Le tableau de Dmitri Ivanovitch Mendeleïev est un document de référence multifonctionnel à partir duquel vous pouvez trouver les données les plus nécessaires sur les éléments chimiques. Le plus important est de connaître les points principaux de sa « lecture », c'est-à-dire que vous devez être capable d'utiliser de manière positive ce matériel d'information, qui constituera une excellente aide pour résoudre toutes sortes de problèmes en chimie. De plus, le tableau est autorisé pour tous les types de contrôle des connaissances, y compris même l'examen d'État unifié.

Tu auras besoin de

• Tableau de D.I. Mendeleev, stylo, papier

Instructions

1. Le tableau est une structure dans laquelle les éléments chimiques sont disposés selon leurs thèses et leurs lois. C'est-à-dire que nous pouvons dire que la table est une « maison » à plusieurs étages dans laquelle « vivent » des éléments chimiques, et chacun d'eux a son propre appartement sous un certain numéro. Horizontalement, il y a des « étages » - des périodes qui peuvent être petites ou énormes. Si une période se compose de 2 lignes (comme l'indique la numérotation sur le côté), alors une telle période est dite énorme. S’il n’y a qu’une seule rangée, on l’appelle petit.

2. Le tableau est également divisé en « entrées » - des groupes, au nombre de huit chacun. Comme dans toute entrée il y a des appartements à gauche et à droite, ici les éléments chimiques sont disposés selon le même principe. Seulement dans cette variante, leur placement est inégal - d'une part les éléments sont plus grands et ensuite ils parlent du groupe principal, de l'autre - plus petits et cela indique que le groupe est secondaire.

3. La valence est la capacité des éléments à former des liaisons chimiques. Il existe une valence continue, qui ne change pas, et une valence variable, qui a une valeur différente selon la substance dont fait partie l'élément. Lors de la détermination de la valence à l'aide du tableau périodique, vous devez faire attention aux combinaisons suivantes : le numéro de groupe des éléments et son type (c'est-à-dire le groupe principal ou secondaire). Dans ce cas, la valence continue est déterminée par le numéro de groupe du sous-groupe principal. Afin de connaître la valeur de la valence variable (s'il y en a une, et traditionnellement pour les non-métaux), alors il faut soustraire de 8 le numéro du groupe dans lequel se trouve l'élément (tous les 8 groupes - d'où le nombre).

4. Exemple n°1. Si l'on regarde les éléments du premier groupe du sous-groupe principal (métaux alcalins), alors on peut conclure qu'ils ont tous une valence égale à I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) .

5. Exemple n°2. Les éléments du 2ème groupe du sous-groupe principal (métaux alcalino-terreux) ont respectivement la valence II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

6. Exemple n° 3. Si nous parlons de non-métaux, alors disons que P (phosphore) est dans le groupe V du sous-groupe principal. Par conséquent, sa valence sera égale à V. De plus, le phosphore a une valeur de valence supplémentaire et pour la déterminer, vous devez effectuer l'étape 8 - numéro d'élément. Cela signifie 8 – 5 (numéro du groupe du phosphore) = 3. Par conséquent, la deuxième valence du phosphore est égale à III.

7. Exemple n° 4. Les halogènes appartiennent au groupe VII du sous-groupe principal. Cela signifie que leur valence sera VII. Cependant, étant donné qu’il s’agit de non-métaux, il est nécessaire d’effectuer une opération arithmétique : 8 – 7 (numéro du groupe d’éléments) = 1. Par conséquent, l’autre valence des halogènes est égale à I.

8. Pour les éléments des sous-groupes secondaires (et ceux-ci ne comprennent que les métaux), il faut retenir la valence, d'autant plus que dans la plupart des cas elle est égale à I, II, moins souvent III. Vous devrez également mémoriser les valences des éléments chimiques qui ont plus de 2 valeurs.

Dès l'école ou même avant, tout le monde sait que tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes, est constitué d'atomes - les particules les plus petites et indivisibles. En raison de la capacité des atomes à se connecter les uns aux autres, la diversité de notre monde est énorme. Cette capacité des atomes chimiques élément former des liaisons avec d’autres atomes est appelé valence élément .

Instructions

1. Le concept de valence est entré en chimie au XIXe siècle, lorsque la valence de l’atome d’hydrogène a été prise comme unité. Valence d'autre élément peut être défini comme le nombre d'atomes d'hydrogène qui attache à lui-même un atome d'une autre substance. Semblable à la valence de l'hydrogène, la valence de l'oxygène est déterminée, qui, comme d'habitude, est égale à deux et permet donc de déterminer la valence d'autres éléments dans les composés avec l'oxygène par de simples opérations arithmétiques. Valence élément en oxygène est égal à deux fois le nombre d'atomes d'oxygène pouvant attacher un atome d'un élément donné élément .

2. Pour déterminer la valence élément Vous pouvez également utiliser la formule. On sait qu'il existe une certaine relation entre valence élément, sa masse équivalente et la masse molaire de ses atomes. La relation entre ces qualités est exprimée par la formule : Valence = Masse molaire des atomes / Masse équivalente. Étant donné que la masse équivalente est le nombre nécessaire pour remplacer une mole d'hydrogène ou pour réagir avec une mole d'hydrogène, plus la masse molaire est grande par rapport à la masse équivalente, plus le nombre d'atomes d'hydrogène pouvant remplacer ou attacher un atome d'hydrogène est grand. atome à lui-même élément, ce qui signifie que plus la valence est élevée.

3. Relation entre les produits chimiques élément mi a nature différente. Il peut s'agir d'une liaison covalente, ionique, métallique. Pour former une liaison, un atome doit avoir : charge électrique, un électron de valence non apparié, une orbitale de valence vacante ou une paire isolée d'électrons de valence. Ensemble, ces caractéristiques déterminent l’état de valence et les capacités de valence de l’atome.

4. Connaître le nombre d'électrons d'un atome, qui est égal au numéro atomique élément dans le Tableau Périodique des Éléments, guidé par la thèse de la moindre énergie, la thèse de Pauli et la règle de Hund, il est possible de construire configuration électronique atome. Ces constructions permettront d'analyser les probabilités de valence d'un atome. Dans tous les cas, la probabilité de former des liaisons est principalement due à la présence d'électrons de valence non appariés ; des capacités de valence supplémentaires, telles qu'une orbitale libre ou une paire isolée d'électrons de valence, peuvent rester inexploitées s'il n'y a pas suffisamment d'énergie pour cela. Et de chacun de ce qui précède, nous pouvons conclure qu'il est plus facile pour tout le monde de déterminer la valence d'un atome dans n'importe quel composé, et il est beaucoup plus difficile de connaître les capacités de valence des atomes. Cependant, la pratique rendra cela simple.

Vidéo sur le sujet

Astuce 3 : Comment déterminer la valence des éléments chimiques

Valence un élément chimique est la capacité d'un atome à attacher ou à remplacer un certain nombre d'autres atomes ou groupes nucléaires pour former une liaison chimique. Il ne faut pas oublier que certains atomes d’un même élément chimique peuvent avoir des valences différentes dans différents composés.

Tu auras besoin de

• Tableau de Mendeleïev

Instructions

1. L’hydrogène et l’oxygène sont considérés respectivement comme des éléments monovalents et divalents. La mesure de la valence est le nombre d'atomes d'hydrogène ou d'oxygène qu'un élément ajoute pour former un hydrure ou un oxyde. Soit X l'élément dont la valence doit être déterminée. Alors XHn est l'hydrure de cet élément, et XmOn est son oxyde. Exemple : la formule de l'ammoniac est NH3, ici l'azote a une valence de 3. Le sodium est monovalent dans le composé Na2O.

2. Pour déterminer la valence d'un élément, il faut multiplier le nombre d'atomes d'hydrogène ou d'oxygène dans le composé par la valence de l'hydrogène et de l'oxygène, respectivement, puis diviser par le nombre d'atomes de l'élément chimique dont la valence est trouvée.

3. Valence L'élément peut également être déterminé par d'autres atomes avec une valence connue. Dans différents composés, les atomes du même élément peuvent présenter des valences différentes. Par exemple, le soufre est divalent dans les composés H2S et CuS, tétravalent dans les composés SO2 et SF4 et hexavalent dans les composés SO3 et SF6.

