Valenssi

Valenssi

Me kaikki tiedämme, että veden kemiallinen kaava on H2O. Kuinka monta kertaa olemme miettineet, miksi se kirjoitetaan ”H2O” eikä jotain muuta? Mikä on syy tähän tiettyyn kaavaan? Vastaus edellä esitettyyn kysymykseen on ”Valenssi”. Kerro lisää Valenssista ja siitä, miten se auttaa kaavan määrittämisessä!

Suggested Videos

Mitä on valenssi?

Valenssi on atomien tai molekyylien yhdistymiskyvyn mitta. Se on siis yksittäisen alkuaineen atomin kyky reagoida ja yhdistyä tietyn määrän toisen alkuaineen atomien kanssa.

Selaa lisää aiheita kohdasta Atomin rakenne

• Esittely: Atomin rakenne
• Atominumero
• Bohrin atomimalli
• Aineessa olevat ladatut hiukkaset
• Isobaarit
• Isotoopit
• Massi Lukumäärä
• Neutronit
• Rutherfordin atomimalli
• Thomsonin atomimalli
• Miten elektronit jakautuvat eri radoille (kuoriin)?
• Sub…Atomihiukkaset
• Atomimallit
• Atomiorbitaalien muodot
• Atomiorbitaalien energiat
• Kvanttiluvut
• Kehitys, joka johti Bohrin atomimalliin
• Emissio ja Absorptiospektrit
• Atomin kvanttimekaaniseen malliin

Valenssin käsite selitettynä

Elektronit atomissa on järjestetty eri orbitaaleihin (kuoriin), joita edustaa K, L, M, N ja niin edelleen. Atomin uloimmalla kuorella/orbitaalilla olevia elektroneja kutsutaan valenssielektroneiksi. Valenssielektronit osallistuvat kaikkiin kemiallisiin reaktioihin, koska uloimmalla radalla on yleensä enemmän energiaa kuin muilla radoilla olevilla elektroneilla.

Bohr-Buryn kaavan mukaan atomin uloimmalla radalla on enintään 8 elektronia. Jos uloin rata on kuitenkin täysin täynnä, kyseisessä alkuaineessa havaitaan hyvin vähän tai ei lainkaan kemiallista toimintaa. Niiden yhdistymiskapasiteetista tulee mitättömän pieni tai nolla.

Ymmärtäkää tässä yksityiskohtaisesti subatomisten hiukkasten käsite.

Tämän vuoksi jalokaasut ovat vähiten reaktiivisia, koska niiden uloin rata on täysin täynnä. Muiden alkuaineiden reaktiivisuus riippuu kuitenkin niiden kyvystä saada jalokaasukonfiguraatio. Se auttaa myös määrittämään atomin valenssin.

Täydellisen oktetin saavuttaminen

Jos atomin uloimmalla kuorella on yhteensä 8 elektronia, sanotaan atomin saavuttaneen täydellisen oktetin. Atomin on saatava, menetettävä tai jaettava tietty määrä elektroneja uloimmalta kuoreltaan saadakseen täydellisen oktetin. Näin ollen atomin kapasiteetti on niiden elektronien kokonaismäärä, jotka on saatu, menetetty tai jaettu atomin uloimman atomin oktettijärjestelyn täydentämiseksi. Tämä atomin kapasiteetti määrittää myös atomin valenssin.

Esimerkiksi vedyllä on 1 elektroni uloimmalla kiertoradallaan, joten sen on menetettävä 1 elektroni saavuttaakseen stabiiliuden tai oktetin. Näin ollen vedyn valenssi on 1. Vastaavasti magnesiumilla on 2 elektronia uloimmalla kiertoradallaan, ja sen täytyy menettää niitä saavuttaakseen oktetin ja saadakseen stabiiliuden. Näin ollen magnesiumin valenssi on 2.

Valenssi määräytyy myös sen mukaan, kuinka paljon atomit pystyvät saamaan elektroneja. Esimerkiksi fluorilla on 7 elektronia uloimmalla radallaan. On vaikeaa menettää 7 elektronia, mutta on helppoa saada yksi elektroni. Niinpä se saa yhden elektronin saadakseen kahdeksikon, joten fluorin valenssi on 1.

