Tabela Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva je večnamenski referenčni material, iz katerega lahko izveste najbolj potrebne podatke o kemičnih elementih. Najpomembneje je poznati glavne točke njegovega "branja", to je, da morate biti sposobni pozitivno uporabiti to informacijsko gradivo, ki bo služilo kot odlična pomoč pri reševanju vseh vrst problemov v kemiji. Poleg tega je tabela dovoljena za vse vrste nadzora znanja, vključno z enotnim državnim izpitom.

Boste potrebovali

• Tabela D. I. Mendelejeva, pero, papir

Navodila

1. Tabela je struktura, v kateri so kemijski elementi razvrščeni po svojih tezah in zakonitostih. To pomeni, da lahko rečemo, da je miza večnadstropna "hiša", v kateri "živijo" kemični elementi in vsak od njih ima svoje stanovanje pod določeno številko. Horizontalno so "nadstropja" - obdobja, ki so lahko majhna ali velika. Če je obdobje sestavljeno iz 2 vrstic (kot je označeno s številčenjem ob strani), se takšno obdobje imenuje ogromno. Če ima samo eno vrsto, se imenuje majhna.

2. Tabela je razdeljena tudi na "vhode" - skupine, od katerih jih je po osem. Tako kot so v vsakem vhodu stanovanja na levi in ​​desni, so tudi tukaj kemični elementi razporejeni po istem principu. Samo v tej različici je njihova postavitev neenakomerna - na eni strani so elementi večji in nato govorijo o glavni skupini, na drugi strani pa so manjši, kar pomeni, da je skupina sekundarna.

3. Valentnost je sposobnost elementov, da tvorijo kemične vezi. Obstaja stalna valenca, ki se ne spreminja, in spremenljiva, ki ima drugačno vrednost glede na to, v kateri snovi je element del. Pri določanju valence s pomočjo periodične tabele morate biti pozorni na naslednje kombinacije: številko skupine elementov in njeno vrsto (to je glavna ali sekundarna skupina). Kontinuirana valenca je v tem primeru določena s številko skupine glavne podskupine. Da bi ugotovili vrednost spremenljive valence (če obstaja in tradicionalno za nekovine), je treba od 8 odšteti številko skupine, v kateri se element nahaja (vsakih 8 skupin - torej število).

4. Primer št. 1. Če pogledate elemente prve skupine glavne podskupine (alkalijske kovine), potem lahko sklepamo, da imajo vsi valenco, ki je enaka I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) .

5. Primer št. 2. Elementi 2. skupine glavne podskupine (zemeljskoalkalijske kovine) imajo valenco II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).

6. Primer št. 3. Če govorimo o nekovinah, potem recimo P (fosfor) je v skupini V glavne podskupine. Zato bo njegova valenca enaka V. Poleg tega ima fosfor še eno vrednost valence in za njeno določitev morate izvesti korak 8 - številko elementa. To pomeni 8 – 5 (število fosforjeve skupine) = 3. Posledično je druga valenca fosforja enaka III.

7. Primer št. 4. Halogeni so v skupini VII glavne podskupine. To pomeni, da bo njihova valenca VII. Glede na to, da gre za nekovine, je treba izvesti aritmetično operacijo: 8 – 7 (številka skupine elementov) = 1. Posledično je druga valenca halogenov enaka I.

8. Za elemente sekundarnih podskupin (in ti vključujejo samo kovine) je treba zapomniti valenco, še posebej, ker je v večini primerov enaka I, II, manj pogosto III. Prav tako si boste morali zapomniti valence kemičnih elementov, ki imajo več kot 2 vrednosti.

Že v šoli ali že prej vsi vedo, da je vse okoli, vključno z nami, sestavljeno iz atomov - najmanjših in nedeljivih delcev. Zaradi sposobnosti atomov, da se povezujejo med seboj, je raznolikost našega sveta ogromna. Ta sposobnost kemičnih atomov element tvori vezi z drugimi atomi se imenuje valenca element .

Navodila

1. Koncept valence je v kemijo vstopil v devetnajstem stoletju, ko je bila za enoto vzeta valenca atoma vodika. Valenca drugega element lahko definiramo kot število vodikovih atomov, ki nase veže en atom druge snovi. Podobno kot valenca vodika je določena valenca kisika, ki je, kot običajno, enaka dvema, zato vam omogoča, da s preprostimi aritmetičnimi operacijami določite valenco drugih elementov v spojinah s kisikom. Valenca element v kisiku je enako dvakratnemu številu atomov kisika, ki lahko pritrdijo en atom danega element .

2. Za določitev valence element Uporabite lahko tudi formulo. Znano je, da obstaja določeno razmerje med valenca element, njegovo ekvivalentno maso in molsko maso njegovih atomov. Razmerje med temi lastnostmi je izraženo s formulo: Valenca = molska masa atomov / ekvivalentna masa. Ker je ekvivalentna masa število, ki je potrebno za zamenjavo enega mola vodika ali za reakcijo z enim molom vodika, večja kot je molska masa v primerjavi z ekvivalentno maso, večje je število vodikovih atomov, ki lahko nadomestijo ali pritrdijo atom k sebi element, kar pomeni višjo valenco.

3. Razmerje med kemikalijami element mi ima drugačna narava. Lahko je kovalentna vez, ionska, kovinska. Za tvorbo vezi mora imeti atom: električni naboj, nesparjeni valenčni elektron, prazna valenčna orbitala ali osamljen par valenčnih elektronov. Te lastnosti skupaj določajo valenčno stanje in valenčne sposobnosti atoma.

4. Poznavanje števila elektronov atoma, ki je enako atomskemu številu element v periodnem sistemu elementov, ki ga vodijo teza o najmanjši energiji, Paulijeva teza in Hundovo pravilo, je mogoče konstruirati elektronska konfiguracija atom. Te konstrukcije nam bodo omogočile analizo valenčnih verjetnosti atoma. V vseh primerih se verjetnost tvorbe vezi predvsem uresniči zaradi prisotnosti neparnih valenčnih elektronov; dodatne valenčne sposobnosti, kot je prosta orbitala ali osamljen par valenčnih elektronov, lahko ostanejo neuresničene, če za to ni dovolj energije. In iz vsakega od zgoraj naštetega lahko sklepamo, da je vsakomur lažje določiti valenco atoma v kateri koli spojini, veliko težje pa je ugotoviti valenčne sposobnosti atomov. Vendar bo praksa to poenostavila.

Video na temo

Nasvet 3: Kako določiti valenco kemijskih elementov

Valenca kemijski element je sposobnost atoma, da veže ali zamenja določeno število drugih atomov ali jedrnih skupin, da tvori kemično vez. Ne smemo pozabiti, da imajo lahko nekateri atomi istega kemičnega elementa različne valence v različnih spojinah.

Boste potrebovali

• Mendelejeva tabela

Navodila

1. Vodik in kisik veljata za enovalentna oziroma dvovalentna elementa. Merilo valence je število atomov vodika ali kisika, ki jih element doda, da tvori hidrid ali oksid. Naj bo X element, katerega valenco je treba določiti. Potem je XHn hidrid tega elementa, XmOn pa njegov oksid Primer: formula amoniaka je NH3, tu ima dušik valenco 3. Natrij je v spojini Na2O enovalenten.

2. Za določitev valence elementa je treba število vodikovih ali kisikovih atomov v spojini pomnožiti z valenco vodika oziroma kisika in nato deliti s številom atomov kemičnega elementa, katerega valenca je ugotovljena.

3. Valenca element lahko določajo tudi drugi atomi z znano valenco. V različnih spojinah lahko atomi istega elementa kažejo različne valence. Na primer, žveplo je v spojinah H2S in CuS dvovalentno, v spojinah SO2 in SF4 štirivalentno, v spojinah SO3 in SF6 pa šestvalentno.

