Валентность менделевия (Md)

Теория:

Валентность менделевия (Md) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Чаще всего проявляет валентность, равную +3 (наиболее стабильная), а также +2 и +1.

Относится к актинидам (или актиноидам), которые находятся в периодической таблице (в старой форме таблицы – серия f-элементов), относится к элементам с переменной валентностью.

Причина переменной валентности как и других элементов этой группы, заключается в близости энергетических уровней его внешних электронных оболочек: 5f, 6d и 7s.

Это позволяет различным числам электронов (от 7s² и 5f) участвовать в образовании химических связей, приводя к нескольким возможным степеням окисления.

Как определить валентность менделевия

Его валентность определяется, главным образом, экспериментально, но может быть объяснена его положением в периодической системе и электронной конфигурацией, а также по его соединениям с другими элементами.

✅ По периодической системе (ПС)

Менделевий относится к актинидам (f-элементам). Для всех актинидов наиболее характерна и стабильна степень окисления +3 (III).

Это исторически использовалось для предсказания его свойств.

Находясь в конце ряда актинидов, демонстрирует необычную для этой группы тенденцию к стабильности состояния +2 (II), что обусловлено особенностями его электронной структуры.

✅ По электронной конфигурации

Электронная конфигурация атома менделевия:

[Rn] 5f¹³ 7s²

Переменная валентность менделевия (+1,+2, +3) обусловлена близостью энергетических уровней 5f и 7s орбиталей.

Валентность +3 (Наиболее стабильная): Атом теряет два электрона 7s и один электрон 5f, образуя ион Md³⁺.

Валентность +2 (Умеренно стабильная): Атом теряет только два внешних электрона 7s, образуя ион Md²⁺.

Валентность +1 (Редкая): Возникает при потере одного электрона. Это было экспериментально доказано, несмотря на необычность для актинидов.

✅ По соединениям (Пример)

Исследования менделевия проводятся в следовых количествах в растворах.

Соединения Md с валентностью +3:

В растворах он наиболее часто существует в виде иона Md³⁺ (например, в соединениях MdCl₃​ или Md(OH)₃​). Это подтверждает его основную валентность.

Соединения Md с валентностью +2:

Лабораторные эксперименты показали, что Md³⁺ может быть восстановлен до иона Md²⁺, что является прямым доказательством его способности проявлять валентность II.

Почему менделевий проявляет валентность 3, 2, 1

Проявляет переменные валентности 3, 2, и 1 благодаря близости энергетических уровней его внешних электронных оболочек.

Менделевий относится к актинидам (f-элементам). Его электронная конфигурация — [Rn] 5f¹³ 7s².

Причина его переменной валентности в том, что электроны, находящиеся на разных орбиталях (5f, 6d и 7s), имеют очень близкую энергию.

Это позволяет разному числу этих электронов участвовать в образовании химических связей (или быть потерянными для образования ионов).

➡️ Валентность 3 (Наиболее стабильная)

Валентность 3 является наиболее характерной для менделевия, как и для большинства актинидов.

Атом теряет все три самых внешних электрона: два электрона с внешней 7s-оболочки и один электрон с внутренней 5f-оболочки.

Образуется ион Md³⁺.

Потеря этих трех электронов является энергетически наиболее выгодной, соответствуя типичному поведению актинидов.

➡️ Валентность 2 (Умеренно стабильная)

Является особенностью менделевия среди актинидов и подтверждает его уникальное положение.

Атом теряет только два электрона с внешней 7s-оболочки, сохраняя все электроны на 5f-оболочке (5f¹³).

Образуется ион Md²⁺.

Причина этой стабильности связана с приближением к конфигурации 5f¹⁴ (заполненная f-оболочка), которое, хотя и не полностью достигнуто, всё же способствует сохранению 5f-электронов.

➡️ Валентность 1 (Редкая)

Атом теряет только один электрон (предположительно, один 7s-электрон).

Образуется ион Md¹⁺.

Это самое необычное состояние для актинидов.

Его существование объясняется очень низкой энергией ионизации для первого электрона.

Что делает образование одновалентного иона возможным, хотя и в очень сильных восстановительных условиях.

Эта валентность делает менделевий похожим на щелочные металлы, но является наименее стабильной.

Возможные валентности атомов основном и «возбужденном» состояниях

➡️ Основное состояние

Менделевий, как и большинство актинидов, проявляет валентность +3 (III).

Это его наиболее стабильное и характерное состояние.

➡️ «Возбуждённые» состояния:

+2 (II): Это второе по стабильности состояние. Оно возникает, когда менделевий теряет только два электрона с внешней 7s-оболочки.

Это состояние имеет особую стабильность из-за близости к заполненной электронной f -оболочке.

+1 (I): Это наименее стабильное и самое редкое состояние, которое наблюдается в крайне сильных восстановительных условиях.

Отличия валентности от других элементов его группы

Валентность отличается от других элементов его группы, актинидов, следующими ключевыми особенностями:

➡️ Повышенная стабильность валентности +2: Наиболее характерной для всех актинидов является валентность +3 (III).

Однако, находясь в самом конце ряда, проявляет заметно более стабильное состояние +2 (II) по сравнению с большинством предшествующих ему актинидов (например, Плутонием или Америцием).

Это обусловлено приближением его электронной конфигурации (5f¹³) к более стабильной, почти заполненной 5f¹⁴-оболочке.

➡️ Наличие валентности +1: один из немногих актинидов (вместе с Нобелием), для которых было экспериментально доказано существование состояния +1 (I).

Такое поведение является крайне нетипичным для f-элементов и делает его похожим на щелочные металлы.

Тогда как у большинства других актинидов это состояние практически не встречается.

Примеры соединений всех валентностей

Менделевий проявляет две основные валентности в соединениях: +3 (наиболее устойчивую), +2 (умеренно стабильная) и +1 (наименее стабильное).

Из за того что это радиоактивный элемент, изучаемый в следовых количествах, его соединения обычно не получают в виде макроскопических веществ.

А только идентифицируют по поведению ионов в растворе.

Примеры ниже являются предполагаемыми формулами на основе его химических свойств.

1. Валентность III (V) = III, СО = +3)

   Это наиболее устойчивое и характерное валентное состояние Менделевия (Md), типичное для всех актинидов.

   Пример иона: Md³⁺ (Ион менделевия (III) в растворе)

   Пример соединения: MdCl₃ (Предполагаемый хлорид менделевия (III))

2. Валентность II (V = II, СО = +2)

   Это (умеренно стабильное) состояние, которое особенно выражено у Менделевия среди актинидов из-за его электронной структуры.

   Пример иона: Md²⁺ (Ион менделевия (II), полученный восстановлением Md³⁺)

   Пример соединения: MdCl₂ (Предполагаемый хлорид менделевия (II))

3. Валентность I (V = I, СО = +1)

   Это (самое редкое и наименее стабильное) состояние, нетипичное для актинидов. Химически похоже на щелочные металлы.

   Пример иона: Md⁺ (Ион менделевия (I), наблюдаемый в сильных восстановительных условиях)

   Пример соединения: MdCl Предполагаемый хлорид менделевия (I))

Пример решения, задача:

Часто задаваемые вопросы: