Wartościowość

Wartościowość – cecha pierwiastków chemicznych oraz jonów określająca liczbę wiązań chemicznych, którymi dany pierwiastek lub jon może łączyć się z innymi.

Pojęcie wartościowości w odniesieniu do pierwiastków jest nieprecyzyjne, dlatego jest często zastępowane pojęciem stopnia utlenienia lub liczby koordynacyjnej. Wartościowość nie uwzględnia bowiem otoczenia chemicznego danego atomu. Przykładowo atom azotu jest trójwartościowy NIII zarówno w cząsteczce amoniaku (NH3), jak i w kwasie azotawym (H–O–N=O), jednak stopnie utlenienia atomu azotu w tych związkach wynoszą odpowiednio −III i III (co oznacza, że atom ten albo przyjmuje trzy elektrony, albo oddaje trzy elektrony z powłoki walencyjnej). Szczególne trudności pojęcie to powoduje w chemii koordynacyjnej, chemii metaloorganicznej i chemii supramolekularnej, gdzie często występują oddziaływania między atomami inne niż wiązania kowalencyjne lub jonowe.

Większość pierwiastków ma kilka możliwych wartościowości, to znaczy może przyjmować różną wartościowość w różnych związkach chemicznych, na przykład w tlenku węgla (C=O) i dwutlenku węgla (O=C=O) atom węgla jest odpowiednio dwu- i czterowartościowy. Wartościowość pierwiastków grup głównych w układzie okresowym jest równa numerowi grupy, przy czym możliwe są również niższe wartościowości jako liczby parzyste w grupach o numerach parzystych i wartościowości nieparzyste w grupach o numerach nieparzystych. W warunkach tlenowych najtrwalsze są zwykle związki o najwyższej możliwej wartościowości, choć są liczne wyjątki od tej reguły (np. ołówII jest trwalszy i występuje powszechniej niż ołówIV, a fluorowce mają zwykle wartościowość I).

Pojęcie wartościowości może być natomiast stosowane z powodzeniem do złożonych jonów kompleksowych i anionów kwasów tlenowych.

Wartościowości pierwiastków chemicznych

Poniższe pierwiastki i ich wartościowości są wymienione kolejno grupami układu okresowego. Pogrubiona wartościowość oznacza, że występuje najczęściej.

I grupa
wszystkie pierwiastki mają wartościowość I
II grupa
wszystkie pierwiastki mają wartościowość II
III grupa
skand – III
itr – III
Lantanowce
lantan – III
cer – III, IV
prazeodym – III, IV
neodym – III
promet – III
samar – II, III
europ – II, III
gadolin – III
terb – III, IV (rzadko)
dysproz – III
holm – III
erb – III
tul – III
iterb – II, III
lutet – III
Aktynowce
aktyn – III
tor – IV
protaktyn – IV, V
uran – III, IV, V, VI
neptun – III, IV, V, VI, VII
pluton – III, IV, V, VI
ameryk – III, IV, V, VI
kiur – III, IV
berkel – III, IV
kaliforn – II (rzadko), III, IV
einstein – II (rzadko), III
ferm – II (rzadko), III
mendelew – II, III
nobel – II, III
lorens – III
IV grupa
tytan – III, IV
cyrkon – IV
hafn – IV
rutherford – IV
V grupa
wanad – II, III, IV, V
niob – II, IV, V
tantal – II, IV, V
dubn – V
VI grupa
chrom – II, III, VI
molibden – II (rzadko), III, IV, V, VI
wolfram – II (rzadko), III (rzadko), IV, V, VI
seaborg – VI
VII grupa
mangan – II, III, IV, VI, VII
technet – II (rzadko), IV, VII
ren – II (rzadko), III, IV, VI, VII
bohr – VII
VIII grupa
żelazo – II, III, VI (rzadko)
ruten – II, III, IV, VI, VIII (rzadko)
osm – III, IV, VI, VIII
has – VIII
IX grupa
kobalt – II, III
rod – II (rzadko), III, IV, V (rzadko), VI (rzadko)
iryd – II (rzadko), III, IV, V (rzadko), VI (rzadko)
meitner – nie zbadano
X grupa
nikiel – II, III
pallad – II, IV
platyna – II, IV, VI (rzadko)
darmsztadt – nie zbadano
XI grupa
miedź – I, II, III (rzadko)
srebro – I, II (rzadko), III (rzadko)
złoto – I, III
roentgen – nie zbadano
XII grupa
cynk – II
kadm – II
rtęć – I, II
kopernik – nie zbadano
XIII grupa
bor – III
glin – III
gal – III
ind – I, III
tal – I, III
nihon – nie zbadano
XIV grupa
węgiel – II (rzadko), IV
krzem – IV
german – II (rzadko), IV
cyna – II, IV
ołów – II, IV
flerow – nie zbadano
XV grupa
azot – I, II, III, IV, V
fosfor – III, V
arsen – III, V
antymon – III, V
bizmut – III, V
moskow – nie zbadano
XVI grupa
tlen – II
siarka – II, IV, VI
selen – II, IV, VI
tellur – II, IV, VI
polon – II, IV, VI
liwermor – nie zbadano
XVII grupa
fluor – I
chlor – I, III, V, VII
brom – I, III, V, VII
jod – I, III, V, VII
astat – I, III, V, VII
tenes – nie zbadano
XVIII grupa
hel – 0
neon – 0
argon – 0
krypton – II
ksenon – II, IV, VI, VIII
radon – II
oganeson – nie zbadano

Wartościowości wybranych grup atomów

  • wartościowość I: OH, NH4, NO2, NO3, ClO, ClO2, ClO3, ClO4, HCO3, HSO4, H2PO4
  • wartościowość II: SO3, SO4, CO3, SiO3, HPO4
  • wartościowość III: BO3, PO3, PO4
  • wartościowość IV: SiO4, P2O7

Ogólnie, dla połączeń binarnych z dwuwartościowym tlenem, wartościowość Y grupy ExaOb określa wzór Y = 2b − xa (gdzie x to wartościowość pierwiastka E).

Zobacz też