กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

วาเลนซ์ (เคมี)

ในวิชาเคมีวาเลนซ์ (valence) หรือวาเลนซี (valency) ของอะตอมคือ การวัดความสามารถในการรวมตัวกับอะตอมอื่น ๆ เมื่อมันเกิดเป็นสารประกอบทางเคมีหรือโมเลกุลโดยทั่วไปแล้ว...

วาเลนซ์ (เคมี)

หน้าเว็บได้รับการป้องกันบางส่วน

ในวิชาเคมีวาเลนซ์ (valence) หรือวาเลนซี (valency) ของอะตอมคือ การวัดความสามารถในการรวมตัวกับอะตอมอื่น ๆ เมื่อมันเกิดเป็นสารประกอบทางเคมีหรือโมเลกุลโดยทั่วไปแล้ว วาเลนซ์หมายถึงจำนวนพันธะเคมีที่อะตอมแต่ละตัวของธาตุเคมี นั้น ๆ สร้างขึ้นพันธะคู่ถือเป็นสองพันธะพันธะสามเป็นสามพันธะ พันธะสี่เป็นสี่พันธะ พันธะห้าเป็นห้าพันธะ และพันธะหกเป็นหกพันธะ ในสารประกอบส่วนใหญ่ วาเลนซ์ของไฮโดรเจนคือ 1 ของออกซิเจนคือ 2 ของไนโตรเจนคือ 3 และของคาร์บอนคือ 4 วาเลนซ์ไม่ควรสับสนกับแนวคิดที่เกี่ยวข้อง เช่นเลขโคออร์ดิเนชันสถานะออกซิเดชันหรือจำนวนอิเล็กตรอนวาเลนซ์ของอะตอมนั้น ๆ

คำอธิบาย

วาเลนซ์คือความสามารถในการรวมตัวของอะตอมของธาตุที่กำหนด โดยพิจารณาจากจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนที่มันรวมตัวด้วย ในมีเทนคาร์บอนมีวาเลนซ์ 4; ในแอมโมเนียไนโตรเจนมีวาเลนซ์ 3; ในน้ำ ออกซิเจนมีวาเลนซ์ 2; และในไฮโดรเจนคลอไรด์ คลอรีนมีวาเลนซ์ 1 คลอรีนมีวาเลนซ์ 1 จึงสามารถใช้แทนไฮโดรเจนในสารประกอบหลายชนิดได้ ฟอสฟอรัสมีวาเลนซ์ 3 ใน ฟ สฟีน ( PH3 ) และวาเลนซ์ 5 ในฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์ ( PCl5 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าธาตุหนึ่งอาจมีวาเลนซ์ได้มากกว่าหนึ่งค่าสูตรโครงสร้างของสารประกอบแสดงถึงการเชื่อมต่อของอะตอม โดยมีเส้นลากระหว่างอะตอมสองอะตอมเพื่อแสดงพันธะ[ 1 ]ตารางสองตารางด้านล่างแสดงตัวอย่างของสารประกอบต่างๆ สูตรโครงสร้าง และวาเลนซ์ของแต่ละธาตุในสารประกอบนั้น

สารประกอบ H ไฮโดรเจนCH มีเทนC H โพรเพนC H โพรพิลีนC H อะเซทิลีน
แผนภาพ
วาเลนซี
  • ไฮโดรเจน: 1
  • คาร์บอน: 4
  • ไฮโดรเจน: 1
  • คาร์บอน: 4
  • ไฮโดรเจน: 1
  • คาร์บอน: 4
  • ไฮโดรเจน: 1
  • คาร์บอน: 4
  • ไฮโดรเจน: 1
สารประกอบ NH แอมโมเนียNaCN โซเดียมไซยาไนด์PSCl ไทโอฟอสฟอริลคลอไรด์H₂S ไฮโดรเจนซัลไฟด์H₂SO₄ กรดซัลฟิกรดไดH₂S₂O₆Cl O ไดคลอรีนเฮปทอกไซด์XeO ซีนอนเตตระออกไซด์
แผนภาพ
วาเลนซี
  • ไนโตรเจน: 3
  • ไฮโดรเจน: 1
  • โซเดียม: 1
  • คาร์บอน: 4
  • ไนโตรเจน: 3
  • ฟอสฟอรัส: 5
  • ซัลเฟอร์: 2
  • คลอรีน: 1
  • ซัลเฟอร์: 2
  • ไฮโดรเจน: 1
  • ซัลเฟอร์: 6
  • ออกซิเจน: 2
  • ไฮโดรเจน: 1
  • ซัลเฟอร์: 6
  • ออกซิเจน: 2
  • ไฮโดรเจน: 1
  • คลอรีน: 7
  • ออกซิเจน: 2
  • ซีนอน: 8
  • ออกซิเจน: 2

