Валентность вольфрама (W)

Теория:

Валентность вольфрама (W) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: W чаще всего проявляет валентность, равную +6. Также возможны валентности +5, +4, +3, +2 и 0 (в простом веществе).

Относится к переходным металлам, которые находятся в 6-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – в побочной подгруппе VI группы).

Причина переменной валентности: объясняется его электронной конфигурацией. На внешнем (6s²) и пред внешнем (5d⁴) энергетических уровнях у него в сумме 6 валентных электронов (2 + 4 = 6).

Атом может отдать все эти электроны, достигая наиболее стабильной степени окисления +6.

Однако, в зависимости от условий, он может терять только часть электронов, что приводит к проявлению более низких валентностей (+5, +4, +3, +2).

Содержание страницы

Toggle

Как определить валентность вольфрама

Валентность вольфрама можно определить несколькими способами:

По периодической системе.
По электронной конфигурации.
По соединениям.

✅ По Периодической системе

Валентность элемента можно определить по его положению в Периодической системе:

Группа: Вольфрам (W) находится в 6-й группе, а в старой форме таблицы – в побочной подгруппе VI группы.

Правило: Для переходных металлов, к которым относится вольфрам, высшая валентность чаще всего соответствует номеру группы. Таким образом, высшая валентность вольфрама равна VI (6).

✅ По электронной конфигурации

Электронная конфигурация атома даёт наиболее точную информацию о его валентности.

Сокращённая запись электронной конфигурации вольфрама: [Xe]4f¹⁴5d⁴6s².

На внешнем (6s²) и пред внешнем (5d⁴) уровнях у вольфрама в сумме 6 электронов (2 + 4 = 6).

Эти шесть электронов являются валентными. Отдавая их, атом вольфрама переходит в наиболее стабильное состояние со степенью окисления +6, проявляя валентность VI.

✅ По химическим соединениям

Валентность можно определить по формуле химического соединения, используя правило нейтральности заряда.

Пример: Оксид вольфрама (VI), WO₃.

Валентность кислорода (O) всегда равна II.

Обозначим валентность вольфрама как X.

Составим уравнение: X × 1 + II × 3 = 0.

Решение: X = VI.

Это подтверждает, что в данном соединении вольфрам имеет валентность VI (6).

Почему вольфрам проявляет валентность +5, +4, +3, +2 и 0

Вольфрам (W) проявляет разные валентности, потому что он является переходным металлом. Это означает, что его валентные электроны находятся не только на внешнем, но и на пред внешнем электронном слое.

Электронная конфигурация атома вольфрама: [Xe]4f¹⁴5d⁴6s².

Причина переменной валентности в том, что электроны с близких по энергии 5d- и 6s-орбиталей могут участвовать в образовании химических связей.

➡️ Валентность +6: Это самая стабильная валентность. Она достигается, когда атом вольфрама отдаёт все шесть своих валентных электронов (четыре с 5d-орбитали и два с 6s-орбитали).

➡️ Валентность +5, +4, +3, +2: Эти валентности проявляются, когда вольфрам отдаёт только часть из своих шести валентных электронов.

Это происходит в менее стабильных или специфических условиях.

➡️ Валентность 0: Валентность равна нулю, когда вольфрам находится в свободном, чистом виде.

Возможные валентности атома в основном и «возбужденном» состояниях

У атома вольфрама (W) валентность определяется его электронной конфигурацией, и он может проявлять разные валентности в зависимости от того, сколько электронов участвует в связях.

➡️ Основное состояние

В основном, или невозбужденном, состоянии атом вольфрама имеет следующую электронную конфигурацию: [Xe]4f¹⁴5d⁴6s²

В этом состоянии его валентными являются все электроны на внешнем (6s) и пред внешнем (5d) уровнях.

Их сумма равна 6 (4 + 2 = 6).

Именно поэтому наиболее стабильная и распространённая валентность вольфрама — VI (+6).

Атом стремится отдать все эти электроны, чтобы достичь более устойчивого состояния.

