Tablica Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva je višenamjenski referentni materijal iz kojeg možete saznati najpotrebnije podatke o kemijskim elementima. Najvažnije je znati glavne točke njegovog "čitanja", odnosno morate biti u stanju pozitivno koristiti ovaj informativni materijal, koji će vam poslužiti kao odlična pomoć za rješavanje svih vrsta problema u hemiji. Štaviše, tabela je dozvoljena za sve vrste kontrole znanja, uključujući čak i Jedinstveni državni ispit.

Trebaće ti

• Tabela D.I. Mendeljejeva, olovka, papir

Instrukcije

1. Tabela je struktura u kojoj su hemijski elementi raspoređeni prema svojim tezama i zakonima. Odnosno, možemo 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 ili ogromni. Ako se period sastoji od 2 reda (kao što je označeno numeracijom sa strane), onda se takav period naziva ogromnim. Ako ima samo jedan red, naziva se malim.

2. Tablica je također podijeljena na "ulaze" - grupe, kojih ima po osam. Kao što se u svakom ulazu nalaze stanovi s lijeve i desne strane, tako su i ovdje hemijski elementi raspoređeni po istom principu. Samo u ovoj varijanti njihov raspored je neravnomjeran – s jedne strane elementi su veći i tada govore o glavnoj grupi, s druge – manji i to ukazuje da je grupa sporedna.

3. Valentnost je sposobnost elemenata da formiraju hemijske veze. Postoji kontinuirana valencija, koja se ne mijenja, i promjenljiva, koja ima različitu vrijednost u zavisnosti od toga koje supstancije je element dio. Prilikom određivanja valencije pomoću periodične tablice, morate obratiti pažnju na sljedeće kombinacije: broj grupe elemenata i njegov tip (odnosno, glavna ili sekundarna grupa). Kontinuirana valencija u ovom slučaju određena je brojem grupe glavne podgrupe. Da bi se saznala vrijednost varijable valencije (ako postoji, i to tradicionalno za nemetale), tada je potrebno od 8 oduzeti broj grupe u kojoj se element nalazi (svakih 8 grupa - dakle broj).

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

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

6. Primjer br. 3. Ako govorimo o nemetalima, onda recimo da je P (fosfor) u grupi V glavne podgrupe. Dakle, njegova valencija će biti jednaka V. Osim toga, fosfor ima još jednu vrijednost valencije, a da biste je odredili potrebno je izvršiti korak 8 - broj elementa. To znači 8 – 5 (broj fosforne grupe) = 3. Prema tome, druga valencija fosfora je jednaka III.

7. Primer br. 4. Halogeni su u VII grupi glavne podgrupe. To znači da će njihova valencija biti VII. Međutim, s obzirom da se radi o nemetalima, potrebno je izvršiti aritmetičku operaciju: 8 – 7 (broj grupe elemenata) = 1. Shodno tome, druga valencija halogena je jednaka I.

8. Za elemente sekundarnih podgrupa (a oni uključuju samo metale), valencija se mora zapamtiti, pogotovo jer je u većini slučajeva jednaka I, II, rjeđe III. Također ćete morati zapamtiti valencije hemijskih elemenata koji imaju više od 2 vrijednosti.

Od škole ili čak prije, svi znaju da se sve oko nas, uključujući i nas same, sastoji od atoma - najmanjih i nedjeljivih čestica. Zbog sposobnosti atoma da se međusobno povežu, raznolikost našeg svijeta je ogromna. Ova sposobnost hemijskih atoma element formiraju veze sa drugim atomima naziva se valence element .

Instrukcije

1. Koncept valencije ušao je u hemiju u devetnaestom veku, kada je za jedinicu uzeta valencija atoma vodonika. Valencija drugog element može se definirati kao broj atoma vodika koji vezuje za sebe jedan atom druge tvari. Slično valenciji vodika, određuje se valencija kisika, koja je, kao i obično, jednaka dva i stoga vam omogućava da jednostavnim aritmetičkim operacijama odredite valencu drugih elemenata u spojevima s kisikom. Valence element u kisiku jednak je dvostrukom broju atoma kisika koji mogu vezati jedan atom datog element .

2. Za određivanje valencije element Možete koristiti i formulu. Poznato je da postoji određena veza 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, što je molarna masa veća u odnosu na ekvivalentnu masu, to je veći broj atoma vodika koji mogu zamijeniti ili vezati atom za sebe element, što znači da je valencija veća.

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, prazna valentna orbitala ili usamljeni par valentnih elektrona. Zajedno, ove karakteristike određuju valentno stanje i valentne sposobnosti atoma.

