Валентность — это количество химических связей, которое может образовать атом. Для образования химической связи необходимо по 1 электрону от каждого атома.
Таким образом, валентность определяется количеством неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне. Валентность пишется римскими цифрами!
Внешний энергетический уровень — это тот, который дальше всего находится от ядра атома, он имеет самый большой номер, который равен номеру периода. Исходя из этого определения, валентные электроны — это электроны, расположенные на внешнем энергетическом уровне. (спаренные электроны не принимают участие в образовании связи, так как уже имеют свою пару).
У водорода H на внешнем уровне 1 неспаренный электрон. В принципе это его единственный электрон. Значит валентность I.
У гелия He на внешнем уровне 2 спаренных электрона. Так как на внешнем энергетическом уровне отсутствуют электроны, то валентность равна 0
У лития на внешнем уровне 1 неспаренный электрон. Следовательно валентность равна I
У бериллия Be на внешнем уровне 2 спаренных электрона. Так как на внешнем энергетическом уровне отсутствуют электроны, то валентность равна 0, однако в соединениях данный атом способен проявлять валентность II.
Это происходит за счет распаивания электронов на 2s-подуровне. Так произошел переход от основного состояния атома в возбужденное.
То есть при переходе из основного состояния в возбужденное, атом может менять свою валентность!
У бора B на внешнем уровне 1 неспаренный электрон, то есть в основном состоянии валентность равна I, а при переходе электрона из "глубокого" 2s-подуровня (атом переходит в возбужденное состояние) валентность равна III.
У углерода C на внешнем уровне 2 неспаренных электрона — в основном состоянии валентность равна II. При переходе электрона из "глубокого" 2s-подуровня (атом переходит в возбужденное состояние) валентность равна IV.
Очень важный, на котором могут легко подловить!
У атома азота N на внешнем уровне 3 неспаренных электрона — в основном состоянии валентность равна III. И на этом все, дальше электрону некуда переходить, ведь 2p-подуровень занят, а при переходе электрона из "глубокого" 2s-подуровня на 2p-подуровень, образуются спаренные электроны.
d-подуровня нет для элементов 2 периода (период — это горизонтальный ряд, в таблице Менделеева подписан арабскими цифрами), на него смогут переходить лишь электроны начиная с некоторых атомов 3 периода.
Исходя из вышенаписанного следует вывод, что у азота нет возбужденного состояния!
Также азот способен проявлять валентность IV в составе катионов аммония. Три связи образуется по обменному механизму, а одна по донорно-акцепторному.
О типах связи можете узнать из данной статьи https://dzen.ru/a/ZNH-SV_Zdi0WrhYQ?share_to=link
Также может быть вопрос "но ведь азот проявляет степень окисления +5, тогда почему нет валентности V". Не стоит путать понятия степень окисления и валентность!
Степень окисления — это количество отданных или принятых атомом электронов.
У кислорода O на внешнем уровне 2 неспаренных электрона — валентность равна II. Возбуждать электроны тут тоже некуда.
У фтора F на внешнем уровне 1 неспаренный электрон — валентность равна I. Возбуждать электроны тут тоже некуда.
У неона Ne на внешнем уровне отсутствуют неспаренные электроны — валентность равна 0.
Есть одна интересная деталь. У атомов одной группы главной подгруппы внешние электронные уровни идентичны. У H — 1s¹, у Li — 2s¹, у Na — 3s¹.
То есть общая формула для этих элементов будет ns¹ (n — номер периода).
Группа — это вертикальный ряд, подписан римскими цифрами.
По тому, как были разобраны атомы выше, можно определить валентность и других атомов.
Немного о переходе электронов на d-орбиталь у атомов 3 периода.
У фосфора P как и азота — на внешнем уровне 3 неспаренных электрона — в основном состоянии валентность равна III. Однако электрон с 3s может переходить на d-орбиталь. То есть в возбужденном состоянии валентность V.
У серы S как и у кислорода — на внешнем уровне 2 неспаренных электрона, валентность равна II. Однако электроны с 3s и 3p подуровней могут переходить на d-орбиталь. То есть если распарится одна пара электронов, то валентность будет IV, а если обе сразу — VI.
У хлора Cl как и у фтора на внешнем уровне 1 неспаренный электрон — валентность равна I. Однако идентично фосфору и сере валентность может быть и больше.
Вот краткая запись валентностей.
- 1 группа: I
- 2 группа: II
- 3 группа: Al — III, все остальные — I, III
- 4 группа: II, IV
- 5 группа: N — III, все остальные — III, V
- 6 группа: O — II, все остальные — II, IV, VI
- 7 группа: F — I, все остальные — I, III, V, VII
- 8 группа: 0. Инертные (благородные) газы ни с кем не взаимодействуют