คำนิยาม

ค่าเวเลนซ์ถูกกำหนดโดยIUPACดังนี้: [ 2 ]

จำนวนสูงสุดของอะตอมวาเลนซ์เดี่ยว (เดิมคืออะตอมไฮโดรเจนหรือคลอรีน) ที่สามารถรวมตัวกับอะตอมของธาตุที่กำลังพิจารณา หรือกับชิ้นส่วน หรือที่อะตอมของธาตุนี้สามารถเข้ามาแทนที่ได้

คำอธิบายสมัยใหม่ทางเลือกอื่นคือ: [ 3 ]

จำนวนอะตอมไฮโดรเจนที่สามารถรวมตัวกับธาตุในสารประกอบไฮไดรด์แบบไบนารี หรือสองเท่าของจำนวนอะตอมออกซิเจนที่รวมตัวกับธาตุในสารประกอบออกไซด์ของธาตุนั้น

คำจำกัดความนี้แตกต่างจากคำจำกัดความของ IUPAC เนื่องจากธาตุหนึ่งอาจมีวาเลนซ์ได้มากกว่าหนึ่งค่า

การพัฒนาทางประวัติศาสตร์

รากศัพท์ของคำว่าvalence (พหูพจน์valences ) และvalency (พหูพจน์valencies ) สืบย้อนไปถึงปี ค.ศ. 1425 ซึ่งหมายถึง "สารสกัด การเตรียม" มาจากภาษาละตินvalentia ซึ่งหมายถึง "ความแข็งแรง ความสามารถ " มาจาก คำว่า valorในยุคก่อนหน้าซึ่งหมายถึง "คุณค่า มูลค่า" และความหมายทางเคมีที่อ้างถึง "พลังการรวมตัวของธาตุ" ได้รับการบันทึกไว้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1884 มาจากภาษาเยอรมันValenz [ 4 ]

การรวมกันของอนุภาคขั้นสุดยอดของวิลเลียม ฮิกกินส์ (1789)

แนวคิดเรื่องวาเลนซ์ได้รับการพัฒนาในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 และช่วยอธิบายโครงสร้างโมเลกุลของสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ได้อย่างประสบความสำเร็จ[ 1 ] การค้นหาสาเหตุพื้นฐานของวาเลนซ์นำไปสู่ทฤษฎีพันธะเคมีสมัยใหม่ ซึ่งรวมถึงอะตอมทรงลูกบาศก์ (1902) โครงสร้างลูอิส (1916) ทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ (1927) ออร์ บิทัลโมเลกุล (1928) ทฤษฎีการผลักกันของอิเล็กตรอนคู่ในเปลือกวาเลนซ์ (1958) และวิธีการขั้นสูงทั้งหมดของเคมีควอนตั

ในปี ค.ศ. 1789 วิลเลียม ฮิกกินส์ได้ตีพิมพ์มุมมองเกี่ยวกับสิ่งที่เขาเรียกว่าการรวมกันของอนุภาค "ขั้นสุดท้าย" ซึ่งเป็นลางบอกเหตุถึงแนวคิดของพันธะวาเลนซี[ 5 ]ตัวอย่างเช่น หากตามที่ฮิกกินส์กล่าวไว้ แรงระหว่างอนุภาคขั้นสุดท้ายของออกซิเจนและอนุภาคขั้นสุดท้ายของไนโตรเจนคือ 6 ความแข็งแรงของแรงก็จะถูกแบ่งตามนั้น และเช่นเดียวกันสำหรับการรวมกันของอนุภาคขั้นสุดท้ายอื่นๆ (ดูภาพประกอบ)

อย่างไรก็ตาม จุดเริ่มต้นที่แท้จริงของทฤษฎีวาเลนซีทางเคมีสามารถสืบย้อนไปได้ถึงบทความในปี ค.ศ. 1852 โดยเอ็ดเวิร์ด แฟรงก์แลนด์ซึ่งเขารวมทฤษฎีอนุมูลอิสระ แบบเก่า เข้ากับความคิดเกี่ยวกับความสัมพันธ์ทางเคมีเพื่อแสดงให้เห็นว่าธาตุบางชนิดมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกับธาตุอื่นเพื่อสร้างสารประกอบที่มีธาตุที่เชื่อมต่ออยู่ 3 ธาตุ กล่าวคือ ในกลุ่ม 3 อะตอม (เช่นNO₃, NH₃, NI₃ )หรือ5ธาตุกลุ่ม 5 อะตอม (เช่น , NH₄O , PO₅ เป็นต้นตามที่เขากล่าว นี่เป็นวิธีที่ความสัมพันธ์ของพวกมันได้รับการตอบสนองได้ดีที่สุด และโดยการปฏิบัติตามตัวอย่างและสมมติฐานเหล่านี้ เขาประกาศว่ามันชัดเจนเพียงใดว่า[ 6 ]