4. La valence maximale d'un élément est considérée égal au nombreélectrons dans la couche électronique externe d’un atome. Valence maximale éléments du même groupe du tableau périodique correspond généralement à son numéro de série. Par exemple, la valence maximale de l’atome de carbone C devrait être de 4.

Vidéo sur le sujet

Pour les écoliers, compréhension du tableau Mendeleïev- un rêve terrible. Même les trente-six éléments que les enseignants demandent habituellement entraînent des heures de bachotage fastidieux et des maux de tête. Beaucoup de gens ne croient même pas à ce qu’il faut apprendre tableau Mendeleïev est réel. Mais l’utilisation de mnémoniques peut rendre la vie beaucoup plus facile aux étudiants.

Instructions

1. Comprendre la théorie et choisir la technique nécessaireLes règles qui facilitent la mémorisation du matériel sont appelées mnémoniques. Leur astuce principale est la création de connexions associatives, lorsque des informations abstraites sont regroupées dans une image lumineuse, un son ou même une odeur. Il existe plusieurs techniques mnémotechniques. Par exemple, vous pouvez écrire une histoire à partir d'éléments d'informations mémorisés, rechercher des mots de consonnes (rubidium - switch, césium - Jules César), activer l'imagination spatiale ou faire rimer facilement des éléments tableau périodique Mendeleïev.

2. La ballade de l’azote Il vaut mieux faire rimer les éléments du tableau périodique de Mendeleïev avec du sens, selon certains signes : selon la valence, par exemple. Ainsi, les métaux alcalins riment très facilement et sonnent comme une chanson : « Lithium, potassium, sodium, rubidium, césium francium ». "Magnésium, calcium, zinc et baryum - leur valence est égale à une paire" est un classique indémodable du folklore scolaire. Sur le même sujet : « Le sodium, le potassium et l'argent sont monovalents de bonne humeur » et « Le sodium, le potassium et l'argent sont toujours monovalents ». La création, contrairement au bachotage, qui dure quelques jours au maximum, stimule la mémoire à long terme. Cela signifie que plus que des contes de fées sur l'aluminium, des poèmes sur l'azote et des chansons sur la valence, la mémorisation se déroulera comme sur des roulettes.

3. Acid Thriller Pour faciliter la mémorisation, une histoire est inventée dans laquelle des éléments du tableau périodique sont transformés en héros, en détails de paysage ou en éléments d'intrigue. Voici, disons, le texte célèbre de tous : « Les Asiatiques (Azote) ont commencé à verser de l’eau (Lithium) (Hydrogène) dans Pinède(Bohr). Mais ce n’était pas de lui (Neon) dont nous avions besoin, mais de Magnolia (Magnésium). Il peut être complété par l'histoire d'une Ferrari (acier - ferrum), dans laquelle conduisait l'espion secret "Chlorine zéro dix-sept" (17 est le numéro de série du chlore) pour attraper le maniaque Arsène (arsenic - arsenicum), qui avait 33 dents (33 est le numéro de série de l'arsenic), mais tout à coup quelque chose d'aigre est entré dans sa bouche (oxygène), c'était huit balles empoisonnées (8 est le numéro de série de l'oxygène)... Il est permis de continuer indéfiniment. À propos, un roman écrit sur la base du tableau périodique peut être confié à un professeur de littérature comme texte expérimental. Elle va probablement aimer ça.

4. Construire un château de mémoire C'est l'un des noms d'une technique de mémorisation assez efficace lorsque la pensée spatiale est activée. Son secret est que nous pouvons tous décrire facilement notre chambre ou le chemin qui mène de la maison à un magasin, une école ou un institut. Afin de mémoriser la séquence des éléments, il faut les placer le long de la route (ou dans la pièce), et présenter chaque élément de manière très claire, visible, tangible. Voici Hydrogen - un homme blond maigre avec un visage long. Le travailleur acharné, celui qui pose les carreaux, c’est le silicium. Un groupe de nobles dans une voiture précieuse - des gaz inertes. Et bien sûr, le vendeur de ballons est l’hélium.

Note!
Il n'est pas nécessaire de vous forcer à mémoriser les informations contenues dans les cartes. Le mieux est d’associer l’élément entier à une image brillante. Le silicium – avec la Silicon Valley. Lithium – avec des piles au lithium téléphone mobile. Il peut y avoir de nombreuses options. Mais la combinaison d'une image visuelle, d'une mémorisation mécanique et de la sensation tactile d'une carte brillante rugueuse ou au contraire lisse vous aidera à faire remonter facilement les moindres détails des profondeurs de la mémoire.

Conseil utile
Vous pouvez tirer les mêmes cartes avec des informations sur les éléments que Mendeleev possédait à son époque, mais les compléter uniquement avec des informations actuelles : le nombre d'électrons dans le niveau externe, par exemple. Il vous suffit de les disposer avant de vous coucher.

La chimie pour chaque écolier commence par le tableau périodique et les lois fondamentales. Et alors seulement, après avoir compris par soi-même ce que comprend cette science difficile, on peut commencer à compiler des formules chimiques. Pour enregistrer correctement une connexion, vous devez savoir valence atomes qui le composent.

Instructions

1. La valence est la capacité de certains atomes à en retenir un certain nombre d'autres près d'eux et s'exprime par le nombre d'atomes retenus. Autrement dit, plus l'élément est puissant, plus son valence .

2. Par exemple, il est permis d'utiliser deux substance– HCl et H2O. Ceci est connu de tous sous le nom d’acide chlorhydrique et d’eau. La première substance contient un atome d'hydrogène (H) et un atome de chlore (Cl). Cela indique que dans ce composé, ils forment une seule liaison, c'est-à-dire qu'ils maintiennent un atome près d'eux. Par conséquent, valence l'un et l'autre sont égaux à 1. Il est également facile de déterminer valenceéléments qui composent une molécule d’eau. Il contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène. Par conséquent, l’atome d’oxygène a formé deux liaisons pour l’addition de 2 hydrogènes, et eux, à leur tour, ont formé une seule liaison. Moyens, valence l'oxygène vaut 2 et l'hydrogène vaut 1.

3. Mais on rencontre parfois substance ils sont plus difficiles dans la structure et les propriétés de leurs atomes constitutifs. Il existe deux types d'éléments : continus (oxygène, hydrogène, etc.) et non permanents valence Yu. Pour les atomes du deuxième type, ce nombre dépend du composé dont ils font partie. A titre d'exemple, on peut citer le soufre (S). Il peut avoir des valences de 2, 4, 6 et parfois même 8. Déterminer la capacité d'éléments tels que le soufre à retenir d'autres atomes autour de lui est un peu plus difficile. Pour ce faire, vous devez connaître les propriétés des autres composants substance .

4. Rappelez-vous la règle : le produit du nombre d'atomes par valence un élément du composé doit coïncider avec le même produit pour un autre élément. Ceci peut être vérifié à nouveau en se tournant vers la molécule d'eau (H2O) : 2 (le nombre d'hydrogène) * 1 (son valence) = 21 (nombre d'oxygène) * 2 (son valence) = 22 = 2 – cela signifie que tout est défini correctement.

5. Vérifiez maintenant cet algorithme sur une substance plus difficile, par exemple N2O5 - l'oxyde nitrique. Il a été indiqué précédemment que l'oxygène a un effet continu valence 2, il est donc possible de créer l'équation : 2 ( valence oxygène) * 5 (son nombre) = X (inconnu valence azote) * 2 (son nombre) Grâce à de simples calculs arithmétiques, il est possible de déterminer que valence l'azote dans ce composé est de 5.

Valence est la capacité des éléments chimiques à contenir un certain nombre d’atomes d’autres éléments. En même temps, c'est le nombre de liaisons formées par un atome donné avec d'autres atomes. La détermination de la valence est assez primitive.

Instructions

1. Veuillez noter que l'indicateur de valence est indiqué par des chiffres romains et est placé au-dessus du signe de l'élément.

2. Attention : si la formule d'une substance à deux éléments est écrite correctement, alors lorsque le nombre d'atomes de chaque élément est multiplié par sa valence, tous les éléments devraient obtenir des produits identiques.

