo koja modifikacija ovog hemijskog elementa zagreje iznad 220°C i dalje ohladi, formira se staklast selen, on je krhak i ima staklasti sjaj.

6. Posebno je termički stabilan heksagonalni sivi selen, čija je rešetka izgrađena od spiralnih lanaca atoma raspoređenih međusobno paralelno. Dobija se zagrijavanjem drugih oblika selena do topljenja i polaganim hlađenjem na 180-210°C. Unutar lanaca heksagonalnog selena atomi su kovalentno vezani.

7. Selen je stabilan na vazduhu, na njega ne utiču: kiseonik, voda, razblažene sumporne i hlorovodonične kiseline, međutim, savršeno je rastvorljiv u azotnoj kiselini. U interakciji s metalima, selen formira selenide. Poznato je mnogo složenih spojeva selena, svi su otrovni.

8. Selen se dobija iz otpadnog papira ili proizvodnje sulfata, elektrolitičkom rafinacijom bakra. U mulju je ovaj element prisutan zajedno sa teškim i pristojnim metalima, sumporom i telurom. Da bi se ekstrahirao, mulj se filtrira, zatim zagrijava sa koncentriranom sumpornom kiselinom ili podvrgava oksidativnom prženju na temperaturi od 700°C.

9. Selen se koristi u proizvodnji ispravljačkih poluvodičkih dioda i druge konvertorske opreme. U metalurgiji, uz njegovu podršku, čeliku se daje finozrnasta struktura, a poboljšava i njegova mehanička svojstva. U hemijskoj industriji selen se koristi kao katalizator.

Povezani video zapisi

Bilješka!
Budite pažljivi pri identifikaciji metala i nemetala. Za to je, tradicionalno, notacija data u tabeli.

Nivo znanja o strukturi atoma i molekula u 19. veku nije dozvoljavao da se objasni razlog zašto atomi formiraju određeni broj veza sa drugim česticama. Ali ideje naučnika bile su ispred svog vremena, a valencija se još uvek proučava kao jedan od osnovnih principa hemije.

Iz istorije koncepta "valencije hemijskih elemenata"

Izuzetni engleski hemičar iz 19. veka, Edvard Frankland, uveo je termin "veza" u naučnu upotrebu kako bi opisao proces međusobne interakcije atoma. Naučnik je primetio da neki hemijski elementi formiraju jedinjenja sa istim brojem drugih atoma. Na primjer, dušik veže tri atoma vodika na molekulu amonijaka.

U maju 1852. Frankland je pretpostavio da postoji određeni broj hemijskih veza koje atom može formirati sa drugim sićušnim česticama materije. Frankland je koristio izraz "sila povezivanja" da opiše ono što će se kasnije nazvati valencija. Britanski hemičar je utvrdio koliko hemijskih veza formira atome pojedinih elemenata poznatih sredinom 19. veka. Franklandov rad bio je važan doprinos modernoj strukturnoj hemiji.

Razvoj pogleda

Njemački hemičar F.A. Kekule je 1857. dokazao da je ugljenik tetrabazičan. U njegovom najjednostavnijem spoju - metanu - postoje veze sa 4 atoma vodika. Naučnik je koristio termin "bazičnost" da označi svojstvo elemenata da vezuju strogo definisan broj drugih čestica. U Rusiji je podatke o sistematizirao A. M. Butlerov (1861). Teorija hemijske veze dobila je dalji razvoj zahvaljujući doktrini o periodičnoj promeni svojstava elemenata. Njegov autor je još jedan izvanredni D. I. Mendeljejev. On je dokazao da su valencija hemijskih elemenata u jedinjenjima i druga svojstva posledica položaja koji oni zauzimaju u periodnom sistemu.

Grafički prikaz valencije i hemijske veze

Mogućnost vizualnog predstavljanja molekula jedna je od nesumnjivih prednosti teorije valencije. Prvi modeli pojavili su se 1860-ih, a od 1864. godine koriste se krugovi sa hemijskim znakom unutra. Između simbola atoma označena je crtica i broj ovih linija jednak je vrijednosti valencije. Iste godine napravljeni su i prvi modeli sa loptom i štapom (vidi sliku lijevo). Godine 1866. Kekule je predložio stereohemijski crtež atoma ugljenika u obliku tetraedra, koji je uključio u svoj udžbenik Organska hemija.

Valenciju hemijskih elemenata i formiranje veza proučavao je G. Lewis, koji je svoje radove objavio 1923. godine po imenu negativno nabijenih najmanjih čestica koje čine ljuske atoma. U svojoj knjizi, Lewis je koristio tačke oko četiri strane da predstavi valentne elektrone.

Valencija za vodonik i kiseonik

Prije stvaranja, valencija kemijskih elemenata u jedinjenjima obično se uspoređivala s onim atomima za koje je poznata. Kao standardi su izabrani vodonik i kiseonik. Drugi kemijski element privukao je ili zamijenio određeni broj atoma H i O.

