Valentnost (hemija)

Valentnost ili valenc(ij)a je broj koji pokazuje sa koliko atoma vodonika se jedini neki hemijski element. Valencu nekog elementa određuje broj elektrona tog elementa koji učestvuju u stvaranju hemijske veze. Valence elemenata mogu imati vrednost od I do VIII, jer je 8 maksimalan broj elektrona u valentnom energetskom nivou. Valenca elemenata je uvek ceo broj. Ona može biti promenljiva i nepromenljiva. Valenca plemenitih gasova je nula.^[1]^[2] Valence elemenata prve i sedme periode su I, druge i šeste II, treće i pete III, a četvrte IV.

Opis[уреди | уреди извор]

Kapacitet kombinovanja, ili afinitet atoma datog elementa određuje se brojem atoma vodonika sa kojima se kombinuje. U metanu, ugljenik ima valencu 4; u amonijaku azot ima valencu 3; u vodi kiseonik ima valencu 2; a u hlorovodoniku hlor ima valencu od 1. Hlor, pošto ima valentnost od jedan, može biti zamenjen vodonikom. Fosfor ima valencu 5 u fosfor pentahloridu, PCl₅. Valentni dijagrami jedinjenja predstavljaju povezanost elemenata, s linijama povučenim između dva elementa, koje se ponekad nazivaju i veze, što predstavlja zasićenu valenciju za svaki element.^[3] Dve tabele u nastavku prikazuju neke primere različitih jedinjenja, njihove valentne dijagrame i valencije za svaki element jedinjenja.

Jedinjenje	H₂ Vodonik	CH₄ Metan	C₃H₈ Propan	C₂H₂ Acetilen
Dijagram
Valencije	Vodonik: 1	Ugljenk: 4 Vodonik: 1	Ugljenik: 4 Vodonik: 1	Ugljenik: 4 Vodonik: 1

Jedinjenje	NH₃ Amonijak	NaCN Natrijum cijanid	H₂S Vodonik sulfid	H₂SO₄ Sumporna kiselina	Cl₂O₇ Dihlor heptoksid
Dijagram
Valencije	Azot: 3 Vodonik: 1	Natrijum: 1 Ugljenik: 4 Azot: 3	Sumpor: 2 Vodonik: 1	Sumpor: 6 Kiseonik: 2 Vodonik: 1	Hlor: 7 Kiseonik: 2

Moderne definicije[уреди | уреди извор]

Valencija je definisana po IUPAC-u kao:^[4]

Maksimalan broj jednovalentnih atoma (izvorno atoma vodonika ili hlora) koji mogu da se kombinuju sa atomom elementa koji se razmatra, ili sa fragmentom, ili za koji atom ovog elementa može biti zamenjen.

Alternativni savremeni opis je:^[5]

Broj atoma vodonika koji se mogu kombinovati sa elementom u binarnom hidridu ili dvostruko veći broj atoma kiseonika koji se kombinuju sa elementom u njegovom oksidu ili oksidima.

Ova definicija se razlikuje od IUPAC definicije, jer se za element može reći da ima više od jedne valencije.

Veoma slična moderna definicija data u jednom nedavnom članku definiše valenciju određenog atoma u molekulu kao „broj elektrona koji atom koristi u vezivanju“, sa dve ekvivalentne formule za izračunavanje valencije:^[6]

valencija = broj elektrona u valentnoj ljusci slobodnog atoma - broj nevezujućih elektrona atomu u molekulu,

i

valencija = broj veza + formalni naboj.

Istorijski razvoj[уреди | уреди извор]

Etimologija reči valencija (množina valencije) i valenca (množina valence) može se pratiti unazad do 1425, sa značenjem „ekstrakt, priprema”, od latinskog valentia „jačina, kapacitet”, od ranijeg valor „vredi, vrednost”, a hemijsko značanje „moć kombinovanja elemenata” je zabeleženo od 1884, od nemačkog Valenz.^[7]

Vilijam Higinsove kombinacije ultimatnih čestica (1789)

Koncept valencije razvijen je u drugoj polovini 19. veka i pomogao je da se uspešno objasni molekularna struktura neorganskih i organskih jedinjenja.^[3] Potraga za osnovnim uzrocima valencije dovela je do savremenih teorija hemijske veze, uključujući kubni atom (1902), Luisove strukture (1916), teoriju valentnih veza (1927), molekularne orbitale (1928), teoriju odbijanja elektronskih parova valentne ljuske (1958), i sve napredne metode kvantne hemije.

Godine 1789, Vilijam Higins objavio je stavove o onome što je nazvao kombinacijama „krajnjih“ čestica, što je nagoveštavalo koncept valentnih veza.^[8] Ako bi, na primer, prema Higinsu, sila između krajnje čestice kiseonika i krajnje čestice azota bila 6, tada bi snaga sile bila podeljena u skladu s tim, a takođe i za ostale kombinacije krajnjih čestica (pogledajte ilustraciju).