4. Poznavanje broja elektrona atoma, koji je jednak atomskom broju element u Periodnom sistemu elemenata, rukovodeći se tezom o najmanjoj energiji, Paulijevom tezom i Hundovim pravilom, moguće je konstruisati elektronska konfiguracija atom. Ove konstrukcije će nam omogućiti da analiziramo vjerovatnoće valencije atoma. U svim slučajevima, vjerovatnoća formiranja veza prvenstveno se ostvaruje zbog prisustva nesparenih valentnih elektrona; dodatne valentne sposobnosti, kao što je slobodna orbitala ili usamljeni par valentnih elektrona, mogu ostati neostvarene ako za to nema dovoljno energije. iz svakog od gore navedenih, možemo zaključiti da je svima lakše odrediti valenciju atoma u bilo kojem spoju, a mnogo je teže saznati valentne sposobnosti atoma. Međutim, praksa će ovo učiniti jednostavnim.

Video na temu

Savjet 3: Kako odrediti valenciju hemijskih elemenata

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

Trebaće ti

• Tabela Mendeljejeva

Instrukcije

1. Vodik i kiseonik se smatraju jednovalentnim i dvovalentnim elementima. Mjera valencije je broj atoma vodika ili kisika koje element dodaje da bi formirao hidrid ili oksid. Neka je X element čija se valencija mora odrediti. Tada je XHn hidrid ovog elementa, a XmOn je njegov oksid.Primjer: formula amonijaka je NH3, ovdje dušik ima valencu 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 je valencija pronađena.

3. Valence element također može biti određen drugim atomima sa poznatom valencijom. U različitim jedinjenjima, atomi istog elementa mogu pokazati različite valencije. Na primjer, sumpor je dvovalentan u jedinjenjima H2S i CuS, četverovalentan u jedinjenjima SO2 i SF4, a 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.

Video na temu

Za školarce, razumijevanje tabele Mendeljejev- užasan san. Čak i trideset šest elemenata koje učitelji obično pitaju rezultiraju satima zamornog trzanja i glavobolja. Mnogi ljudi ni ne vjeruju šta da nauče sto Mendeljejev je stvaran. Ali upotreba mnemotehnike može znatno olakšati život studentima.

Instrukcije

1. Shvatite teoriju i odaberite potrebnu tehnikuPravila 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, možete napisati priču od elemenata memorisanih informacija, tražiti suglasne riječi (rubidijum - prekidač, cezijum - Julije Cezar), uključiti prostornu maštu ili lako rimovati elemente periodni sistem Mendeljejev.

2. Balada o dušiku Bolje je rimovati elemente Mendeljejevljevog periodnog sistema sa značenjem, prema određenim znacima: prema valentnosti, na primjer. Tako se alkalni metali 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 su jednovalentni dobrodušni“ i „Natrijum, kalijum i argentum su zauvek jednovalentni“. Kreacija, za razliku od nabijanja, koje traje najviše par dana, stimuliše dugotrajno pamćenje. To znači da će više od bajki o aluminijumu, pesama o azotu i pesama o valenciji - i pamćenje ići kao sat.

3. Kiseli triler Da bi se lakše pamtilo, izmišljena je priča u kojoj se elementi periodnog sistema pretvaraju u junake, detalje pejzaža ili elemente radnje. Evo, recimo, poznatog teksta svih: „Azijat (azot) je počeo da sipa (litijum) vodu (vodik) u Pinery(Bohr). Ali nije nam on (Neon) bio potreban, već Magnolija (Magnezijum).” Može se dopuniti pričom o Ferrariju (čelik - ferum), u kojem je tajni špijun "Klor nula sedamnaest" (17 je serijski broj hlora) vozio kako bi uhvatio manijaka Arsenija (arsenik - arsenicum), koji je 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 dodeliti nastavniku književnosti kao eksperimentalni tekst. Vjerovatno će joj se svidjeti.

4. Izgradite zamak memorije Ovo je jedno od naziva prilično efikasne tehnike pamćenja kada se aktivira prostorno razmišljanje. Njegova tajna je u tome što svi lako možemo opisati svoju sobu ili put od kuće do prodavnice, škole ili instituta. Da biste zapamtili redoslijed elemenata, potrebno ih je postaviti uz cestu (ili u prostoriju) i svaki element predstaviti vrlo jasno, vidljivo, opipljivo. Evo vodonika - mršavog plavog muškarca izduženog lica. Vredni radnik, onaj koji postavlja pločice, je 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. Najbolja stvar je povezati cijeli element s nekom briljantnom slikom. Silicijum – sa Silicijumskom dolinom. Litijum – sa litijumskim baterijama mobilni telefon. Može biti mnogo opcija. Ali kombinacija vizuelne slike, mehaničkog pamćenja i taktilnog osećaja grube ili, naprotiv, glatke sjajne kartice pomoći će vam da lako podignete i najsitnije detalje iz dubine memorije.

Koristan savjet
Možete nacrtati iste karte s informacijama o elementima koje je Mendeljejev imao u svoje vrijeme, ali ih samo dopuniti trenutnim informacijama: brojem elektrona u vanjskom sloju, recimo. Sve što treba da uradite je da ih položite pre spavanja.