มีแนวโน้มหรือกฎเกณฑ์บางอย่างที่ปรากฏอยู่ (ในที่นี้) และไม่ว่าลักษณะของอะตอมที่รวมกันจะเป็นอย่างไรก็ตามพลังในการรวมตัวของธาตุที่ดึงดูด หากผมจะอนุญาตให้ใช้คำนี้ ก็จะถูกเติมเต็มด้วยจำนวนอะตอมที่เท่ากันเสมอ

"พลังการรวม" นี้ต่อมาเรียกว่าควอนติวาเลนซ์หรือวาเลนซี (และวาเลนซ์โดยนักเคมีชาวอเมริกัน) [ 5 ]ในปี พ.ศ. 2390 ออกัสต์ เคคูเลเสนอค่าวาเลนซ์คงที่สำหรับธาตุหลายชนิด เช่น 4 สำหรับคาร์บอน และใช้ค่าเหล่านี้เพื่อเสนอสูตรโครงสร้างสำหรับ โมเลกุล อินทรีย์ หลายชนิด ซึ่งยังคงได้รับการยอมรับในปัจจุบัน

Lothar MeyerในหนังสือDie modernen Theorien der Chemie ปี 1864 ของเขา มีตารางธาตุเวอร์ชันแรกที่มีธาตุ 28 ชนิด โดยจัดประเภทธาตุเป็น 6 หมู่ตามวาเลนซ์ เป็นครั้งแรก งานเกี่ยวกับการจัดเรียงธาตุตามน้ำหนักอะตอมจนถึงขณะนั้นถูกขัดขวางโดยการใช้น้ำหนักสมมูลของธาตุอย่างแพร่หลาย แทนที่จะใช้น้ำหนักอะตอม[ 7 ]

นักเคมีส่วนใหญ่ในศตวรรษที่ 19 นิยามวาเลนซ์ของธาตุว่าเป็นจำนวนพันธะของธาตุนั้น โดยไม่ได้แยกแยะประเภทของวาเลนซ์หรือพันธะที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ในปี 1893 อัลเฟรด เวอร์เนอร์ได้อธิบายถึงสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะ ทรานซิชัน เช่น[Co(NH ) ]Cl ซึ่งเขาได้แยกแยะ วาเลนซ์ หลักและ วาเลนซ์ รอง (ภาษาเยอรมัน: 'Hauptvalenz' และ 'Nebenvalenz') ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่ของสถานะออกซิเดชันและเลขโคออร์ดิเนชันตามลำดับ

สำหรับธาตุหมู่หลักในปี ค.ศ. 1904 ริชาร์ด อาเบกก์ได้พิจารณา ค่าวา เลนซ์บวกและลบ (สถานะออกซิเดชันสูงสุดและต่ำสุด) และเสนอหลักการของอาเบกก์ที่ระบุว่า ผลต่างของค่าวาเลนซ์ทั้งสองมักจะเป็น 8

นิยามทางเลือกของวาเลนซ์ ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1920 และมีผู้สนับสนุนในปัจจุบัน แตกต่างกันในกรณีที่ประจุฟอร์มัล ของ อะตอมไม่เป็นศูนย์ โดยนิยามวาเลนซ์ของอะตอมที่กำหนดในโมเลกุลโคเวเลนต์ว่าเป็นจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมใช้ในการสร้างพันธะ: [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

เวเลนซ์ = จำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดของอะตอมอิสระจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่เกิดพันธะในอะตอมในโมเลกุล

หรือเทียบเท่า:

ค่าเวเลนซ์ = จำนวนพันธะ + ประจุฟอร์มั

ตามธรรมเนียมนี้ ไนโตรเจนในไอออนแอมโมเนีย[NH ] +จะจับกับอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอม แต่ถือว่ามีวาเลนซ์ห้าเนื่องจากอิเล็กตรอนวาเลนซ์ทั้งห้าของไนโตรเจนมีส่วนร่วมในการจับ[ 8 ]

