Zawartość
Wartościowość jest miarą reaktywności atomu lub cząsteczki. Wartościowość wielu elementów można uzyskać, patrząc na ich pozycje w układzie okresowym, ale nie dotyczy to wszystkich. Możliwe jest również obliczenie wartościowości atomu lub cząsteczki poprzez odnotowanie, jak łączy się ono z innymi atomami lub cząsteczkami o znanych wartościowościach.
Reguła oktetów
Podczas określania wartościowości atomu lub cząsteczki (tej, dla której nie można użyć układu okresowego do ustalenia wartościowości), chemicy stosują zasadę oktetu. Zgodnie z tą zasadą atomy i chemikalia łączą się w taki sposób, że wytwarzają osiem elektronów w zewnętrznej powłoce dowolnego związku, który tworzą. Zewnętrzna powłoka z ośmioma elektronami jest pełna, co oznacza, że związek jest stabilny.
Kiedy atom lub cząsteczka ma od jednej do czterech elektronów w swojej zewnętrznej powłoce, ma dodatnią wartościowość, co oznacza, że przekazuje swoje wolne elektrony. Gdy liczba elektronów wynosi cztery, pięć, sześć lub siedem, określasz wartościowość, odejmując liczbę elektronów od 8. To dlatego, że atomowi lub cząsteczce łatwiej jest zaakceptować elektrony w celu osiągnięcia stabilności. Wszystkie gazy szlachetne - z wyjątkiem helu - mają osiem elektronów w swoich najbardziej zewnętrznych powłokach i są chemicznie obojętne. Hel jest przypadkiem szczególnym - jest obojętny, ale ma tylko dwa elektrony w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce.
Tabela okresowa
Naukowcy uporządkowali wszystkie elementy, które są obecnie znane na wykresie zwanym układem okresowym, aw wielu przypadkach można określić wartościowość, patrząc na wykres. Na przykład wszystkie metale w kolumnie 1, w tym wodór i lit, mają wartościowość równą +1, podczas gdy wszystkie te w kolumnie 17, w tym fluor i chlor, mają wartościowość równą -1. Gazy szlachetne w kolumnie 18 mają wartościowość 0 i są obojętne.
Nie można znaleźć wartościowości miedzi, złota lub żelaza za pomocą tej metody, ponieważ mają one wiele aktywnych powłok elektronowych. Dotyczy to wszystkich metali przejściowych w kolumnach 3–10, cięższych pierwiastków w kolumnach 11–14, lantanowców (pierwiastki 57–71) i aktynowców (pierwiastki 89–103).
Określanie wartościowości na podstawie wzorów chemicznych
Możesz określić wartościowość elementu przejściowego lub rodnika w danym związku, zauważając, jak łączy się on z elementami o znanej wartościowości. Strategia ta oparta jest na zasadzie oktetu, która mówi nam, że pierwiastki i rodniki łączą się, tworząc stabilną zewnętrzną powłokę ośmiu elektronów.
Jako proste ilustracje tej strategii należy zauważyć, że sód (Na) o wartościowości +1 łatwo łączy się z chlorem (Cl), który ma wartościowość -1, z wytworzeniem chlorku sodu (NaCl) lub soli kuchennej. Jest to przykład reakcji jonowej, w której elektron jest oddawany przez jeden atom i akceptowany przez drugi. Jednak potrzeba dwóch atomów sodu, aby połączyć jonowo z siarką (S) z wytworzeniem siarczku sodu (Na2S), silnie alkalizująca sól stosowana w przemyśle celulozowym. Ponieważ do utworzenia tego związku potrzeba dwóch atomów sodu, wartościowość siarki musi wynosić -2.
Aby zastosować tę strategię do bardziej złożonych cząsteczek, ważne jest, aby najpierw zdać sobie sprawę, że pierwiastki czasami łączą się, tworząc reaktywne rodniki, które nie osiągnęły jeszcze stabilnej zewnętrznej powłoki ośmiu elektronów. Przykładem jest rodnik siarczanowy (SO4). Jest to czworościenna cząsteczka, w której atom siarki dzieli elektrony z czterema atomami tlenu w tak zwanym wiązaniu kowalencyjnym. W takim związku nie można ustalić wartościowości atomów w rodniku, patrząc na wzór. Można jednak określić wartościowość rodnika na podstawie związków jonowych, które tworzy. Na przykład rodnik siarczanowy łączy się jonowo z wodorem z wytworzeniem kwasu siarkowego (H2WIĘC4). Ta cząsteczka zawiera dwa atomy wodoru, każdy o znanej wartościowości +1, więc w tym przypadku wartościowość rodnika wynosi -2.
Po określeniu wartościowości rodnika można go użyć do obliczenia wartościowości innych pierwiastków i cząsteczek, z którymi się łączy. Na przykład żelazo (Fe) jest metalem przejściowym, który może wykazywać wiele wartościowości. Gdy łączy się z rodnikiem siarczanowym tworząc siarczan żelazawy, FeSO4, jego wartościowość musi wynosić +2, ponieważ wartościowość rodnika siarczanowego, określona na podstawie wiązania, które tworzy z wodorem, wynosi -2.