Valencija elementa

Pogledajmo građu nekih molekula, npr. molekula klorovodika (HCl) sastoji se od jednog atoma klora i jednog atoma vodika; molekula vode (H₂O) sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. U molekuli amonijaka (NH₃), tri su atoma vodika vezana na jedan atom dušika, dok su u molekuli metana 4 atoma vodika vezana na jedan atom ugljika, pa je formula metana CH₄.

Sposobnost atoma nekog elementa da se veže s određenim brojem atoma nekog drugog elementa, nazivamo njegovom valencijom.

Naziv valencija dolazi od latinske riječi valere što znači vrijediti. Valencija se označava rimskim brojem.

U prikazanim molekulama atomi klora, kisika, dušika i ugljika spojeni su s različitim brojem atoma vodika. Atom vodika uvijek ima valenciju jedan, pa kažemo da je vodik jednovalentan, jer nikada ne veže više atoma na sebe. Valencije ostalih elemenata odeređuju se prema tome koliko atoma vodika mogu vezati uz sebe. Na temelju toga možemo zaključiti da je klor u molekuli klorovodika jednovalentan, jer se veže samo s jednim atomom vodika. U molekuli vode dva su atoma vodika vezana na atom kisika, pa je kisik dvovalentan. U amonijaku je dušik trovalentan, jer se veže s tri atoma vodika, a ugljik je u metanu četverovalentan jer se veže s 4 atoma vodika.

Valencije kisika i valencije drugih nemetala, mogu nam poslužiti za određivanje valencija drugih elemenata. Pri tome vrijedi pravilo da u formuli spoja koja se sastoji od dva različita atoma, zbroj valencija svih atoma jednog elementa mora biti jednak zbroju valencija svih atoma drugog elementa.

Tako npr. u molekuli sumporova dioksida kemijske formule SO₂, na jedan atom sumpora dolaze dva atoma kisika. Kisik ima valenciju dva, pa zbroj valencija dva atoma kisika iznosi (2 + 2 = 4) četiri. Budući da je u toj formuli samo jedan atom sumpora, njegova valencija mora iznositi četiri, kako bi zbroj valencija svih atoma kisika bio jednak zbroju valencija svih atoma sumpora, kojega je u ovom slučaju samo jedan.

Odredimo sada prema istom pravilu valenciju dušika u molekuli N₂O₅. Valencija kisika nam je poznata i ona iznosi dva, što pišemo rimskim brojem iznad simbola kisika u toj formuli. Broj atoma kisika u toj molekuli iznosi 5, pa je ukupan zbroj valencija svih atoma kisika - pet puta dva – deset (5 ∙ 2 = 10). To znači da i zbroj valencija dušikovih atoma mora biti deset. Dušikovih atoma u molekuli N₂O₅ ima dva, pa je logično da deset podijelimo sa dva i dobijemo pet (10 : 2 = 5). Prema tome, dušik je u molekuli N₂O₅ peterovalentan.

Neki elementi mogu tvoriti više različitih spojeva, pa imaju i više valencija. Zato u nazivima tih spojeva mora pisati njihova valencija rimskim brojem, iza posvojnog pridjeva imena tog elementa.

Pokušajmo sada na temelju naziva spoja i valencije elemenata napisati kemijsku formulu: sumporova(VI) oksida i željezova(III) oksida.

Prvi spoj sastoji se od sumpora i kisika. Napišimo njihove valencije iznad simbola rimskim brojem. Valencija sumpora navedena je u nazivu spoja i iznosi šest, a za valenciju kisika znamo da iznosi dva. Sljedeći korak je da nađemo najmanji zajednički višekratnik ta dva broja, a to je broj šest koji je djeljiv sa samim sobom i brojem dva. Podijelimo sada obje valencije sa šest: šest podijeljeno sa šest iznosi jedan (6 : 6 = 1), pa je broj atoma sumpora u toj formuli jedan, odnosno, dovoljno je napisati simbol sumpora. Šest podijeljeno sa dva je tri (6 : 2 = 3), pa je broj atoma kisika u toj formuli tri, a pišemo ga desno dolje u indeksu. Dobili smo formulu sumporova(VI) oksida koja glasi SO₃.

Na isti način dolazimo do formule željezovog(III)oksida. To je spoj željeza i kisika. Željezu je u nazivu navedena valencija, koja iznosi tri, pa je željezo u ovom spoju trovalentno, dok je kisik dvovalentan. Najmanji zajednički višekratnik brojeva 3 i 2 je 6. Šest podijeljeno s tri je dva (6 : 3 = 2), pa ćemo desno dolje, u indeks željeza, napisati broj 2, a šest podijeljeno s dva je tri (6 : 2 = 3), pa u indeks kisika pišemo tri. Ispravno napisana kemijska formula željezovog(III)oksida glasi Fe₂O₃.