Hemija za svakog školarca počinje periodnim sistemom i osnovnim zakonima. I tek tada, nakon što sam shvatio šta ova teška nauka razumije, može se početi sastavljati kemijske formule. Da biste ispravno snimili vezu, morate znati valence atoma koji ga čine.

Instrukcije

1. Valencija je sposobnost nekih atoma da drže određeni broj drugih blizu sebe i izražava se brojem zadržanih atoma. Odnosno, što je moćniji element, to je veći valence .

2. Na primjer, dozvoljeno je koristiti dva supstance– HCl i H2O. Ovo je svima poznato kao hlorovodonična kiselina i voda. Prva tvar sadrži jedan atom vodika (H) i jedan atom hlora (Cl). To ukazuje da u ovom spoju formiraju jednu vezu, odnosno drže jedan atom blizu sebe. shodno tome, valence i jedno i drugo je jednako 1. Takođe je lako odrediti valence elementi 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 jednu vezu. znači, valence kiseonik je 2, a vodonik 1.

3. Ali povremeno se sretnemo supstance oni su teži u strukturi i svojstvima svojih sastavnih atoma. Postoje dvije vrste elemenata: kontinuirani (kiseonik, vodonik, itd.) i nepostojani valence Yu. Za atome druge vrste, ovaj broj ovisi o spoju čiji su dio. Kao primjer možemo navesti sumpor (S). Može imati valencije 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 puta valence jedan element u spoju mora se podudarati s istim proizvodom za drugi element. Ovo se može ponovo provjeriti okretanjem molekule vode (H2O): 2 (broj vodonika) * 1 (njegov valence) = 21 (broj kiseonika) * 2 (njegovo valence) = 22 = 2 – znači da je sve tačno definisano.

5. Sada provjerite ovaj algoritam na težim tvarima, recimo, N2O5 - dušikovom oksidu. Ranije je naznačeno da kiseonik ima neprekidan valence 2, stoga je moguće kreirati jednačinu: 2 ( valence kiseonik) * 5 (njegov broj) = X (nepoznato valence dušik) * 2 (njegov broj) Jednostavnim aritmetičkim proračunima moguće je utvrditi da valence dušik u ovom jedinjenju je 5.

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

Instrukcije

1. Imajte na umu da je indikator 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 svakog elementa pomnoži s njegovom valencijom, svi elementi bi trebali dobiti identične proizvode.

3. Napominjemo da je valencija atoma nekih elemenata kontinuirana, dok su drugi promjenjivi, odnosno imaju kvalitetu promjene. Recimo da je vodonik u svim jedinjenjima jednovalentan jer formira samo jednu vezu. Kiseonik je sposoban da formira dve veze, dok je dvovalentan. Ali sumpor može imati valenciju II, IV ili VI. Sve ovisi o elementu s kojim je povezan. Dakle, sumpor je element sa promenljivom valentnošću.

4. Imajte na umu da je u molekulima jedinjenja vodika vrlo jednostavno izračunati valenciju. Vodik je uvijek monovalentan, a ovaj indikator za element povezan s njim bit će jednak broju atoma vodika u datoj molekuli. Na primjer, u CaH2 kalcijum će biti dvovalentan.

5. Zapamtite osnovno pravilo za određivanje valencije: umnožak valentnog indeksa atoma bilo kojeg 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 = V2 x K2, gdje je V valencija atoma elemenata, a K broj atoma u molekulu. Uz njegovu pomoć, lako je odrediti indeks valencije bilo kojeg elementa ako su poznati preostali podaci.

7. Razmotrimo primjer molekule sumpor-oksida SO2. Kiseonik u svim jedinjenjima je dvovalentan, stoga, zamenivši vrednosti u proporciju: Voxygen x Oxygen = Vsulphur x Xers, dobijamo: 2 x 2 = Vsulphur x 2. Odavde Vsulphur = 4/2 = 2. Dakle , valencija sumpora u ovom molekulu je jednaka 2.

Video na temu

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje uređenog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev je postao vrhunac razvoja hemije u 19. veku. Naučnik je sažeo i klasifikovao obiman materijal o svojstvima elemenata.

Instrukcije

1. U 19. veku nije bilo pojma 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 podeli elektrona na atome, to je omogućilo da se periodični zakon i sistem elemenata sagledaju iznova. Tabela D.I. Mendeljejev omogućava jasno praćenje periodičnosti svojstava elemenata koji se nalaze u prirodi.

2. Svakom elementu u tabeli je dodeljen određeni serijski broj (H – 1, Li – 2, Be – 3, itd.). Ovaj broj odgovara naboju jezgra (broj protona u jezgru) i broju elektrona koji kruže oko jezgra. Broj protona je dakle jednak broju elektrona, što znači da je u pod 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 novi period.

