Валентность мышьяка (As)

 Теория:

Валентность мышьяка (As) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: мышьяк чаще всего проявляет валентность, равную III (три), V (пять), III (со степенью окисления -3), а также IV (четыре) но крайне редко.

Относится к металлоидам (полуметаллам), которые находятся в 15-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – в V группе, подгруппе А).

Причина переменной валентности мышьяка:

У мышьяка электронная конфигурация внешнего уровня — 4s²4p³.

У него есть пять валентных электронов (два на s-подуровне и три на p-подуровне).

Как определить валентность мышьяка

Для определения валентности мышьяка (As) нужно учесть его положение в Периодической таблице и электронное строение.

Мышьяк обладает переменной валентностью, которая может быть как положительной, так и отрицательной.

✅ По положению в Периодической таблице:

Мышьяк находится в 15-й группе. Для элементов этой группы высшая валентность равна номеру группы, то есть V.

Низшая валентность вычисляется как 8 — номер группы, то есть 8 − 5 = 3. Поэтому низшая валентность мышьяка равна III.

Это соответствует наиболее распространенным степеням окисления мышьяка в соединениях: +3 и +5.

✅ По электронному строению:

Электронная конфигурация внешнего уровня у мышьяка — 4s²4p³.

У него пять валентных электронов.

Валентность V проявляется, когда мышьяк использует все пять электронов (два s-электрона и три p-электрона) для образования связей.

Валентность III проявляется, когда в реакциях участвуют только три p-электрона.

✅ По химической формуле соединения:

Чтобы определить валентность мышьяка в конкретном соединении, можно использовать правило, что сумма валентностей всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

Например, в As₂O₅ (оксид мышьяка(V)) валентность кислорода равна II, поэтому валентность мышьяка равна V.

В As₂O₃ (оксид мышьяка(III)) валентность кислорода также равна II, поэтому валентность мышьяка — III.

В арсине (AsH₃), где водород имеет валентность I, мышьяк проявляет валентность III (но с отрицательным зарядом, -3), принимая три электрона от атомов водорода.

Почему валентность мышьяка 3 и 5

Валентность мышьяка (As) 3 и 5 обусловлена его электронным строением.

Мышьяк находится в 15-й группе Периодической таблицы, и у него пять валентных электронов на внешнем энергетическом уровне.

Электронная конфигурация внешнего уровня: 4s²4p³.

➡️ Валентность V (высшая):

Проявляется, когда мышьяк использует все пять своих валентных электронов для образования химических связей.

Это возможно, когда один из 4s-электронов распаривается и переходит на свободный 4d-подуровень.

Таким образом, у атома мышьяка появляется пять неспаренных электронов, способных образовать пять ковалентных связей.

Например, в оксиде мышьяка(V) (As₂O₅).

➡️ Валентность III (низшая):

Проявляется, когда в образовании связей участвуют только три p-электрона, а два s-электрона образуют так называемую «инертную пару» и остаются на своём уровне.

Эта пара электронов не участвует в химических реакциях, поэтому мышьяк образует только три связи.

Например, в арсине (AsH₃) и оксиде мышьяка(III) (As₂O₃).

 Пример решения, задача:

Дано: Определите валентность мышьяка (As) в  его соединении As₂​O₅.​

Решение:

Мы будем использовать правило, что сумма степеней окисления (которая в простых случаях равна валентности) всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

Мы знаем, что валентность кислорода (O) в оксидах всегда равна II.

Обозначим валентность мышьяка как $x$.

В молекуле два атома мышьяка и пять атомов кислорода.

Составляем уравнение: $(2\cdot x)+(5\cdot \text{валентность O})=0$

$2x+(5\cdot (-2))=0$

$2x-10=0$

$2x=10⟹x=5$

Вывод: Валентность мышьяка в As_2​O₅​ равна V.

 Часто задаваемые вопросы