Валентность атомов в химии: определение, примеры и связь со связями

Валентность — это способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей. Она показывает, сколько других атомов (или атомов водорода) может присоединить к себе атом данного элемента.

Основные понятия

• Химическая связь: Сила, удерживающая атомы вместе в молекулах и соединениях.
• Атом: Наименьшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства.
• Молекула: Частица, состоящая из двух или более атомов, связанных химическими связями.

Как определяется валентность?

Чаще всего валентность определяется числом электронов, которые атом может отдать, принять или обобществить для образования химических связей.

• Электроны внешней оболочки: Валентность часто связана с электронами на самой внешней энергетической оболочке атома.
• Правило октета: Атомы стремятся иметь 8 электронов на внешней оболочке (как у благородных газов), что делает их стабильными. Для достижения этой цели они образуют химические связи.

Примеры валентности

• Водород (H): Имеет 1 электрон и обычно образует 1 связь. Его валентность = I.
• Кислород (O): Имеет 6 электронов на внешней оболочке и обычно принимает 2 электрона, образуя 2 связи. Его валентность = II. В воде (H₂O) кислород связан с двумя атомами водорода.
• Углерод (C): Имеет 4 электрона на внешней оболочке и может образовывать 4 связи. Его валентность = IV. В метане (CH₄) углерод связан с четырьмя атомами водорода.
• Хлор (Cl): Имеет 7 электронов на внешней оболочке и обычно принимает 1 электрон, образуя 1 связь. Его валентность = I.

Валентность и степени окисления

Важно не путать валентность со степенью окисления.

• Валентность: Всегда положительное число, показывающее число связей.
• Степень окисления: Может быть положительной, отрицательной или нулевой, показывая условный заряд атома в соединении, если бы все связи были ионными.

Формулы

Валентность часто указывается римскими цифрами после названия элемента, например, в оксиде железа(III) — \(\text{Fe}_2\text{O}_3\), железо имеет валентность III.