Tablica Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva višenamjenski je referentni materijal koji vam omogućuje da saznate najpotrebnije podatke o kemijskim elementima. Najvažnije je znati glavne teze njezina "čitanja", odnosno, mora se znati pozitivno koristiti ovaj informacijski materijal, koji će poslužiti kao lijepa pomoć za rješavanje bilo kakvih problema u kemiji. Štoviše, tablica je dopuštena na svim vrstama provjere znanja, uključujući i ispit.

Trebat će vam

• Tablica D. I. Mendeljejeva, olovka, papir

Uputa

1. Tablica je struktura u kojoj su kemijski elementi smješteni prema svojim tezama i zakonitostima. To jest, dopušteno je reći da je stol višekatna "kuća" u kojoj "žive" kemijski elementi, a svaki od njih ima svoj stan pod određenim brojem. Horizontalno postoje "podovi" - razdoblja koja mogu biti mala i ogromna. Ako se razdoblje sastoji od 2 reda (što je označeno sa strane numeriranjem), tada se takvo razdoblje naziva velikim. Ako ima samo jedan red, onda se zove mali.

2. Stol je također podijeljen na "ulaze" - grupe, kojih je po osam. Kao i u svakom ulazu, stanovi su smješteni lijevo i desno, a ovdje su kemijski elementi smješteni prema istoj tezi. Samo u ovoj verziji njihov je položaj neravnomjeran - s jedne strane, elementi su veći i tada govore o glavnoj skupini, s druge strane - manji, a to ukazuje na to da je skupina sekundarna.

3. Valencija je sposobnost elemenata da stvaraju kemijske veze. Postoji kontinuirana valencija, koja se ne mijenja, i varijabla, koja ima različitu vrijednost ovisno o tome u koju je supstancu element uključen. Prilikom određivanja valencije prema periodnom sustavu, morate obratiti pozornost na sljedeće usporedbe: broj skupine elemenata i njegovu vrstu (odnosno, glavna ili sporedna skupina). Kontinuirana valencija u ovom slučaju određena je brojem skupine glavne podskupine. Da biste saznali vrijednost varijabilne valencije (ako postoji, štoviše, tradicionalno za nemetale), tada je potrebno oduzeti broj skupine u kojoj se element nalazi od 8 (svakih 8 skupina - takva brojka).

4. Primjer br. 1. Ako pogledate elemente prve skupine glavne podskupine (alkalijski metali), tada je moguće zaključiti da svi imaju valenciju jednaku I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

5. Primjer br. 2. Elementi 2. skupine glavne podskupine (zemnoalkalijski metali) imaju valenciju II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

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

7. Primjer br. 4. Halogeni su u skupini VII glavne podskupine. Dakle, njihova će valencija biti jednaka VII. Međutim, s obzirom da se radi o nemetalima, potrebno je izvršiti aritmetičku operaciju: 8 - 7 (broj skupine elemenata) \u003d 1. Prema tome, različita valencija halogena jednaka je I.

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

Od škole, ili čak i prije, svi znaju da se sve oko nas, pa i mi sami, sastoji od njihovih atoma - najmanjih i nedjeljivih čestica. Zbog sposobnosti atoma da se međusobno kombiniraju, raznolikost našeg svijeta je ogromna. Sposobnost ove kemijske atoma element stvaraju veze s drugim atomima valencija element .

Uputa

1. Prikaz valencije ušao je u kemiju u devetnaestom stoljeću, tada je valencija atoma vodika uzeta kao njena jedinica. Valencija drugoga element može se definirati kao broj atoma vodika koje jedan atom druge tvari veže na sebe. Kao i valencija vodika, određuje se valencija kisika, koja je, kao i obično, jednaka dva i stoga vam omogućuje određivanje valencije drugih elemenata u spojevima s kisikom jednostavnim aritmetičkim operacijama. Valencija element jer je kisik jednak dvostrukom broju atoma kisika od jednog atoma danog element .

2. Za određivanje valencije element Također možete koristiti formulu. Čini se da postoji određena korelacija između valencija element, njegova ekvivalentna masa i molarna masa njegovih atoma. Odnos između ovih kvaliteta izražava se formulom: Valencija \u003d Molarna masa atoma / Ekvivalentna masa. Budući da je ekvivalentna masa broj koji je potreban da se zamijeni jedan mol vodika ili da reagira s jednim molom vodika, tada što je veća molarna masa u usporedbi s ekvivalentnom masom, više atoma vodika može zamijeniti ili pričvrstiti atom na sebe element, što znači da je veća valencija.

3. Odnos između kemijskih element ja imam drugačija priroda. Može biti kovalentna veza, ionska, metalna. Da bi formirao vezu, atom mora imati: električno punjenje, nespareni valentni elektron, slobodna valentna orbitala ili nepodijeljeni par valentnih elektrona. Zajedno, ove značajke određuju valentno stanje i valentne sposobnosti atoma.

4. Poznavanje broja elektrona atoma, koji je jednak rednom broju element u periodnom sustavu elemenata, vodeći se tezama o najmanjoj energiji, Paulijevom tezom i Hundovim pravilom, dopušteno je graditi elektronička konfiguracija atom. Ove konstrukcije će nam omogućiti da analiziramo vjerojatnosti valencije atoma. U svim slučajevima, prije svega, ostvaruju se vjerojatnosti formiranja veza zbog prisutnosti nesparenih valentnih elektrona, dodatne valentne sposobnosti, kao što je slobodna orbitala ili usamljeni par valentnih elektrona, mogu ostati neostvarene ako je energija za to nezadovoljavajuća. Međutim, praksa će to olakšati.

Povezani Videi

Savjet 3: Kako odrediti valenciju kemijskih elemenata

Valencija kemijski element je sposobnost atoma da spoji ili zamijeni određeni broj drugih atoma ili nuklearnih skupina uz stvaranje kemijske veze. Mora se zapamtiti da neki atomi istog kemijskog elementa mogu imati različite valencije u različitim spojevima.

Trebat će vam

• Mendeljejeva tablica

Uputa

1. Smatra se da su vodik i kisik jednovalentni, odnosno dvovalentni elementi. Mjera valencije je broj atoma vodika ili kisika koje element veže da bi tvorio hidrid ili oksid. Neka X bude element čiju valenciju treba odrediti. Tada je XHn hidrid ovog elementa, a XmOn njegov oksid Primjer: formula amonijaka je NH3, ovdje dušik ima valenciju 3. Natrij je jednovalentan u spoju Na2O.

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

3. Valencija element također može biti određen drugim atomima s poznatom valencijom. U različitim spojevima atomi istog elementa mogu pokazivati ​​različite valencije. Recimo, sumpor je dvovalentan u spojevima H2S i CuS, četverovalentan u spojevima SO2 i SF4, šestovalentan u spojevima SO3 i SF6.

4. Uzima se u obzir maksimalna valencija elementa jednak broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci atoma. Maksimalna valencija elementi iste skupine periodnog sustava obično odgovara njezinom rednom broju. Na primjer, najveća valencija ugljikovog atoma C trebala bi biti 4.