Na ovaj način su određena svojstva jedinjenja sa monovalentnim vodonikom (valenca drugog elementa je označena rimskim brojem):

• HCl - hlor (I):
• H 2 O - kiseonik (II);
• NH 3 - azot (III);
• CH 4 - ugljenik (IV).

U oksidima K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3 valencija kiseonika metala i nemetala određena je udvostručavanjem broja vezanih atoma O. Dobijene su sledeće vrednosti: K (I ), C (II), N (III) , Si (IV), S (VI).

Kako odrediti valentnost hemijskih elemenata

Postoje pravilnosti u formiranju hemijske veze koja uključuje zajedničke elektronske parove:

• Tipična valencija vodonika je I.
• Uobičajena valencija kiseonika je II.
• Za nemetalne elemente, najniža valencija se može odrediti formulom 8 - brojem grupe u kojoj se nalaze u periodnom sistemu. Najviši, ako je moguće, određuje se brojem grupe.
• Za elemente bočnih podgrupa, maksimalna moguća valencija je ista kao i njihov broj grupe u periodnom sistemu.

Određivanje valencije hemijskih elemenata prema formuli spoja vrši se pomoću sljedećeg algoritma:

1. Napišite poznatu vrijednost za jedan od elemenata iznad hemijskog znaka. Na primjer, u Mn 2 O 7 valencija kisika je II.
2. Izračunajte ukupnu vrijednost za koju je potrebno pomnožiti valenciju s brojem atoma istog kemijskog elementa u molekuli: 2 * 7 = 14.
3. Odrediti valenciju drugog elementa za koji je nepoznat. Podijelite vrijednost dobivenu u koraku 2 s brojem atoma Mn u molekulu.
4. 14: 2 = 7. u svom najvišem oksidu - VII.

Konstantna i varijabilna valencija

Valentne vrijednosti za vodonik i kisik su različite. Na primjer, sumpor u spoju H 2 S je dvovalentan, au formuli SO 3 je heksavalentan. Ugljik sa kisikom stvara CO monoksid i CO 2 dioksid. U prvom spoju valencija C je II, au drugom IV. Ista vrijednost u metanu CH 4 .

Većina elemenata ne pokazuje konstantnu, već promjenjivu valenciju, na primjer, fosfor, dušik, sumpor. Potraga za glavnim uzrocima ovog fenomena dovela je do pojave teorija kemijskih veza, ideja o valentnoj ljusci elektrona i molekularnih orbitala. Postojanje različitih vrijednosti istog svojstva objašnjeno je sa stanovišta strukture atoma i molekula.

Moderne ideje o valentnosti

Svi atomi se sastoje od pozitivnog jezgra okruženog negativno nabijenim elektronima. Vanjska ljuska koju oni formiraju je nedovršena. Završena struktura je najstabilnija, sadrži 8 elektrona (oktet). Pojava hemijske veze zbog zajedničkih elektronskih parova dovodi do energetski povoljnog stanja atoma.

Pravilo za formiranje jedinjenja je da se ljuska dovrši prihvatanjem elektrona ili doniranjem nesparenih, koji god proces je lakši. Ako atom osigurava stvaranje negativnih čestica kemijske veze koje nemaju par, tada formira onoliko veza koliko ima nesparenih elektrona. Prema modernim konceptima, valencija atoma hemijskih elemenata je sposobnost formiranja određenog broja kovalentnih veza. Na primjer, u molekulu vodonik sulfida H 2 S, sumpor poprima valenciju II (-), budući da svaki atom učestvuje u formiranju dva elektronska para. Znak "-" označava privlačenje elektronskog para na elektronegativniji element. Za manje elektronegativnu vrijednost, “+” se dodaje vrijednosti valencije.

Uz mehanizam donor-akceptor, u procesu učestvuju elektronski parovi jednog elementa i slobodne valentne orbitale drugog elementa.

Ovisnost valencije o strukturi atoma

Uzmimo u obzir, na primjeru ugljika i kisika, kako valencija kemijskih elemenata ovisi o strukturi tvari. Periodni sistem daje ideju o glavnim karakteristikama atoma ugljika:

• hemijski znak - C;
• broj elementa - 6;
• napunjenost jezgre - +6;
• protona u jezgru - 6;
• elektrona - 6, uključujući 4 vanjska, od kojih 2 čine par, 2 su nesparena.

Ako atom ugljika u CO monoksidu formira dvije veze, tada mu dolazi u upotrebu samo 6 negativnih čestica. Da bi se dobio oktet, potrebno je da parovi formiraju 4 vanjske negativne čestice. Ugljik ima valenciju IV (+) u dioksidu i IV (-) u metanu.

Serijski broj kiseonika je 8, valentna ljuska se sastoji od šest elektrona, od kojih 2 ne formiraju par i učestvuju u hemijskoj vezi i interakciji sa drugim atomima. Tipična valencija kiseonika je II (-).

