Теория:
Валентность кобальта (Co) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Поэтому: кобальт чаще всего проявляет переменную валентность, равную II (два) и III (три).
Иногда могут встречаться и другие валентности, например, I (один) или IV (четыре), но II и III наиболее характерны и стабильны.
Кобальт относится к переходным металлам, которые находятся в 9-й группе периодической таблицы.
Причина переменной валентности кобальта:
Как и у других переходных металлов, переменная валентность кобальта объясняется особенностями его электронного строения.
Электронная конфигурация атома кобальта: [Ar] 3d74s2.
Как определить валентность кобальта
Кобальт является переходным металлом, поэтому его валентность не является постоянной.
✅ По известным валентностям других элементов в формуле:
Это самый распространённый метод. Зная валентность атомов, с которыми кобальт образует соединение, можно вычислить валентность кобальта.
Правило простое: сумма валентностей всех атомов в нейтральной молекуле (или ионов в ионном соединении) должна быть равна нулю.
Пример 1: В CoO (оксид кобальта (II))
Валентность кислорода (О) всегда равна II.
В формуле один атом кислорода, дающий валентность II.
Следовательно, валентность одного атома кобальта: II.
Пример 2: В Co2O3 (оксид кобальта(III))
Валентность кислорода (О) = II.
В формуле 3 атома кислорода, общая валентность от них: 3 × II = VI.
Эту общую валентность должны компенсировать 2 атома кобальта.
Значит, валентность одного атома кобальта: VI/2 = III.
Пример 3: В CoCl2 (хлорид кобальта (II))
Валентность хлора (Cl) в соединениях с металлами обычно равна I.
В формуле 2 атома хлора, общая валентность от них: 2 × I = II.
Следовательно, валентность одного атома кобальта: II.
✅ По названию соединения (если оно указано по номенклатуре):
В химической номенклатуре валентность элемента с переменной валентностью часто указывается римскими цифрами в скобках после названия металла.
«Оксид кобальта (II)» означает, что валентность кобальта равна II (CoO).
«Гидроксид кобальта (III)» означает, что валентность кобальта равна III (Co(OH)3).
Основные и наиболее частые валентности кобальта — II и III.
Почему валентность кобальта 1, 2, 3, 4
Валентность кобальта (Co) может быть 1, 2, 3 и даже 4 (хотя валентности 1 и 4 встречаются гораздо реже и в специфических соединениях).
Такое разнообразие объясняется его положением как переходного металла и особенностями его электронного строения.
Электронная конфигурация атома кобальта: [Ar] 3d74s2.
Причина переменной валентности заключается в близости энергетических уровней внешних 4s-электронов и пред внешних 3d-электронов.
Это позволяет атому кобальта использовать разное количество этих электронов для образования химических связей:
➡️ Валентность I (Co+):
Наиболее редко встречающаяся, обычно в некоторых комплексных и металлоорганических соединениях.
Образуется при потере одного электрона, как правило, одного из 4s-электронов.
➡️ Валентность II (Co2+):
Очень распространенная и стабильная валентность.
Проявляется при потере двух электронов с внешнего 4s-подуровня. Конфигурация становится [Ar]3d7.
➡️ Валентность III (Co3+):
Также очень распространенная и стабильная валентность, особенно в комплексных соединениях.
Образуется при потере двух электронов с 4s-подуровня и одного электрона с 3d-под уровня. Конфигурация становится [Ar]3d6.
➡️ Валентность IV (Co4+):
Встречается очень редко, обычно в сильных окислительных условиях и в некоторых комплексных соединениях.
Для этого кобальт должен потерять 2 4s-электрона и 2 3d-электрона (остается 3d5), что требует значительных энергетических затрат.
Состояние 3d5 является относительно стабильным (полузаполненный d-подуровень), но достижение его с потерей 4 электронов для кобальта энергетически менее выгодно, чем для некоторых других элементов (например, марганца).
Пример решения, задача:
Дано: CoCl2 (хлорид кобальта).
Найти: определить валентность (Co) в соединении CoCl2.
Решение:
Валентность хлора (Cl) в соединениях с металлами обычно I.
В формуле два атома хлора, что дает общую «валентную мощность» 2 × I = 2.
Следовательно, валентность кобальта должна быть II.
Ответ: Валентность кобальта в CoCl2 равна II.
Часто задаваемые вопросы
Наиболее часто встречаются и являются наиболее стабильными валентности:
II (два) и III (три).
Помимо этих двух, кобальт может проявлять и другие, более редкие валентности:
I (один), IV (четыре) и V (пять).
У кобальта (Co) 9 валентных электронов.
Это: 2 электрона на внешнем 4s—подуровне.
7 электронов на пред внешнем 3d-подуровне (так как 3d-подуровень не полностью заполнен).
Нужно посмотреть на его электронную конфигурацию: [Ar] 3d74s2.
Валентные электроны — это электроны на внешнем энергетическом уровне, а также на незаполненных (или частично заполненных) d-подуровнях переходных металлов, которые могут участвовать в образовании химических связей.
У кобальта это 2 электрона с внешнего 4s-подуровня и все 7 электронов с предвнешнего 3d-подуровня, поскольку 3d-подуровень не является полностью заполненным.
Таким образом, у кобальта 9 валентных электронов.
Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.