Povezani Videi

Za školarce, razumijevanje tablice Mendeljejev- užasan san. Čak trideset i šest elemenata koje učitelji obično traže pretvaraju se u sate zamornog nabijanja i glavobolju. Mnogi ni sami ne vjeruju što naučiti stol Mendeljejev je stvaran. Ali korištenje mnemotehnike može znatno olakšati život školarcima.

Uputa

1. Razumjeti teoriju i preferirati potrebnu tehniku ​​Pravila koja olakšavaju pamćenje materijala nazivaju se mnemotehnika. Njihov glavni trik je stvaranje asocijativnih veza, kada se apstraktne informacije upakiraju u svijetlu sliku, zvuk ili čak miris. Postoji nekoliko mnemotehničkih tehnika. Na primjer, dopušteno je napisati priču iz elemenata memoriranih informacija, tražiti suglasne riječi (rubidij - nož, cezij - Julije Cezar), uključiti prostornu maštu ili jednostavno rimovati elemente periodni sustav elemenata Mendeljejev.

2. Balada o dušiku Rimovani elementi Mendeljejevljeva periodnog sustava bolji su sa značenjem, prema određenim znakovima: prema valenciji, na primjer. Dakle, alkalijski metali se vrlo lako rimuju i zvuče kao pjesma: "Litij, kalij, natrij, rubidij, cezij francij." “Magnezij, kalcij, cink i barij - njihova je valencija jednaka paru” je neprolazni klasik školskog folklora. Na istu temu: "Natrij, kalij, srebro - jednovalentni dobrodušno" i "Natrij, kalij i argentum - zauvijek jednovalentni." Stvaranje, za razliku od natrpavanja koje traje maksimalno par dana, potiče dugoročno pamćenje. To znači da ima više bajki o aluminiju, pjesama o dušiku i pjesama o valenciji - i pamćenje će ići kao podmazano.

3. Acid triler Kako bi se pojednostavilo pamćenje, izmišljena je priča u kojoj se elementi periodnog sustava pretvaraju u heroje, detalje pejzaža ili elemente zapleta. Evo, recimo, svakog poznatog teksta: "Azijat (dušik) počeo je sipati (litij) vodu (vodik) u Borik(Bohr). Ali nije nam trebao on (Neon), nego Magnolia (Magnezij)." Može se nadopuniti pričom o Ferrariju (čelik - ferrum), u kojem se tajni špijun "Klor nula sedamnaest" (17 je redni broj klora) vozio kako bi uhvatio manijaka Arsenija (arsenik - arsenicum), koji je imao 33 zuba (33 - redni broj arsena), ali odjednom mu je nešto kiselo ušlo u usta (kisik), bilo je to osam otrovanih bikova. lets (8 - red kovy broj kisika) ... Dopušteno je nastaviti na neodređeno vrijeme. Inače, roman napisan na temelju periodnog sustava može se priložiti profesoru književnosti kao ogledni tekst. Vjerojatno će joj se svidjeti.

4. Izgradite dvorac sjećanja Ovo je jedan od naziva prilično učinkovite tehnike pamćenja kada je uključeno prostorno razmišljanje. Njegova je tajna u tome što svi možemo lako opisati svoju sobu ili put od kuće do trgovine, škole, instituta. Da bi se zapamtio redoslijed elemenata, potrebno ih je postaviti uz cestu (ili u prostoriju), te svaki element prikazati vrlo jasno, vidljivo, opipljivo. Evo hidrogena - mršava plavuša dugog lica. Vrijedan radnik, onaj što postavlja pločice - silikon. Skupina plemića u skupocjenom automobilu – inertni plinovi. I, naravno, prodavač balona je helij.

Bilješka!
Nema potrebe da se prisiljavate da zapamtite podatke na karticama. Najbolje je cijeli element povezati s nekom sjajnom slikom. Silicij je u Silicijskoj dolini. Litij - s litijevim baterijama mobitel. Može biti mnogo opcija. Ali kombinacija vizualne slike, mehaničkog pamćenja, taktilnog osjeta s grube ili, obrnuto, glatke sjajne kartice, pomoći će vam da lako pokupite najmanje detalje iz dubine sjećanja.

Koristan savjet
Dopušteno je izvlačiti iste karte s podacima o elementima, kao što je nekada imao Mendeljejev, ali ih samo nadopuniti aktualnim podacima: brojem elektrona u vanjskom sloju, recimo. Sve što trebate učiniti je položiti ih prije spavanja.

Kemija za svakog učenika počinje s periodnim sustavom i temeljnim zakonima. I tek kasnije, shvativši za sebe što ova teška znanost obuhvaća, dopušteno je početi sastavljati kemijske formule. Da biste ispravno napisali vezu, morate znati valencija atomi koji ga čine.

Uputa

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

2. Na primjer, moguće je koristiti dva tvari– HCl i H2O. Ovo je poznato svima po solnoj kiselini i vodi. Prva tvar sadrži jedan atom vodika (H) i jedan atom klora (Cl). To sugerira da u ovom spoju oni tvore jednu vezu, odnosno drže jedan atom blizu sebe. Posljedično, valencija a jedan i drugi jednaki su 1. Jednako je lako odrediti valencija elemenata koji čine molekulu vode. Sadrži dva atoma vodika i jedan atom kisika. Posljedično, atom kisika je formirao dvije veze za dodavanje 2 vodika, a oni su zauzvrat formirali po jednu vezu. Sredstva, valencija kisik je 2, a vodik je 1.

3. Ali povremeno se naiđe tvari mi teže u strukturi i svojstvima svojih sastavnih atoma. Postoje dvije vrste elemenata: kontinuirani (kisik, vodik itd.) i nestabilni valencija Yu. Za atome druge vrste ovaj broj ovisi o spoju u koji su uključeni. Sumpor (S) je dopušten kao primjer. Može imati valencije 2, 4, 6, a povremeno čak i 8. Malo je teže odrediti sposobnost elemenata kao što je sumpor da zadrže druge atome. Da biste to učinili, morate znati svojstva drugih komponenti tvari .

4. Zapamtite pravilo: umnožak broja atoma s valencija jednog elementa u spoju mora odgovarati istom proizvodu za drugi element. Ovo se može ponovno provjeriti pozivanjem na molekulu vode (H2O): 2 (vodikov broj) * 1 (njezin valencija) = 21 (kisikov broj) * 2 (njegov valencija) = 22 = 2 znači da je sve točno definirano.

5. Sada testirajte ovaj algoritam na težoj tvari, recimo, N2O5 - dušikovom oksidu. Prethodno je navedeno da kisik ima kontinuiranu valencija 2, stoga je moguće napraviti jednadžbu: 2 ( valencija kisik) * 5 (njegov broj) \u003d X (nepoznato valencija dušik) * 2 (njegov broj) Jednostavnim aritmetičkim izračunima moguće je utvrditi da valencija dušik u sastavu ovog spoja je 5.

Valencija- ovo je sposobnost kemijskih elemenata da drže određeni broj atoma drugih elemenata. Ujedno, to je i broj veza koje određeni atom tvori s drugim atomima. Određivanje valencije prilično je primitivno.