Valentnost i oksidaciono stanje

U mnogim slučajevima je prikladnije koristiti koncept "oksidacijskog stanja". Ovo je naziv dat naboju koji bi atom stekao kada bi se svi vezani elektroni prenijeli na element koji ima višu vrijednost elektronegativnosti (EO). Oksidacioni broj u jednostavna stvar jednako nuli. Znak “-” dodaje se oksidacijskom stanju više EO elementa, znak “+” se dodaje manje elektronegativnom. Na primjer, za metale glavnih podgrupa tipična su oksidacijska stanja i naboji jona, jednaki broju grupe sa znakom "+". U većini slučajeva, valencija i oksidacijsko stanje atoma u istom spoju su numerički isti. Samo pri interakciji sa više elektronegativnih atoma, oksidaciono stanje je pozitivno, kod elemenata kod kojih je EO niži, negativno. Koncept "valencije" se često primjenjuje samo na tvari molekularne strukture.

Da bismo naučili sastavljati kemijske formule, potrebno je saznati obrasce prema kojima su atomi kemijskih elemenata međusobno povezani u određenim omjerima. Da bismo to uradili, upoređujemo kvalitativni i kvantitativni sastav jedinjenja čije su formule HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (slika 12.1)

Po svom kvalitativnom sastavu, ove tvari su slične: svaka od molekula sadrži atome vodika. Međutim, njihov kvantitativni sastav nije isti. Atomi klora, kisika, dušika, ugljika povezani su s jednim, dva, tri i četiri atoma vodika.

Ovaj obrazac je uočen početkom 11. veka. J. Dalton. S vremenom je I. Ya. Berzelius otkrio da najveći broj atoma povezanih s atomom nekog kemijskog elementa ne prelazi određenu vrijednost. Godine 1858. E. Frankland je sposobnost atoma da vežu ili zamjene određeni broj drugih atoma nazvao "veznom silom" "valencija"(od lat. valentia-"snaga") predložio je 1868. njemački hemičar K. G. Wichelhaus.

Valence — zajedničko vlasništvo atomi. Karakterizira sposobnost atoma da kemijski (pomoću valentnih sila) međusobno djeluju.

Valentnost mnogih hemijskih elemenata određena je na osnovu eksperimentalnih podataka o kvantitativnim i kvalitativni sastav supstance. po jedinici valencije valencija vodonikovog atoma bi bila prihvaćena. Ako je atom kemijskog elementa povezan s dva monovalentna atoma, tada je njegova valencija dva. Ako je povezan sa tri monovalentna atoma, onda je trovalentan, itd.

Najveća vrijednost valencije hemijskih elemenata je VIII .

Valencija je označena rimskim brojevima. Označimo valentnost u formulama razmatranih spojeva:

Takođe, naučnici su otkrili da mnogi elementi u različitim jedinjenjima pokazuju različite vrednosti valencije. Odnosno, postoje hemijski elementi sa konstantnom i promenljivom valencijom.

Da li je moguće odrediti valenciju položajem hemijskog elementa u periodnom sistemu? Maksimalna vrijednost valencije elementa poklapa se sa brojem grupe periodnog sistema u kojem se nalazi. Ipak, postoje izuzeci - dušik, kisik, fluor, bakar i neki drugi elementi. Zapamti: broj grupe je označen rimskim brojem iznad odgovarajuće vertikalne kolone periodnog sistema.

Table. Hemijski elementi sa konstantnom valentnošću

Element	Valence	Element	Valence
Vodik (H)		kalcijum (Ca)
natrijum (Na)		barijum (Ba)
		kiseonik(O)
berilij (biti)		aluminijum (Al)
magnezijum (Mg)

Table. Hemijski elementi s promjenjivom valentnošću

Element	Valence	Element	Valence
		željezo (Fe)
		mangan (Mg)
			II, III, VI materijal sa sajta
srebro (AG)		fosfor (P)
zlato (Au)		arsen (as)
		ugljik (C)
olovo (Pb)		silicijum (Si)

Na ovoj stranici materijal o temama:

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

Više lekcija na sajtu

Jedan atom drugog monovalentnog elementa kombinuje se sa jednim atomom monovalentnog elementa(HCl) . Dva monovalentna atoma se kombinuju sa atomom dvovalentnog elementa(H2O) ili jedan dvovalentni atom(CaO) . To znači da se valencija elementa može predstaviti kao broj koji pokazuje s koliko atoma monovalentnog elementa se atom datog elementa može kombinirati. Osovina elementa je broj veza koje atom formira:

Na - monovalentna (jedna veza)

H - monovalentna (jedna veza)

O - dvovalentno (dvije veze po atomu)

S - heksavalentni (tvori šest veza sa susjednim atomima)

Pravila za određivanje valencije
elemenata u spojevima

1. Osovina vodonik uzeti za I(jedinica). Zatim, u skladu sa formulom vode H 2 O, dva atoma vodika su vezana za jedan atom kiseonika.

