밸런스(화학)
Valence (chemistry)화학에서 원소의 원자가(미국식 철자) 또는 원자가(영국식 철자)는 원소가 화합물이나 분자를 형성할 때 다른 원자와 결합하는 능력의 척도이다.
묘사
주어진 원소의 원자의 결합 능력 또는 친화력은 그것이 결합하는 수소 원자의 수에 의해 결정됩니다.메탄에서 탄소는 4의 원자가, 암모니아에서 질소는 3의 원자가, 물에서 산소는 2의 원자가, 염화수소는 1의 원자가를 가진다.염소는 원자가가 1이므로 수소를 대체할 수 있다.오염화인, PCl에서5 인의 원가는 5이다.화합물의 원자가 다이어그램은 원소의 연결성을 나타내며, 두 원소 사이에 선이 그려지고, 때로는 결합이라고 불리며, 각 [1]원소의 포화 원자가도를 나타냅니다.아래 두 표는 서로 다른 화합물의 예, 원자가 다이어그램 및 화합물의 각 원소의 원자가를 보여줍니다.
| 컴파운드 | H2 수소 | CH4 메탄 | C3H8 프로판 | C2H2 아세틸렌 |
|---|---|---|---|---|
| 도표 |  |  |  |  |
| 밸런스 |
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| 컴파운드 | NH3 암모니아 | NaCN 시안화나트륨 | H2S 황화수소 | H2SO4 황산 | CLO27 디클로로틴헵톡시드 | XeO4 사산화 제논 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 도표 |  |  |  |  |  |  |
| 밸런스 |
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최신 정의
Valence는 IUPAC에 의해 다음과 같이 [2]정의됩니다.
- 고려 중인 원소의 원자, 단편 또는 이 원소의 원자가 대체될 수 있는 1가의 원자(원래 수소 또는 염소 원자)의 최대 수.
대안의 현대적인 설명은:[3].
- 이항 수소화 또는 두번 산소 원자의 산화물이나 산화물에 있는 요소와 결합하는 수의 요소 과 결합할 수 있는 수소 원자의 수입니다.
로 요소 하나 이상의 원자가 갖고 있다고 한다 이 정의는 가장 정의와는 다릅니다.
매우 유사한 현대 정의는 최근 기사에서 주어진 분자에"전자의 원자 결합에 사용하는 번호"로, 원자가:[4]를 계산해 2등가 공식에 특정한 원자의 원자가를 정의합니다.
- 전자의non-bonding 전자의 원자에 molecule,에 자유 원자– 수의 원자가 껍질에 유의)수.
그리고.
- 채권 + 형식 전하의 유의)수.
역사적 발전
라틴어 valentia"힘, 용량", 이전의 용맹"가치, 값"에서(복수 valencies)다시 1425년 까지 거슬러 올라간다 단어들은 원자가(복수 valences)과 원자가,"추출물, 준비"의미의 어원과 화학 물질인 의미는"는 원소의 화합력"을 언급하고 1884년에서, 독일어 Valenz부터 프로그램이 녹화됩니다.[5]
원자가의 개념은 19세기의 후반전에 성공적으로 유기 무기 화합물의 분자 구조 설명하는데 도움을 주었다 개발되었다.[1]원자가의 근본 원인에 대한 추구는 화학 결합의 현대 이론에, 체적 원자(1902년), 루이스 구조,(1916년)원자가 결합 이론(1927년), 분자 궤도(1928년), 원자가 껍질 전자 쌍 반발 이론(1958년), 그리고 모든 양자 화학의 선진 방법 등을 제시한다.
1789년에 윌리엄 히긴스 그는 무엇이 원자가 채권의 개념 징조를 보여 줘"궁극적인"입자들 조합에서 방영 되엇죠 의견을 발표했다.[6]예를 들어, 만일 히긴스에 따르면, 산소의 궁극적인 입자와 질소의 소립자 사이의 인력 6, 그 힘의 강도 이에 따라와 궁극적 입자들(삽화를 보)의 다른 조합도 분리할 것이다.
화학 valencies의 이론의 정확한 시작 그러나, 에드워드 프랭클 랜드로 화학 친화력에 생각으로 어떤 요소3-atom 그룹으로 즉,(예를 들어 경향에 대해 다른 요소로 화합물 3을 포함하는 형성하기 위해 결합하는 모습을 보여 주는 것이 큰 급진적인 이론을 결합한 1852년 논문에., NO3, N. 거슬러 올라갈 수 있H3, NI3 등) 또는 5, 즉 5원자 그룹(예: NO5, NHO4, PO5 등)에서 부속 원소의 등가물.그에 따르면, 이것은 그들의 친밀감이 가장 잘 충족되는 방법이며, 이러한 예와 공식을 따름으로써, 그는 그것이 얼마나 명백한지를[7] 선언한다.
