Valence (chimie)

En chimie , valence, ??galement connu sous le nom ou le num??ro de valence valence, est une mesure du nombre de liaisons form??es par un atome d'un ??l??ment donn??. "Valence" peut ??tre d??fini comme le nombre de les liaisons de valence d'un atome donn?? est form??e, ou peut former avec un ou plusieurs autres atomes. Pour la plupart des ??l??ments du nombre de liaisons peut varier. Le D??finition de l'UICPA valence limite le nombre maximal d'atomes univalents qui peuvent se combiner avec l'atome, qui est le nombre maximum de liaisons de valence qui est possible pour l'??l??ment donn??.

La valence d'un ??l??ment d??pend du nombre de ??lectrons de valence qui peuvent ??tre impliqu??s dans la formation de liaisons de valence. Un univalent (monovalent) atome, ion ou le groupe a une valence de l'un et peuvent donc former une une liaison covalente. Un bivalent entit?? mol??culaire a une valence de deux et peut former deux liaisons sigma ou une liaison sigma plus un pi liaison. Les groupes alkyle et ions hydroxyles sont des exemples monovalents; sont des ligands oxo divalent.

Au cours du si??cle dernier, le concept de valence a ??volu?? dans un ??ventail d'approches pour d??crire la liaison chimique, y compris Structures de Lewis (1916), la th??orie de la valence de liaison (1927), orbitales mol??culaires (1928), valence ??lectronique shell th??orie paire de r??pulsion (1958) et toutes les m??thodes avanc??es de la chimie quantique .

Dans cyclohexanone oxime (image de gauche), l' azote atome a trois liaisons de valence et par la premi??re d??finition, il dispose d'une valence de trois. Azote a cinq et les ??lectrons de valence, par d??finition, il IUPAC a une valence de cinq, car il peut former maximales cinq liaisons de valence, comme dans de la N-m??thyl-oxyde-1 phenylmethanimine . Dans cyclohexanone, l'azote a le degr?? d'oxydation -1 et l'oxyg??ne -2.

Histoire

Le ??tymologie du mot "valence" remonte ?? 1425, ce qui signifie ??extrait, la pr??paration," de Valentia latine "force, la capacit??," et le sens chimique se r??f??rant ?? la "puissance de combinaison d'un ??l??ment" est enregistr?? ?? partir de 1884, de l'allemand Valenz .

Les combinaisons de William Higgins de particules ultimes (1789)

En 1789, William Higgins publi?? vues sur ce qu'il appelle des combinaisons de particules ??ultimes??, qui pr??figure la notion de liaisons de valence. Si, par exemple, selon Higgins, la force entre la particule ultime de l'oxyg??ne et de la particule ultime de l'azote ??taient six, puis l'intensit?? de la force serait divis??e en cons??quence, et de m??me pour les autres combinaisons de particules ultimes (voir illustration) .

La cr??ation exacte, cependant, de la th??orie des valences chimiques peut ??tre attribu??e ?? un document 1852 par Edward Frankland, dans lequel il a combin?? les anciennes th??ories de les radicaux libres et ??th??orie de type" avec des pens??es sur affinit?? chimique pour montrer que certains ??l??ments ont tendance ?? se combiner avec d'autres ??l??ments pour former des compos??s contenant de 3, ce est ?? dire dans les trois groupes d'atomes (par exemple, N _3, NH _3, NI _3, etc.) ou 5, ce est ?? dire dans les cinq groupes d'atomes (par exemple NO _5, NH ₄ O, ₅ PO, etc.), ??quivalents des ??l??ments attach??s. Ce est de cette mani??re, selon la Frankland, que leurs affinit??s sont mieux satisfait. Suite ?? ces exemples et de postulats, Frankland d??clare comment il est ??vident que:

Ce ??pouvoir combiner" fut ensuite appel?? quantivalence ou valence (valence et par les chimistes am??ricains).

Covalence

Le concept de Covalence a ??t?? d??velopp?? au milieu du XIXe si??cle dans une tentative de rationaliser les formules des diff??rents compos??s chimiques . En 1919, Irving Langmuir, emprunt?? le terme d'expliquer Gilbert N. Lewis mod??le de l'atome cubique en d??clarant que ??le nombre de paires de ??lectrons qui Any Given part d'atomes avec les atomes adjacents est appel??e la covalence de cet atome. " La coop??ration de pr??fixe signifie "ensemble", de sorte que des moyens de liaison co-valente que les atomes part valence. Par cons??quent, si un atome, par exemple, a une valence 1, ce qui signifie qu'il a un ??lectron de valence au-del?? de la coquille compl??te, et une autre une valence -1, ce qui signifie qu'il n??cessite un ??lectron pour compl??ter son enveloppe ext??rieure (manque un ??lectron), alors une liaison entre ces deux atomes entra??nerait parce qu'ils seraient compl??ter ou partager leur ??quilibre sur les tendances de valence. Par la suite, il est maintenant plus courant de parler de liaisons covalentes plut??t que "valence", qui est tomb?? en utilisation dans les travaux au niveau sup??rieur avec les progr??s de la th??orie de la liaison chimique, mais est encore largement utilis??s dans les ??tudes ??l??mentaires o?? il fournit une introduction heuristique pour le sujet.