2. Kiseonik u svojim jedinjenjima uvijek pokazuje valenciju II. Stoga, ugljik u spoju CO 2 (ugljični dioksid) ima valenciju IV.

3. Supreme shaft je jednako broj grupe .

4. niža valencija jednaka je razlici između broja 8 (broj grupa u tabeli) i broja grupe u kojoj se ovaj element nalazi, tj. 8 — N grupe .

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

6. Kod nemetala se uglavnom manifestuju dvije valencije: viša i niža.

Slikovito rečeno, osovina je broj "ruka" kojima se atom drži za druge atome. Naravno, atomi nemaju "ruke"; njihovu ulogu igraju tzv. valentnih elektrona.

Može se reći drugačije: je sposobnost atoma datog elementa da veže određeni broj drugih atoma.

Sljedeći principi moraju biti jasno shvaćeni:

Postoje elementi sa konstantnom valencijom (ima ih relativno malo) i elementi sa promenljivom valencijom (od kojih je većina).

Elementi sa konstantnom valentnošću moraju se zapamtiti.

VALENCE(lat. valentia - snaga) sposobnost atoma da veže ili zameni određeni broj drugih atoma ili grupa atoma.

Dugi niz decenija koncept valencije je bio jedan od osnovnih, fundamentalnih koncepata u hemiji. Svi studenti hemije su sigurno naišli na ovaj koncept. U početku im se činilo prilično jednostavno i nedvosmisleno: vodonik je jednovalentan, kisik dvovalentan, itd. U jednom od priručnika za kandidate piše: „Valencija je broj hemijskih veza koje formira atom u jedinjenju.“ Ali šta je onda, u skladu s ovom definicijom, valencija ugljika u željeznom karbidu Fe 3 C, u željeznom karbonilu Fe 2 (CO) 9, u odavno poznatim solima K 3 Fe (CN) 6 i K 4 Fe ( CN) 6? Čak i u natrijum hloridu, svaki atom u kristalu NaCl je vezan za šest drugih atoma! Tolike definicije, čak i štampane u udžbenicima, moraju se vrlo pažljivo primjenjivati.

U modernim publikacijama mogu se pronaći različite, često nedosljedne definicije. Na primjer, ovo: "Valencija je sposobnost atoma da formiraju određeni broj kovalentnih veza." Ova definicija je jasna, nedvosmislena, ali je primjenjiva samo na spojeve s kovalentnim vezama. Odrediti valenciju atoma i ukupan broj elektrona uključenih u formiranje hemijske veze; i broj elektronskih parova pomoću kojih je dati atom vezan za druge atome; i broj njegovih nesparenih elektrona koji učestvuju u formiranju zajedničkih elektronskih parova. Još jedna česta definicija valencije kao broja hemijskih veza kojima je dati atom povezan sa drugim atomima takođe izaziva poteškoće, jer nije uvek moguće jasno definisati šta je hemijska veza. Zaista, nisu u svim jedinjenjima hemijske veze formirane parovima elektrona. Najjednostavniji primjer su jonski kristali, kao što je natrijum hlorid; u njemu svaki atom natrijuma formira vezu (jonsku) sa šest atoma hlora, i obrnuto. Da li je potrebno vodonične veze smatrati hemijskim vezama (na primjer, u molekulima vode)?

Postavlja se pitanje čemu može biti jednaka valencija atoma dušika u skladu s njegovim različitim definicijama. Ako je valenca određena ukupnim brojem elektrona uključenih u stvaranje kemijskih veza s drugim atomima, tada se maksimalna valenca atoma dušika treba smatrati jednakom pet, budući da atom dušika može koristiti svih svojih pet vanjskih elektrona u formiranju hemijskih veza - dva s-elektrona i tri p-elektrona. Ako je valencija određena brojem elektronskih parova s ​​kojima je dati atom vezan za druge, tada je u ovom slučaju maksimalna valencija atoma dušika četiri. U ovom slučaju tri p-elektrona formiraju tri kovalentne veze s drugim atomima, a još jedna veza nastaje zbog dva 2s-elektrona dušika. Primjer je reakcija amonijaka sa kiselinama da nastane amonijum kation.Konačno, ako je valencija određena samo brojem nesparenih elektrona u atomu, tada valencija dušika ne može biti veća od tri, budući da N atom ne može imati više nego tri nesparena elektrona (pobuda 2s elektrona može doći samo do nivoa sa n = 3, što je energetski izuzetno nepovoljno). Dakle, u halogenidima dušik formira samo tri kovalentne veze, a takvih spojeva kao što su NF 5 , NCl 5 ili NBr 5 nema (za razliku od potpuno stabilnih PF 3 , PCl 3 i PBr 3 ). Ali ako atom dušika prenese jedan od svojih 2s elektrona na drugi atom, tada će četiri nesparena elektrona ostati u rezultirajućem N+ kationu, a valencija ovog kationa će biti četiri. To se događa, na primjer, u molekulu dušične kiseline. Dakle, različite definicije valencije dovode do različitih rezultata čak iu slučaju jednostavnih molekula.