하나의 경향 또는 법칙이 우세하며 (여기서) 결합 원자의 특성이 어떻든 간에 유인 원자의 결합력은 항상 같은 수의 원자에 의해 충족된다.
이 "결합력"은 후에 양가 또는 원자가라고 불렸습니다. 화학자들에 [6]의해 원자가)라고 불렸다.1857년 8월 Kekulé는 탄소 4와 같은 많은 원소에 대한 고정 원자가를 제안했고, 오늘날에도 여전히 받아들여지고 있는 많은 유기 분자에 대한 구조식을 제안하기 위해 그것들을 사용했다.
대부분의 19세기 화학자들은 원소의 원자가를 다른 형태의 원자가나 결합의 구별 없이 결합의 수로 정의했다.그러나 1893년 Alfred Werner는 [Co(NH3)]6Cl과3 같은 전이 금속 배위 복합체를 설명하면서 산화 상태와 배위 번호의 현대 개념에 각각 해당하는 주원가와 보조원가(독일어: Hauptvalenz' 및 Nebenvalenz)를 구분하였다.
1904년 리처드 아베그는 양의 원자와 음의 원자가(최대 산화 상태와 최소 산화 상태)를 고려했고, 아베그의 법칙은 종종 차이가 8이라는 것을 제안했다.
전자와 원자가
핵 원자의 러더포드 모델(1911년)은 원자의 외부가 전자에 의해 점유된다는 것을 보여주었고, 이는 전자가 원자의 상호작용과 화학적 결합의 형성에 책임이 있음을 시사한다.1916년 길버트 N. 루이스는 원자가와 화학적 결합을 (주군) 원자가 8개의 원자가 껍질 전자의 안정적인 옥텟을 달성하는 경향으로 설명했다.루이스에 따르면 공유 결합은 전자의 공유에 의해 옥텟으로 이어지고 이온 결합은 한 원자에서 다른 원자로의 전자의 전달에 의해 옥텟으로 이어진다.공유가라는 용어는 1919년 어빙 랭뮤어(Irving Langmuir)가 "어떤 주어진 원자가 인접한 원자와 공유하는 전자 쌍의 수를 그 [8]원자의 공유가라고 부른다"고 언급했기 때문이다.접두사 co-는 "함께"를 의미하므로, 공유 결합은 원자들이 원자가를 공유한다는 것을 의미한다.그 후, 현재는 화학 결합 이론의 진보로 인해 높은 수준의 연구에서 사용되지 않게 된 원자가 결합보다는 공유 결합을 말하는 것이 더 일반적이지만, 여전히 기초 연구에서 널리 사용되고 있으며, 기초 연구에서는 이 주제에 대한 발견적 입문을 제공한다.
1930년대에 라이너스 폴링은 공유 결합과 이온 결합 사이의 중간인 극성 공유 결합도 존재하며 이온 성질의 정도는 결합된 두 원자의 전기 음성의 차이에 달려 있다고 제안했다.
폴링은 또한 주족 원소들이 옥텟 법칙에 의해 허용되는 최대값인 4보다 큰 겉보기 값을 갖는 초가 분자에 대해서도 고려했다.예를 들어, 폴링은 육불화황 분자(6SF)에서 황이 1s, 3p, 2d 오비탈을 결합한 spd 하이브리드 원자 오비탈을 사용하여32 6개의 진정한 2전자 결합을 형성한다고 생각했습니다.그러나 보다 최근에 이것과 유사한 분자에 대한 양자역학 계산은 결합에서 d 오비탈의 역할이 미미하다는 것을 보여주었고, SF6 분자는 옥텟 규칙에 따라 황에 단 4개의 오비탈 (1s와 3p)로부터 만들어진 6개의 극성 공유 결합을 가지고 있다고 설명되어야 한다.불소 [9]6개의 궤도.전이 금속 분자에 대한 유사한 계산은 p 오비탈의 역할이 미미하다는 것을 보여주며, 따라서 금속의 1s 및 5d 오비탈은 [10]결합을 설명하기에 충분합니다.
공통값
주기율표의 주요 그룹에 있는 원소의 경우, 원자가는 1과 7 사이에서 달라질 수 있습니다.
