אנו מסבירים מהי ערכיות בכימיה ומהם סוגי הערכיות. כמו כן, דוגמאות לכמה יסודות כימיים.
מהי ולנסיה?
ב כִּימִיָה, אנו מדברים על ערכיות כדי להתייחס למספר האלקטרונים שיש לאטום של יסוד כימי נתון ברמתו האחרונה של אֵנֶרְגִיָה. דרך נוספת לפרש ערכיות היא כמספר האלקטרונים שעל אטום של יסוד כימי מסוים לוותר או לקבל כדי להשלים את רמת האנרגיה האחרונה שלו. אלה אלקטרונים הם בעלי רלוונטיות מיוחדת, מכיוון שהם אחראים ליצירת קשרים כימיים, למשל, קשרים קוולנטיים (קו-ולנטי: הם חולקים ערכיות). האלקטרונים האלה הם שמתערבים ב תגובה כימית.
לאטום יכול להיות ערכיות אחת או יותר. מסיבה זו מושג זה (נוצר במאה התשע-עשרה כדי להסביר את ה"זיקות" בין השונות אטומים ידוע) הוחלף בזה של "מספר חמצון", אשר סוף סוף מייצג כמעט את אותו הדבר.
לדוגמה, לאטום המימן יש ערכיות 1, כלומר הוא יכול לחלוק אלקטרון בקליפה האחרונה שלו; לפחמן, לעומת זאת, יש ערכיות של 2 או 4, כלומר, הוא יכול לוותר על שניים או ארבעה אלקטרונים. מכאן שמספר הערכיות מייצג את היכולת של היסוד לצבור או לוותר על אלקטרונים במהלך תגובה או קשר כימי.
לאורך ההיסטוריה, מושג הערכיות אפשר לפתח תיאוריות לגבי קשרים כימיים, כגון:
- מבנה לואיס. זהו ייצוג דו מימדי של מולקולות או ה יונים, כאשר קשרים קוולנטיים מיוצגים על ידי מקפים ואלקטרונים לא משותפים על ידי נקודות. אם ישנם זוגות אלקטרונים בודדים במבנים, הם מיוצגים על ידי שתי נקודות.
- התיאוריה של קשר הערכיות. תיאוריה זו קובעת שהאטום המרכזי במולקולה נוטה ליצור זוגות של אלקטרונים, אשר תלוי במגבלות גיאומטריות של המולקולה ובעמידה בכלל האוקטט (יונים של יסודות כימיים צריך להשלים את רמת האנרגיה האחרונה שלהם עם 8 אלקטרונים כדי להגיע לתצורה יציבה יותר).
- התיאוריה של אורביטלים מולקולריים. לפי תיאוריה זו, אלקטרונים אינם מוקצים לקשרים בודדים בין אטומים (כפי שנאמר במבנה לואיס), אלא אלקטרונים אלו נעים בכל המולקולה בהשפעת גרעיני אטום.
- תיאוריית הדחייה של צמד האלקטרונים של קליפת הערכיות. תיאוריה זו מבוססת על דחייה אלקטרוסטטית של אלקטרוני הערכיות של אטום, הדוחים זה את זה עד שמגיעים לסידור במרחב, שבו לבסוף הם כבר לא דוחים זה את זה והגיאומטריה של המולקולה מוגדרת בתצורה זו.
סוגי ערכיות
ישנם שני סוגים שונים של ערכיות:
- ערכיות חיובית מקסימלית. הוא משקף את הקיבולת הקומבינטורית המקסימלית של אטום, כלומר את המספר הגדול ביותר של אלקטרונים שהוא יכול לוותר עליו. האלקטרונים טעונים שלילי, ולכן אטום שמוותר עליהם מקבל ערכיות חיובית (+).
- ולנסיה שלילית. מייצג את היכולת של אטום להתחבר עם אחר בעל ערכיות חיובית. לאטומים שמקבלים אלקטרונים יש ערכיות שלילית (-).
ולנסיה של האלמנטים
הערכיות הידועה של כמה אלמנטים של טבלה מחזורית הם כדלקמן:
- מימן (H): 1
- פחמן (C): 2, 4
- נתרן (Na): 1
- אשלגן (K): 1
- אלומיניום (אל): 3
- כספית (Hg): 1, 2
- סידן (Ca): 2
- ברזל (Fe): 2, 3
- עופרת (Pb): 2, 4
- כרום (Cr): 2, 3, 6
- מנגן (Mn): 2, 3, 4, 6, 7
- כלור (Cl): 1, 3, 5, 7
- חמצן (O): 1,2
- גופרית (S): 2, 4, 6
- חנקן (N): 1, 2, 3, 4, 5
- ארסן (אס): 3, 5
- בורון (ב): 3
- סיליקון (Si): 4
- זהב (או): 1, 3
- כסף (Ag): 1
- זרחן (P): 3, 5
- רדיוס (Ra): 2
- מגנזיום (Mg): 2
- נחושת (Cu): 1, 2