Теория:
Валентность индия (In) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Поэтому чаще всего он проявляет валентность, равную +3 (основная) и +1 (возможная), очень редко встречается валентность +2.
Индий относится к p-элементам, которые находятся в 13-й группе периодической таблицы (в старой форме — в третьей главной подгруппе).
Причина переменной валентности:
Переменная валентность индия обусловлена его электронной конфигурацией: [Kr]4d105s25p1.
Валентность индия можно определить несколькими способами:
✅ По периодической системе
Индий (In) находится в 13-й группе периодической таблицы (в старой классификации — в третьей главной подгруппе).
Номер группы для элементов главной подгруппы часто указывает на количество валентных электронов и, соответственно, на высшую возможную валентность.
Таким образом, индий может проявлять валентность +3.
✅ По электронной конфигурации
Электронная конфигурация индия: [Kr]4d105s25p1.
Валентность определяется электронами, которые могут участвовать в образовании химических связей.
Валентность +3: Индий может использовать все свои три валентных электрона (два с 5s-подуровня и один с 5p-подуровня).
Это наиболее стабильное состояние, так как при этом достигается конфигурация с полностью заполненными внешними оболочками.
Валентность +1: У индия, как у тяжелого элемента, проявляется эффект инертной пары.
Это означает, что электроны на 5s-подуровне прочно удерживаются ядром и могут не участвовать в образовании связей.
В этом случае индий использует только один электрон с 5p-подуровня, что приводит к валентности +1.
✅ По соединениям
Валентность индия можно определить, зная валентность других, более известных элементов в соединении.
Пример: Хлорид индия (InCl3).
Валентность хлора (Cl) в хлоридах всегда равна -1.
В молекуле InCl3 три атома хлора, поэтому их суммарная валентность составляет 3 × (−1) = −3.
Чтобы соединение было нейтральным, валентность индия должна быть +3 (+3+(−3)=0).
Валентность индия (In) определяется его электронной конфигурацией:
[Kr]4d105s25p1.
Переменная валентность индия объясняется тем, какие именно электроны участвуют в образовании химических связей.
➡️ Валентность +3
Это основная и наиболее стабильная валентность. Атом индия использует все три своих валентных электрона (два электрона с 5s-подуровня и один электрон с 5p-подуровня).
Отдавая все три электрона, индий достигает стабильной электронной конфигурации, что делает соединения с валентностью +3, например InCl3, наиболее распространёнными.
➡️ Валентность +1
Эта валентность менее стабильна, но возможна благодаря эффекту инертной пары.
У тяжёлых элементов, таких как индий, электроны на 5s-подуровне прочно удерживаются ядром и могут не участвовать в реакциях.
В этом случае индий отдаёт только один электрон с 5p-подуровня, образуя ион In+ с валентностью +1.
Соединения, такие как InCl, существуют, но менее устойчивы.
➡️ Валентность +2
Валентность +2 у индия встречается крайне редко. Это не истинная валентность, а скорее средняя степень окисления.
Например, в соединении InCl2 на самом деле присутствуют ионы индия в двух разных степенях окисления:
In+ и In3+.
Поэтому формула более корректно записывается как In+[InCl4]−.
Такое соединение является смешанным, и средняя степень окисления индия в нём составляет +2.
Основная валентность индия (In) — +3. Валентность +1 возможна, но менее стабильна, а валентность +2 встречается очень редко и по сути, является смешанной степенью окисления.
➡️ Основное состояние
Валентность +1: В основном состоянии электронная конфигурация индия [Kr]4d105s25p1.
Из-за эффекта инертной пары индий может использовать только один электрон с 5p-под уровня для образования связей, что приводит к валентности +1.
Валентность +3: Индий может использовать все три валентных электрона (два с 5s-под уровня и один с 5p-подуровня).
Это наиболее энергетически выгодное состояние, так как оно приводит к образованию стабильного иона In3+
с полностью заполненными внешними оболочками.
➡️ «Возбужденное» состояние
Термин «возбужденное состояние» не применим к индию в случае валентности +3, поскольку для её достижения электроны не переходят на более высокие энергетические уровни.
Они уже находятся на внешнем уровне, и для образования связей им достаточно просто «участвовать» в химических реакциях.
Дано: соединение оксид индия(III) (In2O3).
Найти: Определите валентность индия в соединении.
Решение:
Чтобы определить валентность индия, мы будем использовать известную валентность кислорода и хлора.
1. Оксид индия(In2O3)
Валентность кислорода (O) в оксидах всегда равна -2.
В молекуле In2O3 три атома кислорода, их суммарная валентность составляет: 3 × (−2) = −6.
Чтобы соединение было электронейтральным, суммарная валентность двух атомов индия должна быть равна +6.
2 × In + 3 × (−2) = 0
2 × In = 6
In = 3
Таким образом, валентность индия в оксиде In2O3 равна +3.
Ответ: валентность индия в соединении In2O3 равна +3.
Всего три возможные валентности: +3, +1 и +2.
+3 — основная и наиболее стабильная.
+1 — возможная, но менее стабильная.
+2 — очень редкая, фактически являющаяся смешанной степенью окисления.
У индия три валентных электрона.
По группе в Периодической таблице. Для элементов главных подгрупп (s- и p-элементов) номер группы равен количеству валентных электронов.
По электронной конфигурации.