3. Veuillez noter que la valence des atomes de certains éléments est continue, tandis que d'autres sont variables, c'est-à-dire qu'ils ont la qualité de changer. Disons que l'hydrogène dans tous les composés est monovalent car il ne forme qu'une seule liaison. L'oxygène est capable de former deux liaisons, tout en étant divalent. Mais le soufre peut avoir une valence II, IV ou VI. Tout dépend de l'élément avec lequel il est connecté. Ainsi, le soufre est un élément à valence variable.

4. Notez que dans les molécules de composés hydrogènes, il est très simple de calculer la valence. L'hydrogène est invariablement monovalent, et cet indicateur de l'élément qui lui est associé sera égal au nombre d'atomes d'hydrogène dans une molécule donnée. Par exemple, dans CaH2, le calcium sera divalent.

5. Rappelez-vous la règle de base pour déterminer la valence : le produit de l'indice de valence d'un atome de n'importe quel élément et le nombre de ses atomes dans n'importe quelle molécule est invariablement égal au produit de l'indice de valence d'un atome du deuxième élément et du nombre de ses atomes dans une molécule donnée.

6. Regardez la formule alphabétique désignant cette égalité : V1 x K1 = V2 x K2, où V est la valence des atomes des éléments et K est le nombre d'atomes dans la molécule. Avec son aide, il est facile de déterminer l'indice de valence de n'importe quel élément si les données restantes sont connues.

7. Prenons l’exemple de la molécule d’oxyde de soufre SO2. L'oxygène dans tous les composés est divalent, donc en substituant les valeurs dans la proportion : Voxygène x Oxygène = Vsoufre x Xers, nous obtenons : 2 x 2 = Vsoufre x 2. D'ici Vsoufre = 4/2 = 2. Ainsi , la valence du soufre dans cette molécule est égale à 2.

Vidéo sur le sujet

Découverte de la loi périodique et création d'un système ordonné d'éléments chimiques D.I. Mendeleev est devenu l'apogée du développement de la chimie au XIXe siècle. Le scientifique a résumé et classé de nombreux documents sur les propriétés des éléments.

Instructions

1. Au XIXe siècle, on n’avait aucune idée de la structure de l’atome. Découverte par D.I. Mendeleïev n'était qu'une généralisation de faits expérimentaux, mais leur signification physique resta longtemps incompréhensible. Lorsque les premières données sont apparues sur la structure du noyau et la division des électrons en atomes, cela a permis de revoir la loi périodique et le système des éléments. Tableau D.I. Mendeleev permet de retracer clairement la périodicité des propriétés des éléments présents dans la nature.

2. Chaque élément du tableau se voit attribuer un numéro de série spécifique (H – 1, Li – 2, Be – 3, etc.). Ce nombre correspond à la charge du noyau (le nombre de protons dans le noyau) et au nombre d'électrons en orbite autour du noyau. Le nombre de protons est donc égal au nombre d’électrons, ce qui signifie que dans dans des conditions ordinaires l'atome est électriquement neutre.

3. La division en sept périodes s'effectue en fonction du nombre de niveaux d'énergie de l'atome. Les atomes de la première période ont une couche électronique à un seul niveau, la deuxième à deux niveaux, la troisième à trois niveaux, etc. Lorsqu’un nouveau niveau d’énergie est rempli, une nouvelle période commence.

4. Les premiers éléments de chaque période sont caractérisés par des atomes qui ont un électron dans le niveau externe - ce sont des atomes de métaux alcalins. Les périodes se terminent par des atomes d'ordre gazeux, qui ont un niveau d'énergie externe entièrement rempli d'électrons : dans la première période, les gaz rares ont 2 électrons, dans les périodes suivantes - 8. C'est précisément à cause de la structure similaire des couches électroniques que des groupes d'éléments ont des propriétés physico-chimiques similaires.

5. Dans le tableau D.I. Mendeleev compte 8 sous-groupes principaux. Ce nombre est déterminé par le nombre maximum autorisé d’électrons dans le niveau d’énergie.

6. Au bas du tableau périodique, les lanthanides et les actinides sont distingués en séries indépendantes.

7. Avec support de table D.I. Mendeleïev a permis d'observer la périodicité des propriétés suivantes des éléments : rayon atomique, volume atomique ; potentiel d'ionisation; forces d'affinité électronique ; électronégativité de l'atome ; états d'oxydation; propriétés physiques des composés possibles.

8. Par exemple, les rayons des atomes, si vous regardez la période, diminuent de gauche à droite ; grandir de haut en bas, si vous regardez le groupe.

9. Fréquence de disposition des éléments clairement traçable dans le tableau D.I. Mendeleïev s’explique de manière significative par le modèle cohérent consistant à remplir les niveaux d’énergie avec des électrons.

La loi périodique, qui constitue la base de la chimie moderne et explique la validité de la métamorphose des propriétés des éléments chimiques, a été découverte par D.I. Mendeleïev en 1869. La signification physique de cette loi se révèle lorsqu’on comprend la structure complexe de l’atome.

Au 19ème siècle, on croyait que la masse nucléaire était la principale composition d'un élément et qu'elle était donc utilisée pour systématiser les substances. Les atomes sont désormais définis et identifiés par la quantité de charge sur leur noyau (nombre de protons et numéro atomique dans le tableau périodique). Cependant, la masse nucléaire des éléments, à quelques exceptions près (par exemple, la masse nucléaire du potassium est inférieure à la masse nucléaire de l'argon), augmente proportionnellement à leur charge nucléaire. Avec une augmentation de la masse nucléaire, une métamorphose périodique des propriétés de éléments et leurs composés sont surveillés. Il s'agit de la métallicité et de la non-métallicité des atomes, du rayon et du volume nucléaires, du potentiel d'ionisation, de l'affinité électronique, de l'électronégativité, des états d'oxydation, propriétés physiques composés (points d'ébullition, points de fusion, densité), leur basicité, leur amphotéricité ou leur acidité.

Combien d'éléments y a-t-il dans le tableau périodique actuel

Le tableau périodique exprime graphiquement la loi périodique qu'il a découverte. Le tableau périodique actuel contient 112 éléments chimiques (les derniers sont le Meitnerium, le Darmstadtium, le Roentgenium et le Copernicium). Selon les dernières données, les 8 éléments suivants ont également été découverts (jusqu'à 120 inclus), mais tous n'ont pas reçu leur nom et ces éléments ne se trouvent encore que dans quelques publications imprimées. Chaque élément occupe une certaine cellule dans le tableau périodique et possède son propre numéro de série, correspondant à la charge du noyau de son atome.

Comment est construit le tableau périodique ?

La structure du tableau périodique est représentée par sept périodes, dix lignes et huit groupes. Toute la période commence avec un métal alcalin et se termine avec un gaz décent. Les exceptions sont la 1ère période, qui commence par l'hydrogène, et la septième période incomplète. Les périodes sont divisées en petites et grandes périodes. Les petites périodes (1ère, 2ème, 3ème) sont constituées d'une rangée horizontale, les grandes périodes (quatrième, cinquième, sixième) - de 2 rangées horizontales. Les rangées supérieures des grandes périodes sont appelées paires, les inférieures - impaires. Dans la sixième période du tableau après le lanthane (numéro de série 57), il y a 14 éléments aux propriétés similaires au lanthane - les lanthanides. Ils sont répertoriés au bas du tableau sur une ligne distincte. Il en va de même pour les actinides, situés plus tard que l'actinium (portant le numéro 89) et reprenant largement ses propriétés. Les rangées paires de grandes périodes (4, 6, 8, 10) ne sont remplies que de métaux. Les éléments des groupes présentent des éléments identiques. des valences plus élevées dans les oxydes et autres composés, et cette valence correspond au numéro de groupe. Les sous-groupes principaux contiennent des éléments de petites et grandes périodes, les secondaires - uniquement les grandes. De haut en bas, les propriétés métalliques augmentent, les propriétés non métalliques s'affaiblissent. Tous les atomes des sous-groupes latéraux sont des métaux.