4. Prve elemente svakog perioda karakteriziraju atomi koji imaju jedan elektron u vanjskom sloju - to su atomi alkalnih metala. Periodi se završavaju atomima gasova reda, koji imaju spoljni energetski sloj potpuno ispunjen elektronima: u prvom periodu plemeniti gasovi imaju 2 elektrona, u narednim periodima - 8. Upravo zbog slične strukture elektronskih ljuski grupe elemenata imaju slična fizičko-hemijska svojstva.

5. U tabeli D.I. Mendeljejev ima 8 glavnih podgrupa. Ovaj broj je određen maksimalnim dozvoljenim brojem elektrona u energetskom sloju.

6. Na dnu periodnog sistema, lantanidi i aktinidi se razlikuju kao nezavisni nizovi.

7. Sa nosačem stola D.I. Mendeljejev nam je dozvolio da posmatramo periodičnost sledećih svojstava elemenata: atomski radijus, atomski volumen; 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 sljedljiva učestalost rasporeda elemenata u tabeli D.I. Mendeljejev je smisleno objašnjen konzistentnim obrascem popunjavanja 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 razumije složena struktura atoma.

U 19. stoljeću vjerovalo se da je nuklearna masa glavna kolekcija elementa, te se stoga koristila za sistematizaciju supstanci. Atomi su sada definisani i identifikovani po količini naelektrisanja na njihovom jezgru (broj protona i atomski broj u periodnom sistemu). Međutim, nuklearna masa elemenata, uz neke izuzetke (recimo, nuklearna masa kalija je manja od nuklearne mase argona), raste srazmjerno njihovom nuklearnom naboju. Sa povećanjem nuklearne mase dolazi do periodične metamorfoze svojstava prati se elementi i njihova jedinjenja. To su metaličnost i nemetaličnost atoma, nuklearni radijus i zapremina, jonizacioni potencijal, afinitet elektrona, elektronegativnost, oksidaciona stanja, fizička svojstva jedinjenja (tačke ključanja, tačke topljenja, gustina), njihova bazičnost, amfoternost ili kiselost.

Koliko elemenata ima u trenutnoj periodnoj tablici

Periodični sistem grafički izražava periodični zakon koji je otkrio. Trenutni periodni sistem sadrži 112 hemijskih elemenata (posljednji su Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium i Copernicium). Prema najnovijim podacima, otkriveno je i sljedećih 8 elemenata (do 120 uključujući), ali nisu svi dobili naziv, a ti elementi se još uvijek nalaze u nekoliko štampanih publikacija. Svaki element zauzima određenu ćeliju u periodnom sistemu i ima svoj serijski broj, koji odgovara naelektrisanju jezgra njegovog atoma.

Kako je konstruisan periodni 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 nepotpuni period, koji se dijele na male i velike. Mali periodi (1., 2., 3.) se sastoje od jednog horizontalnog reda, veliki periodi (četvrti, peti, šesti) - od 2 horizontalna reda. Gornji redovi u velikim periodima nazivaju se parni, donji - neparni.U šestom periodu tabele nakon lantana (redni broj 57) nalazi se 14 elemenata sličnih svojstvima lantanu - lantanidi. Oni su navedeni na dnu tabele kao poseban red. Isto važi i za aktinide koji se nalaze kasnije od aktinijuma (sa brojem 89) i u velikoj meri ponavljaju njegova svojstva. Parni redovi velikih perioda (4, 6, 8, 10) ispunjeni su samo metalima. Elementi u grupama pokazuju identične veće valencije u oksidima i drugim spojevima, a ova valencija odgovara broju grupe. Glavne podgrupe sadrže elemente malih i velikih perioda, sekundarne - samo velike. Od vrha do dna, metalna svojstva se povećavaju, a nemetalna svojstva slabe. Svi atomi bočnih podgrupa su metali.

Savjet 9: Selen kao hemijski element u periodnom sistemu

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

Instrukcije

1. Selen se smatra vrlo rijetkim elementom u tragovima; 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. Potrebe ljudi i životinja za selenom su 50-100 mcg/kg hrane, ovaj element ima antioksidativna svojstva, utiče na mnoge enzimske reakcije i povećava osetljivost mrežnjače na svetlost.

4. Selen može postojati u različitim alotropnim modifikacijama: amorfnom (staklasti, praškasti i koloidni selen), kao i kristalnom. Kada se selen dodaje iz rastvora selenske kiseline ili brzim hlađenjem njene pare, dobija se amorfni grimizni prah i koloidni selen.

5. Kada se bilo koja modifikacija ovog hemijskog elementa zagrije iznad 220°C i dalje ohladi, nastaje staklast selen koji je lomljiv i ima staklasti sjaj.

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

7. Selen je stabilan na zraku, na njega ne djeluju kisik, voda, razrijeđena sumporna i hlorovodonična kiselina, međutim, savršeno se otapa u dušičnoj kiselini. U interakciji s metalima, selen formira selenide. Postoji mnogo složenih spojeva selena, svi su otrovni.

8. Selen se dobija iz papira ili otpada od proizvodnje sumporne kiseline 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, njegova potpora daje čeliku fino zrnatu strukturu i također poboljšava njegova mehanička svojstva. IN hemijska industrija Selen se koristi kao katalizator.