Tačan početak, međutim, teorije hemijskih valencija može se pratiti do članka Edvarda Franklanda iz 1852. godine u kojem je kombinovao stariju radikalnu teoriju sa razmišljanjima o hemijskom afinitetu da bi pokazao da određeni elementi imaju tendenciju da se kombinuju sa drugim elementima da formiraju jedinjenja koja sadrže 3, i.e. u grupama sa 3 atoma (npr. NO₃, NH₃, NI₃, itd) ili 5, i.e. u grupama sa 5 atoma (npr. NO₅, NH₄O, PO₅, itd), ekvivalenti od priloženih elemenata. Prema njegovim rečima, ovo je način na koji se njihovi afiniteti najbolje zadovoljavaju, i sledeći ove primere i postulate, izjavljuje koliko je očigledno da^[9]

„

Tendencija ili zakon prevladava (ovde), i da, bez obzira na to kakvi da su karakteri ujedinjenih atoma, kombinaciona moć privlačnog elementa, ako mi se može dozvoliti taj izraz, uvek zadovoljava isti broj ovih atoma.

”

Maksimalne valencije elemenata[уреди | уреди извор]

Maksimalne valencije za elemente zasnovane su na podacima sa liste oksidacionih stanja elemenata.

п р у Maksimalne valencije elemenata
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Grupa →
↓ Perioda
1	1 H																	2 He
2	3 Li	4 Be											5 B	6 C	7 N	8 O	9 F	10 Ne
3	11 Na	12 Mg											13 Al	14 Si	15 P	16 S	17 Cl	18 Ar
4	19 K	20 Ca	21 Sc	22 Ti	23 V	24 Cr	25 Mn	26 Fe	27 Co	28 Ni	29 Cu	30 Zn	31 Ga	32 Ge	33 As	34 Se	35 Br	36 Kr
5	37 Rb	38 Sr	39 Y	40 Zr	41 Nb	42 Mo	43 Tc	44 Ru	45 Rh	46 Pd	47 Ag	48 Cd	49 In	50 Sn	51 Sb	52 Te	53 I	54 Xe
6	55 Cs	56 Ba	57 La	72 Hf	73 Ta	74 W	75 Re	76 Os	77 Ir	78 Pt	79 Au	80 Hg	81 Tl	82 Pb	83 Bi	84 Po	85 At	86 Rn
7	87 Fr	88 Ra	89 Ac	104 Rf	105 Db	106 Sg	107 Bh	108 Hs	109 Mt	110 Ds	111 Rg	112 Cn	113 Nh	114 Fl	115 Mc	116 Lv	117 Ts	118 Og

				58 Ce	59 Pr	60 Nd	61 Pm	62 Sm	63 Eu	64 Gd	65 Tb	66 Dy	67 Ho	68 Er	69 Tm	70 Yb	71 Lu
				90 Th	91 Pa	92 U	93 Np	94 Pu	95 Am	96 Cm	97 Bk	98 Cf	99 Es	100 Fm	101 Md	102 No	103 Lr
Maksimalne valencije za elemente zasnovane su na podacima sa liste oksidacionih stanja elemenata.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nepoznato Boja pozadine pokazuje maksimalnu valentnost hemijskog elementa 1 (crvena) = gasovito 3 (crna) = čvrsto 80 (zelena) = tečno 109 (siva) = nepoznato Boja atomskog broja pokazuje agregatno stanje (na 0 °C i 1 atm) Primordijalni Od raspada Sintetički Rub pokazuje nalaženje elementa u prirodi

Reference[уреди | уреди извор]

^ Pure Appl. Chem. 66: 1175 (1994).
^ IUPAC. „valence”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
^ ^а ^б Partington, James Riddick (1921). A text-book of inorganic chemistry for university students (1st изд.). OL 7221486M.
^ IUPAC Gold Book definition: valence
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
^ Parkin, Gerard (мај 2006). „Valence, Oxidation Number, and Formal Charge: Three Related but Fundamentally Different Concepts”. Journal of Chemical Education. 83 (5): 791. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed083p791.
^ Harper, Douglas. „valence”. Online Etymology Dictionary.
^ Partington, J.R. (1989). A Short History of Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1.
^ Frankland, E. (1852). „On a New Series of Organic Bodies Containing Metals”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 142: 417—444. S2CID 186210604. doi:10.1098/rstl.1852.0020.

Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]

„Валенца" од IUPAC-а Gold Book (PDF формат)

[1] Pure Appl. Chem. 66: 1175 (1994).

[2] IUPAC. „valence”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).

[Partington-3] а ^б Partington, James Riddick (1921). A text-book of inorganic chemistry for university students (1st изд.). OL 7221486M.

[goldbook_valence-4] IUPAC Gold Book definition: valence

[5] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

[6] Parkin, Gerard (мај 2006). „Valence, Oxidation Number, and Formal Charge: Three Related but Fundamentally Different Concepts”. Journal of Chemical Education. 83 (5): 791. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed083p791.

[7] Harper, Douglas. „valence”. Online Etymology Dictionary.

[Partingtonhistory-8] Partington, J.R. (1989). A Short History of Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1.

[9] Frankland, E. (1852). „On a New Series of Organic Bodies Containing Metals”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 142: 417—444. S2CID 186210604. doi:10.1098/rstl.1852.0020.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]