Валентность

Валентность — свойство атома или группы атомов соединяться с определенным числом других атомов. Величина валентности определяется числом атомов водорода или другого одновалентного элемента, с которыми соединяется атом данного элемента. Так, в НСl хлор одновалентен, в Н₂O кислород двухвалентен, в NH₃ азот трехвалентен, в СН₄ углерод четырехвалентен, в РСl₅ фосфор пятивалентен, в SCl₆ сера шестивалентна, в ReF₇ рений семивалентен, в RuO₄ рутений восьмивалентен, в H₂SO₄ группа атомов SO₄ двухвалентна.

Применяется также термин «стехиометрическая валентность», которая определяется соотношением:

В=А/Э,

где В — валентность элемента (атома), А — молярная масса атомов в г/моль, Э — эквивалентная масса в г/моль. Так, стехиометрическая валентность углерода в СО

(12 г/моль) / (6 г/моль) = 2,

а в СO₂

(12 г/моль) / (3 г/моль) = 4.

Представление о валентности групп атомов возникло на основе понятия валентности элементов. Например, группа ОН одновалентна, так как она присоединяет одновалентный атом Н(в Н₂O) или Na (в NaOH); группа РО₄ трехвалентна, поскольку присоединяет 3 атома водорода в Н₃РО₄, и т. д.

Представления об атомности (валентности) были заложены в 1850-х гг. Э. Франклендом, У. Одлингом, А. Кекуле и другими. А сам термин «валентность» ввел в 1868 г. Г. Вихельхауз.

А. Кекуле высказал в 1858 г. идею о четырех-валентности атома углерода, что имело важнейшее значение для развития органической химии.

Понять физический смысл валентности помогла электронная теория строения атома и химической связи. С развитием последней изменилось и само это понятие. В настоящее время валентность определяется как число ковалентных связей, которыми данный атом соединен с другими. Число же связей, которые может образовывать атом, равно числу его неспаренных электронов, идущих на образование общих электронных пар (молекулярных двухэлектронных облаков). Кова-лентная связь может образовываться также по доно-рно-акцепторному механизму. При этом в обоих случаях не учитывается полярность образовавшихся связей, а потому валентность не имеет знака — она не может быть ни положительной, ни отрицательной. Так, например, в молекулах N2 и NH3 азот трехвалентен, так как в них содержится по три общие электронные пары (три связи):

а в аммоний-ионе азот четырехвалентен — содержит четыре общие электронные пары, из них одна, возникшая по донорно-акцепторному механизму (изображена стрелкой):

Валентность определяется только числом ковалент-ных химических связей, в том числе возникших и по донорно-акцепторному механизму. Нельзя говорить о валентности элементов в соединениях, где отсутствуют ковалентные связи: в таких случаях надо говорить о степени окисления.

В неорганической химии во многих случаях понятие валентности элемента теряет определенность: эта величина зависит от знания химического строения соединения, во многих случаях она может быть больше номера группы. В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической — валентность, так как большинство неорганических веществ имеет немолекулярное строение, а органических — молекулярное. Нельзя отождествлять эти два понятия, даже если они численно совпадают. Широко применяется также термин «валентные электроны», т. е. наиболее слабо связанные с ядром атома, чаще всего внешние электроны.