Wartościowości pierwiastków

Lubisz oglądać filmy science fiction? Wymyślone światy i postacie... ...trzygłowe smoki, stwory o dziwnej zmiennej liczbie kończyn wyrastających na poczekaniu uszach czy sześciu ogonach? Ja uwielbiam! Pewnie dlatego, że potwory z tych opowieści przypominają mi pierwiastki. Jedne i drugie mają niewiarygodnie różnorodną liczbę łapek, a jeszcze do tego część z nich może w zależności od sytuacji ją zmieniać. Twórcy science fiction mogliby się od pierwiastków wiele nauczyć. Pamiętasz tlenek węgla cztery, o którym mówiliśmy w lekcji o wiązaniu kowalencyjnym? Atom węgla łączył się tam z dwoma atomami tlenu. Ale dlaczego akurat z dwoma, a nie z trzema albo z pięcioma? Konstrukcja cząsteczek zależy od tego ile wiązań z innymi może stworzyć dany pierwiastek. Porównując to z różnymi stworami chodzi o to ile chwytnych łapek ten pierwiastek użyje aby połączyć się z innymi. W przypadku tlenku węgla cztery węgiel wyciąga cztery łapy po tlen. Ale tlen ma zawsze tylko dwie łapki. Aby być zadowolonym, węgiel musi więc złapać aż 2 tleny. Liczbę łapek, którą w danej cząsteczce pierwiastek wyciąga do innych nazywamy wartościowością. Co ciekawe, dla wielu pierwiastków ta liczba nie jest stała. Wspomniany już węgiel ma cztery łapy w tlenku węgla 4, ale w tlenku węgla dwa już tylko dwie. Dwie gdzieś chowa. Z kolei siarka może mieć wartościowość 2, 4 lub 6, w zależności od tego, czy występuje w siarczkach, czy w różnych tlenkach. Są i porządne pierwiastki o stałej wartościowości, czyli liczbie łapek. To nie potwory, a raczej przyjazne stworki które nie powodują problemów na lekcjach chemii. Tlen jest zawsze dwuwartościowy czyli tworzy dwa wiązania. W cząsteczce tlenu, tymi dwoma wiązaniami łączy się z drugim atomem tlenu. W cząsteczce wody - z 2 atomami wodoru a w cząsteczce tlenku węgla cztery z atomem węgla. Nie musisz znać wartościowości wszystkich pierwiastków ale dobrze orientować się w ogólnych zasadach. Przeanalizujmy nasze magiczne atomowe stwory grupa po grupie. Nie bierzemy pod uwagę grup pobocznych od trzeciej do dwunastej, bo tam stopień mutacji wprawia w drżenie nawet chemików. Skupmy się na głównych. W grupach pierwszej i drugiej wartościowość pierwiastków jest taka, jak numer grupy czyli na przykład lit ma zawsze wartościowość 1, a wapń 2. To porządne pierwiastki. Nie zmieniają się w potwory. Podobnie jest w grupie 13. Pierwiastki, które interesują nas w szkole podstawowej, są trójwartościowe zgodnie z cyfrą jedności w numerze grupy. Innymi słowy w grupach: pierwszej, drugiej i 13. wartościowość pierwiastków jest równa liczbie elektronów na ostatniej powłoce. O wiele ciekawiej robi się w grupach 14. - 17. Tam pierwiastki mutują jak opętane. W zależności od tego z kim, czyli z jakim innym pierwiastkiem mają do czynienia, mogą sobie hodować od jednej aż do siedmiu łap. Pierwiastkowe łapy przyprawiają o ból głowy? Niepotrzebnie. Zaraz omówimy to na przykładach i rozwiejemy wątpliwości. Weźmy siarkę. Leży w 16. grupie, co oznacza, że ma 6 elektronów na ostatniej powłoce. Jej maksymalna wartościowość to zatem? Mówisz, że 6? To się zgadza, pod warunkiem, że swoje łapki wyciąga do tlenu. Z kolei do ośmiu elektronów na ostatniej powłoce brakuje jej dwóch czyli minimalna wartościowość siarki to 2 z zastrzeżeniem, że nie każdemu pierwiastkowi pokaże tylko dwie łapki. Robi tak na przykład z wodorem. Czy siarka może przyjmować w związkach jeszcze inne wartościowości? Niestety tak. Może mieć jeszcze wartościowość 4. Trzeba jej przyznać, że się ogranicza przyjmuje tylko parzyste. Co innego azot. Ten z łapkami szaleje. W zależności od sytuacji hoduje sobie od jednej do pięciu. Gdy w jego obecności pojawia się wodór wyciąga do niego tyle łapek, ilu elektronów brakuje mu na ostatniej powłoce do ośmiu. Azot znajduje się w 15. grupie. Na ostatniej powłoce ma 5 elektronów więc wyciągnie trzy łapki po 3 wodory i to jest jego maksymalna wartościowość względem tego pierwiastka, a związek, który w taki sposób powstanie, to amoniak. Inaczej podchodzi do tlenu. Tu mamy cały wachlarz możliwości. Może wyciągnąć jedną, dwie, trzy, cztery albo pięć łapek. Tyle, ile wynosi cyfra jedności w numerze grupy. Maksymalna wartościowość azotu względem tlenu to właśnie 5. Mówiliśmy wcześniej o pierwiastkach z grupy pierwszej, drugiej i 13. Że mają zawsze taką samą wartościowość we wszystkich związkach. Są to więc ich wartościowości maksymalne i względem tlenu, i wodoru. W grupie pierwszej to jeden, w drugiej dwa a w trzynastej - trzy. A jak to wygląda w grupach od 14. do 17.? Względem tlenu maksymalna wartościowość pierwiastka jest równa cyfrze jedności w numerze grupy. Dla związków z wodorem odpowiada ona liczbie elektronów, których pierwiastkowi brakuje do ósemki. Teraz twoja kolej. Spróbuj ustalić maksymalną wartościowość chloru względem wodoru, a potem względem tlenu. Maksymalna wartościowość chloru względem wodoru to 1, a względem tlenu 7. A dla fosforu? To 3 i 5. Super! Pamiętaj, że wartościowość maksymalna względem wodoru albo tlenu to nie wszystko. Niektóre pierwiastki stać na więcej. Liczba łapek, a więc wartościowość, bywa u nich zmienna jak pogoda w kwietniu. Jest jeszcze grupa 18. ale to całkiem inna historia. O tych pierwiastkach dowiesz się z filmu o gazach szlachetnych. Maksymalna wartościowość pierwiastków względem tlenu jest równa numerowi grupy w grupach pierwszej i drugiej oraz numerowi grupy pomniejszonemu o 10 dla grup od 13. do 17. Maksymalna wartościowość względem wodoru dla pierwiastków grup pierwszej, drugiej i 13. wynosi odpowiednio 1, 2 i 3. W grupach od 14. do 17. to liczba jakiej brakuje atomowi danego pierwiastka do uzyskania ośmiu elektronów na ostatniej powłoce. Mam nadzieję, że nasza potworna lekcja ci się spodobała i nie zapomnisz się nią podzielić ze znajomymi. Do usłyszenia na pistacja.tv