Վալենտականություն

Վալենտականություն (լատին․՝ valēns «ուժ ունեցող»), քիմիական տարրերի հիմնարար հատկություններից, որը պայմանավորված է տարրի էլեկտրոնային կառուցվածքով՝ վալենտային Էլեկտրոնների թվով։ Տեսության հեղինակը Էդուարդ Ֆրանկլենդն է։ Վալենտային են համարվում s և p տարրերի դեպքում՝ նախավերջին մակարդակի d էլեկտրոնները։ Օրինակ՝ ֆոսֆոր՝ P, և կալցիում՝ Ca, տարրերի դեպքում վալենտային են համապատասխանաբար 3s² 3p³ և 4s² էլեկտրոնները։ Տիտան d տարրի էլեկտրոնային բանաձևից և կառուցվածքային գծապատկերից հետևում է, որ վալենտային էլեկտրոնները են 4s² և գերօկտետային երկու էլեկտրոնը՝ 3d²։

Վալենտականության հայտնաբերման պատմությունը

Վալենտականության ժամանակակից սահմանումը, ըստ ատոմի կառուվածքի տեսության, հետևյալն է։

Վալենտականությունը քիմիական տարրի` որոշակի թվով ընդհանրացվող էլեկտրոնային զույգեր առաջացնելու հատկությունն է։ Այլ կերպ` վալենտականությունը քիմիական տարրի առաջացրած կովալենտային կապերի թիվն է։

Այս սահմանումը սկսել է օգատործվել 1884 թվականից (գերմ.՝ Valenz)^[1]։ 1884 թվականին Վիլյամ Հինգսը հրապարակել է աշխատանք, որում ասվում էր հավանական կապի գոյության մասին ամենափոքր մասնիկների միջև^[2]։ Սահմանումից կարելի է հետևություն անել. մի բան է որոշակի թվով վալենտային էլեկտրոններ ունենանլը, մի այլ բան՝ թե դրանցից որքանը կարող են առաջացնել ընդհանրացված էլեկտրոնային զույգեր։ Վերևում ներկայացված է P, Ca և Ti տարրերի դեպքում, իհարկե, առավելագույն վալենտականությունները հավասար են հենց վալենտային էլեկտրոնների թվին, այսինքն համապատասխանաբար՝ 5, 2 և 4։ Այլ է ազոտ(N) տարրի պարագան, որի առավելագույն վալենտականությունը 4 է, այն դեպքում, երբ ազոտն արտաքին թաղանթում, ինչպես և ֆոսֆորը, ունի 5 էլեկտրոն։

Կովաենային կապերը ազոտական թթվի մոլեկուլում

Ուրեմն ի՞նչ պայմաններ են անհրաժեշտ, որ տվյալ տարրը ցուցաբերի այս կամ այն վալենտականությունը։ Իհարկե, առաջին հերթին՝ չզույգված էլեկտրոնների առկայությունը, դոնորակցեպտորային եղանակով կովալենտային կապ առաջանում է այն ժամանակ, երբ մի տարրը կարող է տրամադրել 1 զույգ էլեկտրոն, իսկ մյուսը՝ իր ազատ օրբիտալը։
₂₂Ti1s² 1s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²
Ներկայացնենք Be, C, N, P և Fe տարրերի էլեկտրոնաբջջային սխեմաները և դրանցից բխող՝ նշված տարրերի վալենտականությունները։

Բերիլիում

Բերիլիումը (Be)` ատոմի հիմնական վիճակն է, որը հեշտությամբ կարող է անցնել գրգռված վիճակի։ Նույնիսկ այն էներգիան, որն անջատվում է իր մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաներում, բավարար է, որ մեկ էլեկտրոն անցնի 2p ենթամակարդակ (տոմի գրգռված վիճակ)։ Այսպիսով` բեիլումն ունենում է երկու չզույգված էլեկտրոն՝ Be՝ հետևաբար՝ Վ=2։

Էթանի մոլեկուլի կառուցվածքային բանաձևը

Ածխածին

Ածխածնի(C)` ատոմն գրգռված վիճակում ունի 4 կենտ էլեկտրոն, առաջացնում է 4 կապ, այսինքն` Վ=4։

Ազոտ

Ազոտի (N) ատոմում (երկրորդ մակարդակում) չկա ազատ օրբիտալ, չկա գրգռման հնարավորություն, և, հետևաբար՝ 3 չզույգված էլեկտրոնի միջոցով, և այսպիսով՝ ազոտի առավելագույն վալենտականությունը կարող է լինել՝ Վ=4։ Այլ է օքսդացման աստիճանի խնդիրը, ազոտը գոյացող չորս կապի միջոցով տրամադրում է իր բոլոր հինգ էլեկտրոնները, և հետևաբար՝ օքսիդացման աստիճանն կարող է լինել +5։ Իրենից ավելի պակաս է էլեկտրաբացասական տարրերի հետ (ջրածին, մետաղներ), ընդունում է 3 էլեկտրոն և ցուցաբերում -3 օքսիդացման աստիճան։

Ֆոսֆոր

Ֆոսֆորի (P) ատոմի հիմնական վիճակի էլեկտրոնաբջջային սխեմայից՝ երևում է, որ ատոմն ունի 3 չզույգված էլեկտրոն 3s→3d անցման հնարավորություն։ Ունենալով 5 չզույգված էլեկտրոն՝ կարող է առաջացնել նաև 5 կապ։ Այսպիսով՝ ֆոսֆորին բնորոշ են 3 և 5 վալենտականությունները։ Իսկ օքսիդացման աստիճանը հավասար է -3, +3 և +5։

Երկաթ

Երկաթ (Fe) d տարրի էլեկտրոնաբջջային սխեմաից հետևում է, որ երկաթի շնորհիվ 4s→4p անցման, արտաքին թաղանթում կարող է ունենալ երկու չզույգված էլեկտրոն, հետևաբար՝ Վ=2, օքսիդացման աստիճանը հավասար է +2։ Երկաթը 3d ենթամակարդակից հեշտությամբ տրամադրում է 1 էլեկտրոն և հանդես բերում՝ Վ=3, օքսիդացման աստիճանը հավասար է +3։

Վալենտականության էությունը

Վալենտականության էությունը տարրերում արտահայտվում է հետևյալ բանաձևով.

V={\frac {M}{E}}

V-Վալենտականության էություն

M-Մոլային զանգված(գ/մոլ)

E-Համարժեք զանգված(գ/մոլ)

Ծանոթագրություններ

↑ Valence — Online Etymology Dictionary.
↑ Partington, J.R. (1989). A Short History of Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1.

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Վալենտականություն» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 2, էջ 55)։

[1] Valence — Online Etymology Dictionary.

[Partington-2] Partington, J.R. (1989). A Short History of Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1.

[1]

[2]