Tartalom
A valencia egy atom vagy molekula reaktivitásának mérőszáma. Számos elem valenciáját levezetheti úgy, hogy megvizsgálja azok pozícióit a periódusos rendszerben, de ez nem igaz mindegyikre. Arra is lehetőség van, hogy kiszámítsuk egy atom vagy molekula valenciáját, megfigyelve, hogy az hogyan kombinálódik más ismert valenciájú atomokkal vagy molekulákkal.
Az oktet szabály
Amikor egy atom vagy molekula valenciáját meghatározzák (az egyiknél nem használhat periodikus táblát az valencia meghatározására), a vegyészek az oktet szabályt alkalmazzák. E szabály szerint az atomok és a vegyi anyagok oly módon kombinálódnak, hogy nyolc elektronot képezzenek a külső héjában, függetlenül attól, milyen vegyületet képeznek. A nyolc elektronú külső héj megtelt, azaz a vegyület stabil.
Ha egy atom vagy molekula külső héjában 1-4 elektron van, akkor pozitív valenciája van, azaz a szabad elektronokat adományozza. Ha az elektronok száma négy, öt, hat vagy hét, akkor az érzékenységet úgy határozhatja meg, hogy kivonja az elektron számot a 8-tól. Ez azért van, mert az atom vagy a molekula könnyebben képes elektronokat elfogadni a stabilitás elérése érdekében. Az összes nemesgáz - a hélium kivételével - a legkülső héjában nyolc elektron van és kémiailag semleges. A hélium különleges eset - inert, de a legkülső héjában csak két elektron található.
Periódusos rendszer
A tudósok az összes jelenleg ismert elemet egy periodikus táblázatnak nevezett diagramba rendezték, és sok esetben az értékenységet a diagram segítségével meg tudja határozni. Például az 1. oszlopban szereplő összes fém, beleértve a hidrogént és a lítiumot is, valenciája +1, míg a 17. oszlopban szereplő összes vegyület, beleértve a fluort és a klórt, -1. A 18. oszlopban található nemesgázok vegyértéke 0 és inert.
Ennél a módszernél nem találja a réz, arany vagy vas vegyértékértékét, mivel több aktív elektronhéjuk van. Ugyanez vonatkozik a 3–10. Oszlopban szereplő átmeneti fémekre, a 11–14. Oszlopban szereplő nehezebb elemekre, a lantanidokra (57–71. Elem) és az aktinidekre (89–103. Elemek).
A Valencia meghatározása a kémiai képletekből
Az átmeneti elem vagy egy radikális vegyérték vegyértékét egy adott vegyületben meghatározhatja, megfigyelve, hogyan kombinálódik az ismert vegyértékű elemekkel. Ez a stratégia az oktet-szabályon alapul, amely azt mondja nekünk, hogy az elemek és a gyökök úgy kombinálódnak, hogy nyolc elektronból álló stabil külső héjat hozzanak létre.
A stratégia egyszerű szemléltetéseként vegye figyelembe, hogy a nátrium (Na) + 1 vegyértékértékű vegyülettel könnyen kombinálható klórral (Cl), amelynek vegyérték-értéke -1, nátrium-kloridot (NaCl) vagy asztali sót képez. Ez egy olyan ionreakció példája, amelyben az egyik atom adományozza az elektront, és a másik elfogadja. Két nátriumatomot vesz igénybe, hogy ionosan kénnel (S) kombinálódjanak, hogy nátrium-szulfidot (Na2S), erősen lúgosító só, amelyet a cellulóziparban használnak. Mivel ennek a vegyületnek a kialakításához két nátrium-atom szükséges, a kén vegyértékének -2-nek kell lennie.
Ennek a stratégiának a bonyolultabb molekulákra történő alkalmazásához fontos először felismerni, hogy az elemek olykor olyan reaktív gyököket képeznek, amelyek még nem értek el nyolc elektronból álló stabil külső héjat. Példa erre a szulfátcsoport (SO4). Ez egy tetraéder molekula, amelyben a kénatom megosztja az elektronokat négy oxigénatommal, az úgynevezett kovalens kötésben. Egy ilyen vegyületben a képlet alapján nem lehet a radikális atomok vegyértékét kiszámítani. Meghatározhatja a gyök vegyértékértékét az általa képződő ionos vegyületekkel. Például a szulfátcsoport ionmentesen hidrogénnel egyesül kénsavvá (H2ÍGY4). Ez a molekula két hidrogénatomot tartalmaz, amelyek mindegyikének ismert valenciája +1, tehát ebben az esetben a gyök vegyértékértéke -2.
Miután meghatározta a gyök vegyértékértékét, felhasználhatja más elemek és molekulák vegyértékének kiszámításához. Például a vas (Fe) egy átmeneti fém, amely több vegyértékű lehet. Amikor a szulfátcsoporttal kombinálódik, vas-szulfát képződik, FeSO4, valenciájának +2-nek kell lennie, mert a szulfátcsoport gyökértéke, a hidrogénnel képződő kötés alapján meghatározva -2.