Valens av kemiska element

Definition av valens

Valens definieras som antalet bindningar som en atom av ett kemiskt element kan skapa genom att länka till andra atomer. Vad mer bör vi veta om valensen av kemiska grundämnen?

• Valensen av element uttrycks i romerska siffror;
• i fallet med kemiska element som kombineras till föreningar genom att skapa kovalenta bindningar, kan valens bestämmas baserat på en strukturformel (valensen för ett element är lika med antalet bindningar som skapas av en given atom av det elementet i föreningen);
• valensen av element i elementärt tillstånd är alltid noll;
• för joner är valensen för ett element lika i antal som laddningen för den jonen (exklusive positiva och negativa tecken).

Valens och oxidationstillstånd för ett kemiskt element

Termerna för valens och oxidationstillstånd för ett element används ofta omväxlande. Är detta motiverat? Tyvärr är ett sådant förhållningssätt till dessa begrepp felaktigt. Den främsta anledningen till att de har fel är deras grafiska representation: båda termerna använder romerska siffror. Oxidationstillståndet för ett grundämne som utgör ett specifikt ämne definieras som antalet positiva eller negativa laddningar som skulle kunna tillskrivas atomerna i det grundämnet om molekylerna i det ämnet hade en jonisk struktur, dvs. om de kunde sönderdela till joner. Vad som är viktigt är att termen "oxidationstillstånd" är konventionell, eftersom den per definition förutsätter närvaron av endast jonbindningar, vilket inte alltid är fallet. Därför, medan oxidationstillståndet bestämmer laddningen av en hypotetisk jon som produceras genom nedbrytning av en kemisk förening, definierar valensen antalet bindningar som elementet kan bilda. Dessutom tar oxidationstillståndet positiva och negativa värden, till skillnad från valensen, som alltid är positiv.

Har varje element bara en valens?

Olika kemiska grundämnen interagerar inte på samma sätt. Följaktligen varierar deras valens beroende på vilket element de bildar ett band med. Vi måste alltid ange grundämnets valens i föreningen om det tar mer än ett värde. Många kemiska grundämnen har variabel valens. Vilken kemisk förening som bildas av grundämnet, och vilka som är de andra komponenterna, avgör grundämnets valens. Till exempel är ett av sådana element kväve . Dess maximala valens är V. Den kan också ta lägre värden. Till exempel, i trioxonitric(V)-syra är valensen för kväve V, medan i dioxonitric(III)-syra är dess valens lägre och lika med III. Det finns fler sådana exempel. Ett hjälpmedel för att bestämma valensen av ett kemiskt element tillhandahålls av det periodiska systemet för grundämnen . För att ge ett exempel är valensen för element i grupp I I, och valensen för element i grupp II är II. Klor och andra grupp 17-metaller, som kommer sist i formeln (t.ex. …Cl), har valensen I. Det periodiska systemet gör det också möjligt att bestämma den maximala valensen av grundämnen från huvudgrupperna i kemiska föreningar med syre och väte.

Bestämma formlerna för kemiska föreningar med deras valens

I naturen kan kemiska grundämnen vara mer eller mindre benägna att interagera för att bilda kemiska föreningar. Med hjälp av de globalt erkända kemiska bokstavssymbolerna och valensen av enskilda element, noterar vi kemiska föreningar med formler. Vi skiljer på strukturella, semistrukturella och molekylära formler.

Strukturformel

Med denna formel kan vi visa strukturen hos en molekyl av en specifik kemisk förening. Det inkluderar typen och kvantiteten av atomer såväl som alla bindningar som finns mellan dem.

Halvstrukturell formel

I denna formel skapar vi en sorts gruppering av element: vi grupperar kol med väten separat från funktionella grupper. Halvstrukturformler visar i sin notation de bindningar som finns mellan efterföljande kolatomer och funktionella grupper.

Molekylär formel

Den vanligaste formeln som används för symbolisk beskrivning av en kemisk förening, till exempel molekylformeln för natriumklorid (vanligt salt), är NaCl. Det inkluderar typen och mängden av atomer. Således, när vi känner till några grundläggande regler om valensen av kemiska element, kan vi enkelt notera molekylformeln och strukturformeln för en molekyl som består av två kemiska element:

• det första steget är att skriva ner de kemiska symbolerna för de grundämnen som bildar föreningen bredvid varandra;
• därefter, i det övre högra hörnet, med romerska siffror, skriver vi deras valenser, som vi sedan skriver under elementen nedan (korsvis!);
• de noterade valenserna bildar massförhållandet för de element som ingår i föreningen. Om detta inte är det lägsta förhållandet ska siffrorna divideras med sin gemensamma utdelning;
• då ska siffrorna skrivas (med arabiska siffror) i det nedre högra hörnet av grundämnenas kemiska symboler (skriv inte nummer ett).

Strukturformeln för en kemisk förening skapas på liknande sätt:

• skriv först ner bokstavssymbolerna för de grundämnen som bildar föreningen (som antalet atomer i grundämnet som bestämdes tidigare, baserat på molekylformeln);
• vid varje symbol, skriv ner så många punkter som valensen för motsvarande element;
• länka prickarna skrivna mellan atomerna (ingen prick får finnas kvar); varje länk står för en kemisk bindning.

Valens av kemiska grundämnen bestäms med blotta ögat

Är det möjligt att definiera valensen av ett kemiskt element i en kemisk förening "med blotta ögat"? Det visar sig vara möjligt, men vi ska komma ihåg att vara lite försiktiga när vi använder den metoden. Många av oss förknippar kemins värld med flaskor som innehåller lösningar med en mängd olika intensiva färger. Sådana lösningar kan erhållas främst tack vare metaller som visas i block d i det periodiska systemet för grundämnen. De flesta av dessa metaller har intensiva färger som med en viss sannolikhet kan indikera grundämnets valens. För att ge ett exempel:

• järn(II)-salter i lösningar är ljusgröna och järn(III)-salter är gula,
• kobolt(II)salter är rosa och kobolt(III)salter är blå,
• krom(II)-salter i lösningar är blåa och krom(III)-salter har en violett färg.