Koja je od ovih definicija “tačna” i da li je moguće dati jednoznačnu definiciju valencije. Da bismo odgovorili na ova pitanja, korisno je napraviti izlet u prošlost i razmotriti kako se koncept "valencije" promijenio s razvojem hemije.

Ideja o valentnosti elemenata (koja, međutim, u to vrijeme nije dobila priznanje) prvi put je izražena sredinom 19. stoljeća. Engleski hemičar E. Frankland: govorio je o određenom "kapacitetu zasićenja" metala i kiseonika. Nakon toga, valencija se počela shvaćati kao sposobnost atoma da veže ili zamijeni određeni broj drugih atoma (ili grupa atoma) uz formiranje kemijske veze. Jedan od tvoraca teorije hemijska struktura Friedrich August Kekule je napisao: "Valencija je fundamentalno svojstvo atoma, svojstvo jednako konstantno i nepromjenjivo kao i sama atomska težina." Kekule je smatrao da je valenca elementa konstantna vrijednost. Do kraja 1850-ih, većina hemičara je vjerovala da je valencija (tada nazvana "atomičnost") ugljika bila 4, valencije kisika i sumpora bile su 2, a valencije halogena bile su 1. 1868. godine njemački hemičar K.G. valencija" (na latinskom valentia - snaga). Međutim, dugo vremena se gotovo nikada nije koristio, barem u Rusiji (umjesto toga, govorili su, na primjer, o „jedinicama afiniteta”, „broju ekvivalenata”, „broju dionica” itd.). Značajno je da u enciklopedijski rečnik Brockhaus i Efron(gotovo sve članke o hemiji u ovoj enciklopediji pregledao je, ispravio i često pisao D.I. Mendeljejev) uopće ne postoji "valencija" članka. Nema ga ni u klasičnom djelu Mendeljejeva. Osnove hemije(on samo povremeno spominje pojam "atomičnosti", ne zadržavajući se na njemu u detalje i ne dajući mu jednoznačnu definiciju).

Da bi se vizuelno prikazale poteškoće koje su pratile koncept „valencije“ od samog početka, umesno je navesti popularne s početka 20. veka. mnoge zemlje, zbog velikog pedagoškog talenta autora, udžbenik američkog hemičara Alexandera Smitha, koji je on objavio 1917. (u ruskom prijevodu - 1911., 1916. i 1931.): „Ni jedan koncept u hemiji nije dobio takav niz nejasnih i netačnih definicija pojma valencije". I dalje u odeljku Neke neobičnosti u pogledu na valenciju autor piše:

“Kada je koncept valencije prvi put konstruiran, tada se vjerovalo – prilično pogrešno – da svaki element ima jednu valenciju. Stoga, uzimajući u obzir takve parove spojeva kao što su CuCl i CuCl 2, ili ... FeCl 2 i FeCl 3, polazili smo od pretpostavke da bakar uvijek je dvovalentno, a gvožđe je trovalentno, i na osnovu toga su formule iskrivljene na takav način da ih uklapaju u ovu pretpostavku. Dakle, formula za bakar hlorid je napisana (a često i sada napisana) na sljedeći način: Cu 2 Cl 2. U ovom slučaju, formule dvaju spojeva hlorida bakra u grafičkom prikazu imaju oblik: Cl–Cu–Cu–Cl i Cl–Cu–Cl. U oba slučaja, svaki atom bakra sadrži (na papiru) dvije jedinice i stoga je dvovalentan (na papiru). Slično... udvostručenje formule FeCl 2 dalo je Cl 2 >Fe–Fe 2, što nam je omogućilo da razmotrimo... feri željezo.” I Smith nastavlja do vrlo važnog i bezvremenskog zaključka: „Sasvim je suprotno naučnoj metodi izmišljati ili iskrivljavati činjenice kako bi se podržalo gledište koje je rezultat jednostavne pretpostavke, a ne zasnovano na iskustvu. Međutim, istorija nauke pokazuje da se takve greške često primećuju.

Godine 1912. ruski hemičar L. A. Čugajev, koji je dobio svjetsko priznanje za svoj rad na hemiji složenih jedinjenja, dao je osvrt na ideje s početka stoljeća o valentnosti. Čugajev je jasno pokazao poteškoće povezane s definicijom i primjenom koncepta valencije:

“Valencija je izraz koji se koristi u hemiji u istom smislu kao i “atomičnost” za označavanje maksimalnog broja atoma vodika (ili drugih jednoatomnih atoma ili monoatomskih radikala) s kojima atom datog elementa može biti u direktnoj vezi (ili koji može zamijeniti). Reč valencija se često koristi i u značenju jedinice valencije ili jedinice afiniteta. Dakle, kažu da kiseonik ima dve, azot tri valencije, itd. Riječi valencija i "atomičnost" ranije su se upotrebljavale bez ikakve razlike, ali kako su sami koncepti koji su njima izražavali izgubili svoju prvobitnu jednostavnost i postali složeniji, u određenom broju slučajeva ostala je u upotrebi samo riječ valencija... Komplikacija Koncept valencije je počeo sa spoznajom da je valencija promjenjiva veličina... štaviše, u smislu materije, uvijek se izražava kao cijeli broj.

