Wartościowość - Polski Serwis Naukowy

Wartościowość – cecha pierwiastków chemicznych oraz jonów określająca liczbę wiązań chemicznych, którymi dany pierwiastek bądź jon może łączyć się z innymi.

Pojęcie wartościowości w odniesieniu do pierwiastków jest nieprecyzyjne, dlatego jest często zastępowane pojęciem stopnia utlenienia lub liczby koordynacyjnej. Wartościowość nie uwzględnia bowiem otoczenia chemicznego danego atomu. Przykładowo atom azotu jest trójwartościowy N zarówno w cząsteczce amoniaku (NH3), jak i w kwasie azotawym (H-O-N=O). Jednak stopnie utlenienia atomu azotu w tych związkach wynoszą odpowiednio −III i III, co oznacza, że atom ten, albo przyjmuje 3 elektrony, albo oddaje 3 elektrony z powłoki walencyjnej. Szczególne trudności pojęcie to powoduje w chemii koordynacyjnej, chemii metaloorganicznej i chemii supramolekularnej, gdzie często występują inne oddziaływania między atomami niż wiązania kowalencyjne czy jonowe.

Einstein (Es, łac. einsteinium) - pierwiastek chemiczny, aktynowiec. Nazwa pochodzi od nazwiska fizyka Alberta Einsteina. Pierwiastek odkrył Albert Ghiorso w 1952 roku w pozostałościach po wybuchu termojądrowym na Oceanie Spokojnym. Podczas wybuchu jądro 238U wychwytuje 15 neutronów tworząc 253U, który po emisji 7 elektronów tworzy 253Es.

Molibden (Mo, łac. molybdenum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa znaczy "podobny do ołowiu" i pochodzi od greckiego określenia ołowiu - μόλυβδος molybdos.

Większość pierwiastków posiada kilka możliwych wartościowości, tj. może przyjmować różną wartościowość w różnych związkach chemicznych np. w tlenku węgla (C=O) i dwutlenku węgla (O=C=O) atom węgla jest odpowiednio dwu- i czterowartościowy. Wartościowość pierwiastków grup głównych w układzie okresowym jest równa numerowi grupy, przy czym możliwe są również niższe wartościowości jako liczby parzyste w grupach o numerach parzystych i wartościowości nieparzyste w grupach o numerach nieparzystych. W warunkach tlenowych najtrwalsze są zwykle związki o najwyższej możliwej wartościowości, choć są liczne wyjątki od tej reguły (np. ołów jest trwalszy i występuje bardziej powszechnie niż ołów lub chlorowce mające zwykle wartościowość I).

Atom (z gr. ἄτομος atomos: "niepodzielny") – najmniejszy składnik materii, któremu można przypisać właściwości chemiczne. Atomistyczną teorię budowy materii sformułował w roku 1808 John Dalton.

Antymon (Sb, łac. stibium) - pierwiastek chemiczny z grupy metaloidów. Występuje w czterech odmianach alotropowych: antymon żółty, srebrzystobiały antymon metaliczny, antymon czarny i antymon wybuchowy. Znany jest od starożytności.

Pojęcie wartościowości może być natomiast stosowane z powodzeniem do złożonych jonów kompleksowych i anionów kwasów tlenowych.

Wartościowości pierwiastków chemicznych

Poniższe pierwiastki i ich wartościowości są wymienione kolejno grupami układu okresowego. Pogrubiona wartościowość oznacza, że występuje najczęściej.

I grupa

Stopień utlenienia (liczba utlenienia) – formalna wartość ładunku atomu w związku chemicznym przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w danej cząsteczce mają charakter wiązań jonowych. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej oraz dla wolnych pierwiastków wynosi 0, a w jonach ma wartość ładunku jonu.

Jod (I, łac. iodum) – pierwiastek chemiczny, z grupy fluorowców w układzie okresowym. Jego nazwa pochodzi od gr. ἰοειδής ioeides – fioletowy.

Wszystkie pierwiastki mają wartościowość I.

II grupa

Wszystkie pierwiastki mają wartościowość II.

III grupa

Skand - III; Itr - III

Lantanowce:

Lantan - III; Cer - III, IV; Prazeodym - III, IV; Neodym - III; Promet - III; Samar - II, III; Europ - II, III; Gadolin - III; Terb - III, IV (rzadko); Dysproz - III; Holm - III; Erb - III; Tul - III; Iterb - II, III; Lutet - III

Aktynowce:

Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

Aktyn - III; Tor - IV; Protaktyn - IV, V; Uran - III, IV, V, VI; Neptun - III, IV, V, VI, VII; Pluton - III, IV, V, VI; Ameryk - III, IV, V, VI; Kiur - III, IV; Berkel - III, IV; Kaliforn - II (rzadko), III, IV; Einstein - II (rzadko), III; Ferm - II (rzadko), III; Mendelew - II, III; Nobel - II, III; Lorens - III

Ruten (Ru, łac. ruthenium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od łacińskiego określenia półmitycznej, starożytnej Rusi.

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.

IV grupa

Tytan - III, IV; Cyrkon - IV; Hafn - IV; Rutherford - IV

V grupa

Wanad - II, III, IV, V; Niob - II, IV, V'; Tantal - II, IV, V'; Dubn - V

VI grupa

Chrom - II, III, VI; Molibden - II (rzadko), III, IV, V, VI; Wolfram - II (rzadko), III (rzadko), IV, V, VI; Seaborg - VI

VII grupa

Tul (Tm, łac. thulium) – pierwiastek chemiczny z grupy lantanowców w układzie okresowym, należący do tzw. metali ziem rzadkich. Tul jest najrzadszym lantanowcem występującym na Ziemi (promet jest rzadszym, ale nie występuje naturalnie na Ziemi). Jest łatwym w obróbce srebrzysto-szarym metalem. Pomimo jego wysokiej ceny, tul jest używany jako źródło promieniowania w przenośnych aparatach Roentgena i w laserach półprzewodnikowych.