4. Upošteva se največja valenca elementa enako številu elektroni v zunanji elektronski lupini atoma. Največja valenca elementi iste skupine periodnega sistema običajno ustreza njeni zaporedni številki. Na primer, največja valenca ogljikovega atoma C bi morala biti 4.

Video na temo

Za šolarje razumevanje tabele Mendelejev- grozne sanje. Celo šestintrideset elementov, ki jih učitelji običajno zahtevajo, povzročijo ure dolgočasnega nabijanja in glavobole. Mnogi ljudje sploh ne verjamejo, kaj bi se naučili tabela Mendelejev je resničen. Toda uporaba mnemotehnike lahko študentom zelo olajša življenje.

Navodila

1. Razumeti teorijo in izbrati potrebno tehniko Pravila, ki olajšajo pomnjenje gradiva, se imenujejo mnemotehnika. Njihov glavni trik je ustvarjanje asociativnih povezav, ko abstraktne informacije zapakirajo v svetlo sliko, zvok ali celo vonj. Obstaja več mnemotehničnih tehnik. Na primer, lahko napišete zgodbo iz elementov zapomnilnih informacij, poiščete soglasne besede (rubidij - stikalo, cezij - Julij Cezar), vklopite prostorsko domišljijo ali preprosto rimate elemente periodni sistem Mendelejev.

2. Balada o dušiku. Elemente Mendelejevega periodnega sistema je bolje rimati s pomenom, glede na določene znake: glede na valenco, na primer. Tako se alkalijske kovine zelo enostavno rimajo in zvenijo kot pesem: "Litij, kalij, natrij, rubidij, cezij francij." "Magnezij, kalcij, cink in barij - njihova valenca je enaka paru" je neminljiva klasika šolske folklore. Na isto temo: "Natrij, kalij, srebro so dobrodušno enovalentni" in "Natrij, kalij in argentum so za vedno enovalentni." Ustvarjanje v nasprotju z nabijanjem, ki traja največ nekaj dni, spodbuja dolgoročni spomin. To pomeni, da bo več kot pravljice o aluminiju, pesmi o dušiku in pesmice o valenci – in pomnjenje šlo kot po maslu.

3. Kislinski triler Za lažje pomnjenje je izmišljena zgodba, v kateri se elementi periodnega sistema spremenijo v junake, krajinske podrobnosti ali elemente zapleta. Tukaj je, recimo, znano besedilo vseh: "Azijci (dušik) so začeli vlivati ​​(litij) vodo (vodik) v borovci(Bohr). Toda nismo potrebovali njega (Neona), ampak Magnolijo (magnezij).« Lahko jo dopolnimo z zgodbo o ferrariju (jeklo - ferrum), v katerem se je vozil skrivni vohun "Chlorine zero seventeen" (17 je serijska številka klora), da bi ujel manijaka Arsenija (arsenic - arsenicum), ki je imel 33 zob (33 je zaporedna številka arzen), pa mu je nenadoma nekaj kislega prišlo v usta (kisik), bilo je osem zastrupljenih krogel (8 je zaporedna številka kisika) ... Nadaljevati je dovoljeno v nedogled. Mimogrede, roman, napisan na podlagi periodnega sistema, lahko učitelju književnosti dodelite kot poskusno besedilo. Verjetno ji bo všeč.

4. Zgradite spominski grad To je eno od imen dokaj učinkovite tehnike pomnjenja, ko se aktivira prostorsko mišljenje. Njegova skrivnost je v tem, da vsi zlahka opišemo svojo sobo ali pot od doma do trgovine, šole ali inštituta. Da bi si zapomnili zaporedje elementov, jih morate postaviti ob cesto (ali v sobo) in vsak element predstaviti zelo jasno, vidno, oprijemljivo. Tukaj je vodik - suh blond moški z dolgim ​​obrazom. Priden delavec, tisti, ki polaga ploščice, je silicij. Skupina plemičev v dragocenem avtomobilu - inertni plini. In, seveda, prodajalec balonov je helij.

Opomba!
Ni se vam treba siliti, da si zapomnite podatke na karticah. Najboljše je, da celoten element povežete s kakšno briljantno podobo. Silicij – s Silicijevo dolino. Litij – z vgrajenimi litijevimi baterijami mobilni telefon. Možnosti je lahko veliko. Toda kombinacija vizualne podobe, mehanskega pomnjenja in otipljivega občutka grobe ali, nasprotno, gladke sijajne kartice vam bo pomagala zlahka dvigniti najmanjše podrobnosti iz globin spomina.

Koristen nasvet
Lahko narišete iste karte s podatki o elementih, ki jih je imel Mendelejev v svojem času, vendar jih le dopolnite s trenutnimi informacijami: recimo številom elektronov v zunanjem sloju. Vse kar morate storiti je, da jih položite pred spanjem.

Kemija se za vsakega šolarja začne s periodnim sistemom in temeljnimi zakoni. In šele potem, ko sami razumete, kaj zajema ta težka znanost, lahko začnete sestavljati kemijske formule. Za pravilno snemanje povezave morate vedeti valenca atomi, ki ga sestavljajo.

Navodila

1. Valenca je sposobnost nekaterih atomov, da držijo določeno število drugih blizu sebe in je izražena s številom držanih atomov. Se pravi, močnejši kot je element, večji je valenca .

2. Na primer, dovoljena je uporaba dveh snovi– HCl in H2O. To je vsem znano kot klorovodikova kislina in voda. Prva snov vsebuje en atom vodika (H) in en atom klora (Cl). To pomeni, da v tej spojini tvorijo eno vez, to pomeni, da držijo en atom blizu sebe. Posledično valenca tako eno kot drugo je enako 1. To je tudi enostavno določiti valenca elementov, ki tvorijo molekulo vode. Vsebuje dva atoma vodika in en atom kisika. Posledično je atom kisika tvoril dve vezi za adicijo 2 vodikov, ti pa so tvorili eno vez. pomeni, valenca kisik je 2, vodik pa 1.

3. Toda občasno se kdo sreča snovi težje so v zgradbi in lastnostih svojih sestavnih atomov. Obstajata dve vrsti elementov: zvezni (kisik, vodik itd.) in nestalni valenca Yu. Pri atomih druge vrste je to število odvisno od spojine, katere del so. Kot primer lahko navedemo žveplo (S). Lahko ima valence 2, 4, 6 in občasno celo 8. Določanje sposobnosti elementov, kot je žveplo, da zadržijo druge atome okoli sebe, je nekoliko težje. Če želite to narediti, morate poznati lastnosti drugih komponent snovi .

4. Zapomni si pravilo: zmnožek števila atomov krat valenca en element v spojini mora sovpadati z istim produktom za drug element. To lahko znova preverimo tako, da se obrnemo na molekulo vode (H2O): 2 (število vodika) * 1 (njegovo valenca) = 21 (število kisika) * 2 (njegovo valenca) = 22 = 2 – pomeni, da je vse pravilno definirano.

5. Zdaj preverite ta algoritem na težji snovi, recimo N2O5 - dušikov oksid. Prej je bilo navedeno, da ima kisik neprekinjeno valenca 2, zato je mogoče sestaviti enačbo: 2 ( valenca kisik) * 5 (njegovo število) = X (neznano valenca dušik) * 2 (njegovo število) S preprostimi aritmetičnimi izračuni je mogoče ugotoviti, da valenca dušik v tej spojini je 5.

Valenca je sposobnost kemičnih elementov, da zadržijo določeno število atomov drugih elementov. Hkrati je to število vezi, ki jih tvori določen atom z drugimi atomi. Določanje valence je precej primitivno.

Navodila

1. Upoštevajte, da je indikator valence označen z rimskimi številkami in je nameščen nad znakom elementa.

2. Upoštevajte: če je formula dvoelementne snovi napisana pravilno, potem ko se število atomov vsakega elementa pomnoži z njegovo valenco, morajo vsi elementi dobiti enake produkte.