Hemičari su znali da mnogi metali imaju promjenjivu valenciju i trebali su govoriti o, na primjer, dvovalentnom, trovalentnom i heksavalentnom hromu. Čugajev je rekao da je čak iu slučaju ugljika potrebno priznati mogućnost da bi njegova valencija mogla biti drugačija od 4, a CO nije jedini izuzetak: „Divalentni ugljik se vrlo vjerovatno nalazi u karbilaminima CH 3 -N = C, u fulminskoj kiselini i njenim solima C=NOH, C=NOMe, itd. Znamo da postoji i troatomski ugljik...” proširiti klasični koncept valencije i proširiti ga na slučajeve na koje je kao takav neprimjenjiv. Ako je Thiele došao do potrebe ... da dopusti "fragmentaciju" jedinica valencije, onda postoji niz činjenica zbog kojih je potrebno izvesti koncept valencije u drugom smislu iz uskog okvira u koji je prvobitno bio zatvoren. . Vidjeli smo da proučavanje najjednostavnijih (uglavnom binarnih...) spojeva formiranih od hemijski elementi, za svaku od ovih potonjih primorava se pretpostaviti određene, uvijek male i, naravno, cjelobrojne vrijednosti njihove valencije. Takvih je vrijednosti, općenito govoreći, vrlo malo (rijetki su elementi koji pokazuju više od tri različite valencije)... Iskustvo, međutim, pokazuje da kada sve gore navedene jedinice valencije treba prepoznati kao zasićene, sposobnost molekula formiranih u ovoj futrola za dalje pričvršćivanje uopće ne dostiže ograničenje. Dakle, soli metala dodaju vodu, amonijak, amine.., formirajući razne hidrate, amonijate...itd. kompleksna jedinjenja, koja ... sada klasifikujemo kao složena. Postojanje ovakvih spojeva, koji se ne uklapaju u okvire najjednostavnijeg koncepta valencije, prirodno je zahtijevalo njegovo proširenje i uvođenje dodatnih hipoteza. Jedna od ovih hipoteza, koju je predložio A. Werner, je da uz glavne, odnosno osnovne, jedinice valencije postoje i druge, sekundarne. Potonji su obično označeni isprekidanom linijom.

Zaista, koju valentnost, na primjer, treba pripisati atomu kobalta u njegovom kloridu, koji je dodao šest molekula amonijaka da bi formirao spoj CoCl 3 6NH 3 (ili, što je isto, Co (NH 3) 6 Cl 3) ? U njemu je atom kobalta povezan istovremeno sa devet atoma hlora i dušika! D. I. Mendeljejev je ovom prilikom pisao o malo proučenim "silama rezidualnog afiniteta". A švicarski hemičar A. Werner, koji je stvorio teoriju složenih spojeva, uveo je koncepte glavne (primarne) valencije i sekundarne (sekundarne) valencije (u modernoj hemiji ovi koncepti odgovaraju oksidacijskom stanju i koordinacionom broju). Obje valencije mogu biti promjenjive, au nekim slučajevima ih je vrlo teško ili čak nemoguće razlikovati.

Nadalje, Chugaev se dotiče R. Abeggove teorije elektrovalencije, koja može biti pozitivna (u jedinjenjima s višim kisikom) ili negativna (u spojevima s vodonikom). U ovom slučaju, zbir viših valencija elemenata u kiseoniku i vodoniku za grupe od IV do VII je 8. Prezentacija u mnogim udžbenicima hemije se i dalje zasniva na ovoj teoriji. U zaključku, Chugaev spominje kemijske spojeve za koje je koncept valencije praktički neprimjenjiv - intermetalna jedinjenja, čiji se sastav „često izražava u vrlo osebujnim formulama, koje vrlo malo nalikuju uobičajenim vrijednostima valencije. Takva su, na primjer, sljedeća jedinjenja: NaCd 5 , NaZn 12 , FeZn 7 i drugi.