Valences communes

Pour les ??l??ments de la groupes principaux de la classification p??riodique des ??l??ments , la valence peut varier entre un ?? sept, mais en g??n??ral ces ??l??ments forment un certain nombre de liaisons de valence de un ?? quatre. Le nombre de liaisons form??es par un ??l??ment donn?? a ??t?? pens?? pour ??tre une propri??t?? chimique fixe. En fait, dans la plupart des cas, cela ne est pas vrai. Par exemple, le phosphore a souvent une valence de trois, mais peut ??galement avoir d'autres valences.

N??anmoins, de nombreux ??l??ments ont une valence commun li??es ?? leur position dans le tableau p??riodique, suite ?? la r??gle de l'octet. ??l??ments dans les principaux groupes 1 (m??taux alcalins) et 17 (halog??nes) ont g??n??ralement une valence de 1; ??l??ments dans les groupes 2 (m??taux alcalino-terreux) et (16) chalcog??nes valence 2; ??l??ments 13 groupes (groupe de bore) et 15 (groupe d'azote) de valence 3; ??l??ments groupe 14 (groupe de carbone) de valence 4.

Valence contre l'??tat d'oxydation

En raison de l'ambigu??t?? de la valence terme, de nos jours, d'autres notations sont utilis??es dans la pratique. Outre le syst??me de nombres d'oxydation tel qu'il est utilis?? dans Stock nomenclature des compos??s de coordination, et la notation lambda, tel qu'il est utilis?? dans le Nomenclature of Inorganic Chemistry, " ??tat d'oxydation "est une indication plus claire de l'??tat ??lectronique des atomes dans une mol??cule.

Le " ??tat d'oxydation "d'un atome dans une mol??cule donne le nombre d'??lectrons de valence, il a gagn?? ou perdu. En revanche le nombre de valence, l'??tat d'oxydation peut ??tre positif (pour un atome ??lectropositif) ou n??gative (pour un atome ??lectron??gatif).

??l??ments dans un ??tat d'oxydation ??lev?? peuvent avoir une valence sup??rieure ?? quatre. Par exemple, dans perchlorates, le chlore a sept liaisons de valence et le ruth??nium , dans l'??tat d'oxydation dans huit ruth??nium (VIII) t??troxyde, a m??me huit liaisons de valence.

"Le nombre maximum d'obligations?? d??finition

Le Union internationale de chimie pure et appliqu??e (UICPA) a fait plusieurs tentatives pour arriver ?? une d??finition sans ??quivoque de valence. La version actuelle, adopt??e en 1994 ,:

Le nombre maximal d'atomes univalents (?? l'origine d'hydrog??ne ou de chlore) qui peut se combiner avec un atome de l'??l??ment consid??r??, ou d'un fragment, ou pour lequel un atome de cet ??l??ment peut ??tre substitu??.

L'hydrog??ne et le chlore ont ??t?? initialement utilis??s comme exemples d'atomes univalents, en raison de leur nature pour former une seule liaison simple. L'hydrog??ne a un seul ??lectron de valence et peut former uniquement une liaison avec un atome qui poss??de une incomplet coque ext??rieure. Le chlore a sept ??lectrons de valence et peut former uniquement une liaison avec un atome qui fait don d'un ??lectron de valence pour compl??ter la coque ext??rieure de chlore. Cependant, le chlore peut aussi avoir des ??tats d'oxydation de 1 ?? 7 et peut former plus d'une liaison par donner des ??lectrons de valence.

Bien que l'hydrog??ne ne poss??de qu'un seul ??lectron de valence, il peut former des liaisons avec plus d'un atome dans hypervalentes obligations. Dans le ion bifluorure _([2 HF] ^-), par exemple, il forme un Liaison ?? trois centres et quatre ??lectrons avec deux atomes de fluor:

Un autre exemple est le Liaison ?? trois centres et deux ??lectrons dans diborane (B ₂ H _6).

Exemples

(Valences selon la d??finition de nombre de liaisons de valence et les ??tats d'oxydation conforme)

* L'ion perchlorate monovalent (ClO ₄ ^-) a une valence.
** Oxyde de fer appara??t dans un structure cristalline, donc pas de mol??cule typique peut ??tre identifi??.
Dans l'oxyde de fer, Fe a un nombre d'oxydation II, dans de l'oxyde ferrique, nombre d'oxydation III.

Valences des ??l??ments

Valences maximales pour la majorit?? des ??l??ments sont bas??s sur le fluorure ou fluoroanion plus connu. Notez que la valence de l'hydrog??ne et du fluor sont deux. L'astate est suppos?? avoir une valence de sept, mais ne est pas connu pour avoir des compos??s pr??sentant une valence sup??rieur ?? un.