¿Qué es un grupo atómico? ¿Cuál es la valencia del grupo atómico?
La valencia es una propiedad de un elemento. ¿Qué es específicamente, las propiedades de los átomos libres (es decir, átomos no unidos en compuestos) o las propiedades de los átomos unidos (es decir, átomos en moléculas compuestas)?
No es difícil ver en la historia brevemente descrita anteriormente que el concepto de valencia tiene dos significados y dos tendencias de desarrollo: un significado, valencia es la capacidad de reacción de los átomos libres (o átomos aislados), y el otro significado es que la valencia es la capacidad de reacción de los átomos libres (o átomos aislados). Es decir, la valencia es la característica estructural de los átomos de la molécula, es decir, las propiedades de los átomos enlazantes.
Como se mencionó anteriormente, el concepto de valencia se deriva teóricamente de la afinidad. Frankland señaló que cualquiera que sea la naturaleza de los átomos vinculantes, la fuerza vinculante que atrae a los átomos siempre requiere el mismo número de átomos o grupos para satisfacerse. Esto muestra que los átomos tienen una fuerza química que atrae a otros átomos, que es la capacidad de los átomos de combinarse para formar compuestos. Los átomos dependen de esta fuerza química para combinarse entre sí y sufrir reacciones químicas. Entonces es una capacidad de reacción de los átomos (específicamente, átomos libres). Kekulé señaló que los átomos o bases de un elemento tienen ciertos valores de afinidad. Un cierto número de unidades de afinidad o átomos, algunos elementos tienen un átomo, otros tienen dos átomos, etc. , abarca esencialmente la misma idea, a saber, que los átomos de un elemento dependen de esta afinidad para unirse con un cierto número de otros átomos. Esta idea se expresa más claramente en el concepto de estructura química elaborado por Butlerov. Señaló: "Suponiendo que un átomo químico tenga un valor de afinidad química cierto y limitado, el átomo químico utilizará esta fuerza para participar en la formación de la materia..." (1) El valor de afinidad química mencionado aquí es también la propiedad de átomos libres y es una sustancia química La capacidad de los átomos para combinarse. También dijo directamente que el número atómico es propiedad de los átomos libres y el valor de las unidades de afinidad libres. De hecho, en el siglo XIX la valencia se consideraba un signo de que un elemento se distinguía de otros. Cada elemento químico se diferencia de otros elementos en función de sus propiedades químicas, y esta diferencia se puede atribuir a su potencial para formar una determinada valencia. Los elementos dependen de esta posibilidad para interactuar químicamente, convirtiendo la posibilidad en realidad, es decir, formando combinaciones químicas. A finales del siglo XIX, cuando Werner explicó la estructura de los complejos en términos de valencia primaria y valencia secundaria, también incluyó la idea de que la valencia es la capacidad de unión de los átomos. A principios del siglo XX, en la teoría de los electrones de valencia, la formación de la valencia iónica y la valencia * * se explicaba con base en la tendencia de los átomos a perder o ganar electrones para formar una estructura electrónica estable de elementos de gases nobles. Esencialmente, su capacidad para combinarse (reaccionar químicamente) se explica por sus electrones más externos o electrones desapareados. El número de electrones desapareados es igual al número de valencias; los electrones desapareados se combinan con átomos para formar compuestos, lo que significa que son equivalentes a los electrones desapareados. Esta idea ha sido heredada y desarrollada en la teoría de la química cuántica. Por ejemplo, en el trabajo de investigación de Hai y London, plantearon la hipótesis de lo que sucedería cuando los átomos de oxígeno se acercaran entre sí y se combinaran. En esencia, un electrón de un átomo de hidrógeno se considera una capacidad de unión.