Na neke poteškoće u određivanju valencije ukazao je još jedan poznati ruski hemičar I. A. Kablukov u svom udžbeniku Osnovni počeci neorganska hemija , objavljen 1929. Što se tiče koordinacionog broja, citiramo (u ruskom prijevodu) udžbenik koji je u Berlinu 1933. objavio jedan od osnivača moderne teorije rješenja, danski hemičar Nils Bjerrum:

“Uobičajeni valentni brojevi ne daju nikakvu predstavu o karakterističnim svojstvima koja pokazuju mnogi atomi u brojnim složenim spojevima. Da bi se objasnila sposobnost atoma ili jona da formiraju kompleksna jedinjenja, uvedena je nova posebna serija brojeva za atome i ione, različita od uobičajenih valentnih brojeva. U kompleksnim jonima srebra... uglavnom direktno povezani sa centralnim metalnim atomom dva atom ili dvije grupe atoma, na primjer, Ag (NH 3) 2 +, Ag (CN) 2 -, Ag (S 2 O 3) 2 - ... Da bi se opisali ova veza, uveden je koncept koordinacijski broj i Ag + ionima dodijeliti koordinacijski broj 2. Kao što se može vidjeti iz datih primjera, grupe povezane sa centralni atom, mogu biti neutralni molekuli (NH 3) i joni (CN -, S 2 O 3 -). Dvovalentni ion bakra Cu ++ i trovalentni ion zlata Au +++ u većini slučajeva imaju koordinacijski broj 4. Koordinacijski broj atoma, naravno, još uvijek ne pokazuje kakva veza postoji između centralnog atoma i drugi atomi ili grupe atoma povezane s njim; ali se pokazalo kao odličan alat za sistematiku složenih jedinjenja.

A. Smith u svom udžbeniku daje vrlo ilustrativne primjere “posebnih svojstava” složenih jedinjenja:

„Razmotrite sljedeća „molekularna“ jedinjenja platine: PtCl 4 2NH 3 , PtCl 4 4NH 3 , PtCl 4 6NH 3 i PtCl 4 2KCl. Pažljivije proučavanje ovih jedinjenja otkriva niz izuzetnih karakteristika. Prvo jedinjenje u rastvoru se praktično ne razlaže na ione; električna provodljivost njegovih rješenja je izuzetno niska; srebrni nitrat sa njim ne taloži AgCl. Werner je pretpostavio da su atomi hlora vezani za atom platine običnim valencijama; Werner ih je nazvao glavnima, a molekule amonijaka su povezane s atomom platine dodatnim, bočnim valencijama. Ovo jedinjenje, prema Werneru, ima sljedeću strukturu:

Velike zagrade označavaju integritet grupe atoma, kompleksa koji se ne raspada kada se jedinjenje rastvori.

Drugi spoj ima drugačija svojstva od prvog; ovo je elektrolit, električna provodljivost njegovih rastvora je istog reda kao i električna provodljivost rastvora soli koji se raspadaju na tri jona (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); srebrni nitrat taloži dva od četiri atoma. Prema Werneru, ovo jedinjenje ima sljedeću strukturu: 2– + 2Cl –. Ovdje imamo kompleksni ion, atomi hlora u njemu nisu precipitirani srebrovim nitratom, a ovaj kompleks se formira oko jezgra - atoma Pt - unutrašnje sfere atoma u spoju, atomi hlora koji se odvajaju u obliku jona formiraju vanjsku sferu atoma, zbog čega ih pišemo izvan velikih zagrada. Ako pretpostavimo da Pt ima četiri glavne valencije, onda se u ovom kompleksu koriste samo dvije, dok druge dvije sadrže dva vanjska atoma hlora. U prvom spoju se koriste sve četiri valencije platine u samom kompleksu, zbog čega ovo jedinjenje nije elektrolit.

U trećem spoju, sva četiri atoma hlora su istaložena srebrovim nitratom; visoka električna provodljivost ove soli pokazuje da daje pet jona; očito je da je njegova struktura sljedeća: 4– + 4Cl – ... U kompleksnom jonu, svi molekuli amonijaka su povezani sa Pt bočnim valencijama; što odgovara četiri glavne valencije platine, postoje četiri atoma hlora u vanjskoj sferi.

U četvrtom spoju srebrni nitrat uopće ne taloži hlor, električna provodljivost njegovih otopina ukazuje na razgradnju na tri jona, a reakcije izmjene otkrivaju ione kalija. Ovom jedinjenju pripisujemo sljedeću strukturu: 2– + 2K + . U kompleksnom jonu se koriste četiri glavne valencije Pt, ali pošto se ne koriste glavne valencije dva atoma hlora, dva pozitivna monovalentna jona (2K +, 2NH 4 +, itd.) mogu se zadržati u vanjskoj sferi .

Navedeni primjeri upečatljive razlike u svojstvima spolja sličnih kompleksa platine daju ideju o poteškoćama s kojima se susreću kemičari kada pokušavaju nedvosmisleno odrediti valentnost.