3. Upoštevajte, da je valenca atomov nekaterih elementov neprekinjena, medtem ko so drugi spremenljivi, kar pomeni, da se spreminjajo. Recimo, da je vodik v vseh spojinah enovalenten, ker tvori samo eno vez. Kisik je sposoben tvoriti dve vezi, pri čemer je dvovalenten. Toda žveplo ima lahko valenco II, IV ali VI. Vse je odvisno od elementa, s katerim je povezan. Tako je žveplo element s spremenljivo valenco.

4. Upoštevajte, da je v molekulah vodikovih spojin zelo enostavno izračunati valenco. Vodik je vedno monovalenten in ta indikator za element, povezan z njim, bo enak številu vodikovih atomov v dani molekuli. Na primer, v CaH2 bo kalcij dvovalenten.

5. Zapomnite si osnovno pravilo za določanje valence: zmnožek valenčnega indeksa atoma katerega koli elementa in števila njegovih atomov v kateri koli molekuli je vedno enak zmnožku valenčnega indeksa atoma drugega elementa in števila atomov. njegovih atomov v dani molekuli.

6. Poglejte črkovno formulo, ki označuje to enakost: V1 x K1 = V2 x K2, kjer je V valenca atomov elementov, K pa število atomov v molekuli. Z njegovo pomočjo je enostavno določiti valentni indeks katerega koli elementa, če so znani preostali podatki.

7. Razmislite o primeru molekule žveplovega oksida SO2. Kisik v vseh spojinah je dvovalenten, zato nadomestimo vrednosti v razmerju: Voxygen x Oxygen = Vžveplo x Xers, dobimo: 2 x 2 = Vžveplo x 2. Od tod Vžveplo = 4/2 = 2. Tako , je valenca žvepla v tej molekuli enaka 2.

Video na temo

Odkritje periodičnega zakona in ustvarjanje urejenega sistema kemičnih elementov D.I. Mendelejev je postal vrhunec razvoja kemije v 19. stoletju. Znanstvenik je povzel in razvrstil obsežno gradivo o lastnostih elementov.

Navodila

1. V 19. stoletju ni bilo pojma o zgradbi atoma. Odkritje D.I. Mendelejev je bil le posplošitev eksperimentalnih dejstev, vendar je njihov fizični pomen dolgo ostal nerazumljiv. Ko so se pojavili prvi podatki o zgradbi jedra in delitvi elektronov v atomih, je to omogočilo nov pogled na periodični zakon in sistem elementov. Tabela D.I. Mendelejev omogoča jasno sledenje periodičnosti lastnosti elementov v naravi.

2. Vsakemu elementu v tabeli je dodeljena določena serijska številka (H – 1, Li – 2, Be – 3 itd.). Ta številka ustreza naboju jedra (številu protonov v jedru) in številu elektronov, ki krožijo okoli jedra. Število protonov je tako enako številu elektronov, kar pomeni, da v pod običajnimi pogoji atom je električno nevtralen.

3. Delitev na sedem obdobij se pojavi glede na število energijskih ravni atoma. Atomi prvega obdobja imajo enonivojsko elektronsko lupino, drugi - dvonivojsko, tretji - trinivojsko itd. Ko je nova energijska stopnja zapolnjena, se začne novo obdobje.

4. Za prve elemente vsakega obdobja so značilni atomi, ki imajo en elektron v zunanjem sloju - to so atomi alkalijskih kovin. Obdobja se končajo z atomi plinov reda, ki imajo zunanjo energijsko plast popolnoma napolnjeno z elektroni: v prvem obdobju imajo žlahtni plini 2 elektrona, v naslednjih obdobjih - 8. Ravno zaradi podobne strukture elektronskih lupin je skupine elementov imajo podobne fizikalno-kemijske lastnosti.

5. V tabeli D.I. Mendelejev ima 8 glavnih podskupin. To število je določeno z največjim dovoljenim številom elektronov v energijskem sloju.

6. Na dnu periodnega sistema so lantanidi in aktinoidi ločeni kot neodvisni nizi.

7. S podporo za mizo D.I. Mendelejev nam je omogočil opazovanje periodičnosti naslednjih lastnosti elementov: atomski polmer, atomski volumen; ionizacijski potencial; sile elektronske afinitete; elektronegativnost atoma; oksidacijska stanja; fizikalne lastnosti možnih spojin.

8. Na primer, polmeri atomov, če pogledate obdobje, se zmanjšajo od leve proti desni; rastejo od zgoraj navzdol, če pogledate skupino.

9. Jasno sledljiva pogostost razporeditve elementov v tabeli D.I. Mendelejev je smiselno pojasnjen z doslednim vzorcem polnjenja energijskih slojev z elektroni.

Periodični zakon, ki je osnova sodobne kemije in pojasnjuje veljavnost metamorfoze lastnosti kemičnih elementov, je odkril D.I. Mendelejev leta 1869. Fizični pomen tega zakona se razkrije, ko razumemo kompleksno strukturo atoma.

V 19. stoletju je veljalo, da je jedrska masa glavni primerek elementa, zato so jo uporabljali za sistematizacijo snovi. Atomi so zdaj definirani in identificirani glede na količino naboja v njihovem jedru (število protonov in atomsko število v periodnem sistemu). Vendar se jedrska masa elementov, razen nekaterih izjem (recimo jedrska masa kalija je manjša od jedrske mase argona), povečuje sorazmerno z njihovim jedrskim nabojem.S povečanjem jedrske mase pride do periodične metamorfoze lastnosti elementov in njihovih spojin se spremlja. To so kovinskost in nekovinskost atomov, jedrski radij in prostornina, ionizacijski potencial, elektronska afiniteta, elektronegativnost, oksidacijska stanja, fizične lastnosti spojine (vrelišča, tališča, gostota), njihovo bazičnost, amfoternost ali kislost.

Koliko elementov je v trenutnem periodnem sistemu

Periodni sistem grafično izraža periodni zakon, ki ga je odkril. Trenutni periodni sistem vsebuje 112 kemijskih elementov (zadnji so Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium in Copernicium). Po zadnjih podatkih je bilo odkritih tudi naslednjih 8 elementov (do vključno 120), vendar niso vsi dobili svojih imen in jih še vedno najdemo le v redkih tiskanih publikacijah.Vsak element zavzema določeno celico v periodnega sistema in ima svojo zaporedno številko, ki ustreza naboju jedra njegovega atoma.

Kako je sestavljen periodni sistem?

Zgradbo periodnega sistema predstavlja sedem period, deset vrstic in osem skupin. Celotno obdobje se začne z alkalno kovino in konča s spodobnim plinom. Izjemi sta 1. perioda, ki se začne z vodikom in sedma nepopolna perioda.Periode delimo na male in velike. Majhna obdobja (1., 2., 3.) so sestavljena iz ene vodoravne vrstice, velika obdobja (četrta, peta, šesta) - iz 2 vodoravnih vrstic. Zgornje vrstice v velikih obdobjih se imenujejo sode, spodnje - neparne.V šestem obdobju tabele po lantanu (zaporedna številka 57) je 14 elementov, ki so po lastnostih podobni lantanu - lantanidi. Navedeni so na dnu tabele kot ločena vrstica. Enako velja za aktinide, ki se nahajajo kasneje kot aktinij (s številko 89) in v veliki meri ponavljajo njegove lastnosti. Sode vrstice velikih period (4, 6, 8, 10) so zapolnjene samo s kovinami. Elementi v skupinah kažejo enake višje valence v oksidih in drugih spojinah, ta valenca pa ustreza številki skupine. Glavne podskupine vsebujejo elemente majhnih in velikih obdobij, sekundarne - samo velike. Od zgoraj navzdol se kovinske lastnosti povečujejo, nekovinske slabijo. Vsi atomi stranskih podskupin so kovine.