En la evolución del concepto de valencia, surgió otra comprensión y concepto, que consideraba la valencia como una propiedad de los átomos unidos (átomos en moléculas ya formadas). El concepto de fijación de precios en este sentido también ha pasado por una serie de etapas evolutivas. ① En la primera etapa, la valencia de un átomo en una molécula está determinada por el número de enlaces químicos simples formados por ese átomo con otros átomos. En este caso, se considera que el enlace químico es el resultado de la saturación mutua de unidades de afinidad libres. Este concepto se originó en las décadas de 1850 y 1960 y luego se reflejó en la teoría del enlace de valencia. En la segunda etapa, debido a la acumulación de información sobre la estructura de los complejos, especialmente la estructura cristalina de los compuestos inorgánicos, los químicos obtienen una nueva comprensión de la relación entre los átomos del compuesto. Por ejemplo, ZnS, según el conocimiento previo o la fórmula química, tanto el S como el Zn en este compuesto son divalentes, pero en la estructura cristalina, hay cuatro átomos de S alrededor de cada átomo de Zn, y también hay cuatro átomos de Zn alrededor de cada átomo de S. . Por tanto, poco a poco se van distinguiendo los dos conceptos de número de coordinación y valencia. En cierto sentido, un nuevo concepto se diferencia del concepto de valencia química: el número de coordinación es propiedad de los átomos unidos. En la tercera etapa, se descubre que la valencia del átomo unido (la valencia determinada según la fórmula química) es diferente del número real de enlaces de valencia. Como se acaba de señalar, al equilibrar las ecuaciones de reacciones redox, a menudo es difícil distinguir entre valencias positivas y negativas para * * * * moléculas o elementos, por lo que se propuso el concepto de valor de oxidación.
En la literatura de química moderna, todavía podemos ver dos interpretaciones diferentes del concepto de valencia.
Por ejemplo, el ex erudito soviético Tatevsky (вмтатвскиии) propuso en el libro "Mecánica cuántica y teoría de la estructura molecular" que en la teoría clásica de la estructura química, el concepto de valencia refleja los átomos. Tatevsky cree que en la teoría de los electrones de valencia ocurre lo contrario. La valencia expresa las propiedades de un átomo libre y su valencia es igual al número de electrones desapareados. Si desea determinar la valencia de un átomo en una molécula (es decir, la valencia de un átomo completo), su valencia debe considerarse igual a la valencia de un átomo libre. El autor del libro "Historia de la teoría de la valencia", que se cita muchas veces en este libro, no está de acuerdo con el análisis de Tartevsky del concepto clásico de valencia. El autor de este libro cree que en la teoría clásica de la estructura química, la valencia es la fuerza que produce los fenómenos químicos y es la medida entera de la unidad de afinidad libre de un átomo libre, por lo que es propiedad de un átomo libre. Para otro ejemplo, la Enciclopedia Británica (edición de 1973) define la valencia como: La valencia en química (es decir, lo que llamamos valencia en este libro) es la propiedad de un elemento que determina la combinación de un átomo del elemento con otros átomos. capacidad. Los químicos estadounidenses A.W. Greenstone y S.P. Harris señalaron en su libro "Outline of Chemistry" cuando hablaban del concepto de valencia: Frankland creía que la capacidad de unión de los elementos que se atraen entre sí se satisface siempre con el mismo número de átomos. La capacidad de combinar diferentes átomos se llama valencia. Estas dos definiciones son esencialmente las mismas, se entiende por valencia la capacidad de unión de los átomos, que es la causa de la unión de los átomos y, por tanto, es propiedad de los átomos libres. L. Pauling señaló claramente en el libro "Química" que la valencia de un elemento se refiere a la valencia de un átomo y otros átomos. Xu Guangxian propuso la definición de valencia: La valencia Vj del átomo Aj en la molécula se puede definir como el número de electrones que acepta al formar una molécula... Estas dos definiciones son esencialmente las mismas, y la comprensión de la valencia es la propiedad de los átomos en la molécula formada y es la valencia de los átomos en la molécula.
Ya sea como átomos libres o como átomos enlazados, la valencia significa que los átomos están unidos entre sí. La valencia, como propiedad de los átomos libres, se manifiesta como la capacidad potencial de combinarse entre sí; la valencia, como propiedad de los átomos unidos, se manifiesta como una combinación real, es decir, una combinación realizada. Hablando de eso, naturalmente implica la relación entre valencia y enlaces químicos.