อิเล็กตรอนและเวเลนซ์

แบบ จำลอง อะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด (ค.ศ. 1911) แสดงให้เห็นว่าด้านนอกของอะตอมนั้นเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนซึ่งบ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนมีบทบาทสำคัญในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและการเกิดพันธะเคมี ในปี ค.ศ. 1916 กิลเบิร์ต เอ็น. ลูอิสได้อธิบายเรื่องวาเลนซ์และพันธะเคมีโดยกล่าวถึงแนวโน้มของอะตอม (หมู่หลัก) ที่จะมีอิเล็กตรอนในวง โคจร ชั้นนอกสุดครบ 8 ตัว ตามที่ลูอิสกล่าวพันธะโคเวเลนต์ทำให้เกิดอิเล็กตรอนครบ 8 ตัวโดยการแบ่งปันอิเล็กตรอน และพันธะไอออนิกทำให้เกิดอิเล็กตรอนครบ 8 ตัวโดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง คำว่าโคเวเลนซ์นั้นมาจากเออร์วิง แลงมัวร์ซึ่งกล่าวไว้ในปี ค.ศ. 1919 ว่า "จำนวนคู่ของอิเล็กตรอนที่อะตอมใดๆ แบ่งปันกับอะตอมข้างเคียงเรียกว่าโคเวเลนซ์ของอะตอมนั้น" [ 13 ]คำนำหน้าco-หมายถึง "ร่วมกัน" ดังนั้นพันธะโคเวเลนต์จึงหมายความว่าอะตอมมีวาเลนซ์ร่วมกัน ต่อมาจึงเป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงพันธะโคเวเลนต์มากกว่าวาเลนซ์ซึ่งเลิกใช้ไปแล้วในงานระดับสูงเนื่องจากความก้าวหน้าในทฤษฎีพันธะเคมี แต่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาเบื้องต้น ซึ่งเป็นการ แนะนำ เชิงอุปมาอุปไมยเกี่ยวกับเรื่องนี้

ในช่วงทศวรรษ 1930 ไลนัส พอลลิงเสนอว่ายังมีพันธะโคเวเลนต์แบบมีขั้วซึ่งอยู่ระหว่างพันธะโคเวเลนต์และพันธะไอออนิก และระดับความเป็นไอออนิกขึ้นอยู่กับความแตกต่างของค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมทั้งสองที่เชื่อมต่อกัน

นอกจากนี้ พอลลิงยังพิจารณาโมเลกุลไฮเปอร์วาเลนต์ซึ่งธาตุหมู่หลักมีวาเลนซ์ปรากฏมากกว่าค่าสูงสุด 4 ที่กฎออกเตตอนุญาต ตัวอย่างเช่น ใน โมเลกุล ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออ ไรด์ ( SF6 ) พอลลิงพิจารณาว่าซัลเฟอร์สร้างพันธะสองอิเล็กตรอนที่แท้จริง 6 พันธะโดยใช้ออร์บิทัลอะตอมไฮบริดsp3d2 รวมออร์บิทัล s หนึ่งตัว ออร์บิทัล p สามตัว และออร์บิทัล d สองตัว อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้การคำนวณทางกลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวกับโมเลกุลนี้และโมเลกุลที่คล้ายกันได้แสดงให้เห็นว่าบทบาทของออร์บิทัล d ในการสร้างพันธะนั้นมีน้อยมาก และ โมเลกุล SF6 ควรได้รับการอธิบายว่ามีพันธะโค เลนต์แบบมีขั้ว (ไอออนิกบางส่วน) 6 พันธะที่สร้างจากออร์บิทัลเพียงสี่ตัวบนซัลเฟอร์ (s หนึ่งตัวและ p สามตัว) ตามกฎออกเตต พร้อมกับออร์บิทัลหกตัวบนฟลูออรีน[ 14 ]การคำนวณที่คล้ายกันบนโมเลกุลโลหะทรานซิชันแสดงให้เห็นว่าบทบาทของออร์บิทัล p นั้นมีน้อย ดังนั้นออร์บิทัล s หนึ่งตัวและออร์บิทัล d ห้าตัวบนโลหะจึงเพียงพอที่จะอธิบายพันธะได้[ 15 ]

