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

สารประกอบH 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
สารประกอบNH 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
  • กำมะถัน:  6
  • ออกซิเจน:  2
  • ไฮโดรเจน:  1
  • กำมะถัน:  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(NH3 6 Cl3 เขาได้แยกแยะ 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 แต่ถือว่าเป็นอะตอมที่มีวาเลนซ์ห้า เนื่องจากอิเล็กตรอนวาเลนซ์ทั้งห้าของไนโตรเจนมีส่วนร่วมในการจับ[ 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 พอลลิงยังพิจารณาโมเลกุลที่มีวาเลนซ์สูงเกินปกติ ซึ่งธาตุหมู่หลักมีวาเลนซ์ปรากฏมากกว่าค่าสูงสุด 4 ที่กฎออกเตตอนุญาต ตัวอย่างเช่น ใน โมเลกุล ซัลเฟอร์เฮกซาฟลู ออไรด์ ( SF6 ) ลลิงพิจารณาว่าซัลเฟอร์สร้างพันธะสองอิเล็กตรอนที่แท้จริง 6 พันธะโดยใช้ออร์บิทัลอะตอมไฮบริด sp3d2 ซึ่งรวมออร์บิทัล s หนึ่งตัว ออร์บิทัล p สามตัว และออร์บิทัล d สองตัว อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้การคำนวณทางกลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวกับโมเลกุลนี้และโมเลกุลที่คล้ายกันได้แสดงให้เห็นว่าบทบาทของออร์บิทัล d ในการสร้างพันธะนั้นมีน้อยมาก และ โมเลกุล SF6 ควรได้รับการอธิบายว่ามีพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้ว (ไอออนิกบางส่วน) 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)เอชซีแอล ไอซีแอลHClO ClF ClO ถ้า HClO IF Cl O HClO 1, 3, 5 และ 7
18 (VIII)KrF XeF ซีโอซีโอ0, 2, 4, 6 และ 8

ธาตุหลายชนิดมีวาเลนซ์ร่วมกันซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งในตารางธาตุ และในปัจจุบันนี้มีการอธิบายเรื่องนี้ด้วยกฎออกเตตคำนำ หน้าตัวเลข 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
วาเลนซ์คำคุณศัพท์ที่ใช้บ่อยกว่า‡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 )

ธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันสูง จะมีสถานะออกซิเดชันสูงกว่า +4 และธาตุที่มีสถานะวาเลนซ์สูง ( ธาตุ ไฮเปอร์วาเลนซ์ ) จะมีวาเลนซ์สูงกว่า 4 ตัวอย่างเช่น ในเพอร์คลอเรตClO⁻₄ คลอรีนมีพันธะวาเลนซ์ 7 พันธะ (ดังนั้นจึงเป็นเฮปตาเวเลนต์ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีวาเลนซ์ 7) และมีสถานะออกซิเดชัน +7 ในรูทีเนียมเตตรอกไซด์รูทีเนียมมี 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

*ไอออนเปอร์คลอเรต ClO 4 เป็นไอออนโมโนวาเลนต์ กล่าวคือ มีวาเลนซ์ 1 ** ค่าวาเลนซ์อาจแตกต่างจากค่าสัมบูรณ์ของสถานะออกซิเดชันได้เนื่องจากขั้วของพันธะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในไดคลอโรมีเทน CH Cl คาร์บอนมีวาเลนซ์ 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 แต่สามารถสร้างพันธะกับอะตอมได้มากกว่าหนึ่งอะตอม ตัวอย่างเช่น ในไบฟลูออไรด์ ( [ HF₂ ] ) ไฮโดรเจนจะสร้าง พันธะสามศูนย์สี่อิเล็กตรอนกับอะตอมฟลูออไรด์สองอะตอม:

[ F−HF ↔ F H−F]

อีกตัวอย่างหนึ่งคือพันธะสามศูนย์สองอิเล็กตรอนในไดโบเร ( B2H6

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ อ้างอิงจากข้อมูลในรายการสถานะออกซิเดชันของธาตุซึ่งแสดงด้วยรหัสสีที่ด้านล่างของตาราง

ค่าเวเลนซ์สูงสุดของธาตุต่างๆ
123456789101112131415161718
กลุ่ม 
ช่วงเวลา 
11 ชั่วโมง2 เขา
23 หลี่4 บี5 บี6 องศาเซลเซียส7 น.8 โอ9 เอฟ10 นี
311 นา12 มก.13 อัล14 ซีไอ15 พี16 ส.17 คล.18 อาร์
419 กก.20 Ca21 ส.ค.22 ไท23 โวลต์24 โคร25 ล้าน26 เฟ27 บริษัท28 นิ29 คิว30 สังกะสี31 เกจ32 จี33 อัส34 ซี35 บร36 โครน
537 อาร์บี38 ส.ร.39 ปี40 Zr41 เอ็นบี42 เดือน43 Tc44 รู45 รh46 ปอนด์47 ม.ค.48 ซีดี49 ใน50 Sn51 สบ52 เต53 ฉัน54 ซีอี
655 ซี56 บา1 เครื่องหมายดอกจัน71 ลู72 เอชเอฟ73 ตา74 ว.75 เร76 ออส77 อิร78 คะแนน79 ออ80 ปรอท81 ทล82 พีบี83 บีไอ84 โป85 ที่86 อาร์เอ็น
787 ฟร88 รา1 เครื่องหมายดอกจัน103 ล.104 อาร์เอฟ105 เดซิเบล106 ส.จ.107 Bh108 เอชเอส109 ภูเขา110 ดี111 อาร์จี112 ซีเอ็น113 น.ชั้น 114115 แมค116 เลเวล117 ทีเอส118 Og
 
1 เครื่องหมายดอกจัน57 ลา58 ซี59 พ.ร.60 น.61 น.62 ตร.ม.63 ยูโร64 จีดี65 เทราไบต์66 วัน67 โฮ68 เออร์69 ตม.70 ยิปซัม
1 เครื่องหมายดอกจัน89 เอเคอร์90 Th91 ปา92 ยู93 น.94 พู95 แอม96 ซม.97 เล่ม98 เปรียบเทียบ99 เอส100 เฟม101 ม.ด.102 เลขที่
ค่าเวเลนซ์สูงสุดอ้างอิงจากรายการสถานะออกซิเดชันของธาตุต่างๆ

ดูเพิ่มเติม

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

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.