Valencia

Valencia

Mindannyian tudjuk, hogy a víz kémiai képlete H2O. Hányszor elgondolkodtunk már azon, hogy miért írják “H2O”-nak és nem valami másnak? Mi az oka ennek a különleges képletnek? A fenti kérdésre a válasz a “Valencia”. Tudjunk meg többet a Valenciáról és arról, hogyan segít a képlet meghatározásában!

Suggested Videos

Mi a valencia?

A valencia az atomok vagy molekulák kombinációs képességének mértékegysége. Tehát egy elem atomjának az a képessége, hogy egy másik elem meghatározott számú atomjával reakcióba lépjen és egyesüljön.

Bővebb témakörök az Atom szerkezete

• Bevezetés: Az atom szerkezete
• Atomszám
• Bohr atommodellje
• Töltött részecskék az anyagban
• Izobárok
• Izotópok
• Massza Szám
• Neutronok
• Rutherford atommodellje
• Thomson atommodellje
• Hogyan oszlanak el az elektronok a különböző pályákon (héjakon)?
• Sub-Atomrészecskék
• Atommodellek
• Az atomi pályák alakjai
• A pályák energiái
• Kvantumszámok
• A Bohr-féle atommodellhez vezető fejlődés
• Emisszió és Abszorpciós spektrumok
• Az atom kvantummechanikai modellje felé

A valencia fogalmának magyarázata

Az elektronok az atomban különböző pályákon (héjakon) helyezkednek el, amelyeket K alakban ábrázolunk, L, M, N és így tovább. Az atom legkülső héjában/pályáján lévő elektronokat valenciaelektronoknak nevezzük. A valenciaelektronok minden kémiai reakcióban részt vesznek, mert a legkülső pálya általában több energiát tartalmaz, mint a többi pályán lévő elektronok.

A Bohr-Bury-séma szerint az atom legkülső pályáján legfeljebb 8 elektron van. Ha azonban a legkülső pálya teljesen kitöltött, akkor az adott elemben nagyon kevés vagy egyáltalán nem figyelhető meg kémiai aktivitás. A kombinációs képességük elhanyagolhatóvá vagy nullává válik.

A szubatomi részecskék fogalmát itt részletesen megismerhetjük.

Ez az oka annak, hogy a nemesgázok a legkevésbé reaktívak, mert a legkülső pályájuk teljesen kitöltött. Más elemek reaktivitása azonban attól függ, hogy képesek-e nemesgáz-konfigurációt felvenni. Ez segít az atom valenciájának meghatározásában is.

Teljes oktett elérése

Ha egy atom legkülső héjában összesen 8 elektron van, akkor azt mondjuk, hogy az atom teljes oktettet ért el. Egy atomnak meghatározott számú elektront kell nyernie, elveszítenie vagy megosztania a legkülső pályájáról ahhoz, hogy teljes oktettet kapjon. Ezért egy atom kapacitása a legkülső atomban lévő nyolcas elrendezésének befejezéséhez nyert, elveszített vagy megosztott elektronok teljes száma. Az atomnak ez a kapacitása határozza meg az atom valenciáját is.

A hidrogénnek például 1 elektronja van a legkülső pályáján, így 1 elektront kell elveszítenie a stabilitás vagy oktett eléréséhez. Így a hidrogén valenciája 1. Hasonlóképpen, a magnéziumnak 2 elektronja van a legkülső pályáján, és ezeket el kell veszítenie ahhoz, hogy elérje a nyolcadot és stabilitást kapjon. Ezért a magnézium valenciája 2.

A stabilitást az atomok elektronnyerési képessége is meghatározza. Például a fluornak 7 elektronja van a legkülső pályáján. Nehéz 7 elektront elveszíteni, de könnyű egy elektront nyerni. Így egy elektront fog nyerni, hogy nyolcadot kapjon, így a fluor valenciája 1.

