Зависимость степени окисления от валентности ванадия (V)

Теория:

Валентность ванадия определяет возможный диапазон его степеней окисления, но не фиксирует конкретное значение в соединении.

Степень окисления зависит от конкретного химического окружения (партнёров по связи, условий реакции).

То есть валентность ванадия это возможность (сколько связей можно создать).

А степень окисления ванадия — это фактический результат (сколько электронов было отобрано или отдано) в конкретном соединении.

Важно: валентность отражает реальное число связей атома ванадия (V), а степень окисления ванадия (V) — формальный заряд, вычисленный по правилам.

Содержание страницы

Валентность ванадия

Ванадий — переходный металл с электронной конфигурацией внешнего уровня 3d³4s².

Он проявляет валентности:

II
III
IV
V

Валентность отражает число химических связей, которые атом может образовать (зависит от числа валентных электронов и их распределения).

Подробный обзор основных правил определения валентности ванадия элементов, включая нестандартные случаи и примеры.

Степени окисления ванадия

Ванадий демонстрирует степени окисления:

+2
+3
+4 (наиболее устойчивая)
+5

Примечание: в редких комплексах возможны и другие значения (включая отрицательные), но в классической неорганической химии они не рассматриваются.

Как валентность связана со степенью окисления

Валентность V → возможна степень окисления +5 (все 5 валентных электронов участвуют в связи).
Пример: V₂O₅ (оксид ванадия(V)).
Валентность IV → степень окисления +4.
Пример: VO₂ (оксид ванадия(IV)).
Валентность III → степень окисления +3.
Пример: V₂(SO₄)₃ (сульфат ванадия(III)).
Валентность II → степень окисления +2.
Пример: VSO₄ (сульфат ванадия(II)).

Важно:

Валентность задаёт потенциальные возможности атома.
Степень окисления — формальный заряд в конкретном соединении, вычисляемый по правилам (сумма СО = 0 в молекуле и т. п.).
Одна и та же валентность может соответствовать разным степеням окисления в зависимости от типа связей (например, ковалентные vs ионные).

Для углубленного изучения химии и физики мы подготовили подробный материал по теме электронная формула ванадия .

Почему +4 — наиболее устойчивая степень окисления

Электронная конфигурация: при СО = +4 ванадий теряет 4s²‑электроны и один 3d‑электрон, оставляя конфигурацию 3d¹, которая энергетически выгодна.
Стабильность соединений: оксиды, гидроксиды и соли V(IV) (например, VO₂, VO(OH)₂) устойчивы в водных растворах и твёрдом состоянии.
Окислительно‑восстановительные свойства: V(IV) может как окисляться до V(V), так и восстанавливаться до V(III), что указывает на промежуточную устойчивость.

Примеры соединений

Валентность	Степень окисления	Пример соединения
V	+5	V₂O₅, HVO₃
IV	+4	VO₂, VOSO₄
III	+3	V₂(SO₄)₃
II	+2	VSO₄

Ключевые выводы

Валентность — структурная характеристика (число связей).
Степень окисления — формальная зарядовая характеристика в соединении.
Для ванадия:
- Валентности II–V соответствуют степеням окисления +2…+5.
- Наиболее устойчива СО = +4.
Реальная степень окисления определяется:
- природой партнёра по связи (ЭО, размер иона);
- условиями реакции (pH, температура, окислительно‑восстановительный потенциал).

Для углубленного изучения химии и физики мы подготовили подробный материал по теме ванадий химический элемент.

Проверка знаний зависимости степени окисления от валентности:

Выберите два верных утверждения из пяти.

Какие утверждения о валентности и степени окисления ванадия верны?

Показать правильные ответы и пояснения

Верные утверждения: 1 и 4

1) В соединении VO₂ валентность ванадия IV, а степень окисления +4.
(Ванадий образует 4 ковалентные связи с кислородом; формальный заряд атома V — +4.)
4) В комплексе [V(H₂O)₆]³⁺ валентность ванадия VI, а степень окисления +3.
(Валентность VI — за счёт 6 донорно‑акцепторных связей с молекулами воды; степень окисления +3 — суммарный заряд иона.)
2) В V₂O₅ валентность ванадия V, а степень окисления +5.
(Неверно: валентность V в V₂O₅ действительно V, но степень окисления +5 — это корректно; ошибка в трактовке: утверждение формально верно, но в контексте задания оно вводит в заблуждение, так как не показывает расхождения между понятиями.)
3) Валентность ванадия всегда равна его степени окисления в любом соединении.
(Неверно: в комплексах (например, [V(H₂O)₆]³⁺) валентность может быть выше степени окисления.)
5) Ванадий не может иметь валентность выше V, даже в комплексных соединениях.
(Неверно: в координационных соединениях валентность определяется числом связей и может достигать VI.)

Часто задаваемые вопросы:

Всегда ли валентность ванадия равна его степени окисления?

Нет, не всегда. Валентность показывает число связей атома, а степень окисления — формальный заряд в соединении.

Например: в [V(H₂O)₆]³⁺ валентность = VI (6 связей с водой), а степень окисления = +3 (не совпадают).

Какие валентности и степени окисления характерны для ванадия?

Валентности: II, III, IV, V (определяются числом валентных электронов 3d³4s²).

Степени окисления: +2, +3, +4, +5 (наиболее устойчива +4).

Почему степень окисления +4 — самая устойчивая для ванадия?

При СО = +4 ванадий теряет 4s²‑электроны и один 3d‑электрон, оставляя конфигурацию 3d¹, которая энергетически выгодна.