Video na temu

Bilješka!
Budite pažljivi pri identifikaciji metala i nemetala. U tu svrhu, simboli su tradicionalno dati u tabeli.

Nivo znanja o strukturi atoma i molekula u 19. veku nije nam dozvolio da objasnimo 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 nastanka koncepta "valencije hemijskih elemenata"

Izuzetni engleski hemičar iz 19. veka, Edvard Frankland, uveo je u naučnu upotrebu termin "veza" da 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 "kohezivna sila" da opiše ono što će se kasnije nazvati valencija. Britanski hemičar je utvrdio koliko hemijskih veza formiraju atomi 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, veze nastaju sa 4 atoma vodika. Naučnik je koristio termin „bazičnost“ da označi svojstvo elemenata da vezuju strogo definisan broj drugih čestica. U Rusiji je podatke sistematizirao A. M. Butlerov (1861). Teorija hemijskih veza dobila je dalji razvoj zahvaljujući doktrini o periodičnim promenama svojstava elemenata. Njegov autor je još jedan izvanredni D. I. Mendelejev. On je dokazao da su valentnost hemijskih elemenata u jedinjenjima i druga svojstva određena pozicijom koju oni zauzimaju u periodnom sistemu.

Grafički prikaz valencije i hemijske veze

Sposobnost vizualnog prikaza molekula jedna je od nesumnjivih prednosti teorije valencije. Prvi modeli pojavili su se 1860-ih, a od 1864. godine su u upotrebi, predstavljajući krugove sa hemijskim znakom unutra. Između simbola atoma označena je crtica, a broj ovih linija jednak je vrijednosti valencije. Tih istih godina proizvedeni su i prvi modeli s kuglom 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 objavio svoje radove 1923. Ovo je naziv za najmanje negativno nabijene čestice koje čine ljuske atoma. U svojoj knjizi, Lewis je koristio tačke oko četiri strane da predstavi valentne elektrone.

Valencija vodonika i kiseonika

Prije njegovog stvaranja, valencija kemijskih elemenata u jedinjenjima obično se uspoređivala s onim atomima po kojima je bila 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 kisika metala i nemetala određena je udvostručenjem broja dodatih atoma O. Dobijene su sljedeće vrijednosti: K ( I), C (II), N (III) , Si(IV), S(VI).

Kako odrediti valenciju hemijskih elemenata

Postoje pravilnosti u formiranju hemijskih veza koje uključuju 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 jedinjenja vrši se korišćenjem sledećeg algoritma:

1. Napišite poznatu vrijednost za jedan od elemenata iznad hemijskog simbola. Na primjer, u Mn 2 O 7 valencija kisika je II.
2. Izračunajte ukupnu vrijednost za koju trebate pomnožiti valenciju s brojem atoma istog kemijskog elementa u molekulu: 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 višem oksidu - VII.

Konstantna i varijabilna valencija

Valentne vrijednosti za vodonik i kisik se razlikuju. 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 je 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 o kemijskim vezama, ideja o valentnoj ljusci elektrona i molekularnim orbitalama. Postojanje različitih vrijednosti istog svojstva objašnjeno je sa stanovišta strukture atoma i molekula.

Moderne ideje o valenciji

Svi atomi se sastoje od pozitivnog jezgra okruženog negativno nabijenim elektronima. Vanjska ljuska koju formiraju ponekad 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 davanjem nesparenih - zavisno od toga koji je proces lakši. Ako atom daje negativne čestice koje nemaju par za formiranje kemijske veze, 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 sumporovodika H 2 S, sumpor poprima valenciju II (-), budući da svaki atom učestvuje u formiranju dva elektronska para. Znak "-" označava privlačenje elektronskog para prema elektronegativnijem elementu. Za manje elektronegativan, “+” se dodaje vrijednosti valencije.

Sa mehanizmom donor-akceptor, proces uključuje parove elektrona jednog elementa i slobodne valentne orbitale drugog.

Ovisnost valencije od strukture atoma

Razmotrimo, koristeći ugljik i kisik kao primjer, kako valencija kemijskih elemenata ovisi o strukturi tvari. Periodni sistem daje ideju o glavnim karakteristikama atoma ugljika:

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

Ako atom ugljika u CO monoksidu formira dvije veze, tada u upotrebu dolazi samo 6 negativnih čestica. Da bi dobili oktet, parovi moraju formirati 4 vanjske negativne čestice. Ugljik ima valenciju IV (+) u dioksidu i IV (-) u metanu.

Atomski broj kiseonika je 8, valentna ljuska se sastoji od šest elektrona, od kojih 2 ne formiraju parove i učestvuju u hemijskim vezama i interakcijama sa drugim atomima. Tipična valencija kiseonika je II (-).