Az alábbi letöltés gombra kattintva letöltheted az Atomok szerkezete puskát

Példák a valenciára

Nátrium valenciája

A nátrium atomi száma 11 (Z=11). A nátrium elektronkonfigurációja a következőképpen írható fel: 2, 8, 1. A 2, 8, 1 elektron a K, L, M héjakban helyezkedik el. Ezért a nátrium valenciaelektronja 1, és a legkülső pályáról 1 elektront kell elveszítenie ahhoz, hogy elérje a nyolctagúságot. Ezért a nátrium valenciája 1.

(Forrás: examfear)

Klór valenciája

A klór atomi száma 17 (Z=17). A klór elektronkonfigurációja a következőképpen írható fel: 2, 8, 7. A 2, 8, 7 elektron a K, L, M héjakban helyezkedik el. Ezért a klór valenciaelektronja 7, és a legkülső pályáról 1 elektront kell nyernie ahhoz, hogy elérje a nyolctagúságot. Ezért a klór valenciája 1.

(Forrás: examfear)

Példák a valenciára a kémiai képlet alapján

Ammónia (NH3)

Tudjuk, hogy a valencia egy atom azon képessége, hogy egy másik elem meghatározott számú atomjával egyesüljön. Az ammónia esetében egy nitrogénatom 3 hidrogénatommal egyesül. A hidrogén atomszáma 7. Elektronkonfigurációja 2, 5. A 2, 5 elektron a K, L pályákon oszlik el. Ezért a nitrogénatomnak 3 elektront kell nyernie a legkülső pályáján, hogy teljes legyen az oktett.

A nitrogénatom az NH3 esetében 3 hidrogénatommal egyesül. Ezért a valenciája 3. Az ammóniában jelen lévő hidrogénatomok azonban egy nitrogénatommal egyesülnek. Ezért a hidrogén valenciája egy. Így alakulnak ki a vegyületek kémiai képletei a valenciák felcserélésével.

A valencia felhasználása

• A kémiai képlet meghatározásában segít.
• Segít annak meghatározásában, hogy egy elem hány atomja egyesül egy másik elemmel egy tetszőleges kémiai képlet kialakításához.

A valencia meghatározásának módszerei

A periódusos rendszerben szereplő elem azonos csoportjának valenciája azonos. Ha a periódusos rendszer 8. csoportját tekintjük, a 8. csoport minden elemének teljesen kitöltött a legkülső pályája, és elérte a nyolcas elrendeződést. A 8. csoport elemei tehát nulla valenciájúak. Bármely elem valenciáját elsősorban 3 különböző módszerrel lehet meghatározni:

1) Az oktett-szabály

Ha nem tudjuk a periódusos rendszer segítségével meghatározni a valenciát, akkor az oktett-szabályt követjük. Ez a szabály azt mondja ki, hogy egy elem vagy vegyület atomjai hajlamosak arra, hogy 8 elektronra tegyenek szert a legkülső pályájukon, akár elektronokat nyernek, akár elektronokat veszítenek, bármilyen vegyületformában vannak is jelen. Egy atomnak legfeljebb 8 elektron lehet a legkülső pályáján. A 8 elektron jelenléte a legkülső héjban az atom stabilitását jelzi.

Egy atom hajlamos elektronvesztésre, ha a legkülső pályáján 1-4 elektron van. Ha egy atom leadja ezeket a szabad elektronokat, akkor pozitív valenciájú. Egy atom elektronokat nyer, ha a legkülső pályáján négy-hét elektron van. Ilyenkor könnyebb elektront felvenni, mint leadni. Ezért a valenciát úgy határozzuk meg, hogy az elektronok számát kivonjuk 8-ból. A hélium kivételével minden nemesgáznak 8 elektron van a legkülső pályáján. A héliumnak 2 elektronja van a legkülső pályáján.