Namig 9: Selen kot kemijski element v periodnem sistemu

Kemični element selen spada v skupino VI periodnega sistema Mendelejeva, je halkogen. Naravni selen je sestavljen iz šestih stabilnih izotopov. Obstaja tudi 16 radioaktivnih izotopov selena.

Navodila

1. Selen velja za zelo redek element v sledovih, aktivno migrira v biosferi in tvori več kot 50 mineralov. Najbolj znani med njimi so: berzelianit, naumannit, samorodni selen in halkomenit.

2. Selen najdemo v vulkanskem žveplu, galenitu, piritu, bizmutinu in drugih sulfidih. Kopajo ga iz svinčevih, bakrovih, nikljevih in drugih rud, v katerih se nahaja v razpršenem stanju.

3. Tkiva večine živih bitij vsebujejo od 0,001 do 1 mg/kg selena, nekatere rastline, morski organizmi in gobe ga koncentrirajo. Za številne rastline je selen nujen element. Potreba ljudi in živali po selenu je 50-100 mcg/kg hrane, ta element ima antioksidativne lastnosti, vpliva na veliko encimske reakcije in poveča občutljivost mrežnice na svetlobo.

4. Selen lahko obstaja v različnih alotropnih modifikacijah: amorfni (steklasti, praškasti in koloidni selen), pa tudi kristalni. Pri dodajanju selena iz raztopine selenske kisline ali s hitrim ohlajanjem njenih hlapov dobimo amorfni škrlatni prah in koloidni selen.

5. Ko katero koli modifikacijo tega kemičnega elementa segrejemo nad 220 °C in dodatno ohladimo, nastane steklast selen, ki je krhek in ima steklen lesk.

6. Posebej toplotno stabilen je heksagonalni sivi selen, katerega mreža je zgrajena iz spiralnih verig atomov, ki se nahajajo vzporedno drug z drugim. Pridobiva se s segrevanjem drugih oblik selena do taljenja in počasnim ohlajanjem na 180-210°C. V heksagonalnih verigah selena so atomi povezani kovalentno.

7. Selen je obstojen na zraku, nanj ne vplivajo kisik, voda, razredčena žveplova in klorovodikova kislina, vendar se odlično topi v dušikovi kislini. V interakciji s kovinami selen tvori selenide. Obstaja veliko kompleksnih spojin selena, vse so strupene.

8. Selen pridobivajo iz papirja ali odpadkov pri proizvodnji žveplove kisline z elektrolitsko rafinacijo bakra. V blatu je ta element prisoten skupaj s težkimi in čistimi kovinami, žveplom in telurijem. Za njegovo ekstrakcijo blato filtriramo, nato segrejemo s koncentrirano žveplovo kislino ali izpostavimo oksidativnemu praženju pri temperaturi 700 °C.

9. Selen se uporablja pri proizvodnji usmerniških polprevodniških diod in druge pretvorniške opreme. V metalurgiji njegova podlaga daje jeklu drobnozrnato strukturo in tudi izboljša njegove mehanske lastnosti. IN kemična industrija Selen se uporablja kot katalizator.

Video na temo

Opomba!
Bodite previdni pri prepoznavanju kovin in nekovin. V ta namen so v tabeli tradicionalno podani simboli.

Raven znanja o zgradbi atomov in molekul v 19. stoletju nam ni omogočala pojasniti, zakaj atomi tvorijo določeno število vezi z drugimi delci. Toda ideje znanstvenikov so bile pred svojim časom in valenca se še vedno preučuje kot eno od osnovnih načel kemije.

Iz zgodovine nastanka pojma "valenca kemičnih elementov"

Izjemen angleški kemik 19. stoletja, Edward Frankland, je uvedel izraz "vez" v znanstveno uporabo, da bi opisal proces interakcije atomov med seboj. Znanstvenik je opazil, da nekateri kemični elementi tvorijo spojine z enakim številom drugih atomov. Na primer, dušik veže tri vodikove atome na molekulo amoniaka.

Maja 1852 je Frankland postavil hipotezo, da obstaja določeno število kemičnih vezi, ki jih atom lahko tvori z drugimi drobnimi delci snovi. Frankland je uporabil besedno zvezo "kohezivna sila", da bi opisal tisto, kar se bo kasneje imenovalo valenca. Britanski kemik je ugotavljal, koliko kemičnih vezi tvorijo atomi posameznih elementov, poznanih sredi 19. stoletja. Franklandovo delo je bilo pomemben prispevek k sodobni strukturni kemiji.

Razvoj pogledov

Nemški kemik F.A. Kekule je leta 1857 dokazal, da je ogljik štiribazičen. V njegovi najpreprostejši spojini, metanu, nastanejo vezi s 4 vodikovimi atomi. Znanstvenik je uporabil izraz "bazičnost" za označevanje lastnosti elementov, da pritrdijo strogo določeno število drugih delcev. V Rusiji je podatke sistematiziral A. M. Butlerov (1861). Teorija kemijskih vezi je dobila nadaljnji razvoj zaradi doktrine o periodičnih spremembah lastnosti elementov. Njegov avtor je še en izjemen D. I. Mendeleev. Dokazal je, da so valenca kemičnih elementov v spojinah in druge lastnosti določene s položajem, ki ga zasedajo v periodnem sistemu.

Grafični prikaz valence in kemijske vezi

Sposobnost vizualnega prikaza molekul je ena od nedvomnih prednosti valentne teorije. Prvi modeli so se pojavili v šestdesetih letih 19. stoletja, od leta 1864 pa so bili v uporabi, ki so predstavljali kroge s kemičnim znakom v notranjosti. Med simboli atomov je označena črtica, število teh vrstic pa je enako vrednosti valence. V istih letih so bili izdelani prvi modeli z žogico in palico (glej sliko na levi). Leta 1866 je Kekule predlagal stereokemijsko risbo ogljikovega atoma v obliki tetraedra, ki jo je vključil v svoj učbenik Organska kemija.

Valenco kemijskih elementov in tvorbo vezi je proučeval G. Lewis, ki je svoja dela objavil leta 1923. To je ime za najmanjše negativno nabite delce, ki sestavljajo lupine atomov. V svoji knjigi je Lewis uporabil pike okoli štirih strani za predstavitev valenčnih elektronov.

Valenca vodika in kisika

Pred nastankom so valenco kemičnih elementov v spojinah običajno primerjali s tistimi atomi, za katere je bila znana. Za standarda sta bila izbrana vodik in kisik. Drugi kemični element je pritegnil ali nadomestil določeno število atomov H in O.

Na ta način smo določili lastnosti spojin z enovalentnim vodikom (valenca drugega elementa je označena z rimsko številko):

• HCl - klor (I):
• H 2 O - kisik (II);
• NH 3 - dušik (III);
• CH 4 - ogljik (IV).

V oksidih K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3 smo kisikovo valenco kovin in nekovin določili s podvojitvijo števila dodanih atomov O. Dobili smo naslednje vrednosti: K ( I), C (II), N (III), Si(IV), S(VI).

Kako določiti valenco kemičnih elementov

Obstajajo zakonitosti pri nastajanju kemičnih vezi, ki vključujejo skupne elektronske pare:

• Tipična valenca vodika je I.
• Običajna valenca kisika je II.
• Za nekovinske elemente lahko najnižjo valenco določimo s formulo 8 - številko skupine, v kateri se nahajajo v periodnem sistemu. Najvišjo, če je mogoče, določi številka skupine.
• Za elemente stranskih podskupin je največja možna valenca enaka številki njihove skupine v periodnem sistemu.

Določitev valence kemičnih elementov po formuli spojine se izvede z naslednjim algoritmom:

1. Nad kemijskim simbolom napišite znano vrednost enega od elementov. Na primer, v Mn 2 O 7 je valenca kisika II.
2. Izračunajte skupno vrednost, za katero morate valenco pomnožiti s številom atomov istega kemičnega elementa v molekuli: 2 * 7 = 14.
3. Določite valenco drugega elementa, za katerega ni znan. Vrednost, dobljeno v koraku 2, delite s številom atomov Mn v molekuli.
4. 14: 2 = 7. v svojem višjem oksidu - VII.