Uputa

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

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

3. Napominjemo da je valencija atoma nekih elemenata kontinuirana, dok je drugih promjenjiva, odnosno ima svojstvo mijenjanja. Recimo da je vodik u svim spojevima jednovalentan, jer tvori samo jednu vezu. Kisik može formirati dvije veze, dok je dvovalentan. Ali sumpor može imati valenciju II, IV ili VI. Sve ovisi o elementu s kojim se povezuje. Dakle, sumpor je element s promjenjivom valencijom.

4. Imajte na umu da je u molekulama vodikovih spojeva izračunavanje valencije vrlo primitivno. Vodik je uvijek jednovalentan, a zadani pokazatelj za element povezan s njim bit će jednak broju atoma vodika u ovoj molekuli. Na primjer, u CaH2, kalcij će biti dvovalentan.

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

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

7. Razmotrimo primjer molekule sumporovog oksida SO2. Kisik u svim spojevima je dvovalentan, stoga, zamjenom vrijednosti u omjeru: Voxygen x Oxygen = Vsumpor x Kser, dobivamo: 2 x 2 = Vsumpor x 2. Odavde, Vsumpor = 4/2 = 2. Dakle, valencija sumpora u ovoj molekuli je 2.

Povezani Videi

Otkriće periodičkog zakona i stvaranje uređenog sustava kemijskih elemenata D.I. Mendelejev je postao apogee formiranja kemije u XIX stoljeću. Znanstvenik je generalizirao i klasificirao opsežan materijal vještina o svojstvima elemenata.

Uputa

1. U 19. stoljeću nije bilo ideja o strukturi atoma. Otkriće D.I. Mendeljejev je bio samo generalizacija eksperimentalnih činjenica, ali je njihovo fizičko značenje dugo ostalo neshvatljivo. Kada su se pojavili prvi podaci o strukturi jezgre i razdvajanju elektrona u atomima, to je omogućilo novi pogled na periodni zakon i sustav elemenata. Tablica D.I. Mendeleev omogućuje vizualno praćenje periodičnosti svojstava elemenata koji se nalaze u prirodi.

2. Svakom elementu u tablici dodijeljen je određeni redni broj (H - 1, Li - 2, Be - 3 itd.). Ovaj broj odgovara naboju jezgre (broju protona u jezgri) i broju elektrona koji kruže oko jezgre. Broj protona je tako jednak broju elektrona, što znači da in uobičajenim uvjetima atom je električki neutralan.

3. Podjela na sedam perioda događa se prema broju energetskih slojeva atoma. Atomi prve faze imaju jednoslojnu elektronsku ljusku, druga - dvoslojnu, treća - s tri razine, itd. Kada se popuni novi energetski sloj, počinje najnovije razdoblje.

4. Prvi elementi svake periode karakterizirani su atomima koji imaju jedan elektron u vanjskom sloju - to su atomi alkalijskih metala. Razdoblja završavaju atomima pristojnih plinova koji imaju vanjski energetski sloj potpuno ispunjen elektronima: u prvom razdoblju inertni plinovi imaju 2 elektrona, u sljedećim - 8. Upravo zbog slične strukture elektronskih ljuski skupine elemenata imaju slična fizikalna i kemijska svojstva.

5. U tablici D.I. Mendeljejeva postoji 8 glavnih podskupina. Ovaj broj je zbog najvećeg dopuštenog broja elektrona u energetskom sloju.

6. Na dnu periodnog sustava lantanidi i aktinoidi su odvojeni kao nezavisni nizovi.

7. S D.I. nosačem stola Mendeleev, dopušteno je promatrati periodičnost sljedećih svojstava elemenata: polumjer atoma, volumen atoma; potencijal ionizacije; sile afiniteta prema elektronu; elektronegativnost atoma; oksidacijska stanja; fizikalna svojstva mogućih spojeva.

8. Na primjer, polumjeri atoma, ako pogledate razdoblje, smanjuju se slijeva nadesno; rastu odozgo prema dolje, ako pogledate skupinu.

9. Jasno uočena periodičnost u rasporedu elemenata u tablici D.I. Mendeljejev se smisleno objašnjava dosljednom prirodom punjenja energetskih slojeva elektronima.

Periodični zakon, koji je osnova moderne kemije i objašnjava valjanost metamorfoze svojstava kemijskih elemenata, otkrio je D.I. Mendeljejev 1869. godine. Fizičko značenje ovog zakona otkriva se kada se shvati složena struktura atoma.

U 19. stoljeću vjerovalo se da je nuklearna masa glavna kolacija elementa, pa se prema tome koristila za sistematizaciju tvari. Sada se atomi definiraju i identificiraju prema veličini naboja njihove jezgre (broj protona i serijski broj u periodnom sustavu). Međutim, nuklearna masa elemenata, uz neke iznimke (recimo, nuklearna masa kalija manja je od nuklearne mase argona), raste proporcionalno njihovom nuklearnom naboju.S povećanjem nuklearne mase opaža se periodična metamorfoza svojstava elemenata i njihovih spojeva. To su metalnost i nemetalnost atoma, radijus i volumen jezgre, potencijal ionizacije, afinitet prema elektronu, elektronegativnost, oksidacijska stanja, fizička svojstva spojeva (vrelište, talište, gustoća), njihovu bazičnost, amfoternost ili kiselost.

Koliko elemenata ima trenutni periodni sustav

Periodni sustav grafički izražava periodni zakon koji je on otkrio. Sadašnji periodni sustav sadrži 112 kemijskih elemenata (potonji su Meitnerius, Darmstadtius, Roentgenium i Copernicius). Prema posljednjim podacima, također je otkriveno sljedećih 8 elemenata (do uključivo 120), ali nisu svi dobili svoja imena, a ti elementi se još uvijek nalaze u nekoliko tiskanih publikacija.Svaki element zauzima određenu ćeliju u periodnom sustavu i ima svoj serijski broj koji odgovara naboju jezgre njegovog atoma.

Kako je izgrađen periodni sustav

Struktura periodnog sustava predstavljena je sa sedam perioda, deset redova i osam grupa. Cijelo razdoblje počinje s alkalnim metalom i završava s pristojnim plinom. Iznimke su 1. period, koji počinje s vodikom, i sedmi nedovršeni period.Periode se dijele na male i velike. Mala razdoblja (1., 2., 3.) sastoje se od jednog vodoravnog reda, velika (četvrta, peta, šesta) - od 2 vodoravna reda. Gornji redovi u ogromnim periodima nazivaju se parni, donji redovi nazivaju se neparni.U šestoj periodi tablice nakon lantana (redni broj 57) nalazi se 14 elemenata sličnih svojstvima lantanu - lantanidi. Stavljaju se na dno tablice u poseban red. Isto vrijedi i za aktinoide koji se nalaze kasnije od aktinija (s brojem 89) i uglavnom ponavljaju njegova svojstva. Parni redovi velikih perioda (4, 6, 8, 10) ispunjeni su samo metalima. Elementi u skupinama pokazuju identičnu najveću valenciju u oksidima i drugim spojevima, a ta valencija odgovara broju skupine. Glavne podskupine sadrže elemente malih i velikih razdoblja, sekundarne - samo velike. Od vrha prema dolje, metalna svojstva su poboljšana, nemetalna svojstva su oslabljena. Svi atomi bočnih podskupina su metali.