Astuce 9 : Le sélénium comme élément chimique dans le tableau périodique

L'élément chimique sélénium appartient au groupe VI du tableau périodique de Mendeleev, c'est un chalcogène. Le sélénium naturel est constitué de six isotopes stables. Il existe également 16 isotopes radioactifs du sélénium.

Instructions

1. Le sélénium est considéré comme un élément très rare et oligo-élément ; il migre activement dans la biosphère, formant plus de 50 minéraux. Les plus connus d'entre eux sont : la berzelianite, la naumannite, le sélénium natif et la chalcoménite.

2. Le sélénium se trouve dans le soufre volcanique, la galène, la pyrite, la bismuthine et d'autres sulfures. Il est extrait du plomb, du cuivre, du nickel et d'autres minerais, dans lesquels il se trouve à l'état dispersé.

3. Les tissus de la plupart des êtres vivants contiennent de 0,001 à 1 mg/kg de sélénium, certaines plantes, les organismes marins et les champignons le concentrent. Pour de nombreuses plantes, le sélénium est un élément nécessaire. Les besoins des humains et des animaux en sélénium sont de 50 à 100 mcg/kg de nourriture, cet élément a des propriétés antioxydantes, affecte beaucoup de réactions enzymatiques et augmente la sensibilité de la rétine à la lumière.

4. Le sélénium peut exister sous différentes modifications allotropiques : amorphe (sélénium vitreux, poudreux et colloïdal), ainsi que cristallin. Lorsque le sélénium est ajouté à partir d'une solution d'acide sélénique ou par refroidissement rapide de sa vapeur, on obtient une poudre écarlate amorphe et du sélénium colloïdal.

5. Lorsqu'une modification de cet élément chimique est chauffée au-dessus de 220 °C et refroidie davantage, du sélénium vitreux se forme ; il est fragile et a un éclat vitreux.

6. Le sélénium gris hexagonal est particulièrement stable thermiquement, dont le réseau est constitué de chaînes spirales d'atomes parallèles les unes aux autres. Il est obtenu en chauffant d'autres formes de sélénium jusqu'à ce qu'il fonde et refroidisse lentement à 180-210°C. Au sein des chaînes hexagonales de sélénium, les atomes sont liés de manière covalente.

7. Le sélénium est stable dans l'air, il n'est pas affecté par l'oxygène, l'eau, les acides sulfurique et chlorhydrique dilués, cependant, il se dissout parfaitement dans l'acide nitrique. En interaction avec les métaux, le sélénium forme des séléniures. Il existe de nombreux composés complexes du sélénium, tous toxiques.

8. Le sélénium est obtenu à partir des déchets de production de papier ou d'acide sulfurique par raffinage électrolytique du cuivre. Dans les boues, cet élément est présent avec des métaux lourds et décents, du soufre et du tellure. Pour les extraire, les boues sont filtrées, puis chauffées avec de l'acide sulfurique concentré ou soumises à une torréfaction oxydative à une température de 700°C.

9. Le sélénium est utilisé dans la production de diodes semi-conductrices de redressement et d’autres équipements de conversion. En métallurgie, son support confère à l'acier une structure à grains fins et améliore également ses propriétés mécaniques. DANS industrie chimique Le sélénium est utilisé comme catalyseur.

Vidéo sur le sujet

Note!
Soyez prudent lorsque vous identifiez les métaux et les non-métaux. A cet effet, les symboles sont traditionnellement donnés dans le tableau.

Le niveau de connaissance de la structure des atomes et des molécules au XIXe siècle ne permettait pas d'expliquer la raison pour laquelle les atomes forment un certain nombre de liaisons avec d'autres particules. Mais les idées des scientifiques étaient en avance sur leur temps et la valence est toujours étudiée comme l'un des principes fondamentaux de la chimie.

De l'histoire de l'émergence du concept de « valence des éléments chimiques »

L'éminent chimiste anglais du XIXe siècle, Edward Frankland, a introduit le terme « liaison » dans l'usage scientifique pour décrire le processus d'interaction des atomes les uns avec les autres. Le scientifique a remarqué que certains éléments chimiques forment des composés avec le même nombre d’autres atomes. Par exemple, l'azote attache trois atomes d'hydrogène à une molécule d'ammoniac.

En mai 1852, Frankland émettait l’hypothèse qu’il existait un nombre spécifique de liaisons chimiques qu’un atome pouvait former avec d’autres minuscules particules de matière. Frankland a utilisé l'expression « force de cohésion » pour décrire ce qui sera plus tard appelé valence. Un chimiste britannique a déterminé combien de liaisons chimiques formaient les atomes d'éléments individuels connus au milieu du XIXe siècle. Les travaux de Frankland ont constitué une contribution importante à la chimie structurale moderne.

Développement de vues

Le chimiste allemand F.A. Kekule a prouvé en 1857 que le carbone est tétrabasique. Dans son composé le plus simple, le méthane, des liaisons naissent avec 4 atomes d'hydrogène. Le scientifique a utilisé le terme « basicité » pour désigner la propriété des éléments à attacher un nombre strictement défini d'autres particules. En Russie, les données ont été systématisées par A. M. Butlerov (1861). La théorie des liaisons chimiques a été développée davantage grâce à la doctrine des changements périodiques dans les propriétés des éléments. Son auteur est un autre remarquable D.I. Mendeleïev. Il a prouvé que la valence des éléments chimiques dans les composés et d'autres propriétés sont déterminées par la position qu'ils occupent dans le tableau périodique.

Représentation graphique de la valence et de la liaison chimique

La capacité de représenter visuellement des molécules est l'un des avantages incontestables de la théorie de la valence. Les premiers modèles sont apparus dans les années 1860, et depuis 1864, ils sont utilisés, représentant des cercles avec un signe chimique à l'intérieur. Entre les symboles des atomes, un tiret est indiqué et le nombre de ces lignes est égal à la valeur de valence. Dans ces mêmes années, les premiers modèles à bille et bâton sont produits (voir photo de gauche). En 1866, Kekule proposa un dessin stéréochimique de l'atome de carbone sous la forme d'un tétraèdre, qu'il inclua dans son manuel de chimie organique.

La valence des éléments chimiques et la formation de liaisons ont été étudiées par G. Lewis, qui a publié ses travaux en 1923. C'est le nom donné aux plus petites particules chargées négativement qui composent les coquilles des atomes. Dans son livre, Lewis a utilisé des points autour des quatre côtés pour représenter les électrons de valence.

Valence de l'hydrogène et de l'oxygène

Avant sa création, la valence des éléments chimiques dans les composés était généralement comparée à celle des atomes pour lesquels elle était connue. L'hydrogène et l'oxygène ont été choisis comme standards. Un autre élément chimique a attiré ou remplacé un certain nombre d’atomes H et O.

De cette manière, les propriétés ont été déterminées dans les composés à hydrogène monovalent (la valence du deuxième élément est indiquée par un chiffre romain) :

• HCl - chlore (I) :
• H 2 O - oxygène (II);
• NH 3 - azote (III);
• CH 4 - carbone (IV).

Dans les oxydes K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3, la valence oxygène des métaux et des non-métaux a été déterminée en doublant le nombre d'atomes O ajoutés. Les valeurs suivantes ont été obtenues : K ( I), C (II), N (III), Si(IV), S(VI).

Comment déterminer la valence des éléments chimiques

Il existe des régularités dans la formation de liaisons chimiques impliquant des paires d'électrons partagées :

• La valence typique de l'hydrogène est I.
• La valence habituelle de l'oxygène est II.
• Pour les éléments non métalliques, la valence la plus basse peut être déterminée par la formule 8 - le numéro du groupe dans lequel ils se trouvent dans le tableau périodique. Le plus élevé, si possible, est déterminé par le numéro de groupe.
• Pour les éléments des sous-groupes latéraux, la valence maximale possible est la même que leur numéro de groupe dans le tableau périodique.