Stalna in spremenljiva valenca

Vrednosti valence za vodik in kisik se razlikujejo. Na primer, žveplo v spojini H 2 S je dvovalentno, v formuli SO 3 pa šestvalentno. Ogljik tvori s kisikom CO monoksid in CO 2 dioksid. V prvi spojini je valenca C II, v drugi pa IV. Enaka vrednost v metanu CH 4.

Večina elementov ne kaže konstantne, ampak spremenljive valence, na primer fosfor, dušik, žveplo. Iskanje glavnih vzrokov tega pojava je privedlo do nastanka teorij kemijskih vezi, idej o valenčni lupini elektronov in molekularnih orbitalah. Obstoj različnih vrednosti iste lastnosti je bil pojasnjen s stališča zgradbe atomov in molekul.

Sodobne ideje o valenci

Vsi atomi so sestavljeni iz pozitivnega jedra, obdanega z negativno nabitimi elektroni. Zunanja lupina, ki jo tvorijo, je včasih nedokončana. Dokončana struktura je najbolj stabilna, saj vsebuje 8 elektronov (oktet). Nastanek kemijske vezi zaradi skupnih elektronskih parov vodi do energijsko ugodnega stanja atomov.

Pravilo za tvorbo spojin je dokončanje lupine s sprejemanjem ali oddajanjem neparnih elektronov - odvisno od tega, kateri postopek je lažji. Če atom zagotavlja negativne delce, ki nimajo para za tvorbo kemične vezi, potem tvori toliko vezi, kolikor ima nesparjenih elektronov. Po sodobnih konceptih je valenca atomov kemičnih elementov sposobnost tvorbe določenega števila kovalentnih vezi. Na primer, v molekuli vodikovega sulfida H 2 S žveplo pridobi valenco II (-), saj vsak atom sodeluje pri tvorbi dveh elektronskih parov. Znak "-" označuje privlačnost elektronskega para k bolj elektronegativnemu elementu. Pri manj elektronegativnem se valenčni vrednosti doda »+«.

Z donorsko-akceptorskim mehanizmom proces vključuje elektronske pare enega elementa in proste valenčne orbitale drugega.

Odvisnost valence od zgradbe atoma

Poglejmo si na primeru ogljika in kisika, kako je valenca kemičnih elementov odvisna od zgradbe snovi. Periodni sistem daje idejo o glavnih značilnostih ogljikovega atoma:

• kemijski simbol - C;
• številka elementa - 6;
• polnjenje jedra - +6;
• protoni v jedru - 6;
• elektroni - 6, vključno s 4 zunanjimi, od katerih 2 tvorita par, 2 - neparna.

Če ogljikov atom v CO monoksidu tvori dve vezi, potem pride v poštev samo 6 negativnih delcev. Za pridobitev okteta morajo pari tvoriti 4 zunanje negativne delce. Ogljik ima valenco IV (+) v dioksidu in IV (-) v metanu.

Atomsko število kisika je 8, valenčna lupina je sestavljena iz šestih elektronov, 2 od njih ne tvorita parov in sodelujeta v kemičnih vezeh in interakcijah z drugimi atomi. Tipična valenca kisika je II (-).

Valenca in oksidacijsko stanje

V mnogih primerih je bolj priročno uporabiti koncept "oksidacijskega stanja". To je ime za naboj na atomu, ki bi ga pridobil, če bi vse vezne elektrone prenesli na element, ki ima višjo vrednost elektronegativnosti (EO). Oksidacijsko število v preprosta zadeva enako nič. Oksidacijskemu stanju elementa, ki je bolj elektronegativen, dodamo znak »-«, oksidacijskemu stanju elementa, ki je manj elektronegativen, pa znak »+«. Na primer, za kovine glavnih podskupin so značilna oksidacijska stanja in naboji ionov enaki številki skupine z znakom "+". V večini primerov sta valenca in oksidacijsko stanje atomov v isti spojini številčno enaki. Samo pri interakciji z bolj elektronegativnimi atomi je oksidacijsko stanje pozitivno, pri elementih z nižjim EO pa negativno. Koncept "valence" se pogosto uporablja samo za snovi z molekularno strukturo.

Da bi se naučili sestavljati kemijske formule, je treba ugotoviti vzorce, po katerih so atomi kemičnih elementov povezani med seboj v določenih razmerjih. Da bi to naredili, primerjajmo kvalitativno in kvantitativno sestavo spojin, katerih formule so HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (slika 12.1)

Te snovi so si po kvalitativni sestavi podobne: vsaka molekula vsebuje atome vodika. Njihova količinska sestava pa ni enaka. Atomi klora, kisika, dušika in ogljika so povezani z enim, dvema, tremi oziroma štirimi atomi vodika.

Ta vzorec je bil opažen v začetku 11. stoletja. J. Dalton. Sčasoma je I. Ya. Berzelius odkril, da največje število atomov, povezanih z atomom kemičnega elementa, ne presega določene vrednosti. Leta 1858 je E. Frankland "spojno silo" poimenoval sposobnost atomov, da vežejo ali nadomestijo določeno število drugih atomov. "valenca"(iz lat. valentia -"sila") je leta 1868 predlagal nemški kemik K. G. Wichelhaus.

Valenca — splošno lastnino atomi. Označuje zmožnost atomov, da kemično (z valenčnimi silami) medsebojno delujejo.

Valenca številnih kemičnih elementov je bila določena na podlagi eksperimentalnih podatkov o kvantitativnih in kakovostna sestava snovi. Na enoto valence valenca vodikovega atoma je bila sprejeta. Če je atom kemijskega elementa povezan z dvema enovalentnima atomoma, potem je njegova valenca enaka dve. Če je kombiniran s tremi enovalentnimi atomi, potem je trivalenten itd.

Najvišja vrednost valence kemijskih elementov je VIII .

Valenco označujejo rimske številke. Označimo valenco v formulah obravnavanih spojin:

Znanstveniki so tudi odkrili, da se številni elementi v različnih spojinah kažejo različne pomene valenca. To pomeni, da obstajajo kemični elementi s konstantno in spremenljivo valenco.

Ali je mogoče določiti valenco s položajem kemičnega elementa v periodnem sistemu? Največja vrednost valence elementa sovpada s številko skupine periodnega sistema, v kateri se nahaja. Kljub temu obstajajo izjeme - dušik, kisik, fluor, baker in nekateri drugi elementi. Ne pozabite: številka skupine je označena z rimsko številko nad ustreznim navpičnim stolpcem periodnega sistema.

Tabela. Kemijski elementi s konstantno valenco

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

Tabela. Kemijski elementi s spremenljivo valenco

Element	Valenca	Element	Valenca
		Železo (Fe)
		Mangan (Mg)
			II, III, VI Material s strani
Srebro (Ag)		fosfor (P)
zlato (Au)		arzen (as)
		Ogljik (C)
Svinec (Pb)		Silicij (Si)

Na tej strani je gradivo o naslednjih temah:

Obstajajo elementi, katerih valenca je vedno konstantna, in teh je zelo malo. Toda vsi drugi elementi imajo spremenljivo valenco.

Več lekcij na spletnem mestu

En atom drugega enovalentnega elementa je združen z enim atomom enovalentnega elementa(HCl) . Atom dvovalentnega elementa se združi z dvema atomoma enovalentnega elementa.(H2O) ali enega dvovalentnega atoma(CaO) . To pomeni, da lahko valenco elementa predstavimo kot število, ki kaže, s koliko atomi enovalentnega elementa se lahko spoji atom danega elementa. Gred elementa je število vezi, ki jih tvori atom:

Na – monovalentna (ena vez)

H – monovalentna (ena vez)

O – dvovalentna (dve vezi na atom)

S – heksavalentna (tvori šest vezi s sosednjimi atomi)

Pravila za določanje valence
elementov v povezavah

1. Gred vodik zamenjal za jaz(enota). Nato sta v skladu s formulo vode H 2 O dva atoma vodika vezana na en atom kisika.

2. kisik v svojih spojinah vedno izkazuje valenco II. Zato ima ogljik v spojini CO 2 (ogljikov dioksid) valenco IV.