Nakon stvaranja elektronskih ideja o strukturi atoma i molekula, koncept "elektrovalencije" počeo se široko koristiti. Budući da atomi mogu i donirati i prihvatiti elektrone, elektrovalencija može biti i pozitivna i negativna (sada se umjesto elektrovalencije koristi koncept oksidacijskog stanja). U kojoj mjeri su se nove elektronske ideje o valentnosti slagale sa starim? N. Bjerrum u već citiranom udžbeniku o tome piše: „Postoji određena zavisnost između uobičajenih valentnih brojeva i uvedenih novih brojeva – elektrovalencije i koordinacionog broja, ali oni nikako nisu identični. Stari koncept valencije se podijelio na dva nova koncepta. Ovom prilikom Bjerrum je napravio važnu napomenu: „Koordinacioni broj ugljika u većini slučajeva je 4, a njegova elektrovalencija je ili +4 ili -4. Budući da se oba broja obično podudaraju za atom ugljika, spojevi ugljika nisu prikladni za proučavanje razlike između ova dva koncepta na njima.

U okviru elektronske teorije hemijskog vezivanja, razvijene u radovima američkog fizičkog hemičara G. Lewisa i njemačkog fizičara W. Kossela, pojavili su se koncepti donor-akceptorske (koordinacijske) veze i kovalentnosti. U skladu s ovom teorijom, valentnost atoma određena je brojem njegovih elektrona koji sudjeluju u formiranju zajedničkih elektronskih parova s ​​drugim atomima. U ovom slučaju smatralo se da je maksimalna valencija elementa jednaka broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci atoma (poklapa se s brojem grupe periodnog sistema kojoj dati element pripada). Prema drugim konceptima zasnovanim na kvantnim hemijskim zakonima (razvili su ih nemački fizičari W. Heitler i F. London), ne treba računati sve spoljašnje elektrone, već samo one nesparene (u osnovnom ili pobuđenom stanju atoma); ova definicija je data u brojnim hemijskim enciklopedijama.

Međutim, poznate su činjenice koje se ne uklapaju u ovu jednostavnu shemu. Dakle, u brojnim jedinjenjima (na primjer, u ozonu), par elektrona može držati ne dva, već tri jezgra; u drugim molekulima, hemijsku vezu može izvesti jedan elektron. Nemoguće je opisati takve veze bez upotrebe aparata kvantne hemije. Kako, na primjer, odrediti valenciju atoma u takvim spojevima kao što su pentaboran B 5 H 9 i drugi borani sa "most" vezama, u kojima je atom vodika vezan za dva atoma bora odjednom; ferocen Fe (C 5 H 5) 2 (atom gvožđa sa oksidacionim stanjem +2 odmah je povezan sa 10 atoma ugljenika); gvožđe pentakarbonil Fe(CO) 5 (atom gvožđa u nultom oksidacionom stanju je vezan za pet atoma ugljenika); natrijum pentakarbonil hromat Na 2 Cr (CO) 5 (oksidaciono stanje hroma-2)? Takvi "neklasični" slučajevi nikako nisu izuzetni. Slični "razbijači valencije", spojevi sa raznim "egzotičnim valencijama", kako se hemija razvijala, postajali su sve više i više.

Da bi se zaobišle ​​neke poteškoće, data je definicija prema kojoj je pri određivanju valencije atoma potrebno uzeti u obzir ukupan broj nesparenih elektrona, usamljenih elektronskih parova i praznih orbitala uključenih u stvaranje kemijskih veza. Prazne orbitale su direktno uključene u formiranje donor-akceptorskih veza u različitim kompleksnim jedinjenjima.

Jedan od zaključaka je da su razvoj teorije i stjecanje novih eksperimentalnih podataka doveli do toga da su pokušaji da se postigne jasno razumijevanje prirode valencije ovaj koncept podijelio na niz novih koncepata, kao što su glavna i sekundarna valencija. , ionsku valenciju i kovalenciju, koordinacijski broj i stepen oksidacije, itd. Odnosno, koncept "valentnosti" se "podijelio" na niz nezavisnih koncepata, od kojih svaki djeluje u određenom području. Očigledno, tradicionalni koncept valencije ima jasno i nedvosmisleno značenje samo za spojeve u kojima su sve hemijske veze dvocentrične (tj. povezuju samo dva atoma) i svaku vezu vrši par elektrona koji se nalazi između dva susjedna atoma, drugim riječima, za kovalentna jedinjenja kao što su HCl, CO 2 , C 5 H 12, itd.

Drugi zaključak nije sasvim uobičajen: izraz "valencija", iako se koristi u modernoj hemiji, ima vrlo ograničenu upotrebu, pokušaji da mu se da jednoznačna definicija "za sve prilike" nisu baš produktivni i jedva potrebni. Nije uzalud da autori mnogih udžbenika, posebno onih koji su objavljeni u inostranstvu, uopšte ne izostaju iz ovog koncepta ili se ograničavaju na to da pojam "valentnosti" ima uglavnom istorijski značaj, dok se danas hemičari uglavnom služe uobičajenim, iako donekle veštački, koncept "stepene oksidacije".

Ilya Leenson