Валентность галлия (Ga)

 Теория:

Валентность галлия (Ga) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: галлий чаще всего проявляет валентность, равную 3 (или III).

Реже встречаются соединения с валентностью 1 (или I).

Галлий относится к пост переходным металлам, которые находятся в 13-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – в III группе, подгруппе А).

Причина валентности галлия:

У галлия электронная конфигурация внешнего уровня — 4s²4p¹.

Он имеет три валентных электрона. Наиболее стабильным для него является отдача всех трёх электронов, что приводит к образованию иона Ga³⁺ и валентности III.

Однако, из-за так называемого эффекта инертной пары электронов, галлий также может образовывать соединения с валентностью I, отдавая только один 4p-электрон, при этом пара 4s-электронов остается на месте.

Как определить валентность галлия

Определить валентность галлия можно, взглянув на его положение в периодической таблице и его электронное строение.

✅ Положение в Периодической таблице: Галлий (Ga) находится в 13-й группе. Элементы этой группы имеют три валентных электрона.

Поэтому наиболее характерная и стабильная валентность для галлия — III (три).

✅ Электронное строение: Электронная конфигурация галлия на внешнем уровне — …4s²4p1.

Он имеет три валентных электрона (два на 4s-подуровне и один на 4p-подуровне), которые он может отдавать в химических реакциях.

➡️ Исключения: Помимо основной валентности III, галлий также может проявлять валентность I (один).

Это происходит из-за так называемого «эффекта инертной пары», когда в реакциях участвует только один 4p-электрон, а два 4s-электрона остаются на месте.

Однако такие соединения менее стабильны, чем соединения с валентностью III.

Почему валентность галлия 3 и 1

Две валентности галлия — III и I — обусловлены особенностями его электронного строения.

➡️ Валентность III (три): Это основная и наиболее стабильная валентность для галлия.

Электронная конфигурация его внешнего уровня — 4s²4p¹.

У галлия, как у элемента 13-й группы, есть три валентных электрона.

В большинстве химических реакций галлий отдаёт все эти три электрона, что приводит к образованию стабильного иона Ga³⁺.

Это типичное поведение для всех элементов этой группы (кроме бора).

➡️ Валентность I (один): Это менее стабильная, но возможная валентность для галлия.

Она проявляется из-за так называемого (эффекта инертной пары).

Суть его в том, что по мере увеличения атомного номера у элементов 13-й группы два s-электрона становятся более прочно связанными с ядром.

В результате в некоторых реакциях с относительно слабыми окислителями участвует только один 4p-электрон.

А пара 4s-электронов остаётся на месте, «не реагируя». Это приводит к образованию иона Ga⁺ и валентности I.

Этот эффект становится более выраженным у более тяжёлых элементов группы, таких как индий и таллий.

 Пример решения, задача:

Дано: составьте химическую формулу соединения галлия (Ga) с кислородом (O), используя наиболее характерную для галлия валентность.

Укажите, какую ещё валентность галлий может проявлять.

Решение:

Определяем валентности элементов:

Наиболее характерная и стабильная валентность галлия (Ga) — III (три).

Валентность кислорода (O) в оксидах всегда равна II (два).

Составляем формулу:

Используем правило «крест-накрест»:

Записываем элементы и их валентности: Ga(III) O(II)

Индексы, чтобы уравнять валентности, будут 2 для галлия и 3 для кислорода (наименьшее общее кратное — 6).

Формула соединения: Ga₂O₃.

Указываем другую возможную валентность:

Помимо валентности III, галлий также может проявлять валентность I (один).

Это происходит из-за «эффекта инертной пары электронов», когда в реакциях участвует только один внешний электрон, а не все три.

Ответ: Формула оксида галлия — Ga₂O₃. Помимо валентности III, галлий также может проявлять валентность I.

 Часто задаваемые вопросы