Valentnost i oksidaciono stanje

U mnogim slučajevima je prikladnije koristiti koncept “oksidacijskog stanja”. Ovo je ime dato naboju na atomu koji bi dobio 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 elementa koji je elektronegativniji; "+" se dodaje oksidacijskom stanju elementa koji je manje elektronegativan. Na primjer, za metale glavnih podgrupa, tipična oksidacijska stanja i naboji jona jednaki su broju grupe sa znakom “+”. U većini slučajeva, valencija i oksidacijsko stanje atoma u istom spoju su numerički isti. Samo u interakciji sa više elektronegativnih atoma oksidaciono stanje je pozitivno, kod elemenata sa nižim EO negativno. Koncept "valencije" se često primjenjuje samo na tvari s molekularnom strukturom.

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, uporedimo kvalitativni i kvantitativni sastav jedinjenja čije su formule HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (slika 12.1)

Ove tvari su slične po kvalitativnom sastavu: svaka molekula sadrži atome vodika. Međutim, njihov kvantitativni sastav nije isti. Atomi klora, kisika, dušika i ugljika povezani su s jednim, dva, tri, odnosno 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 nazvao "sila spajanja" sposobnost atoma da vežu ili zamjene određeni broj drugih atoma. "valencija"(od lat. valentia -"sila") predložio je 1868. njemački hemičar K. G. Wichelhaus.

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

Valentnost mnogih hemijskih elemenata određena je na osnovu eksperimentalnih podataka o kvantitativnim i kvalitetan sastav supstance. Po jedinici valencije prihvaćena je valencija atoma vodika. Ako je atom kemijskog elementa povezan s dva monovalentna atoma, tada je njegova valencija jednaka dva. Ako je u kombinaciji sa tri monovalentna atoma, onda je trovalentan, itd.

Najveća vrijednost valencije hemijskih elemenata je VIII .

Valencija je označena rimskim brojevima. Označimo valenciju u formulama razmatranih jedinjenja:

Naučnici su takođe otkrili da se u različitim jedinjenjima nalaze mnogi elementi različita značenja valence. 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 kojoj 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 nalazi se materijal o sljedećim temama:

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

Više lekcija na sajtu

Jedan atom drugog monovalentnog elementa je u kombinaciji sa jednim atomom monovalentnog elementa(HCl) . Atom dvovalentnog elementa se kombinuje sa dva atoma monovalentnog 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 pogrešno 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. Prema tome, ugljenik u spoju CO 2 (ugljični dioksid) ima valenciju IV.

3. Supreme shaft jednak broj grupe .

4. Najniža valencija jednaka je razlici između broja 8 (broja 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. Nemetali općenito pokazuju dvije valencije: višu i nižu.

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

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

Sljedeći principi moraju biti jasno shvaćeni:

Postoje elementi sa konstantnom valencijom (kojih ima 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 zamijeni određeni broj drugih atoma ili grupa atoma.

Dugi niz decenija koncept valencije je bio jedan od osnovnih, fundamentalnih koncepata u hemiji. Svi studenti hemije moraju se susresti sa ovim konceptom. U početku im se činilo prilično jednostavno i nedvosmisleno: vodik je jednovalentan, kisik dvovalentan, itd. Jedan od priručnika za kandidate kaže ovo: "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 one štampane u udžbenicima, moraju se vrlo pažljivo primjenjivati.

U modernim publikacijama mogu se naći različite, često nedosljedne definicije. Na primjer, ovo: "Valencija je sposobnost atoma da formiraju određeni broj kovalentnih veza." Ova definicija je jasna i nedvosmislena, ali je primjenjiva samo na spojeve s kovalentnim vezama. Valencija atoma određena je ukupnim brojem elektrona uključenih u formiranje hemijske veze; i broj elektronskih parova sa kojima je dati atom povezan sa drugim atomima; 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. Uostalom, nemaju sva jedinjenja hemijske veze koje formiraju parovi 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. Treba li 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 pet svojih vanjskih elektrona - dva s-elektrona i tri p-elektrona – pri formiranju hemijskih veza.elektrona. Ako je valencija određena brojem elektronskih parova s ​​kojima je dati atom povezan s drugim, tada je u ovom slučaju maksimalna valencija atoma dušika četiri. U ovom slučaju, tri p-elektrona formiraju tri kovalentne veze s drugim atomima, a druga 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, onda valencija dušika ne može biti veća od tri, jer N atom ne može imati više nego tri nesparena elektrona (pobuda 2s elektrona može se javiti samo na nivou 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 rezultirajući kation N+ imati četiri nesparena elektrona, 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 i za jednostavne molekule.