Savjet 9: Selen kao kemijski element periodnog sustava

Kemijski element selen pripada skupini VI periodnog sustava Mendeljejeva, on je halkogen. Prirodni selen sastoji se od šest stabilnih izotopa. Postoji i 16 radioaktivnih izotopa selena.

Uputa

1. Selen se smatra vrlo rijetkim i raspršenim elementom; aktivno migrira u biosferi, tvoreći više od 50 minerala. Najpoznatiji od njih su: berzelianit, naumannit, samorodni selen i kalkomenit.

2. Selen se nalazi u vulkanskom sumporu, galenitu, piritu, bizmutinu i drugim sulfidima. Vadi 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 koncentriraju. Za niz biljaka selen je neophodan element. Potreba čovjeka i životinja u selenu je 50-100 mcg/kg hrane, dati element ima antioksidativna svojstva, utječe na mnogo enzimske reakcije te povećava osjetljivost mrežnice na svjetlost.

4. Selen može postojati u različitim alotropskim modifikacijama: amorfni (staklasti, praškasti i koloidni selen), kao i kristalni. Kad se selen ispravi iz otopine selenske kiseline ili brzim hlađenjem njezinih para, dobiva se amorfni grimizni praškasti i koloidni selen.

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

6. Osobito toplinski stabilan je heksagonalni sivi selen, čija je rešetka građena od spiralnih lanaca međusobno paralelnih atoma. Dobiva se zagrijavanjem ostalih oblika selena do taljenja i polaganim hlađenjem na 180-210°C. Unutar lanaca heksagonalnog selena atomi su kovalentno povezani.

7. Selen je postojan na zraku, na njega ne djeluju: kisik, voda, razrijeđena sumporna i klorovodična kiselina, ali savršeno je topiv u dušičnoj kiselini. U interakciji s metalima, selen stvara selenide. Poznati su mnogi složeni spojevi selena, svi su otrovni.

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

9. Selen se koristi u proizvodnji ispravljačkih poluvodičkih dioda i druge pretvaračke opreme. U metalurgiji, uz njegovu podršku, čelik dobiva sitnozrnatu strukturu, a također poboljšava njegova mehanička svojstva. U kemijska industrija selen se koristi kao katalizator.

Povezani Videi

Bilješka!
Budite oprezni pri identificiranju metala i nemetala. Za to se, tradicionalno, oznaka daje u tablici.

Razina znanja o strukturi atoma i molekula u 19. stoljeću nije dopuštala objašnjenje razloga zašto atomi stvaraju određeni broj veza s drugim česticama. Ali ideje znanstvenika bile su ispred svog vremena, a valentnost se još uvijek proučava kao jedno od osnovnih načela kemije.

Iz povijesti pojma "valencije kemijskih elemenata"

Izvanredni engleski kemičar 19. stoljeća, Edward Frankland, uveo je pojam "veza" u znanstvenu upotrebu kako bi opisao proces međusobnog djelovanja atoma. Znanstvenik je primijetio da neki kemijski elementi tvore spojeve s istim brojem drugih atoma. Na primjer, dušik veže tri atoma vodika na molekulu amonijaka.

U svibnju 1852. Frankland je pretpostavio da postoji određeni broj kemijskih veza koje atom može formirati s drugim sićušnim česticama materije. Frankland je upotrijebio izraz "sila povezivanja" da bi opisao ono što će se kasnije nazvati valentnošću. Britanski kemičar utvrdio je koliko kemijskih veza tvori atome pojedinih elemenata poznatih sredinom 19. stoljeća. Franklandov rad bio je važan doprinos modernoj strukturnoj kemiji.

Razvoj pogleda

Njemački kemičar F.A. Kekule je 1857. dokazao da je ugljik četverobazičan. U svom najjednostavnijem spoju - metanu - postoje veze s 4 atoma vodika. Znanstvenik je izrazom "bazičnost" označio svojstvo elemenata da vežu strogo određeni broj drugih čestica. U Rusiji je podatke o sistematizirao A. M. Butlerov (1861). Teorija kemijske veze dobila je daljnji razvoj zahvaljujući učenju o periodičnoj promjeni svojstava elemenata. Njegov autor je još jedan izvanredan D. I. Mendeleev. Dokazao je da su valentnost kemijskih elemenata u spojevima i druga svojstva posljedica položaja koji zauzimaju u periodnom sustavu.

Grafički prikaz valencije i kemijske veze

Mogućnost vizualnog prikaza molekula jedna je od nedvojbenih prednosti teorije valencije. Prvi modeli pojavili su se 1860-ih, a od 1864. koriste se krugovi s kemijskim znakom iznutra. Između simbola atoma označena je crtica, a broj tih linija jednak je vrijednosti valencije. Iste su godine napravljeni i prvi modeli s loptom i palicom (vidi sliku lijevo). Godine 1866. Kekule je predložio stereokemijski crtež ugljikovog atoma u obliku tetraedra, koji je uključio u svoj udžbenik Organska kemija.

Valenciju kemijskih elemenata i stvaranje veza proučavao je G. Lewis, koji je svoje radove objavio 1923. prema nazivu negativno nabijenih najmanjih čestica koje čine ljuske atoma. U svojoj knjizi, Lewis je koristio točke oko četiri strane za predstavljanje valentnih elektrona.

Valencija za vodik i kisik

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

Na taj su način utvrđena svojstva spojeva s jednovalentnim vodikom (valencija drugog elementa označena je rimskim brojem):

• HCl - klor (I):
• H2O - kisik (II);
• NH3 - dušik (III);
• CH 4 - ugljik (IV).

U oksidima K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3 valencija kisika metala i nemetala određena je udvostručenjem broja dodanih atoma O. Dobivene su sljedeće vrijednosti: K (I), C (II), N (III), Si (IV), S (VI).

Kako odrediti valenciju kemijskih elemenata

Postoje zakonitosti u formiranju kemijske veze koja uključuje zajedničke elektronske parove:

• Tipična valencija vodika je I.
• Uobičajena valencija kisika je II.
• Za nemetalne elemente najnižu valenciju možemo odrediti formulom 8 – brojem skupine u kojoj se nalaze u periodnom sustavu. Najveći, ako je moguće, određuje se prema broju grupe.
• Za elemente bočnih podskupina najveća moguća valencija jednaka je broju njihove skupine u periodnom sustavu elemenata.

Određivanje valencije kemijskih elemenata prema formuli spoja provodi se pomoću sljedećeg algoritma:

1. Napiši poznatu vrijednost jednog od elemenata iznad kemijskog znaka. Na primjer, u Mn 2 O 7 valencija kisika je II.
2. Izračunajte ukupnu vrijednost za koju je potrebno pomnožiti valenciju s brojem atoma istog kemijskog elementa u molekuli: 2 * 7 \u003d 14.
3. Odredite valenciju drugog elementa za koji je nepoznat. Podijelite vrijednost dobivenu u koraku 2 s brojem atoma Mn u molekuli.
4. 14: 2 = 7. u svom najvišem oksidu - VII.

Konstantna i promjenjiva valencija

Vrijednosti valencije za vodik i kisik su različite. Na primjer, sumpor u spoju H 2 S je dvovalentan, a u formuli SO 3 je heksavalentan. Ugljik s kisikom tvori CO monoksid i CO 2 dioksid. U prvom spoju valencija C je II, a u drugom IV. Ista vrijednost u metanu CH 4 .