วาเลนซ์ทั่วไป

สำหรับธาตุในหมู่หลักของตารางธาตุค่าเวเลนซ์สามารถแปรผันได้ระหว่าง 1 ถึง 8

กลุ่มวาเลนซ์ 1วาเลนซ์ 2วาเลนซ์ 3วาเลนซ์ 4วาเลนซ์ 5วาเลนซ์ 6วาเลนซ์ 7วาเลนซ์ 8ค่าวาเลนซ์ทั่วไป
1 (I)NaCl KCl1
2 (II)เอ็มจีแอลแคลเซียมแอล2
13 (III)อินบร ทีแอลไอBCl AlCl Al O 3
14 (IV)CO PbCl CO CH SiCl 2 และ 4
15 (วี)เลขที่NH PH As O หมายเลขN O PCl 3 และ 5
16 (VI)H O H S SCl SO SF SO SF H SO 2, 4 และ 6
17 (VII)ไฮโดรคลอ ไรด์ ไอ ซีแอลHClO ClF ClO ถ้า HClO IF Cl O HClO 1, 3, 5 และ 7
18 (VIII)KrF XeF ซีโอซีโอ0, 2, 4, 6 และ 8

ธาตุหลายชนิดมีวาเลนซ์ร่วมกันซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งในตารางธาตุ และในปัจจุบันนี้มีการอธิบายเรื่องนี้ด้วยกฎออกเตต คำนำหน้าตัวเลข กรีก/ละติน(mono-/uni-, di-/bi-, tri-/ter- และอื่นๆ)ใช้เพื่ออธิบายไอออนในสถานะประจุ 1, 2, 3 และอื่นๆ ตามลำดับโพลีวาเลนซ์หรือมัลติวาเลนซ์หมายถึงสปีชีส์ที่ไม่จำกัดจำนวนพันธะ วาเลนซ์ที่แน่นอน สปีชีส์ที่มีประจุเดียวเรียกว่ายูนิวาเลนต์ (โมโนวาเลนต์) ตัวอย่างเช่นไอออนCs +เป็นไอออนยูนิวาเลนต์หรือโมโนวาเลนต์ ในขณะที่ ไอออน Ca2 +เป็นไอออนไดวาเลนต์ และ ไอออน Fe3 +เป็นไอออนไตรวาเลนต์ แตกต่างจาก Cs และ Ca ไอออน Fe สามารถมีสถานะประจุอื่นๆ ได้เช่นกัน โดยเฉพาะ 2+ และ 4+ ดังนั้นจึงเรียกว่า ไอออน มัลติวาเลนต์ (โพลีวาเลนต์) [ 16 ]โลหะทรานซิชันและโลหะทางขวามักจะมีหลายวาเลนซ์ แต่ไม่มีรูปแบบง่ายๆ ที่สามารถทำนายวาเลนซ์ของพวกมันได้[ 17 ]

คำคุณศัพท์แสดงความสัมพันธ์โดยใช้ คำต่อท้าย -valent
วาเลนซ์ คำคุณศัพท์ที่ใช้บ่อยกว่า‡ คำคุณศัพท์ที่มีความหมายเหมือนกันแต่พบไม่บ่อยนัก‡§
0-วาเลนต์ศูนย์วาเลนซ์ไม่มีวาเลนซ์
1-วาเลนต์โมโนวาเลนต์ยูนิวาเลนต์
2-วาเลนต์ไดวาเลนต์ไบวาเลนต์
3 วาเลนต์ไตรวาเลนต์ไตรวาเลนต์
4-วาเลนต์เตตระวาเลนต์ควอดริวาเลนต์
5-วาเลนต์เพนตาเวเลนต์ห้าวาเลนท์เทียบเท่าห้า
6-วาเลนต์เฮกซาวาเลนต์หกวาเลนท์
7-วาเลนต์เฮปตาเวเลนต์เซปติวาเลนต์
8-วาเลนต์ออกตาเวเลนต์
9-วาเลนต์โนนาวาเลนต์
10-วาเลนต์เดคาเวเลนต์
11-วาเลนต์อันเดคาเวเลนต์
12-วาเลนต์โดเดคาวาเลนต์
หลาย / มาก / แปรผันโพลีวาเลนต์มัลติวาเลนต์
ด้วยกันโควาเลนต์
ไม่ได้อยู่ด้วยกันไม่ใช่พันธะโควาเลนต์

† คำคุณศัพท์เดียวกันนี้ยังใช้ในทางการแพทย์เพื่ออ้างถึงจำนวนวัคซีน โดยมีความแตกต่างเล็กน้อยตรงที่ในความหมายหลัง คำว่าquadri- จะใช้บ่อยกว่าtetra-

‡ ดังที่แสดงโดยจำนวนการเข้าชมในคลังข้อมูลการค้นหาเว็บของ Google และคลังข้อมูลการค้นหา Google Books (เข้าถึงเมื่อปี 2017)