Koja je od ovih definicija “tačna” i da li je uopće 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) kako bi se formirala kemijska veza. 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 valencija elementa konstantna vrijednost. Do kraja 1850-ih, većina hemičara je vjerovala da je valencija (tada nazvana "atomičnost") ugljika bila 4, valencija kisika i sumpora 2, a halogeni 1. 1868. njemački hemičar K. G. Wichelhaus je predložio korištenje izraz “atomičnost” umjesto “valencija” (na latinskom valentia - snaga). Međutim, dugo vremena gotovo da se nije koristio, barem u Rusiji (umjesto toga govorili su, na primjer, o „jedinicama afiniteta”, „broju ekvivalenata”, „broju dionica” itd.). Značajno je da u Encyclopedic Dictionary Brockhaus i Efron(gotovo sve članke o hemiji u ovoj enciklopediji pregledao je, uređivao i često pisao D. I. Mendeljejev) uopće nema članka o „valenciji“. Ne nalazi se ni u klasičnom djelu Mendeljejeva. Osnove hemije(on samo povremeno spominje koncept „atomičnosti“, ne zadržavajući se na njemu u detalje i ne dajući mu jednoznačnu definiciju).

Kako bi se jasno pokazale poteškoće koje su pratile koncept „valencije” od samog početka, prikladno je citirati koncept koji je bio popularan početkom 20. stoljeća. u mnogim zemljama, 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 toliko nejasnih i nepreciznih definicija kao što je koncept valencije" I dalje u odeljku Neke neobičnosti u pogledu na valentnost autor piše:

“Kada je koncept valencije prvi put konstruiran, vjerovalo se - potpuno pogrešno - da svaki element ima jednu valenciju. Stoga, kada se razmatraju parovi jedinjenja 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 iskrivili formule kako bi ih prilagodili ovoj pretpostavci. Tako je formula bakar monohlorida napisana (i često se piše do danas) ovako: 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). Isto tako... udvostručenje formule FeCl 2 dalo je Cl 2 >Fe–Fe 2, što nam je omogućilo da smatramo... gvožđe trovalentnim.” A onda Smith u svakom trenutku donosi vrlo važan i relevantan zaključak: „Sasvim je suprotno naučnoj metodi izmišljati ili iskrivljavati činjenice kako bi se podržala ideja koja je, budući da nije zasnovana na iskustvu, rezultat pukog nagađanja. Međutim, istorija nauke pokazuje da se takve greške često primećuju.”

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

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

Hemičari su znali da mnogi metali imaju promjenjivu valenciju i trebali bi govoriti, na primjer, o dvovalentnom, trovalentnom i heksavalentnom hromu. Čugajev je rekao da je čak i u slučaju ugljika bilo potrebno prepoznati mogućnost da njegova valencija može biti različita od 4, a CO nije jedini izuzetak: „Divalentni ugljik je vrlo vjerovatno sadržan u karbilaminima CH 3 -N=C, u fulminatnoj kiselini i njenim solima C=NOH, C=NOMe, itd. Znamo da postoji i troatomski ugljik...” Raspravljajući o teoriji njemačkog hemičara I. Thielea o “djelimičnim” ili parcijalnim valencijama, Čugajev je o njoj govorio kao „Jedan od prvih pokušaja 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 čitav niz činjenica koje nas primoravaju, u drugom smislu, da izvedemo koncept valencije iz uskog okvira u kojem se je prvobitno bio sadržan. Vidjeli smo da su nastala proučavanja najjednostavnijih (uglavnom binarnih...) spojeva 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 se sve gore navedene valentne jedinice treba smatrati zasićenim, sposobnost molekula formiranih u ovoj slučaj za dalje dodavanje još nije dostigao limit. Tako soli metala dodaju vodu, amonijak, amine..., formirajući razne hidrate, amonijak... itd. kompleksna jedinjenja koja... sada klasifikujemo kao složena. Postojanje takvih spojeva koji se ne uklapaju u okvire najjednostavnije ideje valencije, prirodno je zahtijevalo njeno 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. Potonje su obično označene isprekidanom linijom.”

Zaista, koju valentnost, na primjer, treba pripisati atomu kobalta u njegovom kloridu, koji je dodao šest molekula amonijaka da bi se formiralo jedinjenje CoCl 3 6NH 3 (ili, što je isto, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? U njemu se atom kobalta kombinuje istovremeno sa devet atoma hlora i azota! 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.

Zatim, Chugaev se dotiče R. Abeggove teorije elektrovalencije, koja može biti pozitivna (u jedinjenjima s višim kisikom) ili negativna (u spojevima s vodikom). Štaviše, zbir najvećih valencija elemenata za kiseonik i vodonik za grupe IV do VII je jednak 8. Prezentacija u mnogim udžbenicima hemije se i dalje zasniva na ovoj teoriji. U zaključku, Čugajev spominje hemijska jedinjenja za koja je koncept valencije praktično neprimjenjiv - intermetalna jedinjenja, čiji se sastav „često izražava vrlo osebujnim formulama, koje vrlo malo podsjećaju na obične vrijednosti valencije. To su, na primjer, sljedeća jedinjenja: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7, itd.”