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

Moderne ideje o valenciji

Svi se atomi sastoje od pozitivne jezgre okružene negativno nabijenim elektronima. Vanjska ljuska koju tvore je nedovršena. Dovršena struktura je najstabilnija, sadrži 8 elektrona (oktet). Pojava kemijske veze zbog zajedničkih elektronskih parova dovodi do energetski povoljnog stanja atoma.

Pravilo za stvaranje spojeva je dovršiti ljusku prihvaćanjem elektrona ili doniranjem nesparenih, ovisno o tome koji je proces lakši. Ako atom osigurava stvaranje kemijske veze negativne čestice koje nemaju par, tada on tvori onoliko veza koliko ima nesparenih elektrona. Prema suvremenim konceptima, valencija atoma kemijskih elemenata je sposobnost stvaranja određenog broja kovalentnih veza. Na primjer, u molekuli sumporovodika H 2 S, sumpor dobiva valenciju II (-), budući da svaki atom sudjeluje u formiranju dva elektronska para. Znak "-" označava privlačenje elektronskog para prema elektronegativnijem elementu. Za manje elektronegativnu vrijednost, "+" se dodaje vrijednosti valencije.

Kod donorsko-akceptorskog mehanizma u procesu sudjeluju elektronski parovi jednog elementa i slobodne valentne orbitale drugog elementa.

Ovisnost valencije o građi atoma

Razmotrite na primjeru ugljika i kisika kako valencija kemijskih elemenata ovisi o strukturi tvari. Periodni sustav daje ideju o glavnim karakteristikama ugljikovog atoma:

• kemijski znak - C;
• broj elementa - 6;
• naboj jezgre - +6;
• protoni u jezgri - 6;
• elektrona - 6, uključujući 4 vanjska, od kojih 2 čine par, 2 su nesparena.

Ako atom ugljika u CO monoksidu tvori dvije veze, tada se koristi samo 6 negativnih čestica. Za dobivanje okteta potrebno je da parovi tvore 4 vanjske negativne čestice. Ugljik ima valenciju IV (+) u dioksidu i IV (-) u metanu.

Redni broj kisika je 8, valentna ljuska se sastoji od šest elektrona, od kojih 2 ne tvore par i sudjeluju u kemijskom povezivanju i interakciji s drugim atomima. Tipična valencija kisika je II (-).

Valencija i oksidacijsko stanje

U mnogim slučajevima prikladnije je koristiti koncept "oksidacijskog stanja". Ovo je naziv za naboj koji bi atom dobio kada bi se svi vezni elektroni prenijeli na element koji ima veću vrijednost elektronegativnosti (EO). Oksidacijski broj u jednostavna stvar jednaka nuli. Oksidacijskom stanju elementa s više EO dodaje se znak "-", a elementu s manje elektronegativnosti znak "+". Na primjer, za metale glavnih podskupina tipična su oksidacijska stanja i naboji iona, jednaki broju skupine sa znakom "+". U većini slučajeva, valencija i oksidacijsko stanje atoma u istom spoju brojčano su isti. Samo u interakciji s više elektronegativnih atoma, oksidacijsko stanje je pozitivno, s elementima u kojima je EO niži, ono je negativno. Pojam "valencije" često se primjenjuje samo na tvari molekularne strukture.

Da bismo naučili sastavljati kemijske formule, potrebno je otkriti obrasce prema kojima su atomi kemijskih elemenata međusobno povezani u određenim omjerima. Da bismo to učinili, uspoređujemo kvalitativni i kvantitativni sastav spojeva čije su formule HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (Sl. 12.1)

U pogledu kvalitativnog sastava, ove su tvari slične: svaka od molekula sadrži atome vodika. Međutim, njihov kvantitativni sastav nije isti. Atomi klora, kisika, dušika, ugljika povezani su s jednim, dva, tri odnosno četiri atoma vodika.

Taj je obrazac uočen početkom 11. stoljeća. J. Dalton. S vremenom je I. Ya. Berzelius otkrio da najveći broj atoma povezanih s atomom kemijskog elementa ne prelazi određenu vrijednost. Godine 1858. E. Frankland nazvao je sposobnost atoma da vežu ili zamijene određeni broj drugih atoma izrazom "sila povezivanja". "valencija"(od lat. valentia-“snaga”) predložio je 1868. njemački kemičar K. G. Wichelhaus.

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

Valencija mnogih kemijskih elemenata određena je na temelju eksperimentalnih podataka o kvantitativnoj i kvalitativni sastav tvari. po jedinici valencije prihvatila bi se valencija atoma vodika. Ako je atom kemijskog elementa povezan s dva jednovalentna atoma, tada je njegova valencija dva. Ako je vezan za tri jednovalentna atoma, onda je trovalentan itd.

Najveća vrijednost valencije kemijskih elemenata je VIII .

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

Znanstvenici su također otkrili da mnogi elementi u različitim spojevima pokazuju različita značenja valencija. Odnosno, postoje kemijski elementi s konstantnom i promjenjivom valencijom.

Može li se odrediti valencija prema položaju kemijskog elementa u periodnom sustavu? Najveća vrijednost valencije elementa podudara se s brojem skupine periodnog sustava u koju se nalazi. Ipak, postoje iznimke - dušik, kisik, fluor, bakar i neki drugi elementi. Zapamtiti: broj skupine označen je rimskim brojem iznad odgovarajućeg okomitog stupca periodnog sustava elemenata.

Stol. Kemijski elementi s konstantnom valencijom

Element	Valencija	Element	Valencija
vodik (H)		Kalcij (Ca)
Natrij (Na)		Barij (Ba)
		kisik (O)
Berilij (Be)		Aluminij (Al)
magnezij (Mg)

Stol. Kemijski elementi s promjenjivom valencijom

Element	Valencija	Element	Valencija
		Željezo (Fe)
		Mangan (Mg)
			II, III, VI materijal sa stranice
srebro (AG)		fosfor (P)
zlato (Au)		Arsen (As)
		Ugljik (C)
Olovo (Pb)		Silicij (Si)

Na ovoj stranici materijal o temama:

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

Više lekcija na stranici

Jedan atom drugog jednovalentnog elementa spaja se s jednim atomom jednovalentnog elementa(HCl) . Dva jednovalentna atoma spajaju se s atomom dvovalentnog elementa(H2O) ili jedan dvovalentni atom(CaO) . To znači da se valencija elementa može prikazati kao broj koji pokazuje s koliko atoma jednovalentnog elementa se atom danog elementa može spojiti. Osovina elementa je broj veza koje atom formira:

Na - monovalentan (jedna veza)

H - monovalentna (jedna veza)

O - dvovalentan (dvije veze po atomu)

S - heksavalentan (formira šest veza sa susjednim atomima)

Pravila za određivanje valencije
elementi u vezama

1. Osovina vodik uzeti za ja(jedinica). Zatim, u skladu s formulom vode H 2 O, dva atoma vodika su vezana za jedan atom kisika.

2. Kisik u svojim spojevima uvijek pokazuje valenciju II. Stoga ugljik u spoju CO 2 (ugljikov dioksid) ima valenciju IV.

3. Vrhovno vratilo jednako je broj grupe .

4. niža valencija jednak je razlici između broja 8 (broja grupa u tablici) i broja grupe u kojoj se taj element nalazi, tj. 8 — N skupine .