3. Vrhunska gred enako številka skupine .

4. Najnižja valenca je enaka razliki med številom 8 (število skupin v tabeli) in številom skupine, v kateri se ta element nahaja, tj. 8 — n skupine .

5. Za kovine v podskupini "A" je gred enaka številki skupine.

6. Nekovine imajo na splošno dve valenci: višjo in nižjo.

Figurativno povedano je gred število "rok", s katerimi se atom oprime drugih atomov. Seveda atomi nimajo "rok"; njihovo vlogo igrajo ti. valenčni elektroni.

Lahko rečeš drugače: je sposobnost atoma danega elementa, da veže določeno število drugih atomov.

Naslednja načela je treba jasno razumeti:

Obstajajo elementi s konstantno valenco (teh je razmeroma malo) in elementi s spremenljivo valenco (teh je večina).

Zapomniti si je treba elemente s konstantno valenco.

VALENCA(latinsko valentia – trdnost) sposobnost atoma, da pritrdi ali nadomesti določeno število drugih atomov ali skupin atomov.

Dolga desetletja je bil koncept valence eden temeljnih, temeljnih pojmov v kemiji. S tem pojmom se morajo srečati vsi študenti kemije. Sprva se jim je zdelo povsem preprosto in nedvoumno: vodik je enovalenten, kisik je dvovalenten itd. Eden od priročnikov za prosilce pravi: "Valenca je število kemičnih vezi, ki jih tvori atom v spojini." Toda kakšna je potem v skladu s to definicijo valenca ogljika v železovem karbidu Fe 3 C, v železovem karbonilu Fe 2 (CO) 9, v že dolgo znanih solih K 3 Fe (CN) 6 in K 4 Fe( CN) 6? In tudi v natrijevem kloridu je vsak atom v kristalu NaCl vezan na šest drugih atomov! Toliko definicij, tudi tistih, ki so natisnjene v učbenikih, je treba uporabljati zelo previdno.

V sodobnih publikacijah je mogoče najti različne, pogosto nedosledne definicije. Na primer to: "Valenca je sposobnost atomov, da tvorijo določeno število kovalentnih vezi." Ta definicija je jasna in nedvoumna, vendar velja le za spojine s kovalentnimi vezmi. Valenca atoma je določena s skupnim številom elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi kemične vezi; in število elektronskih parov, s katerimi je dani atom povezan z drugimi atomi; in število njegovih nesparjenih elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi skupnih elektronskih parov. Težave povzroča tudi druga pogosta definicija valence kot števila kemičnih vezi, s katerimi je določen atom povezan z drugimi atomi, saj ni vedno mogoče jasno opredeliti, kaj je kemična vez. Navsezadnje nimajo vse spojine kemičnih vezi, ki jih tvorijo pari elektronov. Najenostavnejši primer so ionski kristali, kot je natrijev klorid; v njej vsak atom natrija tvori vez (ionsko) s šestimi atomi klora in obratno. Ali bi morali vodikove vezi obravnavati kot kemične vezi (na primer v molekulah vode)?

Postavlja se vprašanje, čemu je lahko enaka valenca dušikovega atoma glede na njegove različne definicije. Če je valenca določena s skupnim številom elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi z drugimi atomi, potem je treba največjo valenco atoma dušika šteti za enako pet, saj lahko atom dušika uporabi vseh pet svojih zunanjih elektronov - dva s-elektroni in trije p-elektroni – pri tvorbi kemičnih vezi.elektroni. Če je valenca določena s številom elektronskih parov, s katerimi je določen atom povezan z drugimi, potem je v tem primeru največja valenca atoma dušika štiri. V tem primeru trije p-elektroni tvorijo tri kovalentne vezi z drugimi atomi, druga vez pa nastane zaradi dveh 2s-elektronov dušika. Primer je reakcija amoniaka s kislinami, da nastane amonijev kation.Nazadnje, če je valenca določena le s številom neparnih elektronov v atomu, potem valenca dušika ne more biti večja od treh, saj atom N ne more imeti več kot trije nesparjeni elektroni (vzbujanje 2s elektrona lahko nastane le na nivoju z n = 3, kar je energijsko izjemno neugodno). Tako v halogenih dušik tvori samo tri kovalentne vezi in ni spojin, kot so NF 5, NCl 5 ali NBr 5 (za razliko od popolnoma stabilnih PF 3, PCl 3 in PBr 3). Če pa atom dušika prenese enega od svojih 2s elektronov na drug atom, bo imel nastali kation N+ štiri neparne elektrone in valenca tega kationa bo štiri. To se zgodi na primer v molekuli dušikove kisline. Tako različne definicije valence vodijo do različnih rezultatov tudi za preproste molekule.

Katera od teh definicij je »pravilna« in ali je sploh mogoče podati nedvoumno definicijo za valenco? Da bi odgovorili na ta vprašanja, je koristno narediti ekskurzijo v preteklost in razmisliti, kako se je koncept "valence" spremenil z razvojem kemije.

Zamisel o valenci elementov (ki pa takrat še ni bila priznana) je bila prvič izražena sredi 19. stoletja. Angleški kemik E. Frankland: govoril je o določeni "zmožnosti nasičenja" kovin in kisika. Kasneje so valenco začeli razumeti kot sposobnost atoma, da pritrdi ali zamenja določeno število drugih atomov (ali skupin atomov), da tvori kemično vez. Eden od ustvarjalcev teorije kemijska struktura Friedrich August Kekule je zapisal: "Valentnost je temeljna lastnost atoma, lastnost, ki je stalna in nespremenljiva kot sama atomska teža." Kekule je menil, da je valenca elementa konstantna vrednost. Do konca petdesetih let 19. stoletja je večina kemikov verjela, da je valenca (takrat imenovana »atomarnost«) ogljika 4, valenca kisika in žvepla 2, halogenov pa 1. Leta 1868 je nemški kemik K. G. Wichelhaus predlagal uporabo izraz "atomičnost" namesto "valenca" (v latinščini valentia - moč). Vendar se dolgo časa skoraj ni uporabljal, vsaj v Rusiji (namesto tega so govorili na primer o "enotah afinitete", "številu ekvivalentov", "številu delnic" itd.). Pomenljivo je, da v Enciklopedični slovar Brockhaus in Efron(skoraj vse članke o kemiji v tej enciklopediji je pregledal, uredil in pogosto napisal D.I. Mendeleev) sploh ni članka o "valenci". Tudi v klasičnem delu Mendelejeva ga ni. Osnove kemije(le občasno omenja pojem "atomičnosti", ne da bi se na njem podrobneje posvetil in ne da bi ga nedvoumno opredelil).