La détermination de la valence des éléments chimiques selon la formule du composé est effectuée à l'aide de l'algorithme suivant :

1. Écrivez la valeur connue de l’un des éléments au-dessus du symbole chimique. Par exemple, dans Mn 2 O 7, la valence de l'oxygène est II.
2. Calculez la valeur totale pour laquelle vous devez multiplier la valence par le nombre d'atomes du même élément chimique dans la molécule : 2 * 7 = 14.
3. Déterminez la valence du deuxième élément pour lequel elle est inconnue. Divisez la valeur obtenue à l’étape 2 par le nombre d’atomes de Mn dans la molécule.
4. 14 : 2 = 7. dans son oxyde supérieur - VII.

Valence constante et variable

Les valeurs de valence pour l'hydrogène et l'oxygène diffèrent. Par exemple, le soufre dans le composé H 2 S est divalent et dans la formule SO 3, il est hexavalent. Le carbone forme du monoxyde de CO et du dioxyde de CO 2 avec l'oxygène. Dans le premier composé, la valence de C est II et dans le second, elle est IV. La même valeur en méthane CH 4.

La plupart des éléments présentent une valence non constante mais variable, par exemple le phosphore, l'azote et le soufre. La recherche des principales causes de ce phénomène a conduit à l'émergence de théories sur les liaisons chimiques, d'idées sur la couche de valence des électrons et d'orbitales moléculaires. L'existence de différentes valeurs d'une même propriété a été expliquée du point de vue de la structure des atomes et des molécules.

Idées modernes sur Valence

Tous les atomes sont constitués d'un noyau positif entouré d'électrons chargés négativement. L’enveloppe extérieure qu’ils forment est parfois inachevée. La structure terminée est la plus stable, contenant 8 électrons (octet). L'émergence d'une liaison chimique due à des paires d'électrons partagées conduit à un état énergétiquement favorable des atomes.

La règle pour former des composés est de compléter la coquille en acceptant des électrons ou en cédant des électrons non appariés - selon le processus le plus simple. Si un atome fournit des particules négatives qui n’ont pas de paire pour former une liaison chimique, alors il forme autant de liaisons qu’il possède d’électrons non appariés. Selon les concepts modernes, la valence des atomes d'éléments chimiques est la capacité à former un certain nombre de liaisons covalentes. Par exemple, dans la molécule de sulfure d'hydrogène H 2 S, le soufre acquiert la valence II (-), puisque chaque atome participe à la formation de deux paires d'électrons. Le signe "-" indique l'attraction de la paire d'électrons vers l'élément le plus électronégatif. Pour les moins électronégatifs, « + » est ajouté à la valeur de valence.

Avec le mécanisme donneur-accepteur, le processus implique des paires d’électrons d’un élément et des orbitales de valence libres d’un autre.

Dépendance de la valence sur la structure atomique

Considérons, en utilisant comme exemple le carbone et l'oxygène, comment la valence des éléments chimiques dépend de la structure de la substance. Le tableau périodique donne une idée des principales caractéristiques de l'atome de carbone :

• symbole chimique - C;
• numéro d'élément - 6 ;
• charge de base - +6 ;
• protons dans le noyau - 6 ;
• électrons - 6, dont 4 externes, dont 2 forment une paire, 2 - non appariés.

Si l’atome de carbone du monoxyde de CO forme deux liaisons, alors seules 6 particules négatives entrent en jeu. Pour acquérir un octet, les paires doivent former 4 particules négatives externes. Le carbone a la valence IV (+) en dioxyde et IV (-) en méthane.

Le numéro atomique de l'oxygène est 8, la couche de valence est constituée de six électrons, 2 d'entre eux ne forment pas de paires et participent aux liaisons chimiques et aux interactions avec d'autres atomes. La valence typique de l'oxygène est II (-).

Valence et état d'oxydation

Dans de nombreux cas, il est plus pratique d’utiliser la notion d’« état d’oxydation ». C'est le nom donné à la charge qu'un atome acquerrait si tous les électrons de liaison étaient transférés vers un élément ayant une valeur d'électronégativité (EO) plus élevée. Indice d'oxydation dans Matière simple est égal à zéro. Un signe « - » est ajouté à l’état d’oxydation d’un élément plus électronégatif ; un « + » est ajouté à l’état d’oxydation d’un élément moins électronégatif. Par exemple, pour les métaux des sous-groupes principaux, les états d'oxydation et les charges ioniques typiques sont égaux au numéro de groupe avec le signe « + ». Dans la plupart des cas, la valence et l’état d’oxydation des atomes d’un même composé sont numériquement identiques. Ce n'est que lors de l'interaction avec des atomes plus électronégatifs que l'état d'oxydation est positif, tandis que les éléments avec un EO inférieur sont négatifs. Le concept de « valence » est souvent appliqué uniquement aux substances ayant une structure moléculaire.

Afin d'apprendre à composer des formules chimiques, il est nécessaire de connaître les modèles selon lesquels les atomes d'éléments chimiques sont connectés les uns aux autres dans certains rapports. Pour ce faire, comparons la composition qualitative et quantitative de composés dont les formules sont HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (Fig. 12.1)

Ces substances sont similaires en composition qualitative : chaque molécule contient des atomes d'hydrogène. Toutefois, leur composition quantitative n’est pas la même. Les atomes de chlore, d’oxygène, d’azote et de carbone sont respectivement connectés à un, deux, trois et quatre atomes d’hydrogène.

Ce modèle a été remarqué au début du XIe siècle. J. Dalton. Au fil du temps, I. Ya. Berzelius a découvert que le plus grand nombre d'atomes connectés à un atome d'un élément chimique ne dépasse pas une certaine valeur. En 1858, E. Frankland appelait « force de couplage » la capacité des atomes à lier ou à remplacer un certain nombre d'autres atomes. "valence"(de lat. Valentina -"force") a été proposée en 1868 par le chimiste allemand K. G. Wichelhaus.

Valence — propriété générale atomes. Il caractérise la capacité des atomes à interagir chimiquement (par des forces de valence) entre eux.

La valence de nombreux éléments chimiques a été déterminée sur la base de données expérimentales quantitatives et composition de qualité substances. Par unité de valence la valence de l'atome d'hydrogène a été acceptée. Si un atome d'un élément chimique est connecté à deux atomes monovalents, alors sa valence est égale à deux. S’il est combiné avec trois atomes monovalents, alors il est trivalent, etc.

La valeur de valence la plus élevée des éléments chimiques est VIII .

Valence est indiquée par des chiffres romains. Notons la valence dans les formules des composés considérés :

Les scientifiques ont également découvert que de nombreux éléments présents dans différents composés présentent différentes significations valence. Autrement dit, il existe des éléments chimiques à valence constante et variable.

Est-il possible de déterminer la valence par la position d'un élément chimique dans le tableau périodique ? La valeur de valence maximale d'un élément coïncide avec le numéro du groupe du tableau périodique dans lequel il se trouve. Néanmoins, il existe des exceptions : l'azote, l'oxygène, le fluor, le cuivre et quelques autres éléments. Souviens-toi: le numéro de groupe est indiqué par un chiffre romain au-dessus de la colonne verticale correspondante du tableau périodique.

Tableau. Éléments chimiques à valence constante

Élément	Valence	Élément	Valence
Hydrogène (H)		Calcium (Ca)
Sodium (Na)		Baryum (Ba)
		Oxygène (O)
Béryllium(Be)		Aluminium (Al)
Magnésium (Mg)

Tableau. Éléments chimiques à valence variable

Élément	Valence	Élément	Valence
		Fer (Fe)
		Manganèse (Mg)
			II, III, VI Matériel du site
Argent (Ag)		Phosphore (P)
Or (Au)		Arsenic (As)
		Carbone (C)
Plomb (Pb)		Silicium (Si)

Sur cette page, vous trouverez du matériel sur les sujets suivants :

Il existe des éléments dont la valence est toujours constante, et ils sont très peu nombreux. Mais tous les autres éléments présentent une valence variable.

Plus de cours sur le site

Un atome d'un autre élément monovalent est combiné avec un atome d'un élément monovalent(HCl) . Un atome d'un élément divalent se combine avec deux atomes d'un élément monovalent.(H2O) ou un atome divalent(CaO) . Cela signifie que la valence d'un élément peut être représentée par un nombre indiquant le nombre d'atomes d'un élément monovalent avec lesquels un atome d'un élément donné peut se combiner. La tige d'un élément est le nombre de liaisons qu'un atome forme :

Na – monovalent (une liaison)

H – monovalent (une liaison)

O – divalent (deux liaisons par atome)

S – hexavalent (forme six liaisons avec les atomes voisins)

Règles pour déterminer la valence
éléments dans les connexions

1. Arbre hydrogène confondu je(unité). Ensuite, conformément à la formule de l'eau H 2 O, deux atomes d'hydrogène sont attachés à un atome d'oxygène.