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

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

Slikovito rečeno, osovina je broj "ruka" kojima se atom drži za druge atome. Prirodno, atomi nemaju "ruke"; njihovu ulogu ima tzv. valentni elektroni.

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

Sljedeći principi se moraju jasno razumjeti:

Postoje elementi s konstantnom valencijom (ima ih relativno malo) i elementi s promjenjivom valencijom (kojih je većina).

Moraju se zapamtiti elementi s konstantnom valencijom.

VALENCIJA(lat. valentia - snaga) sposobnost atoma da pričvrsti ili zamijeni određeni broj drugih atoma ili skupina atoma.

Dugi niz desetljeća pojam valencije jedan je od temeljnih, temeljnih pojmova u kemiji. Svi studenti kemije sigurno su se susreli s ovim konceptom. Isprva im se činilo prilično jednostavnim i nedvosmislenim: vodik je jednovalentan, kisik je dvovalentan itd. U jednom od priručnika za pristupnike stoji ovako: "Valencija je broj kemijskih veza koje tvori atom u spoju." Ali kakva je onda, u skladu s ovom definicijom, valencija ugljika u željeznom karbidu Fe 3 C, u željeznom karbidu Fe 2 (CO) 9, u odavno poznatim solima K 3 Fe (CN) 6 i K 4 Fe (CN) 6? Čak iu natrijevom kloridu, svaki atom u kristalu NaCl vezan je za šest drugih atoma! Tolike definicije, čak i tiskane u udžbenicima, moraju se vrlo pažljivo primjenjivati.

U suvremenim publikacijama mogu se pronaći različite, često nedosljedne definicije. Na primjer, ovo: "Valencija je sposobnost atoma da tvore određeni broj kovalentnih veza." Ova definicija je jasna, nedvosmislena, ali je primjenjiva samo za spojeve s kovalentnom vezom. Odrediti valenciju atoma i ukupan broj elektrona koji sudjeluju u stvaranju kemijske veze; i broj elektronskih parova kojima je dati atom vezan na druge atome; i broj njegovih nesparenih elektrona koji sudjeluju u formiranju zajedničkih elektronskih parova. Još jedna česta definicija valencije kao broja kemijskih veza kojima je određeni atom povezan s drugim atomima također izaziva poteškoće, budući da nije uvijek moguće jasno definirati što je kemijska veza. Doista, nisu u svim spojevima kemijske veze formirane parovima elektrona. Najjednostavniji primjer su ionski kristali, kao što je natrijev klorid; u njemu svaki atom natrija tvori vezu (ionsku) sa šest atoma klora i obrnuto. Je li potrebno vodikove veze smatrati kemijskim vezama (na primjer, u molekulama vode)?

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

Koja je od ovih definicija "točna" i je li moguće dati nedvosmislenu definiciju valencije. Da bismo odgovorili na ova pitanja, korisno je napraviti izlet u prošlost i razmotriti kako se koncept "valencije" promijenio s razvojem kemije.

Ideja o valenciji elemenata (koja, međutim, u to vrijeme nije dobila priznanje) prvi put je izražena sredinom 19. stoljeća. Engleski kemičar E. Frankland: govorio je o određenom "kapacitetu zasićenja" metala i kisika. Kasnije se valentnost počela shvaćati kao sposobnost atoma da spoji ili zamijeni određeni broj drugih atoma (ili skupina atoma) uz stvaranje kemijske veze. Jedan od tvoraca teorije kemijska struktura Friedrich August Kekule je napisao: "Valencija je temeljno svojstvo atoma, svojstvo koje je jednako stalno i nepromjenjivo kao i sama atomska težina." Kekule je smatrao da je valencija elementa konstantna vrijednost. Do kraja 1850-ih većina kemičara vjerovala je da je valencija (koja se tada zvala "atomarnost") ugljika 4, valencije kisika i sumpora 2, a valencije halogena 1. Godine 1868. njemački kemičar K.G. Wichelhaus predložio je korištenje izraza "valencija" umjesto "atomarnosti" (na latinskom, valentia je snaga). Međutim, dugo se gotovo uopće nije koristio, barem u Rusiji (umjesto njega, govorili su, na primjer, o "jedinicama afiniteta", "broju ekvivalenata", "broju dionica" itd.). Značajno je da u enciklopedijski rječnik Brockhaus i Efron(gotovo sve članke o kemiji u ovoj enciklopediji pregledao je, ispravio i često napisao D.I. Mendeljejev) uopće ne postoji članak "valencija". Nema ga ni u klasičnom djelu Mendeljejeva. Osnove kemije(samo povremeno spominje pojam "atomarnosti", ne zadržavajući se na njemu detaljnije i ne dajući mu jednoznačnu definiciju).

Kako bismo vizualno prikazali poteškoće koje su pratile pojam "valencije" od samog početka, prikladno je citirati popularne početkom 20. stoljeća. U mnogim zemljama, zbog velikog pedagoškog talenta autora, udžbenik američkog kemičara Alexandera Smitha, koji je objavio 1917. (u ruskom prijevodu - 1911., 1916. i 1931.): "Niti jedan pojam u kemiji nije dobio toliko nejasnih i netočnih definicija kao pojam valencije." I dalje u odjeljku Neke neobičnosti u pogledima na valentnost autor piše:

“Kada je koncept valencije prvi put konstruiran, tada se vjerovalo - sasvim pogrešno - da svaki element ima jednu valenciju. Stoga, razmatrajući takve parove spojeva kao što su CuCl i CuCl 2, ili ... FeCl 2 i FeCl 3, pošli smo od pretpostavke da je bakar Stalno je dvovalentno, a željezo je trovalentno, i na temelju toga formule su iskrivljene na takav način da se prilagode ovoj pretpostavci. Dakle, formula za bakrov klorid je bila zapisana (a često se piše i sada) na sljedeći način: Cu 2 Cl 2. U tom slučaju formule dva spoja bakrovog klorida u grafičkom prikazu imaju oblik: Cl–Cu–Cu–Cl i Cl–Cu–Cl. U oba slučaja, svaki atom bakra drži (na papiru) dvije jedinice i stoga je dvovalentan (na papiru). Slično... udvostručavanje formule FeCl 2 dalo je Cl 2 >Fe–Fe 2, što nam je omogućilo da razmotrimo... feri željezo.” I Smith nastavlja s vrlo važnim i bezvremenskim zaključkom: “Potpuno je suprotno znanstvenoj metodi izmišljati ili iskrivljavati činjenice kako bi poduprli gledište koje nije temeljeno na iskustvu, već je rezultat jednostavne pretpostavke. Međutim, povijest znanosti pokazuje da se takve pogreške često uočavaju.