Voit ladata Atomin rakenne -huijarilevyn klikkaamalla alla olevaa latauspainiketta

Esimerkkejä valenssista

Natriumin valenssi

Natriumin järjestysluku on 11 (Z=11). Natriumin elektronikonfiguraatio voidaan kirjoittaa muodossa 2, 8, 1. Elektronit 2, 8, 1 jakautuvat kuoriin K, L, M. Näin ollen natriumin valenssielektroni on 1, ja sen on menetettävä 1 elektroni uloimmalta radaltaan saavuttaakseen kahdeksikon. Natriumin valenssi on siis 1.

(Lähde: examfear)

Kloorin valenssi

Kloorin järjestysluku on 17 (Z=17). Kloorin elektronikonfiguraatio voidaan kirjoittaa seuraavasti: 2, 8, 7. Elektronit 2, 8, 7 jakautuvat kuoriin K, L ja M. Näin ollen kloorin valenssielektroni on 7, ja sen on saatava 1 elektroni uloimmalta radalta saadakseen kahdeksikon. Näin ollen kloorin valenssi on 1.

(Lähde: examfear)

Esimerkkejä valenssista kemiallisen kaavan perusteella

Ammoniakki (NH3)

Tiedämme, että valenssi on atomin kyky yhdistyä tietyn määrän toisen alkuaineen atomeja kanssa. Ammoniakin tapauksessa yksi typpiatomi yhdistyy 3 vetyatomin kanssa. Vedyn järjestysluku on 7. Elektronikonfiguraatio on 2, 5. 2, 5 elektronia jakautuu radoille K, L. Siksi typpiatomin on saatava 3 elektronia uloimpaan kiertorataansa, jotta se täydentäisi kahdeksikon.

Typpiatomi yhdistyy NH3:n tapauksessa 3 vetyatomin kanssa. Siksi sen valenssi on 3. Ammoniakissa olevat vetyatomit yhdistyvät kuitenkin yhden typpiatomin kanssa. Siksi vedyn valenssi on yksi. Näin yhdisteiden kemialliset kaavat muodostuvat vaihtamalla valenssit.

Valenssin käyttötarkoitukset

• Se auttaa kemiallisen kaavan määrittämisessä.
• Se auttaa määrittämään, kuinka monta alkuaineen atomia yhdistyy toisen alkuaineen kanssa muodostaakseen minkä tahansa kemiallisen kaavan.

Valenssin määritysmenetelmät

Jaksollisessa järjestelmässä esiintyvän alkuaineen saman ryhmän valenssi on sama. Jos tarkastelemme jaksollisen järjestelmän ryhmää 8, kaikilla ryhmän 8 alkuaineilla on täysin täytetty uloin kiertorata ja ne ovat saavuttaneet kahdeksikkojärjestyksen. Ryhmän 8 alkuaineiden valenssi on siis nolla. Minkä tahansa alkuaineen valenssi voidaan määrittää ensisijaisesti kolmella eri menetelmällä:

1) Oktettisääntö

Jos emme voi käyttää jaksollista järjestelmää valenssin määrittämiseen, noudatetaan oktettisääntöä. Tämän säännön mukaan alkuaineen tai kemikaalin atomeilla on taipumus saada 8 elektronia uloimmalle kiertoradalleen joko saamalla tai menettämällä elektroneja missä tahansa yhdisteen muodossa, jossa se esiintyy. Atomilla voi olla enintään 8 elektronia uloimmalla radallaan. 8 elektronin läsnäolo uloimmalla kuorella osoittaa atomin vakautta.

Atomilla on taipumus menettää elektroni, jos sillä on yhdestä neljään elektronia uloimmalla radallaan. Kun atomi luovuttaa näitä vapaita elektroneja, sillä on positiivinen valenssi. Atomi saa elektroneja, jos sillä on neljästä seitsemään elektronia uloimmalla radallaan. Tällöin on helpompi ottaa elektroni vastaan kuin luovuttaa se. Sen vuoksi määritämme valenssin vähentämällä elektronien lukumäärät luvusta 8. Kaikilla jalokaasuilla on 8 elektronia uloimmalla radallaan heliumia lukuun ottamatta. Heliumilla on 2 elektronia uloimmalla radallaan.

