L’etimologia delle parole valence (valenze plurali) e valency (valenze plurali) risale al 1425, che significa “estratto, preparazione”, dal latino valentia “forza, capacità”, dal valore precedente “valore, valore”, e il significato chimico riferito al “potere di combinazione di un elemento” è registrato dal 1884, dal tedesco Valenz.

William Higgins’ combinazioni di ultimate particelle (1789)

Il concetto di valenza, è stato sviluppato nella seconda metà del 19 ° secolo e ha contribuito con successo a spiegare la struttura molecolare dei composti inorganici e composti organici.La ricerca delle cause alla base della valenza ha portato alle moderne teorie del legame chimico, tra cui l’atomo cubico (1902), le strutture di Lewis (1916), la teoria del legame di valenza (1927), gli orbitali molecolari (1928), la teoria della repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza (1958) e tutti i metodi avanzati della chimica quantistica.

Nel 1789, William Higgins pubblicò opinioni su ciò che chiamava combinazioni di particelle “ultimate”, che prefiguravano il concetto di legami di valenza. Se, ad esempio, secondo Higgins, la forza tra la particella ultima di ossigeno e la particella ultima di azoto fosse 6, allora la forza della forza sarebbe divisa di conseguenza, e allo stesso modo per le altre combinazioni di particelle ultime (vedi illustrazione).

L’esatto inizio, tuttavia, della teoria delle valenze chimiche può essere ricondotta a un documento del 1852 di Edward Frankland, in cui ha combinato la vecchia teoria radicale con pensieri sull’affinità chimica per mostrare che alcuni elementi hanno la tendenza a combinarsi con altri elementi per formare composti contenenti 3, cioè, nei gruppi a 3 atomi (ad esempio, NO3, NH3, NI3, ecc.) o 5, cioè nei gruppi a 5 atomi (ad esempio, NO5, NH4O, PO5, ecc.), equivalenti degli elementi allegati. Secondo lui, questo è il modo in cui il loro affinità sono meglio soddisfatte, e seguendo questi esempi e postulati, che dichiara, come e ‘ evidente che

Una tendenza o di diritto che prevale (qui), e che, non importa ciò che i personaggi di unire gli atomi possono essere, la combinazione di potenza di attrarre elemento, se mi è consentito il termine, è sempre soddisfatto lo stesso numero di questi atomi.

Questa “combinazione di potenza” fu in seguito chiamata quantivalenza o valenza (e valenza dai chimici americani). Nel 1857 August Kekulé propose valenze fisse per molti elementi, come 4 per il carbonio, e le usò per proporre formule strutturali per molte molecole organiche, che sono ancora accettate oggi.

La maggior parte dei chimici del xix secolo definiva la valenza di un elemento come il numero dei suoi legami senza distinguere diversi tipi di valenza o di legame. Tuttavia, nel 1893 Alfred Werner descrisse complessi di coordinazione dei metalli di transizione come Cl3, in cui distingueva le valenze principali e secondarie (in tedesco: “Hauptvalenz” e “Nebenvalenz”), corrispondenti rispettivamente ai moderni concetti di stato di ossidazione e numero di coordinazione.

Per gli elementi del gruppo principale, nel 1904 Richard Abegg considerò valenze positive e negative (stati di ossidazione massimi e minimi) e propose la regola di Abegg secondo cui la loro differenza è spesso 8.

Elettroni e valenzamodifica

Il modello di Rutherford dell’atomo nucleare (1911) ha mostrato che l’esterno di un atomo è occupato da elettroni, il che suggerisce che gli elettroni sono responsabili dell’interazione degli atomi e della formazione di legami chimici. Nel 1916, Gilbert N. Lewis spiegò la valenza e il legame chimico in termini di tendenza degli atomi (gruppo principale) a raggiungere un ottetto stabile di 8 elettroni di valenza. Secondo Lewis, il legame covalente porta agli ottetti dalla condivisione di elettroni, e il legame ionico porta agli ottetti dal trasferimento di elettroni da un atomo all’altro. Il termine covalenza è attribuito a Irving Langmuir, che dichiarò nel 1919 che “il numero di coppie di elettroni che un dato atomo condivide con gli atomi adiacenti è chiamato covalenza di quell’atomo”. Il prefisso co-significa “insieme”, in modo che un legame co-valente significa che gli atomi condividono una valenza. Successivamente a ciò, è ora più comune parlare di legami covalenti piuttosto che di valenza, che è caduto fuori uso nel lavoro di livello superiore dai progressi nella teoria del legame chimico, ma è ancora ampiamente usato negli studi elementari, dove fornisce un’introduzione euristica all’argomento.

Nel 1930, Linus Pauling ha proposto che ci sono anche legami covalenti polari, che sono intermedi tra covalente e ionico, e che il grado di carattere ionico dipende dalla differenza di elettronegatività dei due atomi legati.

Pauling considerava anche molecole ipervalenti, in cui gli elementi del gruppo principale hanno valenze apparenti maggiori del massimo di 4 consentito dalla regola dell’ottetto. Ad esempio, nella molecola di esafluoruro di zolfo (SF6), Pauling ha considerato che lo zolfo forma 6 veri legami a due elettroni usando orbitali atomici ibridi sp3d2, che combinano uno s, tre p e due orbitali D. Tuttavia, più recentemente, calcoli quantomeccanici su questa e simili molecole hanno dimostrato che il ruolo degli orbitali d nel legame è minimo e che la molecola SF6 dovrebbe essere descritta come avente 6 legami covalenti polari (parzialmente ionici) costituiti da soli quattro orbitali sullo zolfo (uno s e tre p) secondo la regola dell’ottetto, insieme a sei orbitali sui fluori. Calcoli simili sulle molecole di metallo di transizione mostrano che il ruolo degli orbitali p è minore, quindi uno s e cinque orbitali d sul metallo sono sufficienti per descrivere il legame.