§ อาจพบรูปแบบอื่นๆ อีกเล็กน้อยในคลังข้อมูลภาษาอังกฤษขนาดใหญ่ (ตัวอย่างเช่น*quintavalent, *quintivalent, *decivalent ) แต่รูปแบบเหล่านี้ไม่ใช่รูปแบบที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปในภาษาอังกฤษ ดังนั้นจึงไม่ได้ถูกบันทึกไว้ในพจนานุกรมหลักๆ

วาเลนซ์เทียบกับสถานะออกซิเดชัน

เนื่องจากคำว่าวาเลนซ์มีความกำกวม[ 18 ] จึงนิยมใช้สัญลักษณ์อื่น มากกว่าในปัจจุบัน นอกจากสัญลักษณ์แลมบ์ดาตามที่ใช้ในระบบการตั้งชื่อเคมีอนินทรีย์ของ IUPAC [ 19 ]สถานะออกซิเดชันยังเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนกว่าของสถานะอิเล็กตรอนของอะตอมในโมเลกุล

สถานะออกซิเดชันของอะตอมในโมเลกุลจะระบุจำนวนอิเล็กตรอนวาเลนซ์ที่ได้รับหรือสูญเสียไป[ 20 ]ตรงกันข้ามกับเลขวาเลนซ์ สถานะออกซิเดชันสามารถเป็นบวก (สำหรับอะตอมที่มีประจุบวก) หรือลบ (สำหรับ อะตอม ที่มีประจุลบ )

ธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันสูงจะมีสถานะออกซิเดชันมากกว่า +4 และธาตุที่มีสถานะวาเลนซ์สูง ( ธาตุ ไฮเปอร์วาเลนซ์ ) จะมีวาเลนซ์มากกว่า 4 ตัวอย่างเช่น ในเปอร์คลอเรตClO4คลอรีนมีพันธะวาเลนซ์ 7 พันธะ (ดังนั้นจึงเป็นเฮปตาเวเลนต์ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีวาเลนซ์ 7) และมีสถานะออกซิเดชัน +7 ในขณะที่รูทีเนียมเตตรอกไซด์รูทีเนียมมี พันธะวาเลนซ์ 8 พันธะ (ดังนั้นจึงเป็นออกตาเวเลนต์ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง คือมีวาเลนซ์ 8) และมีสถานะออกซิเดชัน +8

ในโมเลกุลบางชนิด มีความแตกต่างระหว่างวาเลนซ์และสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลไดซัลเฟอร์เดคาฟลูออซัลเฟอร์แต่ละ อะตอม มีพันธะวาเลนซ์ 6 พันธะ (พันธะเดี่ยว 5 พันธะกับ อะตอม ฟลูออรีนและพันธะเดี่ยว 1 พันธะกับอะตอมซัลเฟอร์อีกอะตอม) ดังนั้น อะตอมซัลเฟอร์แต่ละอะตอมจึงมีวาเลนซ์ 6 แต่มีสถานะออกซิเดชัน +5 ในโมเลกุลไดออกซิเจนO₂ ออกซิเจนแต่ละ อะตอม มีพันธะวาเลนซ์ 2 พันธะ ดังนั้นจึงมีวาเลนซ์ 2 แต่มีสถานะออกซิเดชัน 0 ในอะเซทิลีนH−C≡C−H₂ อะตอม คาร์บอนแต่ละ อะตอม มีพันธะวาเลนซ์ 4 พันธะ (พันธะเดี่ยว 1 พันธะกับ อะตอม ไฮโดรเจนและพันธะสาม 1 พันธะ กับอะตอม คาร์บอนอีกอะตอม) อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมมีวาเลนซ์ 4 แต่มีสถานะออกซิเดชัน -1

ตัวอย่าง

การเปลี่ยนแปลงของค่าเวเลนซ์เทียบกับสถานะออกซิเดชันสำหรับพันธะระหว่างธาตุสองชนิดที่แตกต่างกัน
สารประกอบสูตรวาเลนซ์สถานะออกซิเดชันแผนภาพ
ไฮโดรเจนคลอไรด์ไฮโดรคลอไรด์H = 1 Cl = 1H = +1 Cl = −1เอช-คลอไรด์
กรดเปอร์คลอริก *เอชซีแอลโอH = 1 Cl = 7 O = 2H = +1 Cl = +7 O = −2
มีเทนบทที่C = 4 H = 1C = −4 H = +1
ไดคลอโรมีเทน **CH Cl C = 4 H = 1 Cl = 1C = 0 H = +1 Cl = −1
เฟอร์รัสออกไซด์ ***เฟโอFe = 2 O = 2Fe = +2 O = −2Fe=O
เฟอร์ริกออกไซด์ ***เฟโอFe = 3 O = 2Fe = +3 O = −2O=Fe−O−Fe=O
โซเดียมไฮไดรด์นาฮ์Na = 1 H = 1Na = +1 H = −1นา-เอช

