Valenza degli elementi chimici

Definizione di valenza

La valenza è definita come il numero di legami che un atomo di un elemento chimico può creare collegandosi con altri atomi. Cos’altro dovremmo sapere sulla valenza degli elementi chimici?

• La valenza degli elementi è espressa in numeri romani;
• nel caso di elementi chimici che si combinano in composti creando legami covalenti, la valenza può essere determinata sulla base di una formula di struttura (la valenza di un elemento è pari al numero di legami creati da un dato atomo di quell’elemento nel composto);
• la valenza degli elementi nello stato elementare è sempre zero;
• per gli ioni, la valenza di un elemento è uguale in numero alla carica di quello ione (esclusi i segni positivi e negativi).

Valenza e stato di ossidazione di un elemento chimico

I termini di valenza e stato di ossidazione di un elemento sono spesso usati in modo intercambiabile. Questo è giustificato? Sfortunatamente, un tale approccio a questi concetti non è corretto. Il motivo principale per cui si sbagliano è la loro rappresentazione grafica: entrambi i termini utilizzano numeri romani. Lo stato di ossidazione di un elemento che compone una determinata sostanza è definito come il numero di cariche positive o negative che potrebbero essere attribuite agli atomi di quell’elemento se le molecole di quella sostanza avessero una struttura ionica, cioè se fossero in grado di decomporsi in ioni. Ciò che è importante, il termine "stato di ossidazione" è convenzionale, poiché per definizione presuppone solo la presenza di legami ionici, il che non è sempre il caso. Pertanto, mentre lo stato di ossidazione determina la carica di un ipotetico ione prodotto dalla decomposizione di un composto chimico, la valenza definisce il numero di legami che l’elemento può formare. Inoltre lo stato di ossidazione assume valori positivi e negativi, a differenza della valenza che è sempre positiva.

Ogni elemento ha una sola valenza?

Diversi elementi chimici non interagiscono allo stesso modo. Di conseguenza, la loro valenza varia in base all’elemento con cui formano un legame. Dobbiamo sempre dichiarare la valenza dell’elemento nel composto se assume più di un valore. Molti elementi chimici hanno una valenza variabile. Quale composto chimico è formato dall’elemento, e quali sono gli altri componenti, determina la valenza dell’elemento. Ad esempio, uno di questi elementi è l’azoto . La sua valenza massima è V. Può assumere anche valori inferiori. Ad esempio, nell’acido triossonitrico (V) , la valenza dell’azoto è V, mentre nell’acido diossonitrico (III) la sua valenza è inferiore ed è uguale a III. Ci sono altri esempi simili. Un aiuto nel determinare la valenza di un elemento chimico è fornito dalla tavola periodica degli elementi . Per fare un esempio, la valenza degli elementi del gruppo I è I, e la valenza degli elementi del gruppo II è II. Il cloro e gli altri metalli del gruppo 17, ultimi nella formula (es….Cl), hanno valenza I. La tavola periodica permette anche di determinare la valenza massima degli elementi dei gruppi principali nei composti chimici con ossigeno e idrogeno.

Determinare le formule dei composti chimici usando la loro valenza

In natura, gli elementi chimici possono essere più o meno inclini all’interazione per formare composti chimici. Con l’uso dei simboli delle lettere chimiche riconosciuti a livello mondiale e la valenza dei singoli elementi, annotiamo i composti chimici utilizzando le formule. Distinguiamo formule strutturali, semi-strutturali e molecolari.

Formula strutturale

Con questa formula possiamo mostrare la struttura di una molecola di un composto chimico specifico. Include il tipo e la quantità di atomi così come tutti i legami esistenti tra di loro.

Formula semistrutturale

In questa formula creiamo una sorta di raggruppamento di elementi: raggruppiamo il carbonio con gli idrogeni separatamente dai gruppi funzionali. Le formule semistrutturali, nella loro notazione, mostrano i legami esistenti tra successivi atomi di carbonio e gruppi funzionali.

Formula molecolare

La formula più comune utilizzata per la descrizione simbolica di un composto chimico, ad esempio la formula molecolare del cloruro di sodio (sale comune), è NaCl. Include il tipo e la quantità di atomi. Così, quando conosciamo alcune regole fondamentali riguardanti la valenza degli elementi chimici, possiamo facilmente annotare la formula molecolare e la formula strutturale di una molecola composta da due elementi chimici:

• il primo passo è annotare i simboli chimici degli elementi che compongono il composto uno accanto all’altro;
• poi, nell’angolo in alto a destra, con i numeri romani, scriviamo le loro valenze, che poi scriviamo sotto gli elementi in basso (trasversalmente!);
• le valenze annotate formano il rapporto di massa degli elementi inclusi nel composto. Se questo non è il rapporto più basso, i numeri dovrebbero essere divisi per il loro dividendo comune;
• quindi i numeri dovrebbero essere scritti (in numeri arabi) nell’angolo in basso a destra dei simboli chimici degli elementi (non scrivere il numero uno).

La formula strutturale di un composto chimico viene creata in modo simile:

• prima annotare i simboli delle lettere degli elementi che formano il composto (come il numero di atomi dell’elemento che è stato determinato in precedenza, in base alla formula molecolare);
• per ogni simbolo segnare tanti punti quanta è la valenza dell’elemento corrispondente;
• collegare i punti scritti tra gli atomi (non può essere lasciato alcun punto); ogni collegamento rappresenta un legame chimico.

Valenza di elementi chimici determinata ‘ad occhio nudo

È possibile definire la valenza di un elemento chimico in un composto chimico "ad occhio nudo"? Risulta essere possibile, ma dovremmo ricordarci di essere un po’ cauti quando usiamo questo metodo. Molti di noi associano il mondo della chimica alle boccette contenenti soluzioni dai colori più intensi. Tali soluzioni si possono ottenere grazie soprattutto ai metalli che sono riportati nel blocco d della tavola periodica degli elementi. La maggior parte di questi metalli ha colori intensi che, con un certo grado di probabilità, possono indicare la valenza dell’elemento. Per fare un esempio:

• i sali di ferro (II) nelle soluzioni sono di colore verde chiaro e i sali di ferro (III) sono gialli,
• i sali di cobalto (II) sono rosa e i sali di cobalto (III) sono blu,
• i sali di cromo (II) nelle soluzioni sono blu e i sali di cromo (III) hanno un colore viola.