Rutherford (Rf, łac. rutherfordium), wcześniej unnilquadium (Unq) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym, nie występujący naturalnie na Ziemi. Nazwa pochodzi od nazwiska fizyka Ernesta Rutherforda. Posiada on własności chemiczne podobne do hafnu.

Mangan - II, III, IV, VI, VII; Technet - II (rzadko), IV, VII; Ren - II (rzadko), III, IV, VI, VII; Bohr - VII

VIII grupa

Żelazo - II, III, VI (rzadko); Ruten - II, III, IV, VI, VIII (rzadko); Osm - III, IV, VI, VIII; Has - VIII

IX grupa

Kobalt - II, III; Rod - II (rzadko), III, IV, V (rzadko), VI (rzadko); Iryd - II (rzadko), III, IV, V (rzadko), VI (rzadko); Meitner - nie zbadano

X grupa

Litowce (metale alkaliczne, potasowce) – grupa pierwiastków I grupy układu okresowego (bez wodoru) o silnych własnościach metalicznych, tworzących z wodą silnie zasadowe (alkaliczne) wodorotlenki. Do metali alkalicznych zalicza się lit, sód, potas, rubid, cez i frans.

Dubn (Db, łac. dubnium), wcześniej o nazwie unnilpentium (Unp) – pierwiastek chemiczny, metal przejściowy. Nazwa pochodzi od rosyjskiego ośrodka badań jądrowych pod Moskwą.

Nikiel - II, III; Pallad - II, IV; Platyna - II, IV, VI (rzadko); Darmsztadt - nie zbadano

XI grupa

Miedź - I, II, III (rzadko); Srebro - I, II (rzadko), III (rzadko); Złoto - I, III; Roentgen - nie zbadano

XII grupa

Cynk - II; Kadm - II; Rtęć - I, II; Copernicium - nie zbadano

XIII grupa

Brom (Br, łac. bromium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy fluorowców w układzie okresowym. W warunkach normalnych jest ciemnobrunatną cieczą o ostrym, nieprzyjemnym zapachu zbliżonym do zapachu chloru. Znane są 4 izotopy bromu o liczbach masowych 77, 79, 81 i 82, z których 79 i 81 są trwałe i występują w naturze w proporcji ok. 1:1.

Ununquadium (Uuq) – pierwiastek chemiczny leżący w układzie okresowym w bloku p bezpośrednio pod ołowiem i z tego powodu nazywany także nieoficjalnie eka-ołowiem. Nazwa ununquadium pochodzi od liczby atomowej tego pierwiastka, zgodnie z systematyczną terminologią IUPAC dla transuranowców.

Bor - III; Glin - III; Gal - III; Ind - I, III; Tal - I, III; Ununtrium - nie zbadano

XIV grupa

Węgiel - II (rzadko), IV; Krzem - IV; German - II (rzadko), IV; Cyna - II, IV; Ołów - II, IV; Ununquadium - nie zbadano

XV grupa

Azot - I, II, III, IV, V; Fosfor - III, V; Arsen - III, V; Antymon - III, V; Bizmut - III, V; Ununpentium - nie zbadano

XVI grupa

Tantal (Ta, łac. tantalium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od Tantala – postaci w mitologii greckiej.

Węglowce – pierwiastki 14 (dawn. IVA lub IV głównej) grupy układu okresowego. Są to węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn), ołów (Pb) i ununquadium (Uuq).

Tlen - II; Siarka - II, IV, VI; Selen - II, IV, VI; Tellur - II, IV, VI; Polon - II, IV, VI; Ununhexium - nie zbadano

XVII grupa

Fluor - I; Chlor - I, III, V, VII; Brom - I, III, V, VII; Jod - I, III, V, VII; Astat - I, III, V, VII; Ununseptium - nie zbadano

XVIII grupa

Hel - 0; Neon - 0; Argon - 0; krypton - II; ksenon - II, IV, VI, VIII; radon - II; Ununoctium - nie zbadano

Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

Tlenowce (chalkogeny) - wspólna nazwa pierwiastków należących do 16 grupy w układzie okresowym (dawniej grupa 6A lub szósta grupa główna). Są to tlen, siarka, selen, tellur i polon. Wszystkie tlenowce mają 6 elektronów walencyjnych i w związkach chemicznych występują na stopniach utlenienia od -2 do +6. Tlen z powodu dużej liczby elektronów przy małej liczbie powłok ma bardzo mały promień atomowy i posiada właściwości nieco odmienne niż reszta pierwiastków tej grupy, a jego stopnień utlenienia w związkach wynosi zazwyczaj -2 lub -1 (dodatnie stopnie utlenienia +1 i +2 osiąga jedynie w związkach z fluorem). Polon jest pierwiastkiem promieniotwórczym.

Wartościowości wybranych jonów

wartościowość I: OH, NH4, NO2, NO3, ClO, ClO2, ClO3, ClO4, HCO3, HSO4, H2PO4

wartościowość II: SO3, SO4, CO3, SiO3, HPO4

wartościowość III: BO3, PO3, PO4

wartościowość IV: SiO4, P2O7

Zobacz też

rzędowość