| 그룹. | 밸런스 1 | 발렌스 2 | 발렌스 3 | 발렌스 4 | 발렌스 5 | 발렌스 6 | 발렌스 7 | 발렌스 8 | 일반적인 값 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 (I) | NaCl | 1 | |||||||
| 2 (II) | MgCl2 | 2 | |||||||
| 13 (III) | BCL3 알콜3 알로23 | 3 | |||||||
| 14 (IV) | CO | CH4 | 4 | ||||||
| 15 (V) | 아니요. | NH3 PH3 As2O3 | 아니요2 | 아니요25 PCl5 | 3과 5 | ||||
| 16 (VI) | 호2 H2S | 그러니까2 | 그러니까3 | 2와 6 | |||||
| 17 (VII) | HCL | HClO2 | CLO2 | HClO3 | CLO27 | 1과 7 | |||
| 18 (VII) | XeO4 | 8 |
많은 원소는 주기율표에서 그 위치와 관련된 공통의 원자가를 가지고 있으며, 오늘날 이것은 옥텟 법칙에 의해 합리화된다.그리스어/라틴어 프리픽스(mono-/uni-, di-/bi-, tri-/ter- 등)는 각각 충전 상태 1, 2, 3 등의 이온을 나타내기 위해 사용됩니다.다가 또는 다가 결합은 특정한 수의 원자가 결합에 제한되지 않는 종을 말한다.단일 전하를 가진 종은 일가(일가)이다.예를+ 들어 Cs 양이온은 1가 또는 1가 양이온이고, Ca2+ 양이온은 2가 양이온이며, Fe 양이온은3+ 3가 양이온이다.Cs 및 Ca와 달리 Fe는 다른 전하 상태, 특히 2+ 및 4+에서도 존재할 수 있으며, 따라서 다가(다원자)[11] 이온으로 알려져 있다.오른쪽에 있는 전이 금속과 금속은 일반적으로 다가이지만, 그 [12]원가를 예측하는 단순한 패턴은 없습니다.
| 원자가 | 보다 일반적인 형용사 » | 덜 흔한 동의어 형용사 ★★ |
|---|---|---|
| 0 ~ 0 ~ 16 。 | 제로값 | 값어치가 있는 |
| 1소켓 | 1가의 | 일가의 |
| 2개소켓 | 2가의 | 2가의 |
| 3소켓 | 3가의 | 3가 |
| 4소켓 | 4가의 | 4분의 1의 경쟁자 |
| 5소켓 | 5가의 | 퀴퀴가/쿼리가의 |
| 6인치 | 6가 | 육가의 |
| 7인치 카드 | 7가 | 7가의 |
| 8 소켓 | 8가 | — |
| 9시 15분 | 유익하지 않다 | — |
| 10마디바이스 | 열가 | — |
| 다중/다수/변수 | 다가의 | 다가의 |
| 함께. | 공유의 | — |
| 함께가 아니다 | 공유하지 않다 | — |
∙백신의 원가를 나타낼 때도 동일한 형용사가 사용되며, 후자의 의미에서는 쿼드리가 테트라보다 더 흔하다는 약간의 차이가 있다.
② 구글 웹 검색 및 구글 북스 검색 코퍼라(2017년 접속)의 조회수에서 알 수 있습니다.
② 기타 몇 가지 형식은 대형 영어 코퍼스에 포함되어 있지만(예를 들어 *quintvalent, *quintvalue, *decigar 등) 기존의 영어 형식이 아니기 때문에 주요 사전에 기재되어 있지 않다.
원자가 대 산화 상태
값이라는 [13]용어가 모호하기 때문에 현재 다른 표기법이 선호된다.배위화합물에 대한 [14][15]스톡 명명법에 사용되는 산화상태 시스템(산화수라고도 함)과 무기화학의 IUPAC 명명법에 사용되는 람다 표기법 외에 산화상태는 분자 내 원자의 전자상태를 보다 명확하게 나타낸다.
분자 내 원자의 산화 상태는 원자가 전자를 얻었거나 [16]잃었음을 알려준다.원자가수와는 대조적으로 산화상태는 양(전기음성원자의 경우) 또는 음(전기음성원자의 경우)일 수 있다.
높은 산화 상태의 원소는 4보다 높은 원자가를 가질 수 있다.예를 들어 과염소산염에서 염소는 7개의 원자가 결합을 가지며, 사산화 루테늄의 +8 산화 상태의 루테늄은 8개의 원자가 결합을 가진다.
예
| 컴파운드 | 공식 | 원자가 | 산화 상태 |
|---|---|---|---|
| 염화수소 | HCL | H = 1 Cl = 1 | H = +1 Cl = -1 |
| 과염소산 * | HClO4 | H = 1 Cl = 7 O = 2 | H = +1 Cl = +7 O = -2 |
| 수소화 나트륨 | 아, 진짜. | Na = 1 H = 1 | Na = +1 H = -1 |
| 산화철 ** | FeO | Fe = 2 O = 2 | Fe = +2 O = -2 |
| 산화철 ** | Fe2O3 | Fe = 3 O = 2 | Fe = +3 O = -2 |
* 1가의 과염소산 이온(ClO−
4)은 원자가 1이다.