Da bi nazorno prikazali težave, ki so spremljale koncept »valence« že od samega začetka, je primerno navesti koncept, ki je bil priljubljen na začetku 20. stoletja. v mnogih državah je zaradi velikega pedagoškega talenta avtorja učbenik ameriškega kemika Aleksandra Smitha, ki ga je izdal leta 1917 (v ruskem prevodu - leta 1911, 1916 in 1931): »Noben pojem v kemiji ni prejel toliko nejasnih in nenatančnih definicij, kot je koncept valence " In naprej v razdelku Nekaj ​​nenavadnosti v pogledih na valenco avtor piše:

»Ko je bil koncept valence prvič zgrajen, je veljalo – povsem zmotno – da ima vsak element eno valenco. Zato smo pri obravnavi parov spojin, kot sta CuCl in CuCl 2 ali ... FeCl 2 in FeCl 3, izhajali iz predpostavke, da baker Nenehno je dvovalentno, železo pa je trivalentno, in na tej podlagi so popačili formule, da bi jih prilagodili tej predpostavki. Tako je bila formula bakrovega monoklorida napisana (in se pogosto piše še danes) takole: Cu 2 Cl 2. V tem primeru imata formuli dveh spojin bakrovega klorida v grafičnem prikazu obliko: Cl–Cu–Cu–Cl in Cl–Cu–Cl. V obeh primerih ima vsak atom bakra (na papirju) dve enoti in je zato dvovalenten (na papirju). Podobno ... podvojitev formule FeCl 2 je dala Cl 2 >Fe–Fe 2, kar nam je omogočilo, da je železo obravnavano kot trivalentno." In potem Smith naredi zelo pomemben in ves čas relevanten zaključek: »Izmišljevanje ali izkrivljanje dejstev, da bi podprli idejo, ki ne temelji na izkušnjah, je rezultat gole domneve, je povsem v nasprotju z znanstveno metodo. Toda zgodovina znanosti kaže, da se takšne napake pogosto opažajo.«

Pregled idej začetka stoletja o valentnosti je leta 1912 podal ruski kemik L. A. Čugajev, ki je prejel svetovno priznanje za svoje delo na področju kemije kompleksnih spojin. Chugaev je jasno pokazal težave, povezane z opredelitvijo in uporabo koncepta valence:

»Valenca je izraz, ki se v kemiji uporablja v enakem pomenu kot »atomičnost« za označevanje največjega števila vodikovih atomov (ali drugih enoatomskih atomov ali monoatomskih radikalov), s katerimi je lahko atom danega elementa v neposredni povezavi (ali s katerimi je je sposoben nadomestiti ). Beseda valenca se pogosto uporablja tudi v pomenu enote valence ali enote afinitete. Tako pravijo, da ima kisik dva, dušik tri itd. Besedi valenca in »atomičnost« sta se prej uporabljali brez kakršnega koli razlikovanja, a ker sta sama pojma, ki sta ju izražala, izgubila svojo prvotno preprostost in postala bolj zapletena, je za vrsto primerov ostala v uporabi le beseda valenca ... Zaplet Koncept valence se je začel s spoznanjem, da je valenca spremenljiva količina ... in v smislu zadeve je vedno izražena kot celo število.«

Kemiki so vedeli, da imajo številne kovine spremenljivo valenco, zato bi morali govoriti na primer o dvovalentnem, trivalentnem in šestvalentnem kromu. Čugajev je dejal, da je treba tudi v primeru ogljika priznati možnost, da je njegova valenca lahko drugačna od 4, in CO ni edina izjema: »Dvovalentni ogljik je zelo verjetno vsebovan v karbilaminih CH 3 -N=C, v fulminatni kislini in njenih soleh C=NOH, C=NOMe itd. Vemo, da obstaja tudi triatomni ogljik ...« Čugajev je o teoriji nemškega kemika I. Thieleja o »delnih« ali parcialnih valencah govoril kot »eden prvih poskusov razširitve klasičnega koncepta valence in njegove razširitve na primere, za katere kot taka ni uporabna. Če je Thiele prišel do potrebe ... dovoliti "fragmentacijo" valenčnih enot, potem obstaja cela vrsta dejstev, ki nas silijo, da v drugem smislu izpeljemo koncept valence iz ozkega okvira, v katerem je bilo prvotno vsebovano. Videli smo, da je študij najenostavnejših (večinoma binarnih...) spojin nastal kemični elementi, za vsakega od teh slednjih prisili predpostaviti določene, vedno majhne in seveda celoštevilske vrednosti njihove valence. Takšnih vrednosti je na splošno zelo malo (elementi z več kot tremi različnimi valencami so redki) ... Izkušnje pa kažejo, da ko je treba vse zgoraj omenjene valenčne enote obravnavati kot nasičene, sposobnost molekul, ki nastanejo v tem primer za nadaljnje dodajanje še ne doseže omejitve. Tako kovinske soli dodajajo vodo, amoniak, amine..., pri čemer nastanejo razni hidrati, amoniak... itd. kompleksne spojine, ki... jih zdaj uvrščamo med kompleksne. Obstoj takšnih spojin, ki se ne ujemajo z okvirom najpreprostejše zamisli o valenci, je seveda zahteval njeno razširitev in uvedbo dodatnih hipotez. Ena od teh hipotez, ki jo je predlagal A. Werner, je, da poleg glavnih ali osnovnih enot valence obstajajo tudi druge, sekundarne. Slednje so običajno označene s pikčasto črto.«

Dejansko, kakšno valenco bi morali na primer pripisati atomu kobalta v njegovem kloridu, ki je dodal šest molekul amoniaka, da je nastala spojina CoCl 3 6NH 3 (ali, kar je isto, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? V njem je atom kobalta kombiniran hkrati z devetimi atomi klora in dušika! D. I. Mendelejev je ob tej priložnosti pisal o malo raziskanih »silah preostale afinitete«. In švicarski kemik A. Werner, ki je ustvaril teorijo kompleksnih spojin, je uvedel koncepte glavne (primarne) valence in sekundarne (sekundarne) valence (v sodobni kemiji ti koncepti ustrezajo oksidacijskemu stanju in koordinacijskemu številu). Obe valenci sta lahko spremenljivi, v nekaterih primerih ju je zelo težko ali celo nemogoče razlikovati.

Nato se Chugaev dotakne teorije elektrovalentnosti R. Abegga, ki je lahko pozitivna (v višjih kisikovih spojinah) ali negativna (v spojinah z vodikom). Poleg tega je vsota najvišjih valenc elementov za kisik in vodik za skupine od IV do VII enaka 8. Predstavitev v številnih kemijskih učbenikih še vedno temelji na tej teoriji. Na koncu Chugaev omenja kemične spojine, za katere je koncept valence praktično neuporaben - intermetalne spojine, katerih sestava je »pogosto izražena z zelo nenavadnimi formulami, ki zelo malo spominjajo na običajne vrednosti valence. To so na primer naslednje spojine: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7 itd.«

Drugi znani ruski kemik I.A. Kablukov je v svojem učbeniku opozoril na nekatere težave pri določanju valence Osnovni začetki anorganska kemija , izdano leta 1929. Kar zadeva koordinacijsko številko, naj citiramo (v ruskem prevodu) učbenik, ki ga je leta 1933 v Berlinu izdal eden od ustvarjalcev sodobna teorija rešitve danskega kemika Nielsa Bjerruma:

"Običajna valenčna števila ne dajejo pojma značilne lastnosti, ki se kaže v številnih atomih v številnih kompleksnih spojinah. Da bi pojasnili sposobnost atomov ali ionov, da tvorijo kompleksne spojine, je bila za atome in ione uvedena nova posebna serija števil, ki se razlikuje od običajnih valenčnih števil. V kompleksnih srebrovih ionih... jih je večina neposredno vezanih na osrednji kovinski atom dva atom ali dve skupini atomov, na primer Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... Za opis te vezi je koncept koordinacijsko številko in pripišite ionom Ag + koordinacijsko število 2. Kot je razvidno iz navedenih primerov, so skupine, povezane z centralni atom, so lahko nevtralne molekule (NH 3) in ioni (CN –, S 2 O 3 –). Dvovalentni bakrov ion Cu ++ in trivalentni zlati ion Au +++ imata v večini primerov koordinacijsko število 4. Koordinacijsko število atoma seveda še ne pove, kakšna vez obstaja med centralnim atomom in drugi atomi ali skupine atomov, povezane z njim; vendar se je izkazalo za odlično orodje za sistematiko kompleksnih spojin.«

A. Smith daje zelo jasne primere "posebnih lastnosti" kompleksnih spojin v svojem učbeniku:

»Razmislite o naslednjih »molekularnih« spojinah platine: PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 in PtCl 4 2KCl. Natančnejša študija teh spojin razkrije številne izjemne značilnosti. Prva spojina v raztopini praktično ne razpade na ione; električna prevodnost njegovih raztopin je izjemno nizka; srebrov nitrat s seboj ne tvori oborine AgCl. Werner je sprejel, da so atomi klora vezani na atom platine z navadnimi valencami; Werner jih je imenoval glavne, molekule amoniaka pa so z dodatnimi, sekundarnimi valencami povezane z atomom platine. Po Wernerju ima ta spojina naslednjo strukturo:

Veliki oklepaji označujejo celovitost skupine atomov, kompleksa, ki ne razpade, ko se spojina raztopi.