2. Oxygène dans ses composés présente toujours une valence II. Par conséquent, le carbone présent dans le composé CO 2 (dioxyde de carbone) a une valence IV.

3. Arbre suprêmeégal à numéro de groupe .

4. Valence la plus basse est égal à la différence entre le nombre 8 (le nombre de groupes dans le tableau) et le numéro du groupe dans lequel se trouve cet élément, soit 8 — N groupes .

5. Pour les métaux des sous-groupes « A », l'arbre est égal au numéro de groupe.

6. Les non-métaux présentent généralement deux valences : supérieure et inférieure.

Au sens figuré, une tige est le nombre de « bras » avec lesquels un atome s’accroche à d’autres atomes. Naturellement, les atomes n’ont pas de « mains » ; leur rôle est joué par les soi-disant. électrons de valence.

Vous pouvez le dire différemment : est la capacité d'un atome d'un élément donné à attacher un certain nombre d'autres atomes.

Les principes suivants doivent être clairement compris :

Il existe des éléments à valence constante (qui sont relativement peu nombreux) et des éléments à valence variable (dont la majorité).

Les éléments à valence constante doivent être mémorisés.

VALENCE(latin valentia - force) la capacité d'un atome à attacher ou à remplacer un certain nombre d'autres atomes ou groupes d'atomes.

Pendant de nombreuses décennies, le concept de valence a été l’un des concepts fondamentaux de la chimie. Tous les étudiants en chimie doivent être confrontés à ce concept. Au début, cela leur semblait assez simple et sans ambiguïté : l'hydrogène est monovalent, l'oxygène est divalent, etc. L'un des manuels destinés aux candidats dit ceci : « La valence est le nombre de liaisons chimiques formées par un atome dans un composé. » Mais quelle est alors, conformément à cette définition, la valence du carbone dans le carbure de fer Fe 3 C, dans le fer carbonyle Fe 2 (CO) 9, dans les sels connus depuis longtemps K 3 Fe(CN) 6 et K 4 Fe( CN) 6? Et même dans le chlorure de sodium, chaque atome du cristal de NaCl est lié à six autres atomes ! De nombreuses définitions, même celles imprimées dans les manuels scolaires, doivent être appliquées avec beaucoup de prudence.

Dans les publications modernes, on peut trouver des définitions différentes, souvent incohérentes. Par exemple, ceci : « La valence est la capacité des atomes à former un certain nombre de liaisons covalentes. » Cette définition est claire et sans ambiguïté, mais elle ne s'applique qu'aux composés possédant des liaisons covalentes. La valence d'un atome est déterminée par le nombre total d'électrons impliqués dans la formation d'une liaison chimique ; et le nombre de paires d'électrons avec lesquelles un atome donné est connecté à d'autres atomes ; et le nombre de ses électrons non appariés participant à la formation de paires d'électrons communes. Une autre définition fréquemment rencontrée de la valence comme le nombre de liaisons chimiques par lesquelles un atome donné est connecté à d'autres atomes pose également des difficultés, car il n'est pas toujours possible de définir clairement ce qu'est une liaison chimique. Après tout, tous les composés n’ont pas de liaisons chimiques formées par des paires d’électrons. L’exemple le plus simple est celui des cristaux ioniques, tels que le chlorure de sodium ; dans celui-ci, chaque atome de sodium forme une liaison (ionique) avec six atomes de chlore, et vice versa. Les liaisons hydrogène doivent-elles être considérées comme des liaisons chimiques (par exemple, dans les molécules d'eau) ?

La question se pose de savoir à quoi peut être égale la valence d'un atome d'azote selon ses différentes définitions. Si la valence est déterminée par le nombre total d'électrons impliqués dans la formation de liaisons chimiques avec d'autres atomes, alors la valence maximale d'un atome d'azote doit être considérée comme égale à cinq, puisque l'atome d'azote peut utiliser ses cinq électrons externes - deux électrons s et trois électrons p - lors de la formation de liaisons chimiques. Si la valence est déterminée par le nombre de paires d'électrons avec lesquelles un atome donné est connecté aux autres, alors dans ce cas, la valence maximale d'un atome d'azote est de quatre. Dans ce cas, trois électrons p forment trois liaisons covalentes avec d'autres atomes, et une autre liaison est formée grâce à deux électrons 2s de l'azote. Un exemple est la réaction de l'ammoniac avec des acides pour former un cation ammonium. Enfin, si la valence est déterminée uniquement par le nombre d'électrons non appariés dans un atome, alors la valence de l'azote ne peut pas être supérieure à trois, puisque l'atome N ne peut pas en avoir plus. que trois électrons non appariés (l'excitation de l'électron 2s ne peut se produire qu'au niveau avec n = 3, ce qui est énergétiquement extrêmement défavorable). Ainsi, dans les halogénures, l'azote ne forme que trois liaisons covalentes et il n'existe pas de composés tels que NF 5, NCl 5 ou NBr 5 (contrairement aux PF 3, PCl 3 et PBr 3 complètement stables). Mais si un atome d’azote transfère l’un de ses électrons 2s à un autre atome, alors le cation N+ résultant aura quatre électrons non appariés et la valence de ce cation sera de quatre. Cela se produit, par exemple, dans une molécule d'acide nitrique. Ainsi, différentes définitions de la valence conduisent à des résultats différents, même pour des molécules simples.

Laquelle de ces définitions est « correcte » et est-il même possible de donner une définition sans ambiguïté de la valence ? Pour répondre à ces questions, il est utile de faire une excursion dans le passé et de considérer comment le concept de « valence » a changé avec le développement de la chimie.

L'idée de la valence des éléments (qui n'était cependant pas reconnue à cette époque) a été exprimée pour la première fois au milieu du XIXe siècle. Le chimiste anglais E. Frankland : il parlait d'une certaine « capacité de saturation » des métaux et de l'oxygène. Par la suite, la valence a commencé à être comprise comme la capacité d'un atome à attacher ou à remplacer un certain nombre d'autres atomes (ou groupes d'atomes) pour former une liaison chimique. L'un des créateurs de la théorie structure chimique Friedrich August Kekule a écrit : « La valence est une propriété fondamentale de l’atome, une propriété aussi constante et immuable que le poids atomique lui-même. » Kekule considérait la valence d'un élément comme une valeur constante. À la fin des années 1850, la plupart des chimistes croyaient que la valence (alors appelée « atomicité ») du carbone était de 4, celle de l'oxygène et du soufre de 2 et celle des halogènes de 1. En 1868, le chimiste allemand K. G. Wichelhaus proposa d'utiliser le terme « atomicité » au lieu de « valence » (en latin valentia – force). Cependant, pendant longtemps, il n’a pratiquement pas été utilisé, du moins en Russie (on parlait par exemple d’« unités d’affinité », de « nombre d’équivalents », de « nombre d’actions », etc.). Il est significatif qu'en Dictionnaire encyclopédique Brockhaus et Efron(presque tous les articles sur la chimie dans cette encyclopédie ont été révisés, édités et souvent écrits par D.I. Mendeleïev), il n'y a aucun article sur la « valence ». On ne le retrouve pas non plus dans l’œuvre classique de Mendeleïev. Bases de la chimie(il n'évoque qu'occasionnellement la notion d'« atomicité », sans s'y attarder en détail et sans lui donner une définition univoque).