** 산화철은 결정구조에서 나타나므로 일반적인 분자를 식별할 수 없습니다.
산화철에서 Fe는 산화상태 II이고 산화철에서 산화상태 III이다.
| 컴파운드 | 공식 | 원자가 | 산화 상태 |
|---|---|---|---|
| 염소 | 클론2 | Cl = 1 | Cl = 0 |
| 과산화수소 | 호22 | H = 1 O = 2 | H = +1 O = -1 |
| 아세틸렌 | C2H2 | C = 4 H = 1 | C = -1 H = +1 |
| 염화수은(I) | Hg2Cl2 | Hg = 2 Cl = 1 | Hg = +1 Cl = -1 |
결합 극성이 다르기 때문에 산화 상태의 절대값과 값이 다를 수도 있습니다.예를 들어 디클로로메탄 CHCl에서22 탄소는 원자가 4이지만 산화상태는 0이다.
"채권 최대수" 정의
프랭클랜드는 원소의 원자가(그는 "원자성"이라는 용어를 사용)가 관측된 최대값에 해당하는 단일 값이라고 보았다.현재 p-블록 원소라고 불리는 원자의 미사용 원자의 수는 일반적으로 짝수이며, 프랭클랜드는 미사용 원자가 서로 포화되었다고 제안했다.예를 들어 질소는 암모니아를 형성할 때 최대가자가 5이고, 2가자는 미부착, 황화수소를 형성할 때 최대가자가 6이며, 4가자는 미부착이다.[17][18]
국제순수응용화학연합(IUPAC)은 원자가의 명확한 정의에 도달하기 위해 몇 가지 시도를 해왔다.1994년에 [19]채택된 최신 버전은 다음과 같습니다.
- 고려 중인 원소의 원자, 단편 또는 이 원소의 원자가 대체될 수 있는 1가의 원자(원래 수소 또는 염소 원자)의 최대 수.[2]
수소와 염소는 단 하나의 결합을 형성하는 성질 때문에 원래 1가 원자의 예로 사용되었다.수소는 하나의 원자가 전자만을 가지고 있고 불완전한 외피를 가진 원자와 단 하나의 결합을 형성할 수 있다.염소는 7개의 원자가 전자를 가지고 있으며 원자가 전자를 기증하여 염소의 외피를 완성하는 원자와 단 하나의 결합을 형성할 수 있습니다.그러나 염소는 +1에서 +7까지의 산화 상태를 가질 수 있으며, 원자가 전자를 공여함으로써 둘 이상의 결합을 형성할 수 있다.
수소는 하나의 원자가 전자만을 가지고 있지만, 하나 이상의 원자와 결합을 형성할 수 있다.예를 들어, 2불화 이온([HF
2])−
에서는, 2개의 불소 원자와 함께 3중점 4전자 결합을 형성합니다.
- [F–H– F ↔ F– H–F ]
또 다른 예로는 디보란(BH)26의 3중점 2전자 결합이 있습니다.
요소의 최대값
원소의 최대가자는 원소의 산화 상태 목록의 데이터에 기초한다.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 그룹 → | |||||||||||||||||||||
| ↓ 기간 | |||||||||||||||||||||
| 1 | 1 H | 2 그 | |||||||||||||||||||
| 2 | 3 리 | 4 있다 | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 네 | |||||||||||||
| 3 | 11 나 | 12 Mg | 13 알 | 14 시 | 15 P | 16 S | 17 클론 | 18 아르 | |||||||||||||
| 4 | 19 K | 20 Ca | 21 스케이 | 22 티 | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 회사 | 28 니 | 29 CU | 30 Zn | 31 가 | 32 ge | 33 ~하듯이 | 34 세 | 35 브르 | 36 Kr | |||
| 5 | 37 Rb | 38 시르 | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 모 | 43 Tc | 44 루 | 45 Rh | 46 PD | 47 아그 | 48 CD | 49 인 | 50 스니 | 51 Sb | 52 테 | 53 I | 54 Xe | |||
| 6 | 55 Cs | 56 바 |  | 71 루 | 72 HF | 73 타 | 74 W | 75 레 | 76 OS | 77 Ir | 78 Pt | 79 오 | 80 Hg | 81 Tl | 82 PB | 83 Bi | 84 포 | 85 앳 | 86 Rn | ||
| 7 | 87 프루 | 88 라 |  | 103 Lr | 104 Rf | 105 데이터베이스 | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 산 | 110 Ds | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 플 | 115 맥 | 116 Lv | 117 Ts | 118 오그 | ||
| | 57 라 | 58 Ce | 59 PR | 60 Nd | 61 Pm | 62 SM | 63 에우 | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | 67 호 | 68 음.정말 | 69 Tm | 70 YB | |||||||
| | 89 AC | 90 Th(Th) | 91 빠 | 92 U | 93 Np | 94 푸 | 95 암 | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 아니요. | |||||||
| 최대 원가는 원소의 산화 상태 목록을 기반으로 합니다. | |||||||||||||||||||||
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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