Druga spojina ima drugačne lastnosti od prve; to je elektrolit, električna prevodnost njegovih raztopin je istega reda kot električna prevodnost raztopin soli, ki razpadejo na tri ione (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); srebrov nitrat obori dva od štirih atomov. Po Wernerju je to spojina z naslednjo strukturo: 2– + 2Cl–. Tukaj imamo kompleksen ion; atomi klora v njem niso oborjeni s srebrovim nitratom in ta kompleks tvori notranjo kroglo atomov okoli jedra - atom Pt v spojini atomi klora, ki se odcepijo v obliki ionov, tvorijo zunanjo sfero atomov, zato jih pišemo zunaj velikih oklepajev. Če predpostavimo, da ima Pt štiri glavne valence, potem sta v tem kompleksu uporabljeni samo dve, drugi dve pa držita dva zunanja atoma klora. V prvi spojini so v samem kompleksu uporabljene vse štiri valence platine, zaradi česar ta spojina ni elektrolit.

V tretji spojini se vsi štirje atomi klora oborijo s srebrovim nitratom; visoka električna prevodnost te soli kaže, da proizvaja pet ionov; očitno je njegova struktura naslednja: 4– + 4Cl – ... V kompleksnem ionu so vse molekule amoniaka vezane na Pt s sekundarnimi valencami; kar ustreza štirim glavnim valencam platine, so v zunanji krogli štirje atomi klora.

V četrti spojini srebrov nitrat sploh ne obori klora, električna prevodnost njegovih raztopin kaže na razpad na tri ione, izmenjavalne reakcije pa razkrijejo kalijeve ione. Tej spojini pripisujemo naslednjo strukturo 2– + 2K + . V kompleksnem ionu so uporabljene štiri glavne valence Pt, ker pa glavni valenci dveh atomov klora niso uporabljeni, se lahko dva pozitivna enovalentna iona (2K +, 2NH 4 + itd.) ohranita v zunanji krogli. ”

Navedeni primeri presenetljivih razlik v lastnostih navzven podobnih kompleksov platine dajejo idejo o težavah, s katerimi so se srečevali kemiki, ko so poskušali nedvoumno določiti valenco.

Po ustvarjanju elektronskih idej o strukturi atomov in molekul se je koncept "elektrovalence" začel široko uporabljati. Ker lahko atomi dajejo in sprejemajo elektrone, je elektrovalentnost lahko pozitivna ali negativna (danes se namesto elektrovalentnosti uporablja koncept oksidacijskega stanja). Kako skladne so bile nove elektronske ideje o valenci s prejšnjimi? N. Bjerrum v že citiranem učbeniku o tem piše: »Med običajnimi valenčnimi števili in novimi uvedenimi števili - elektrovalentnostjo in koordinacijskim številom - obstaja določena odvisnost, nikakor pa nista identična. Stari koncept valence se je razdelil na dva nova koncepta.« Ob tej priložnosti je Bjerrum podal pomembno opombo: »Koordinacijsko število ogljika je v večini primerov 4, njegova elektrovalenca pa +4 ali –4. Ker obe številki običajno sovpadata za atom ogljika, so ogljikove spojine neprimerne za preučevanje razlike med tema dvema pojmoma.«

V okviru elektronske teorije kemijske vezi, razvite v delih ameriškega fizikalnega kemika G. Lewisa in nemškega fizika W. Kossela, so se pojavili pojmi, kot sta donorska in akceptorska (koordinacijska) vez in kovalenca. V skladu s to teorijo je bila valenca atoma določena s številom njegovih elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi skupnih elektronskih parov z drugimi atomi. V tem primeru se šteje, da je največja valenca elementa enaka številu elektronov v zunanji elektronski lupini atoma (sovpada s številko skupine periodnega sistema, ki ji pripada dani element). Po drugih idejah, ki temeljijo na kvantno kemijskih zakonih (razvila sta jih nemška fizika W. Heitler in F. London), ne bi smeli šteti vseh zunanjih elektronov, temveč le neparne (v osnovnem ali vzbujenem stanju atoma) ; Točno to je definicija, podana v številnih kemijskih enciklopedijah.

Znana pa so dejstva, ki v to ne sodijo preprost diagram. Tako lahko v številnih spojinah (na primer v ozonu) par elektronov ne vsebuje dveh, ampak treh jeder; v drugih molekulah lahko kemično vez izvede en sam elektron. Takšnih povezav je nemogoče opisati brez uporabe aparata kvantne kemije. Kako lahko na primer določimo valenco atomov v spojinah, kot so pentaboran B 5 H 9 in drugi borani z »mostnimi« vezmi, v katerih je atom vodika vezan na dva atoma bora hkrati; ferocen Fe(C 5 H 5) 2 (atom železa z oksidacijskim stanjem +2 je vezan na 10 atomov ogljika hkrati); železov pentakarbonil Fe(CO) 5 (atom železa v ničelnem oksidacijskem stanju je vezan na pet ogljikovih atomov); Natrijev pentakarbonil kromat Na 2 Cr(CO) 5 (oksidacijsko stanje kroma-2)? Takšni »neklasični« primeri niso prav nič izjema. Z razvojem kemije je bilo takšnih »valenčnih kršiteljev« in spojin z različnimi »eksotičnimi valencami« čedalje več.

Da bi se izognili nekaterim težavam, je bila podana definicija, po kateri je treba pri določanju valence atoma upoštevati skupno število neparnih elektronov, osamljenih elektronskih parov in prostih orbital, ki sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi. Prazne orbitale so neposredno vključene v tvorbo donorsko-akceptorskih vezi v različnih kompleksnih spojinah.

Eden od zaključkov je, da je razvoj teorije in pridobivanje novih eksperimentalnih podatkov privedlo do dejstva, da so poskusi doseganja jasnega razumevanja narave valence ta koncept razdelili na številne nove koncepte, kot so glavna in sekundarna valenca, ionska valenca in kovalentnost, koordinacijsko število in stopnja oksidacije itd. To pomeni, da se je koncept "valence" "razcepil" na več neodvisnih konceptov, od katerih vsak deluje na določenem področju. Očitno ima tradicionalni koncept valence jasen in nedvoumen pomen samo za spojine, v katerih so vse kemijske vezi dvocentrične (tj. povezujejo samo dva atoma) in vsako vez izvaja par elektronov, ki se nahaja med dvema sosednjima atomoma, v z drugimi besedami - za kovalentne spojine, kot so HCl, CO 2, C 5 H 12 itd.

Drugi sklep ni povsem običajen: izraz "valenca", čeprav se uporablja v sodobni kemiji, ima zelo omejeno uporabo, poskusi, da bi mu dali nedvoumno definicijo "za vse priložnosti", niso zelo produktivni in komaj potrebni. Ni zaman, da avtorji številnih učbenikov, zlasti tistih, ki so bili izdani v tujini, sploh ne delajo brez tega pojma ali se omejujejo na poudarjanje, da ima pojem "valenca" predvsem zgodovinski pomen, medtem ko zdaj kemiki uporabljajo predvsem bolj razširjeno, čeprav je nekoliko umeten koncept "stopnje" oksidacije."

Ilya Leenson