Afin de bien démontrer les difficultés qui ont accompagné le concept de « valence » dès ses débuts, il convient de citer un concept populaire au début du XXe siècle. dans de nombreux pays, grâce au grand talent pédagogique de l'auteur, le manuel du chimiste américain Alexander Smith, publié par lui en 1917 (en traduction russe - en 1911, 1916 et 1931) : « Pas un seul concept en chimie n'a reçu autant de définitions floues et imprécises que la notion de valence" Et plus loin dans la section Quelques bizarreries dans les vues sur la valence l'auteur écrit :

«Lorsque le concept de valence a été construit pour la première fois, on croyait - de manière totalement erronée - que chaque élément avait une valence. Par conséquent, lorsque nous considérons des paires de composés tels que CuCl et CuCl 2, ou... FeCl 2 et FeCl 3, nous sommes partis de l'hypothèse que le cuivre Toujours est divalent, et le fer est trivalent, et sur cette base, ils ont déformé les formules afin de les adapter à cette hypothèse. Ainsi, la formule du monochlorure de cuivre s'est écrite (et est souvent écrite à ce jour) ainsi : Cu 2 Cl 2. Dans ce cas, les formules de deux composés de chlorure de cuivre dans une représentation graphique prennent la forme : Cl – Cu – Cu – Cl et Cl – Cu – Cl. Dans les deux cas, chaque atome de cuivre contient (sur papier) deux unités et est donc divalent (sur papier). De même... doubler la formule FeCl 2 a donné Cl 2 >Fe–Fe 2, ce qui nous a permis de considérer... le fer comme trivalent. Et puis Smith tire une conclusion très importante et pertinente à tout moment : « Il est tout à fait contraire à la méthode scientifique d’inventer ou de déformer des faits pour étayer une idée qui, n’étant pas fondée sur l’expérience, est le résultat de simples conjectures. Cependant, l’histoire des sciences montre que de telles erreurs sont souvent observées. »

Une revue des idées du début du siècle sur la valence a été donnée en 1912 par le chimiste russe L.A. Chugaev, qui a reçu une reconnaissance mondiale pour ses travaux sur la chimie des composés complexes. Chugaev a clairement montré les difficultés liées à la définition et à l'application du concept de valence :

« La valence est un terme utilisé en chimie au même sens que « atomicité » pour désigner le nombre maximum d'atomes d'hydrogène (ou d'autres atomes monoatomiques ou radicaux monoatomiques) avec lesquels un atome d'un élément donné peut être en connexion directe (ou avec lequel il est capable de remplacer ). Le mot valence est également souvent utilisé dans le sens d'une unité de valence ou d'une unité d'affinité. Ainsi, on dit que l’oxygène en a deux, l’azote trois, etc. Les mots valence et « atomicité » étaient auparavant utilisés sans aucune distinction, mais comme les concepts mêmes qu'ils exprimaient perdaient leur simplicité originelle et devenaient plus compliqués, dans un certain nombre de cas, seul le mot valence restait en usage... La complication du Le concept de valence a commencé avec la reconnaissance que la valence est une quantité variable... et dans le sens du terme, elle est toujours exprimée comme un nombre entier.

Les chimistes savaient que de nombreux métaux ont une valence variable et devraient parler, par exemple, du chrome divalent, trivalent et hexavalent. Chugaev a déclaré que même dans le cas du carbone, il était nécessaire de reconnaître la possibilité que sa valence puisse être différente de 4, et le CO n'est pas la seule exception : « Le carbone divalent est très probablement contenu dans les carbilamines CH 3 -N=C, dans l'acide fulminate et ses sels C=NOH, C=NOMe, etc. Nous savons que le carbone triatomique existe aussi... » Discutant de la théorie du chimiste allemand I. Thiele sur les valences « partielles » ou partielles, Chugaev en a parlé comme « L'une des premières tentatives a élargi le concept classique de valence et l'a étendu à des cas auxquels il, en tant que tel, est inapplicable. Si Thiele en est venu à la nécessité... de permettre la « fragmentation » des unités de valence, alors il y a toute une série de faits qui nous obligent, dans un autre sens, à faire sortir le concept de valence du cadre étroit dans lequel il était initialement contenu. Nous avons vu que l'étude des composés les plus simples (le plus souvent binaires...) formés éléments chimiques, pour chacun de ces derniers oblige à supposer certaines valeurs, toujours petites et, bien sûr, entières de leur valence. De telles valeurs, d'une manière générale, sont très peu nombreuses (les éléments présentant plus de trois valences différentes sont rares)... L'expérience montre cependant que lorsque toutes les unités de valence mentionnées ci-dessus doivent être considérées comme saturées, la capacité des molécules formées dans cette Les arguments en faveur d’un ajout supplémentaire n’ont pas encore atteint leur limite. Ainsi, les sels métalliques ajoutent de l'eau, de l'ammoniaque, des amines..., formant divers hydrates, de l'ammoniaque... etc. des composés complexes que... nous classons désormais comme complexes. L'existence de tels composés qui ne rentrent pas dans le cadre de l'idée la plus simple de valence a naturellement nécessité son expansion et l'introduction d'hypothèses supplémentaires. L'une de ces hypothèses, proposée par A. Werner, est qu'à côté des unités de valence principales ou fondamentales, il existe également d'autres unités secondaires. Ces derniers sont généralement indiqués par une ligne pointillée.

En effet, quelle valence, par exemple, faut-il attribuer à l'atome de cobalt dans son chlorure, qui a ajouté six molécules d'ammoniac pour former le composé CoCl 3 6NH 3 (ou, ce qui revient au même, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? Dans celui-ci, un atome de cobalt est combiné simultanément avec neuf atomes de chlore et d'azote ! D.I. Mendeleïev a écrit à cette occasion sur les « forces d’affinité résiduelle » peu étudiées. Et le chimiste suisse A. Werner, qui a créé la théorie des composés complexes, a introduit les concepts de valence principale (primaire) et de valence secondaire (secondaire) (en chimie moderne, ces concepts correspondent à l'état d'oxydation et au numéro de coordination). Les deux valences peuvent être variables et, dans certains cas, il est très difficile, voire impossible, de les distinguer.

Chugaev aborde ensuite la théorie de l'électrovalence de R. Abegg, qui peut être positive (dans les composés à haute teneur en oxygène) ou négative (dans les composés avec de l'hydrogène). De plus, la somme des valences les plus élevées des éléments pour l'oxygène et l'hydrogène pour les groupes IV à VII est égale à 8. La présentation dans de nombreux manuels de chimie est toujours basée sur cette théorie. En conclusion, Chugaev mentionne des composés chimiques pour lesquels le concept de valence est pratiquement inapplicable - des composés intermétalliques, dont la composition « est souvent exprimée par des formules très particulières, qui rappellent très peu les valeurs de valence ordinaires. Il s'agit par exemple des composés suivants : NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7, etc.

Un autre chimiste russe célèbre, I.A. Kablukov, a souligné certaines difficultés liées à la détermination de la valence dans son manuel. Les débuts de base chimie inorganique , publié en 1929. Quant au numéro de coordination, citons (en traduction russe) un manuel publié à Berlin en 1933 par l'un des créateurs théorie moderne solutions du chimiste danois Niels Bjerrum :

"Les nombres de valences ordinaires ne donnent aucune idée de propriétés caractéristiques, manifesté par de nombreux atomes dans de nombreux composés complexes. Pour expliquer la capacité des atomes ou des ions à former des composés complexes, une nouvelle série spéciale de nombres a été introduite pour les atomes et les ions, différents des nombres de valence habituels. Dans les ions d'argent complexes... la plupart d'entre eux sont directement liés à l'atome métallique central. deux atome ou deux groupes d'atomes, par exemple Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... Pour décrire cette liaison, le concept numéro de coordination et attribuez aux ions Ag + un numéro de coordination de 2. Comme le montrent les exemples donnés, les groupes associés à atome central, peuvent être des molécules neutres (NH 3) et des ions (CN –, S 2 O 3 –). L'ion cuivre divalent Cu ++ et l'ion or trivalent Au +++ ont dans la plupart des cas un numéro de coordination de 4. Bien entendu, le numéro de coordination d'un atome n'indique pas encore quel type de liaison existe entre l'atome central et d'autres atomes ou groupes d'atomes qui lui sont associés ; mais il s’est avéré être un excellent outil pour la systématique des composés complexes.

