Articles

Valence (Chemia)

etymologia słów valence (Liczba mnoga valences) i valency (liczba mnoga valencies) sięga 1425, co oznacza „ekstrakt, przygotowanie”, z łac. valentia „Siła, pojemność”, z wcześniejszego valor „wartość, wartość”, a chemiczne znaczenie odnoszące się do „łączącej mocy pierwiastka” pochodzi z 1884, z niemieckiego Valenz.

kombinacje cząstek ostatecznych Williama Higginsa (1789)

koncepcja Walencji została opracowana w drugiej połowie XIX wieku i pomogła z powodzeniem wyjaśnić strukturę molekularną związków nieorganicznych i organicznych.Poszukiwanie przyczyn leżących u podstaw Walencji doprowadziło do powstania nowoczesnych teorii wiązania chemicznego, w tym atomu sześciennego (1902), struktur Lewisa (1916), teorii wiązania walencyjnego (1927), orbitali molekularnych (1928), teorii odpychania par elektronowych powłoki walencyjnej (1958) i wszystkich zaawansowanych metod chemii kwantowej.

w 1789 roku William Higgins opublikował poglądy na to, co nazwał kombinacjami cząstek „ostatecznych”, co zapowiadało koncepcję wiązań walencyjnych. Gdyby, na przykład, według Higginsa, siła między ostateczną cząstką tlenu a ostateczną cząstką azotu wynosiła 6, to siła siły zostałaby odpowiednio podzielona, podobnie jak w przypadku innych kombinacji cząstek ostatecznych (patrz ilustracja).

dokładne początki teorii wartościowości chemicznej można jednak prześledzić w pracy Edwarda Franklanda z 1852 roku, w której połączył starszą teorię radykalną z myślami o powinowactwie chemicznym, aby pokazać, że niektóre pierwiastki mają tendencję do łączenia się z innymi pierwiastkami, tworząc związki zawierające 3, tj., w grupach 3-atomowych (np. NO3, NH3, NI3 itp.) lub 5, tzn. w grupach 5-atomowych (np. NO5, NH4O, PO5 itd.), odpowiedniki dołączonych elementów. Według niego, jest to sposób, w jaki ich powinowactwa są najlepiej zaspokajane, i podążając za tymi przykładami i postulatami, deklaruje, jak oczywiste jest, że

panuje tendencja lub prawo (tutaj) i że bez względu na to, jakie mogą być znaki łączących się atomów, Siła łącząca przyciągającego elementu, jeśli można pozwolić na to określenie, jest zawsze zaspokajana przez tę samą liczbę tych atomów.

to „połączenie mocy” zostało później nazwane kwantywnością lub Walencją (i Walencją przez amerykańskich chemików). W 1857 August Kekulé zaproponował stałe wartościowania dla wielu pierwiastków, takich jak 4 dla węgla, i wykorzystał je do zaproponowania wzorów strukturalnych dla wielu cząsteczek organicznych, które są akceptowane do dziś.

większość XIX-wiecznych chemików zdefiniowała wartość elementu jako liczbę jego wiązań bez rozróżniania różnych rodzajów wartościowości lub wiązania. Jednak w 1893 Alfred Werner opisał kompleksy koordynacyjne metali przejściowych, takie jak Cl3, w których wyróżnił walencje główne i pomocnicze (niem. „Hauptvalenz” i „Nebenvalenz”), odpowiadające współczesnym pojęciom odpowiednio stanu utlenienia i liczby Koordynacyjnej.

dla pierwiastków grupy głównej, w 1904 Richard Abegg rozważał wartościowość dodatnią i ujemną (maksymalne i minimalne Stany utlenienia) i zaproponował zasadę Abegga, że ich różnica często wynosi 8.

elektrony i walencjaedytuj

model Rutherforda atomu jądrowego (1911) wykazał, że zewnętrzna część atomu jest zajęta przez elektrony, co sugeruje, że elektrony są odpowiedzialne za interakcje atomów i tworzenie wiązań chemicznych. W 1916 r. Gilbert N. Lewis wyjaśnił Walencję i wiązanie chemiczne pod względem tendencji atomów (grupy głównej)do osiągnięcia stabilnego oktetu 8 elektronów walencyjnych. Według Lewisa wiązanie kowalencyjne prowadzi do oktetów przez dzielenie elektronów, a wiązanie jonowe prowadzi do oktetów przez przeniesienie elektronów z jednego atomu do drugiego. Termin kowalencja jest przypisywany Irvingowi Langmuirowi, który stwierdził w 1919 roku, że „liczba par elektronów, które dany atom dzieli z sąsiednimi atomami, nazywa się kowalencją tego atomu”. Przedrostek co-oznacza „razem”, tak, że co-walencyjne Wiązanie oznacza, że atomy mają wspólną Walencję. Po tym, to jest teraz bardziej powszechne mówić o wiązań kowalencyjnych, a nie Walencja, który wypadł z użycia w pracach wyższego poziomu z postępów w teorii wiązania chemicznego, ale nadal jest szeroko stosowany w badaniach elementarnych, gdzie zapewnia heurystyczne wprowadzenie do tematu.

w 1930 roku Linus Pauling zaproponował, że istnieją również polarne wiązania kowalencyjne, które są pośrednie między kowalencyjnymi i jonowymi, i że stopień charakteru jonowego zależy od różnicy elektroujemności dwóch połączonych atomów.

Pauling rozważał również cząsteczki hiperwartościowe, w których elementy grupy głównej mają pozorną wartość większą niż maksymalna 4 dozwolona przez regułę oktetową. Na przykład w cząsteczce heksafluorku siarki (SF6) Pauling uznał, że siarka tworzy prawdziwe wiązania dwuelektronowe 6 przy użyciu hybrydowych orbitali atomowych sp3d2, które łączą jeden Orbital s, trzy P i dwa orbitale D. Jednak niedawno obliczenia kwantowo-mechaniczne na tej i podobnych cząsteczkach wykazały, że rola orbitali d w wiązaniu jest minimalna i że cząsteczkę SF6 należy opisać jako mającą 6 polarnych wiązań kowalencyjnych (częściowo jonowych) wykonanych z tylko czterech orbitali na siarce (jeden s i trzy p) zgodnie z zasadą oktetu, wraz z sześcioma orbitalami na fluorach. Podobne obliczenia na cząsteczkach metali przejściowych pokazują, że rola orbitali p jest niewielka, tak że jeden Orbital s i pięć orbitali d na metalu wystarczają do opisania wiązania.