* ไอออนเปอร์คลอเรตClO4เป็นโมโนวาเลนต์ กล่าวคือ มีวาเลนซ์ 1 ** ค่าวาเลนซ์อาจแตกต่างจากค่าสัมบูรณ์ของสถานะออกซิเดชัน ได้ เนื่องจากขั้วของพันธะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ใน ได คลอโรมีเทนคาร์บอนวาเลนซ์ 4 แต่สถานะออกซิเดชันเป็น 0 *** ออกไซด์ของเหล็กปรากฏในโครงสร้างผลึกดังนั้นจึงไม่สามารถระบุโมเลกุลทั่วไปได้ ในเฟอร์รัสออกไซด์ Fe มีสถานะออกซิเดชัน +2 ในเฟอร์ริกออกไซด์ Fe มีสถานะออกซิเดชัน +3

การเปลี่ยนแปลงของค่าเวเลนซ์เทียบกับสถานะออกซิเดชันสำหรับพันธะระหว่างอะตอมสองอะตอมของธาตุเดียวกัน
สารประกอบสูตรวาเลนซ์สถานะออกซิเดชันแผนภาพ
ไฮโดรเจนเอชH = 1H = 0เอช−เอช
คลอรีนCl Cl = 1Cl = 0Cl−Cl
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์H O H = 1 O = 2H = +1 O = −1
ไฮดราซีนเอ็นเอชH = 1 N = 3H = +1 N = −2
ไดซัลเฟอร์เดคาฟลูออไรด์S F S = 6 F = 1S = +5 F = −1
กรดไดไทโอนิกH S O S = 6 O = 2 H = 1S = +5 O = −2 H = +1
เฮกซาคลอโรอีเทนซีคลอC = 4 Cl = 1C = +3 Cl = −1
เอทิลีนซีเอชC = 4 H = 1C = −2 H = +1
อะเซทิลีนซีเอชC = 4 H = 1C = −1 H = +1H−C≡C−H
เมอร์คิวรี(I) คลอไรด์เอชจีคลอไรด์Hg = 2 Cl = 1Hg = +1 Cl = −1Cl−Hg−Hg−Cl

คำจำกัดความของ "จำนวนพันธบัตรสูงสุด"

แฟรงก์แลนด์มีมุมมองว่าค่าเวเลนซ์ (เขาใช้คำว่า "อะตอมิซิตี้") ของธาตุเป็นค่าเดียวที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดที่สังเกตได้ จำนวนเวเลนซ์ที่ไม่ได้ใช้บนอะตอมของธาตุที่ปัจจุบันเรียกว่า ธาตุ p-blockนั้นโดยทั่วไปจะเป็นเลขคู่ และแฟรงก์แลนด์แนะนำว่าเวเลนซ์ที่ไม่ได้ใช้จะอิ่มตัวซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนมีเวเลนซ์สูงสุด 5 ในการสร้างแอมโมเนียจะมีเวเลนซ์เหลืออยู่ 2 เวเลนซ์ที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อ ซัลเฟอร์มีเวเลนซ์สูงสุด 6 ในการสร้างไฮโดรเจนซัลไฟด์จะมีเวเลนซ์เหลืออยู่ 4 เวเลนซ์ที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อ[ 21 ] [ 22 ]

สหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) ได้พยายามหลายครั้งเพื่อให้ได้มาซึ่งคำจำกัดความที่ชัดเจนของวาเลนซ์ เวอร์ชันปัจจุบันที่นำมาใช้ในปี 1994: [ 23 ]

จำนวนอะตอมวาเลนซ์เดี่ยวสูงสุด (เดิมคืออะตอมไฮโดรเจนหรือคลอรีน) ที่อาจรวมกับอะตอมของธาตุที่กำลังพิจารณา หรือกับชิ้นส่วน หรือสามารถแทนที่อะตอมของธาตุนี้ได้[ 2 ]

เดิมที ไฮโดรเจนและคลอรีนถูกใช้เป็นตัวอย่างของอะตอมที่มีวาเลนซ์เดียว เนื่องจากธรรมชาติของพวกมันคือสามารถสร้างพันธะได้เพียงหนึ่งพันธะเท่านั้น ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์ เพียงหนึ่งตัว และสามารถสร้างพันธะได้เพียงหนึ่งพันธะกับอะตอมที่มีวงโคจร ชั้นนอกไม่สมบูรณ์ คลอรีนมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์ เจ็ดตัว และสามารถสร้างพันธะได้เพียงหนึ่งพันธะกับอะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนวาเลนซ์เพื่อเติมเต็มวงโคจรชั้นนอกของคลอรีน อย่างไรก็ตาม คลอรีนยังสามารถมีสถานะออกซิเดชันได้ตั้งแต่ +1 ถึง +7 และสามารถสร้างพันธะได้มากกว่าหนึ่งพันธะโดยการบริจาคอิเล็กตรอนวาเลนซ์

ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์เพียงตัวเดียว แต่สามารถสร้างพันธะกับอะตอมได้มากกว่าหนึ่งอะตอมตัวอย่างเช่น ในไอออน ไบฟลูออไรด์ ( [HF₂ ) ไฮโดรเจนจะสร้าง พันธะสามศูนย์สี่อิเล็กตรอนกับอะตอมฟลูออไรด์สองอะตอม:

[F−HF ↔ F H−F]

อีกตัวอย่างหนึ่งคือพันธะ สามศูนย์สองอิเล็กตรอนในไดโบเร ( B2H6

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ อ้างอิงจากข้อมูลในรายการสถานะออกซิเดชันของธาตุโดยแสดงด้วยรหัสสีที่ด้านล่างของตาราง

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ
123456789101112131415161718
กลุ่ม  →
↓  ช่วงเวลา
11ชม2เขา
23หลี่4เป็น5บี6ซี7เอ็น8โอ9เอฟ10เน
311นา12เอ็มจี13อัล14ซี15พี16เอส17คล.18อาร์
419เค20ซีเอ21สก22ที23วี24ครี25มน.26เฟ27บริษัท28นี29คู30สังกะสี31กา32เก33เช่น34เซ35บร36กร
537อาร์บี38นายท่าน39วาย40เซอร์41เอ็นบี42โม43ทีซี44รู45รh46พีดี47อาก48ซีดี49ใน50ส.น.51สบ52ที53ฉัน54ซี
655ซี56บา1 เครื่องหมายดอกจัน71ลู่72เอชเอฟ73ตา7475อีกครั้ง76โอส77อิร78พีที79ออ80ปรอท81ทีแอล82ตะกั่ว83บิ84โป85ที่86อาร์เอ็น
787ฟร88รา1 เครื่องหมายดอกจัน103ล.104อาร์เอฟ105ดีบี106สิบเอก107ภ.108เอชเอส109ภูเขา110ดีเอส111อาร์จี112ซีเอ็น113เอ็นเอช114เอฟแอล115แม็ค116เลเวล117ทีเอส118โอจี
 
1 เครื่องหมายดอกจัน57ลา58ซี59ปร.60เอ็นดี61พีเอ็ม62สม63ยู64จีดี65วัณโรค66ดาย67โฮ68เออร์69ทม70วายบี
1 เครื่องหมายดอกจัน89เอซี90ไทย91ปา92ยู93เอ็นพี94ปู95เช้า96ซม.97บีเค98เปรียบเทียบ99เอส100เอฟเอ็ม101เอ็มดี102เลขที่
ค่าเวเลนซ์สูงสุดอ้างอิงจากรายการสถานะออกซิเดชันของธาตุต่างๆ

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Valence_(chemistry)&oldid=1358682554#hexavalent "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วาเลนซ์ (เคมี)

ในวิชาเคมีวาเลนซ์ (valence) หรือวาเลนซี (valency) ของอะตอมคือ การวัดความสามารถในการรวมตัวกับอะตอมอื่น ๆ เมื่อมันเกิดเป็นสารประกอบทางเคมีหรือโมเลกุลโดยทั่วไปแล้ว...

คำอธิบาย

วาเลนซ์คือความสามารถในการรวมตัวของอะตอมของธาตุที่กำหนด โดยพิจารณาจากจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนที่มันรวมตัวด้วย ใน มีเทน คาร์บอนมีวาเลนซ์ 4; ใน แอมโมเนีย ไนโตรเจนมีวาเลนซ์ 3; ในน้ำ ออกซิเจนมีวาเลนซ์ 2; และในไฮโดรเจนคลอไรด์ คลอรีนมีวาเลนซ์ 1 คลอรีนมีวาเลนซ์ 1...

คำนิยาม

ค่าเวเลนซ์ถูกกำหนดโดย IUPAC ดังนี้: [ 2 ]

การพัฒนาทางประวัติศาสตร์

รากศัพท์ของคำว่า valence (พหูพจน์ valences ) และ valency (พหูพจน์ valencies ) สืบย้อนไปถึงปี ค.ศ.