Tietämys atomien ja molekyylien rakenteesta XIXvuosisata ei sallinut selittää syytä, miksi atomit muodostavat tietyn määrän sidoksia muiden hiukkasten kanssa. Mutta tutkijoiden ideat olivat aikansa edellä, ja valenssia tutkitaan edelleen yhtenä kemian perusperiaatteista.
Erinomainen 1800-luvun englantilainen kemisti EdwardFrankland esitteli termin "yhteys" tieteellisessä käytössä kuvaamaan atomien vuorovaikutusprosessia toistensa kanssa. Tutkija totesi, että jotkut kemialliset alkuaineet muodostavat yhdisteitä saman määrän muiden atomien kanssa. Esimerkiksi typpi kiinnittää kolme vetyatomia ammoniakkimolekyyliin.
Toukokuussa 1852 Frankland teki hypoteesinettä on tietty määrä kemiallisia sidoksia, joita atomi voi muodostaa muiden pienten ainehiukkasten kanssa. Frankland käytti ilmausta ”yhdistävä voima” kuvaamaan sitä, jota myöhemmin kutsutaan valenssiksi. Brittiläinen kemisti totesi XIX-luvun puolivälissä, kuinka monta kemiallista sidosta muodostuu yksittäisten alkuaineiden atomit. Franklandin työ on vaikuttanut merkittävästi nykyaikaiseen rakennekemiaan.
Saksalainen kemisti F.A.Kekule osoitti vuonna 1857, että hiili on tetrabaasista. Yksinkertaisimmassa metaanissaan sidokset syntyvät 4 vetyatomin kanssa. Tutkija käytti termiä "emäksisyys" elementtien ominaisuuden osoittamiseksi tiukasti määritellyn määrän muiden hiukkasten kiinnittämiseksi. Venäjällä aineen rakennetta systemaattisesti määritteli A. M. Butlerov (1861). Kemiallisen sitoutumisen teoriaa kehitettiin edelleen tutkimalla elementtien ominaisuuksien jaksottaisia muutoksia. Sen kirjoittaja on toinen merkittävä venäläinen kemisti, D. I. Mendelejev. Hän osoitti, että yhdisteiden kemiallisten alkuaineiden valenssi ja muut ominaisuudet johtuvat niiden sijainnista jaksollisessa järjestelmässä.
Kyky visualisoida molekyylejä on yksi asiavalenssiteorian kiistattomista eduista. Ensimmäiset mallit ilmestyivät 1860-luvulla, ja vuodesta 1864 lähtien on käytetty rakennekaavoja, jotka ovat ympyröitä, joissa on kemiallinen merkki. Kemiallinen sidos on merkitty viivalla atomien symbolien välillä, ja näiden viivojen lukumäärä on yhtä suuri kuin valenssiarvo. Samana vuonna tehtiin ensimmäiset kuulatangomallit (katso kuva vasemmalla). Vuonna 1866 Kekule ehdotti tetraokerin muodossa olevaa hiiliatomin stereokemiallista piirtämistä, jonka hän sisällytti oppaaseen Orgaaninen kemia.
Kemiallisten alkuaineiden valenssi ja esiintyminenyhteydet tutkivat G. Lewis, joka julkaisi teoksensa vuonna 1923 elektronin löytämisen jälkeen. Tämä on nimi pienimmille negatiivisesti varautuneille hiukkasille, jotka ovat osa atomien kuoria. Kirjassaan Lewis käytti pisteitä kemiallisen symbolin neljän sivun ympärillä edustamaan valenssielektroneja.
Ennen jaksollisen järjestelmän luomista valenssiOli tavallista verrata yhdisteiden kemiallisia alkuaineita niiden atomien kanssa, joiden tiedetään olevan. Vety ja happi valittiin standardeiksi. Toinen kemiallinen alkuaine houkutteli tai korvasi tietyn määrän H- ja O-atomeja.
Tällä tavalla määritettiin yhdysvalenttista vetyä sisältävien yhdisteiden ominaisuudet (toisen elementin valenssi on merkitty roomalaisella numerolla):
Oksideissa K2O, CO, N2oi3, SiO2, SO3 metallien ja ei-metallien happivalenssi määritettiin kaksinkertaistamalla lisättyjen O.-atomien lukumäärä. Saadaan seuraavat arvot: K (I), C (II), N (III), Si (IV), S (VI).