Olvasd el, hogyan oszlanak el az elektronok a különböző pályákon

2) A periódusos rendszer felhasználásával

Ezzel a módszerrel a valenciát a periódusos rendszer táblázatára hivatkozva számítjuk ki. Például az 1. oszlopban található összes fém, legyen az hidrogén, lítium, nátrium stb. +1-es valenciával rendelkezik. Hasonlóképpen, a 17. oszlopban lévő összes elemnek -1 a valenciája, mint például a fluor, a klór stb. Az összes nemesgáz a 18. oszlopban található. Ezek az elemek inertek és 0-valenciájúak.

A valencia meghatározásának ezen módszere alól azonban van egy kivétel. Bizonyos elemeknek, például a réznek, a vasnak és az aranynak több aktív héja van. Ez a kivétel általában a 3-10. oszlopba tartozó átmeneti fémeknél figyelhető meg. Megfigyelhető a 11-14. oszlopból származó nehezebb elemeknél, a lantanidáknál (57-71) és az aktinoidáknál (89-103) is.

3) A kémiai képletek alapján

Ez a módszer az oktett-szabályon alapul. Számos átmeneti elem vagy gyök valenciája meghatározható egy adott vegyületben úgy, hogy megfigyeljük, hogyan egyesül kémiailag ismert valenciájú elemekkel. Ebben az esetben az oktett-szabályt követik, ahol az elemek és gyökök egyesülve igyekeznek nyolc elektronhoz jutni a legkülső héjban, hogy stabilak legyenek.

Elképzelhető például a NaCl vegyület. Tudjuk, hogy a nátrium (Na) valenciája +1, a klór (Cl) pedig -1. Mind a nátriumnak, mind a klórnak egy-egy elektront kell nyernie, illetve elveszítenie ahhoz, hogy stabil legkülső pályára kerüljön. Ezért a nátrium lead egy elektront, a klór pedig felveszi ugyanezt az elektront. Így határozzuk meg a valenciát. Ez az ionos reakció klasszikus példája is.

Ismerd meg itt részletesen Thomson atommodelljét.

A valencia és az oxidációs szám közötti különbség

Az atom kombinációs képességét valenciának nevezzük. Ez tehát az a valenciaelektronszám, amelyet egy atom a legkülső pályájáról nyerhet vagy veszíthet el. Az oxidációs szám az a töltés, amelyet egy atom hordozni tud.

A nitrogénnek például 3 a valenciája, de az oxidációs száma -3 és +5 között változhat. Az oxidációs szám egy adott atom feltételezett töltése egy molekulában vagy ionban. Segít meghatározni az atom azon képességét, hogy egy adott fajon belül elektronokat nyerjen vagy veszítsen.

Az első 20 elem valenciája

.

.

.

Elem	Szimbólum	Atomszám	Valencia
Hidrogén	H	1	1
Hélium	He	2	0
Lítium	Li	3	1
Berillium	Be	4	2
Bór	B	5	3
Szén	C	6	4
Nitrogén	N	7	3
Oxygen	O	8	2
Fluor	F	9	1
Neon	Ne	10	0
Nátrium	Na	11	1
Magnézium	Mg	12	2
Aluminium	Al	13	3
Silícium	Si	14	4
Foszfor	P	15	3
Kén	S	16	2
Klór	Cl	17	1
Argon	Ar	18	0
Kálium	K	19	1
Kalcium	Ca	20	2

Isotópok és izobárok fogalmának megismerése.

Egy megoldott kérdés az Ön számára

Kérdés: Határozza meg a neon, a foszfor és a kén valenciáját.

Válasz: A neon, a foszfor és a kén valenciaértékét: Neon=0, foszfor= 3, kén= 2. Magyarázat:

• Neon atomszáma=10
  Neon elektronkonfigurációja= 2, 8
  Ezért valencia =0 (már a nyolcas elrendezésben vagy stabil állapotban van)
• Foszfor atomszáma =15
  Foszfor elektronkonfigurációja= 2, 8, 5
  Ezért a valencia= 8-5=3
• Kén atomszáma =16
  Kén elektronkonfigurációja = 2, 8, 6
  Ezért a valencia= 8-6=2