A. Smith donne des exemples très clairs des « propriétés spéciales » des composés complexes dans son manuel :

« Considérez les composés « moléculaires » du platine suivants : PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 et PtCl 4 2KCl. Une étude plus approfondie de ces composés révèle un certain nombre de caractéristiques remarquables. Le premier composé en solution ne se décompose pratiquement pas en ions ; la conductivité électrique de ses solutions est extrêmement faible ; le nitrate d'argent ne produit pas de précipité AgCl avec lui. Werner admet que les atomes de chlore sont liés à l'atome de platine par des valences ordinaires ; Werner les a appelés les principales, et les molécules d'ammoniac sont reliées à l'atome de platine par des valences secondaires supplémentaires. Ce composé, selon Werner, a la structure suivante :

Les grands parenthèses indiquent l'intégrité d'un groupe d'atomes, un complexe qui ne se désintègre pas lorsque le composé est dissous.

Le deuxième composé a des propriétés différentes du premier ; c'est un électrolyte, la conductivité électrique de ses solutions est du même ordre que la conductivité électrique des solutions de sels qui se décomposent en trois ions (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2) ; le nitrate d'argent précipite deux atomes sur quatre. Selon Werner, il s’agit d’un composé de structure suivante : 2– + 2Cl–. Nous avons ici un ion complexe ; les atomes de chlore qu'il contient ne sont pas précipités par le nitrate d'argent, et ce complexe forme une sphère interne d'atomes autour du noyau - l'atome de platine. Dans le composé, les atomes de chlore se séparent sous forme d'ions et forment la sphère externe des atomes, c'est pourquoi nous les écrivons entre grandes parenthèses. Si nous supposons que Pt a quatre valences principales, alors seulement deux sont utilisées dans ce complexe, tandis que les deux autres sont détenues par les deux atomes de chlore externes. Dans le premier composé, les quatre valences du platine sont utilisées dans le complexe lui-même, de sorte que ce composé n'est pas un électrolyte.

Dans le troisième composé, les quatre atomes de chlore sont précipités par le nitrate d'argent ; la conductivité électrique élevée de ce sel montre qu'il produit cinq ions ; il est évident que sa structure est la suivante : 4– + 4Cl – ... Dans l'ion complexe, toutes les molécules d'ammoniac sont liées au Pt par des valences secondaires ; correspondant aux quatre valences principales du platine, il y a quatre atomes de chlore dans la sphère externe.

Dans le quatrième composé, le nitrate d'argent ne précipite pas du tout le chlore, la conductivité électrique de ses solutions indique une décomposition en trois ions et les réactions d'échange révèlent des ions potassium. On attribue à ce composé la structure suivante 2– + 2K + . Dans l'ion complexe, les quatre valences principales du Pt sont utilisées, mais comme les valences principales de deux atomes de chlore ne sont pas utilisées, deux ions monovalents positifs (2K +, 2NH 4 +, etc.) peuvent être retenus dans la sphère externe. »

Les exemples donnés de différences frappantes dans les propriétés de complexes de platine extérieurement similaires donnent une idée des difficultés rencontrées par les chimistes en essayant de déterminer sans ambiguïté la valence.

Après la création d'idées électroniques sur la structure des atomes et des molécules, le concept d'« électrovalence » a commencé à être largement utilisé. Puisque les atomes peuvent à la fois donner et accepter des électrons, l’électrovalence peut être positive ou négative (de nos jours, au lieu d’électrovalence, le concept d’état d’oxydation est utilisé). Dans quelle mesure les nouvelles idées électroniques sur la valence étaient-elles cohérentes avec les précédentes ? N. Bjerrum, dans le manuel déjà cité, écrit à ce sujet : « Il existe une certaine dépendance entre les nombres de valence habituels et les nouveaux nombres introduits - électrovalence et nombre de coordination -, mais ils ne sont en aucun cas identiques. L’ancien concept de valence s’est scindé en deux nouveaux concepts. A cette occasion, Bjerrum a fait une remarque importante : « Le nombre de coordination du carbone est dans la plupart des cas 4, et son électrovalence est soit +4, soit –4. Puisque les deux nombres coïncident généralement pour un atome de carbone, les composés carbonés ne conviennent pas pour étudier la différence entre ces deux concepts.

Dans le cadre de la théorie électronique de la liaison chimique, développée dans les travaux du physicien américain G. Lewis et du physicien allemand W. Kossel, des concepts tels que la liaison donneur-accepteur (coordination) et la covalence sont apparus. Conformément à cette théorie, la valence d'un atome était déterminée par le nombre de ses électrons participant à la formation de paires d'électrons communes avec d'autres atomes. Dans ce cas, la valence maximale d'un élément était considérée comme égale au nombre d'électrons dans la couche électronique externe de l'atome (elle coïncide avec le numéro du groupe du tableau périodique auquel appartient l'élément donné). Selon d'autres idées, basées sur les lois de la chimie quantique (elles ont été développées par les physiciens allemands W. Heitler et F. London), tous les électrons externes ne devraient pas être comptés, mais seulement ceux non appariés (dans l'état fondamental ou excité de l'atome). ; C’est précisément la définition donnée dans plusieurs encyclopédies chimiques.

Cependant, on connaît des faits qui ne rentrent pas dans ce cadre. diagramme simple. Ainsi, dans un certain nombre de composés (par exemple dans l'ozone), une paire d'électrons peut contenir non pas deux, mais trois noyaux ; dans d'autres molécules, la liaison chimique peut être réalisée par un seul électron. Il est impossible de décrire de telles connexions sans utiliser les appareils de la chimie quantique. Comment, par exemple, pouvons-nous déterminer la valence des atomes dans des composés tels que le pentaborane B 5 H 9 et d'autres boranes avec des liaisons « pont », dans lesquelles un atome d'hydrogène est lié à deux atomes de bore à la fois ; ferrocène Fe(C 5 H 5) 2 (un atome de fer avec un état d'oxydation de +2 est lié à 10 atomes de carbone à la fois) ; le fer pentacarbonyl Fe(CO) 5 (l'atome de fer à l'état d'oxydation zéro est lié à cinq atomes de carbone) ; Pentacarbonyle chromate de sodium Na 2 Cr(CO) 5 (état d'oxydation du chrome-2) ? De tels cas « non classiques » ne sont pas du tout exceptionnels. À mesure que la chimie se développait, de tels « violateurs de valence » et des composés dotés de diverses « valences exotiques » sont devenus de plus en plus nombreux.

Pour contourner certaines difficultés, une définition a été donnée selon laquelle, lors de la détermination de la valence d'un atome, il est nécessaire de prendre en compte le nombre total d'électrons non appariés, de paires d'électrons isolées et d'orbitales vacantes impliquées dans la formation de liaisons chimiques. Les orbitales vacantes sont directement impliquées dans la formation de liaisons donneur-accepteur dans une variété de composés complexes.

L'une des conclusions est que le développement de la théorie et l'acquisition de nouvelles données expérimentales ont conduit au fait que les tentatives visant à parvenir à une compréhension claire de la nature de la valence ont divisé ce concept en un certain nombre de nouveaux concepts, tels que la valence principale et secondaire, valence ionique et covalence, numéro de coordination et degré d'oxydation, etc. Autrement dit, le concept de « valence » s’est « divisé » en un certain nombre de concepts indépendants, dont chacun opère dans un certain domaine. Apparemment, le concept traditionnel de valence n'a une signification claire et sans ambiguïté que pour les composés dans lesquels toutes les liaisons chimiques sont bicentriques (c'est-à-dire ne reliant que deux atomes) et chaque liaison est réalisée par une paire d'électrons situés entre deux atomes voisins, dans en d'autres termes - pour les composés covalents tels que HCl, CO 2, C 5 H 12, etc.

La deuxième conclusion n'est pas tout à fait habituelle : le terme « valence », bien qu'utilisé dans la chimie moderne, a une application très limitée, les tentatives pour lui donner une définition sans ambiguïté « pour toutes les occasions » ne sont pas très productives et ne sont guère nécessaires. Ce n'est pas pour rien que les auteurs de nombreux manuels, notamment ceux publiés à l'étranger, se passent du tout de ce concept ou se limitent à souligner que le concept de « valence » a principalement une signification historique, alors qu'aujourd'hui les chimistes utilisent principalement le plus répandu, bien que quelque peu artificiel, notion de « degré » d’oxydation. »

Ilya Leenson