Godine 1912. ruski kemičar L. A. Chugaev, koji je dobio svjetsko priznanje za svoj rad na kemiji kompleksnih spojeva, dao je osvrt na ideje s početka stoljeća o valenciji. Chugaev je jasno pokazao poteškoće povezane s definicijom i primjenom koncepta valencije:

„Valencija je pojam koji se koristi u kemiji u istom smislu kao i „atomarnost” da se odnosi na najveći broj atoma vodika (ili drugih monoatomskih atoma ili monoatomskih radikala) s kojima atom danog elementa može biti u izravnoj vezi (ili koje može zamijeniti). Riječ valencija često se također koristi u značenju jedinice valencije ili jedinice afiniteta. Dakle, kažu da kisik ima dvije, dušik tri valencije itd. Riječi valentnost i "atomičnost" ranije su se koristile bez ikakve razlike, ali kako je sam pojam koji su izražavale gubio svoju izvornu jednostavnost i postajao sve složeniji, za niz slučajeva ostala je u upotrebi samo riječ valentnost ... Kompliciranje pojma valencije počelo je s spoznajom da je valencija promjenjiva veličina ... iu smislu padeža uvijek se izražava kao cijeli broj.

Kemičari su znali da mnogi metali imaju promjenjivu valenciju i trebali su govoriti, na primjer, o dvovalentnom, trovalentnom i šesterovalentnom kromu. Chugaev je rekao da čak iu slučaju ugljika mora priznati mogućnost da njegova valencija može biti različita od 4, a CO nije jedina iznimka: "Dvovalentni ugljik se vrlo vjerojatno nalazi u karbilaminima CH 3 -N = C, u eksplozivnoj kiselini i njenim solima C = NOH, C = NOMe, itd. Znamo da postoji i troatomski ugljik ... " Raspravljajući o teoriji njemačkog kemičara I. Thielea o "djelomičnom" ili djelomičnom val. encije, Chugaev je o tome govorio kao o “jednom od prvih pokušaja proširenja klasičnog koncepta valencije i njegovog proširenja na slučajeve na koje je, kao takav, neprimjenjiv. Ako je Thiele došao do potrebe ... da dopusti "fragmentaciju" jedinica valencije, onda postoji niz činjenica koje čine nužnim deducirati koncept valencije u drugom smislu iz uskog okvira u kojem je izvorno bio zatvoren. Vidjeli smo da proučavanje najjednostavnijih (uglavnom binarnih...) spojeva nastalih pomoću kemijski elementi, jer svaki od ovih posljednjih prisiljava da se priznaju određene, uvijek male i, naravno, cjelobrojne vrijednosti njihove valencije. Takvih je vrijednosti, općenito govoreći, vrlo malo (elementi koji pokazuju više od tri različite valencije su rijetki) ... Iskustvo pokazuje, međutim, da kada se sve gore spomenute jedinice valencije trebaju prepoznati kao zasićene, sposobnost molekula formiranih u ovom slučaju za daljnje dodavanje uopće ne doseže granicu. Dakle, soli metala dodaju vodu, amonijak, amine.., tvoreći razne hidrate, amonijate... itd. složeni spojevi, koje ... sada klasificiramo kao složene. Postojanje takvih spojeva, koji se ne uklapaju u okvire najjednostavnijeg koncepta valencije, prirodno je zahtijevalo njegovo proširenje i uvođenje dodatnih hipoteza. Jedna od tih hipoteza, koju je predložio A. Werner, je da uz glavne, ili osnovne, jedinice valencije postoje i druge, sekundarne. Potonji su obično označeni isprekidanom linijom.

Doista, kakvu valenciju, na primjer, treba pripisati atomu kobalta u njegovom kloridu, koji je dodao šest molekula amonijaka da nastane spoj CoCl 3 6NH 3 (ili, što je isto, Co (NH 3) 6 Cl 3)? U njemu je atom kobalta povezan istovremeno s devet atoma klora i dušika! D. I. Mendeljejev je ovom prilikom pisao o malo proučenim "silama zaostalog afiniteta". A švicarski kemičar A. Werner, koji je stvorio teoriju kompleksnih spojeva, uveo je koncepte glavne (primarne) valencije i bočne (sekundarne) valencije (u modernoj kemiji ti pojmovi odgovaraju oksidacijskom stanju i koordinacijskom broju). Obje valencije mogu biti promjenjive, au nekim slučajevima ih je vrlo teško ili čak nemoguće razlikovati.

Nadalje, Chugaev se dotiče teorije elektrovalentnosti R. Abegga, koja može biti pozitivna (u spojevima s višim kisikom) ili negativna (u spojevima s vodikom). U ovom slučaju zbroj viših valencija elemenata u kisiku i vodiku za skupine od IV do VII je 8. Prikaz u mnogim udžbenicima kemije još uvijek se temelji na ovoj teoriji. U zaključku, Chugaev spominje kemijske spojeve za koje je koncept valencije praktički neprimjenjiv - intermetalni spojevi, čiji se sastav „često izražava u vrlo osebujnim formulama, vrlo malo sličnim uobičajenim vrijednostima valencije. Takvi su npr. spojevi: NaCd 5 , NaZn 12 , FeZn 7 i drugi.

Na neke poteškoće u određivanju valencije ukazao je drugi poznati ruski kemičar I.A. Kablukov u svom udžbeniku Osnovni počeci anorganska kemija , objavljen 1929. Što se tiče koordinacijskog broja, citirat ćemo (u ruskom prijevodu) udžbenik objavljen u Berlinu 1933. od strane jednog od tvoraca moderna teorija rješenja danskog kemičara Nilsa Bjerruma:

"Uobičajeni brojevi valencija ne daju pojma karakteristična svojstva očituje se mnogim atomima u brojnim složenim spojevima. Kako bi se objasnila sposobnost atoma ili iona da tvore kompleksne spojeve, uveden je novi poseban niz brojeva za atome i ione, koji se razlikuje od uobičajenih valentnih brojeva. U složenim srebrnim ionima ... najvećim dijelom izravno povezani sa središnjim atomom metala dva atom ili dvije skupine atoma, na primjer, Ag (NH 3) 2 +, Ag (CN) 2 -, Ag (S 2 O 3) 2 - ... Da bi se opisala ova veza, uveden je koncept koordinacijski broj i dodijelite ionima Ag + koordinacijski broj 2. Kao što se može vidjeti iz navedenih primjera, skupine povezane s središnji atom, mogu biti neutralne molekule (NH 3) i ioni (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 ne pokazuje kakva veza postoji između središnjeg atoma i drugih atoma ili skupina atoma povezanih s njim; ali se pokazalo izvrsnim alatom za sistematiku složenih spojeva.

A. Smith daje vrlo ilustrativne primjere "posebnih svojstava" kompleksnih spojeva u svom udžbeniku:

“Razmotrimo sljedeće “molekularne” spojeve platine: PtCl 4 2NH 3 , PtCl 4 4NH 3 , PtCl 4 6NH 3 i PtCl 4 2KCl. Pomnije proučavanje ovih spojeva otkriva niz izvanrednih značajki. Prvi spoj u otopini praktički se ne raspada na ione; električna vodljivost njegovih otopina je izuzetno niska; srebrni nitrat ne taloži sa sobom AgCl. Werner je pretpostavio da su atomi klora vezani na atom platine običnim valencijama; Werner ih je nazvao glavnima, a molekule amonijaka povezane su s atomom platine dodatnim, bočnim valencijama. Ovaj spoj, prema Werneru, ima sljedeću strukturu:

Velike zagrade označavaju cjelovitost skupine atoma, kompleks koji se ne raspada kada se spoj otopi.