Lue, miten elektronit jakautuvat eri radoille

2) Jaksollisen järjestelmän avulla

Tässä menetelmässä valenssi lasketaan jaksollisen järjestelmän kaavion avulla. Esimerkiksi kaikilla sarakkeessa 1 esiintyvillä metalleilla, olipa kyseessä vety, litium, natrium ja niin edelleen, on valenssi +1. Vastaavasti kaikilla sarakkeessa 17 olevilla alkuaineilla, kuten fluorilla, kloorilla ja niin edelleen, on valenssi -1. Kaikki jalokaasut on sijoitettu sarakkeeseen 18. Nämä alkuaineet ovat inerttejä, ja niiden valenssi on 0.

Tässä valenssinmääritysmenetelmässä on kuitenkin poikkeus. Tietyillä alkuaineilla, kuten kuparilla, raudalla ja kullalla, on useita aktiivisia kuoria. Tämä poikkeus havaitaan yleensä siirtymämetalleissa sarakkeesta 3-10. Sitä havaitaan myös raskaammissa alkuaineissa sarakkeesta 11-14, lantanideissa (57-71) ja aktinideissa (89-103).

3) Kemiallisen kaavan perusteella

Tämä menetelmä perustuu oktettisääntöön. Monien siirtymäalkuaineiden tai radikaalien valenssit voidaan määrittää tietyssä yhdisteessä tarkkailemalla, miten se kemiallisesti yhdistyy tunnetun valenssin omaavien alkuaineiden kanssa. Tällöin noudatetaan oktettisääntöä, jossa alkuaineet ja radikaalit yhdistyvät ja pyrkivät saamaan kahdeksan elektronia uloimmalle kuorelle tullakseen stabiileiksi.

Tarkastellaan esimerkiksi yhdistettä NaCl. Tiedämme, että natriumin (Na) valenssi on +1 ja kloorin (Cl) -1. Sekä natriumin että kloorin on saatava yksi elektroni ja vastaavasti menetettävä yksi elektroni saavuttaakseen stabiilin uloimman radan. Siksi natrium luovuttaa elektronin ja kloori ottaa saman elektronin. Näin valenssi määräytyy. Se on klassinen esimerkki myös ionireaktiosta.

Tutustu Thomsonin atomimalliin tässä yksityiskohtaisesti.

Valenssin ja hapetusluvun ero

Atomin yhdistymiskykyä kutsutaan valenssiksi. Se on siis sen valenssielektronin määrä, jonka atomi voi saada tai menettää uloimmalta radaltaan. Hapetusluku on varaus, jonka atomi voi kantaa.

Esimerkiksi typen valenssi on 3, mutta sen hapetusluku voi vaihdella -3:sta +5:een. Hapetusluku on tietyn atomin oletettu varaus molekyylissä tai ionissa. Sen avulla voidaan määrittää atomin kyky saada tai menettää elektroneja tietyssä lajissa.

20 ensimmäisen alkuaineen valenssi

.

Elementti	Symboli	Atominumero	Valenssi
Vety	H	1	1
Helium	He	2	0
Lithium	Li	3	1
Beryllium	Be	4	2
Boori	B	5	3
Hiili	C	6	4
Typpi	N	7	3
Happi	O	8	2
Fluori	F	9	1
Neon	Ne	Ne	10	0
Natrium	Na	11	1
Magnesium	Mg	12	2
Aluminium	Al	13	3
Pii	Si	14	4
Fosfori	P	15	3
Rikki	S	16	2
Kloori	Cl	Cl	17	1
Argon	Ar	18	0
Kalium	K	19	1
Kalsium	Ca	20	2

Opiskele käsitteestä isotoopit ja isobaarit.

Ratkaistu kysymys sinulle

Kysymys: Määritä neonin, fosforin ja rikin valenssit.

Vastaus: Määritä neonin, fosforin ja rikin valenssit: Neon=0, fosfori= 3, rikki= 2. Selitys:

• Neonin atomiluku=10
  Neonin elektroninen konfiguraatio= 2, 8
  Seuraavasti valenssi =0 (Se on jo oktaattijärjestyksessä eli stabiilissa tilassaan)
• Fosforin atomiluku =15
  Fosforin elektroninen konfiguraatio= 2, 8, 5
  Siten Valenssi= 8-5=3
• Rikin atomiluku =16
  Rikin elektroninen konfiguraatio = 2, 8, 6
  Siten Valenssi= 8-6=2