Valentie van chemische elementen

Definitie van valentie

Valentie wordt gedefinieerd als het aantal bindingen dat een atoom van een chemisch element kan creëren door verbinding te maken met andere atomen. Wat moeten we nog meer weten over de valentie van chemische elementen?

• De valentie van elementen wordt uitgedrukt in Romeinse cijfers;
• in het geval van chemische elementen die zich combineren tot verbindingen door covalente bindingen te creëren, kan de valentie worden bepaald op basis van een structuurformule (de valentie van een element is gelijk aan het aantal bindingen gecreëerd door een bepaald atoom van dat element in de verbinding);
• de valentie van elementen in de elementaire toestand is altijd nul;
• voor ionen is de valentie van een element gelijk in aantal aan de lading van dat ion (exclusief positieve en negatieve tekens).

Valentie en oxidatietoestand van een chemisch element

De termen valentie en oxidatietoestand van een element worden vaak door elkaar gebruikt. Is dit gerechtvaardigd? Helaas is een dergelijke benadering van deze concepten onjuist. De belangrijkste reden waarom ze zich vergissen is hun grafische weergave: beide termen gebruiken Romeinse cijfers. De oxidatietoestand van een element waaruit een specifieke stof bestaat, wordt gedefinieerd als het aantal positieve of negatieve ladingen dat aan de atomen van dat element zou kunnen worden toegeschreven als de moleculen van die stof een ionische structuur hadden, dat wil zeggen als ze in staat waren om te ontbinden. in ionen. Wat belangrijk is, is dat de term ‘oxidatietoestand’ conventioneel is, omdat het per definitie alleen de aanwezigheid van ionische bindingen veronderstelt, wat niet altijd het geval is. Daarom, terwijl de oxidatietoestand de lading bepaalt van een hypothetisch ion geproduceerd door ontleding van een chemische verbinding, definieert de valentie het aantal bindingen dat het element kan vormen. Bovendien neemt de oxidatietoestand positieve en negatieve waarden aan, in tegenstelling tot de valentie, die altijd positief is.

Heeft elk element maar één valentie?

Verschillende chemische elementen werken niet op dezelfde manier samen. Bijgevolg varieert hun valentie op basis van het element waarmee ze een band vormen. We moeten altijd de valentie van het element in de verbinding vermelden als het meer dan één waarde heeft. Veel chemische elementen hebben een variabele valentie. Welke chemische verbinding door het element wordt gevormd, en welke de andere componenten zijn, bepaalt de valentie van het element. Een van die elementen is bijvoorbeeld stikstof . De maximale valentie is V. Het kan ook lagere waarden aannemen. In trioxonitraat (V) zuur is de valentie van stikstof bijvoorbeeld V, terwijl in dioxonitraat (III) zuur de valentie ervan lager is en gelijk is aan III. Er zijn meer van dergelijke voorbeelden. Een hulpmiddel bij het bepalen van de valentie van een chemisch element wordt geleverd door het periodiek systeem der elementen . Om een voorbeeld te geven: de valentie van groep I-elementen is I en de valentie van groep II-elementen is II. Chloor en andere metalen uit groep 17, die als laatste in de formule voorkomen (bijv. …Cl), hebben een valentie van I. Het periodiek systeem maakt het ook mogelijk om de maximale valentie van elementen uit de hoofdgroepen in chemische verbindingen te bepalen met zuurstof en waterstof.

De formules van chemische verbindingen bepalen met behulp van hun valentie

In de natuur kunnen chemische elementen min of meer vatbaar zijn voor interactie om chemische verbindingen te vormen. Met behulp van de wereldwijd erkende chemische lettersymbolen en de valentie van individuele elementen, noteren we chemische verbindingen met behulp van formules. We onderscheiden structurele, semi-structurele en moleculaire formules.

Structurele Formule

Met deze formule kunnen we de structuur van een molecuul van een specifieke chemische verbinding weergeven. Het omvat het type en de hoeveelheid atomen, evenals alle verbindingen die ertussen bestaan.

Semi-structurele formule

In deze formule creëren we een soort groepering van elementen: we groeperen koolstof met waterstofatomen apart van functionele groepen. Semi-structurele formules tonen in hun notatie de bestaande bindingen tussen opeenvolgende koolstofatomen en functionele groepen.

Moleculaire formule

De meest gebruikelijke formule die wordt gebruikt voor de symbolische beschrijving van een chemische verbinding, bijvoorbeeld de molecuulformule van natriumchloride (keukenzout), is NaCl. Het omvat het type en de hoeveelheid atomen. Dus als we een paar fundamentele regels kennen met betrekking tot de valentie van chemische elementen, kunnen we gemakkelijk de molecuulformule en structuurformule opschrijven van een molecuul dat uit twee chemische elementen bestaat:

• de eerste stap is het naast elkaar opschrijven van de chemische symbolen van de elementen die de verbinding vormen;
• vervolgens schrijven we in de rechterbovenhoek, met Romeinse cijfers, hun valenties, die we vervolgens onder de onderstaande elementen schrijven (dwars!);
• de genoteerde valenties vormen de massaverhouding van de elementen in de verbinding. Als dit niet de laagste verhouding is, moeten de getallen worden gedeeld door hun gemeenschappelijk deeltal;
• dan moeten de nummers worden geschreven (in Arabische cijfers) in de rechter benedenhoek van de chemische symbolen van de elementen (schrijf geen nummer één).

De structuurformule van een chemische verbinding wordt op een vergelijkbare manier gemaakt:

• noteer eerst de lettersymbolen van de elementen die de verbinding vormen (zoals het aantal atomen van het element dat eerder is bepaald op basis van de molecuulformule);
• noteer bij elk symbool evenveel punten als de valentie van het overeenkomstige element;
• verbind de stippen geschreven tussen de atomen (er mag geen stip overblijven); elke schakel staat voor een chemische binding.

Valentie van chemische elementen bepaald ‘met het blote oog’

Is het mogelijk om de valentie van een chemisch element in een chemische verbinding ‘met het blote oog’ te bepalen? Het blijkt mogelijk te zijn, maar we moeten niet vergeten dat we een beetje op onze hoede moeten zijn als we die methode gebruiken. Velen van ons associëren de wereld van de chemie met kolven met oplossingen met verschillende intense kleuren. Dergelijke oplossingen kunnen voornamelijk worden verkregen dankzij metalen die worden weergegeven in blok d van het periodiek systeem der elementen. De meeste van deze metalen hebben intense kleuren die, met een zekere mate van waarschijnlijkheid, de valentie van het element kunnen aangeven. Om een voorbeeld te geven:

• ijzer(II)zouten in oplossingen zijn lichtgroen en ijzer(III)zouten zijn geel,
• kobalt(II)zouten zijn roze en kobalt(III)zouten zijn blauw,
• chroom(II)zouten in oplossingen zijn blauw en chroom(III)zouten hebben een violette kleur.