Kemiallisen sidoksen muodostumisessa on säännönmukaisuuksia yhteisten elektroniparien osallistumisella:
Kemiallisten alkuaineiden valenssin määrittäminen yhdistekaavalla suoritetaan seuraavaa algoritmia käyttäen:
Vedyn ja hapen valenssiarvot ovat erilaiset. Esimerkiksi rikki yhdisteessä H2S on kaksiarvoinen ja kaavassa SO3 - kuusiarvoinen. Hiili muodostaa hapen kanssa hiilimonoksidia ja hiilidioksidia2... Ensimmäisessä yhdisteessä C: n valenssi on II ja toisessa IV. Sama arvo metaanissa CH4.
Suurin osa elementeistä ei ole vakio, muttavaihteleva valenssi, esimerkiksi fosfori, typpi, rikki. Tämän ilmiön tärkeimpien syiden etsiminen johti kemiallisen sitoutumisen teorioiden syntymiseen, ideoihin elektronien valenssikuoresta, molekyylipyörät. Saman ominaisuuden eri arvojen olemassaolo selitettiin atomien ja molekyylien rakenteen näkökulmasta.
Kaikki atomit koostuvat positiivisesta ytimestä,negatiivisesti varautuneiden elektronien ympäröimänä. Niiden muodostama ulkokuori on keskeneräinen. Valmistunut rakenne on vakain, se sisältää 8 elektronia (oktetti). Kemiallisen sidoksen syntyminen jaettujen elektroniparien vuoksi johtaa atomien energian kannalta suotuisaan tilaan.
Yhteyksien muodostamista koskeva sääntö onkuoren loppuun saattaminen hyväksymällä elektroneja tai antamalla takaisin parittomia elektroneja sen mukaan, mikä prosessi on helpompi kulkea. Jos atomi tuottaa negatiivisia hiukkasia, joilla ei ole paria kemiallisen sidoksen muodostamiseksi, se muodostaa niin monta sidosta kuin parittomia elektroneja. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan kemiallisten alkuaineiden atomien valenssi on kyky muodostaa tietty määrä kovalenttisia sidoksia. Esimerkiksi rikkivetymolekyylissä H2S-rikki saa valenssin II (-), koskakukin atomi osallistuu kahden elektroniparin muodostumiseen. "-" -merkki osoittaa elektroniparin vetovoiman elektronegatiivisempaan elementtiin. Vähemmän elektronegatiivista arvoa varten lisää "+" valenssiarvoon.
Luovuttaja-akceptorimekanismin avulla prosessissa ovat mukana yhden elementin elektroniparit ja toisen vapaan valenssin orbitaalit.
Tarkastellaan hiilin ja hapen esimerkkiä käyttämällä, kuinka kemiallisten alkuaineiden valenssi riippuu aineen rakenteesta. Jaksollisessa taulukossa annetaan käsitys hiiliatomin pääominaisuuksista:
Jos CO-monoksidissa oleva hiiliatomi muodostaa kaksivain 6 negatiivista partikkelia tulee sen käyttöön. Oktetin hankkimiseksi parien on muodostettava 4 ulkoista negatiivista partikkelia. Hiilen valenssi on IV (+) dioksidissa ja IV (-) metaanissa.
Hapen järjestysluku - 8, valenssikuori koostuu kuudesta elektronista, joista kaksi ei muodosta paria ja osallistuu kemialliseen sitoutumiseen ja vuorovaikutukseen muiden atomien kanssa. Tyypillinen happivalenssi on II (-).
Monissa tapauksissa sitä on helpompi käyttää"hapettumistilan" käsite. Tämä on atomin varauksen nimi, jonka se saisi, jos kaikki sitoutuvat elektronit siirrettäisiin elementille, jolla on suurempi elektronegatiivisuuden (EO) arvo. Yksinkertaisen aineen hapetusluku on nolla. Merkki "-" lisätään hapettumistilaan enemmän kuin EO-elementti, merkki "+" lisätään vähemmän elektronegatiiviseen tilaan. Esimerkiksi pääalaryhmien metalleille tyypilliset hapettumistilat ja ionivarastot, jotka ovat yhtä suuria kuin "+" - merkkinen ryhmän numero. Useimmissa tapauksissa saman yhdisteen atomien valenssi ja hapetustila ovat numeerisesti samat. Hapetustila on positiivinen vain silloin, kun vuorovaikutuksessa on enemmän elektronegatiivisia atomeja, ja elementtien, joilla on alhaisempi EO, negatiivinen. "Valenssin" käsitettä käytetään usein vain molekyylirakenteisiin aineisiin.