Drugi spoj ima različita svojstva od prvog; ovo je elektrolit, električna vodljivost njegovih otopina je istog reda kao električna vodljivost otopina soli koje se razlažu na tri iona (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); srebrni nitrat taloži dva od četiri atoma. Prema Werneru ovaj spoj ima sljedeću strukturu: 2– + 2Cl –. Ovdje imamo složeni ion, atomi klora u njemu nisu taloženi srebrnim nitratom, a ovaj kompleks formira oko jezgre - atoma Pt - unutarnju sferu atoma u spoju se atomi klora odvojili u obliku iona i tvore vanjsku sferu atoma, zbog čega ih pišemo izvan velikih zagrada. Ako pretpostavimo da Pt ima četiri glavne valencije, tada se samo dvije koriste u ovom kompleksu, dok druge dvije drže dva vanjska atoma klora. U prvom spoju sve četiri valencije platine koriste se u samom kompleksu, zbog čega ovaj spoj nije elektrolit.

U trećem spoju sva su četiri atoma klora istaložena srebrnim nitratom; visoka električna vodljivost ove soli pokazuje da daje pet iona; očito je da je njegova struktura sljedeća: 4– + 4Cl – ... U kompleksnom ionu sve su molekule amonijaka povezane s Pt bočnim valencijama; što odgovara četirima glavnim valencijama platine, četiri su atoma klora u vanjskoj sferi.

U četvrtom spoju srebrov nitrat uopće ne taloži klor, električna vodljivost njegovih otopina ukazuje na raspad na tri iona, a reakcije izmjene otkrivaju ione kalija. Ovom spoju pripisujemo sljedeću strukturu: 2– + 2K + . U složenom ionu koriste se četiri glavne valencije Pt, ali budući da se glavne valencije dvaju atoma klora ne koriste, dva pozitivna jednovalentna iona (2K +, 2NH 4 +, itd.) mogu se zadržati u vanjskoj sferi.

Navedeni primjeri upečatljive razlike u svojstvima izvana sličnih kompleksa platine daju ideju o poteškoćama s kojima su se kemičari susreli pokušavajući jednoznačno odrediti valenciju.

Nakon stvaranja elektroničkih ideja o strukturi atoma i molekula, pojam "elektrovalencije" počeo se široko koristiti. Budući da atomi mogu i donirati i prihvatiti elektrone, elektrovalencija može biti pozitivna ili negativna (sada se umjesto elektrovalentnosti koristi koncept oksidacijskog stanja). U kojoj su se mjeri nove elektroničke ideje o valenciji slagale sa starima? N. Bjerrum u već citiranom udžbeniku o tome piše: “Postoji određena ovisnost između uobičajenih valentnih brojeva i uvedenih novih brojeva - elektrovalentnog i koordinacijskog broja, ali oni nikako nisu identični. Stari koncept valencije razdvojio se na dva nova koncepta. Ovom prilikom Bjerrum je dao važnu napomenu: “Koordinacijski broj ugljika u većini slučajeva je 4, a njegova elektrovalencija je ili +4 ili -4. Budući da se oba broja obično podudaraju za atom ugljika, ugljikovi spojevi nisu prikladni za proučavanje razlike između ova dva pojma na njima.

U okviru elektronske teorije kemijske veze, razvijene u djelima američkog fizikalnog kemičara G. Lewisa i njemačkog fizičara W. Kossela, pojavili su se pojmovi kao što su donor-akceptorska (koordinacijska) veza i kovalentnost. U skladu s tom teorijom, valencija atoma određena je brojem njegovih elektrona koji sudjeluju u formiranju zajedničkih elektronskih parova s ​​drugim atomima. U ovom slučaju maksimalna valencija elementa smatrana je jednakom broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci atoma (poklapa se s brojem skupine periodnog sustava kojoj pripada dati element). Prema drugim konceptima koji se temelje na kvantnokemijskim zakonima (razvili su ih njemački fizičari W. Heitler i F. London), ne treba brojati sve vanjske elektrone, već samo one nesparene (u osnovnom ili pobuđenom stanju atoma); ova definicija je dana u nizu kemijskih enciklopedija.

No, poznate su činjenice koje se u to ne uklapaju jednostavan sklop. Dakle, u nizu spojeva (na primjer, u ozonu), par elektrona može držati ne dvije, već tri jezgre; u drugim molekulama, kemijsku vezu može izvesti jedan elektron. Nemoguće je opisati takve veze bez upotrebe aparata kvantne kemije. Kako, na primjer, odrediti valenciju atoma u takvim spojevima kao što su pentaboran B 5 H 9 i drugi borani s "mosnim" vezama, u kojima je atom vodika vezan na dva atoma bora odjednom; ferocen Fe (C 5 H 5) 2 (atom željeza s oksidacijskim stanjem +2 odmah je povezan s 10 atoma ugljika); željezo pentakarbonil Fe(CO) 5 (atom željeza u nultom oksidacijskom stanju vezan je na pet atoma ugljika); natrijev pentakarbonil kromat Na 2 Cr (CO) 5 (oksidacijsko stanje kroma-2)? Takvi "neklasični" slučajevi nipošto nisu iznimka. Sličnih "razbijača valencija", spojeva s raznim "egzotičnim valencijama", kako se kemija razvijala, bilo je sve više.

Da bi se zaobišle ​​neke poteškoće, dana je definicija prema kojoj je pri određivanju valencije atoma potrebno uzeti u obzir ukupan broj nesparenih elektrona, nepodijeljenih elektronskih parova i slobodnih orbitala koji sudjeluju u stvaranju kemijskih veza. Prazne orbitale izravno sudjeluju u stvaranju donorsko-akceptorskih veza u različitim kompleksnim spojevima.

Jedan od zaključaka je da je razvoj teorije i stjecanje novih eksperimentalnih podataka doveo do toga da su pokušaji da se postigne jasno razumijevanje prirode valencije ovaj koncept podijelili na niz novih pojmova, kao što su glavna i sekundarna valencija, ionska valencija i kovalencija, koordinacijski broj i oksidacijsko stanje itd. Odnosno, pojam "valencije" se "podijelio" na više neovisnih pojmova, od kojih svaki djeluje u određenom području. Očigledno, tradicionalni koncept valencije ima jasno i nedvosmisleno značenje samo za spojeve u kojima su sve kemijske veze dvocentrične (tj. povezuju samo dva atoma) i svaku vezu ostvaruje par elektrona koji se nalazi između dva susjedna atoma, drugim riječima, za kovalentne spojeve kao što su HCl, CO 2 , C 5 H 12 itd.

Drugi zaključak nije sasvim uobičajen: pojam "valencija", iako se koristi u modernoj kemiji, ima vrlo ograničenu upotrebu, pokušaji da mu se da nedvosmislena definicija "za sve prilike" nisu vrlo produktivni i jedva potrebni. Nije uzalud što se autori mnogih udžbenika, posebno onih objavljenih u inozemstvu, uopće ne služe ovim pojmom ili se ograničavaju na isticanje da je pojam "valencije" uglavnom od povijesnog značaja, dok sada kemičari uglavnom koriste uobičajeni, iako pomalo umjetni pojam "oksidacijskog stanja".

Ilya Leenson