➡️ «Возбужденное» состояние

В «возбужденном» состоянии, под воздействием энергии (например, при образовании химических связей), электроны могут переходить на более высокие, но близкие по энергии орбитали.

Это позволяет атому образовывать разное количество связей.

+5, +4, +3, +2: Эти валентности проявляются, когда вольфрам отдаёт только часть из своих шести валентных электронов.

Это происходит в менее стабильных условиях. Хотя их часто относят к «возбужденным» состояниям, более точно это объясняется близостью энергетических уровней 5d- и 6s-орбиталей.

Что позволяет атому легко использовать различное количество электронов для связей без значительных энергетических затрат.

0: Валентность равна нулю, когда вольфрам находится в чистом металлическом виде.

Причина таких валентностей кроется в его атомарном строении. Чтобы увидеть это наглядно, обратите внимание на электронную формулу атома вольфрама.

Отличия валентности от других элементов его группы

Вольфрам (W) находится в группе 6 Периодической таблицы вместе с хромом (Cr) и молибденом (Mo).

Главное отличие его валентности от этих элементов заключается в стабильности высшей степени окисления.

Хром (Cr) и Молибден (Mo): Эти элементы проявляют широкий спектр валентностей (+2, +3, +4, +5, +6), и соединения с этими валентностями достаточно устойчивы.

Вольфрам (W): У вольфрама валентность VI (+6) является наиболее стабильной и доминирующей.

Из-за эффекта лантаноидного сжатия (сходства радиусов вольфрама и молибдена) они химически очень похожи, но у вольфрама тенденция к высшей валентности выражена ещё сильнее.

Соединения с более низкими валентностями менее устойчивы и встречаются реже.

Примеры соединений всех валентностей

Валентность VI (+6): Самая устойчивая.

Оксид вольфрама (VI) (WO₃) — жёлтый порошок, который используется в керамике.

Вольфрамовая кислота (H₂WO₄) — нерастворимое вещество.

Валентность V (+5): Встречается редко, например, в галогенидах.

Хлорид вольфрама (V) (WCl₅) — тёмно-зелёное твёрдое вещество.

Валентность IV (+4): Более устойчива, чем +5, и характерна для некоторых оксидов и дисульфидов.

Диоксид вольфрама (WO₂) — твёрдое вещество коричневого цвета.

Дисульфид вольфрама (WS₂).

Валентность III (+3): Встречается в некоторых редких галогенидах.

Хлорид вольфрама (III) (WCl₃).

Валентность II (+2): Очень редкая.

Хлорид вольфрама (II) (WCl₂) — соединение, которое существует в кластерной форме.

Валентность 0:

Чистый вольфрам (W) — в металлической форме валентность атома равна нулю.

Для более глубокого изучения его атомного строения, физических свойств и применения, мы рекомендуем ознакомиться с нашей главной статьей: вольфрам химический элемент.

Пример решения, задача:

▶️ Дано:

Соединение Хлорид вольфрама (WCl₃).

⌕ Найти:

Валентность вольфрама (W) в его соединении.

✨ Решение:

Валентность хлора (Cl) в соединениях с металлами всегда равна I (степень окисления -1).
В нейтральном соединении сумма валентностей всех атомов должна быть равна нулю.
В соединении WCl₃ содержится один атом вольфрама (W) и три атома хлора (Cl).

Составим уравнение, где X — искомая валентность вольфрама:

X ⋅ 1 + (I ⋅ 3) = 0 X + (−1 ⋅ 3) = 0 X−3 = 0 X = 3

✅ Ответ:

Его валентность в соединении хлорид вольфрама (WCl₃) равна III (степень окисления +3).

Часто задаваемые вопросы:

Сколько валентностей у вольфрама?

У него 6 возможных валентностей: VI, V, IV, III, II и 0 (в чистом виде).

Сколько валентных электронов?

У вольфрама 6 валентных электронов.

Почему валентность +6 самая стабильная?

Валентность +6 является самой стабильной у вольфрама, потому что она достигается при отдаче всех его шести валентных электронов.

Которые находятся на внешних и пред внешних электронных оболочках (6s² и 5d⁴).