Drugi poznati ruski hemičar I. A. Kablukov ukazao je na neke poteškoće u određivanju valencije u svom udžbeniku Basic Beginnings neorganska hemija , objavljen 1929. Što se tiče koordinacionog broja, citirajmo (u ruskom prevodu) udžbenik objavljen u Berlinu 1933. od strane jednog od kreatora moderna teorija rješenja danskog hemičara Nielsa Bjerruma:

„Obični brojevi valentnosti ne daju pojma karakteristična svojstva, koji se manifestuje brojnim atomima u brojnim kompleksnim jedinjenjima. 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... većina njih je direktno vezana za centralni atom metala dva atoma ili dvije grupe atoma, na primjer, Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... Da bismo opisali ovu vezu, 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 da je odličan alat za sistematiku složenih jedinjenja.”

A. Smith u svom udžbeniku daje vrlo jasne 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 raspada na ione; električna provodljivost njegovih rješenja je izuzetno niska; srebrni nitrat ne stvara sa sobom talog AgCl. Werner je prihvatio da su atomi hlora vezani za atom platine običnim valencijama; Werner ih je nazvao glavnima, a molekule amonijaka su povezane s atomom platine dodatnim, sekundarnim 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 koje se raspadaju na tri jona (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); srebrni nitrat taloži dva od četiri atoma. Prema Werneru, ovo je jedinjenje sa sljedećom strukturom: 2– + 2Cl–. Ovdje imamo kompleksni ion; atomi hlora u njemu nisu precipitirani srebrovim nitratom, a ovaj kompleks formira unutrašnju sferu atoma oko jezgra - atom Pt 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, tada se u ovom kompleksu koriste samo dvije, dok druge dvije drže 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 proizvodi pet jona; očigledno je da je njegova struktura sljedeća: 4– + 4Cl – ... U kompleksnom jonu, svi molekuli amonijaka su vezani za Pt sekundarnim 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 spoju pripisujemo sljedeću strukturu 2– + 2K + . U kompleksnom jonu koriste se 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 upečatljivih razlika u svojstvima spolja sličnih kompleksa platine daju ideju o poteškoćama s kojima su se kemičari susreli pokušavajući nedvosmisleno odrediti valenciju.

Nakon stvaranja elektronskih ideja o strukturi atoma i molekula, koncept "elektrovalencije" počeo se široko koristiti. Budući da atomi mogu i davati i prihvatiti elektrone, elektrovalencija može biti pozitivna ili negativna (danas se umjesto elektrovalencije koristi koncept oksidacijskog stanja). Koliko su nove elektronske ideje o valentnosti bile konzistentne sa prethodnim? N. Bjerrum, u već citiranom udžbeniku, o tome piše: „Postoji određena zavisnost između uobičajenih valentnih brojeva i novih uvedenih 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 ugljenika je u većini slučajeva 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.”

U okviru elektronske teorije hemijskog vezivanja, razvijene u radovima američkog fizičkog hemičara G. Lewisa i nemačkog fizičara W. Kossela, pojavili su se koncepti donor-akceptorske (koordinacione) veze i kovalentnosti. U skladu s ovom teorijom, valencija 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 idejama, zasnovanim na kvantnim hemijskim zakonima (razvili su ih nemački fizičari W. Heitler i F. London), ne treba računati sve spoljašnje elektrone, već samo nesparene (u osnovnom ili pobuđenom stanju atoma) ; Upravo je to definicija data u brojnim hemijskim enciklopedijama.

Međutim, poznate su činjenice koje se ne uklapaju u ovo jednostavan dijagram. Dakle, u brojnim jedinjenjima (na primjer, u ozonu), par elektrona može zadržati 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, možemo odrediti valenciju atoma u jedinjenjima kao što su pentaboran B 5 H 9 i drugi borani sa "most" vezama, u kojima je atom vodonika vezan za dva atoma bora odjednom; ferocen Fe(C 5 H 5) 2 (atom gvožđa sa oksidacionim stanjem +2 vezan je za 10 atoma ugljenika odjednom); 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 nisu nimalo izuzetni. Kako se hemija razvijala, takvi „narušitelji valencije“ i spojevi s raznim „egzotičnim valencijama“ postajali su sve brojniji.

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 raznim kompleksnim jedinjenjima.

Jedan od zaključaka je da je razvoj teorije i sticanje novih eksperimentalnih podataka doveo 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, jonska valencija i kovalencija, koordinacijski broj i stepen oksidacije, itd. Odnosno, koncept „valentnosti” se „razdvojio” na više nezavisnih koncepata, od kojih svaki deluje u određenom području.” Očigledno, tradicionalni koncept valencije ima jasno i nedvosmisleno značenje samo za jedinjenja u kojima su sve hemijske veze dvocentrične (tj. povezuju samo dva atoma) i svaku vezu vrši par elektrona koji se nalazi između dva susedna atoma, u 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 primjenu, pokušaji da mu se da jednoznačna definicija "za sve prilike" nisu baš produktivni i jedva da su 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 rasprostranjenijim, iako pomalo vještački, koncept "stepene" oksidacije."

Ilya Leenson