Валентность никеля (Ni)

 Теория:

Валентность никеля (Ni) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: никель чаще всего проявляет валентность, равную 2 (или II), а также 0, I (1), III (3), IV (4).

Кобальт относится к переходным металлам, которые находятся в VIII (или 9) группе периодической таблицы.

Причина переменной валентности кобальта: наличие незавершенных d-подуровней электронов (не полностью заполненных d-орбиталей).

Которые могут участвовать в образовании химических связей, приводя к нескольким возможным степеням окисления и, соответственно, валентностям.

Как определить валентность никеля

Определить валентность никеля (Ni) можно несколькими способами, но важно помнить, что никель, будучи переходным металлом, может проявлять переменную валентность (или, более точно, различные степени окисления).

✅ По наиболее частой валентности

Наиболее часто никель проявляет валентность, равную 2 (II).

Поэтому, если не указано иное, или если это простое соединение, валентность никеля, скорее всего, будет II.

Примеры:

NiO (оксид никеля (II)): кислород всегда двухвалентен, значит никель двухвалентен.

NiCl₂ (хлорид никеля (II)): хлор одновалентен, его два атома связываются с одним атомом никеля, значит никель двухвалентен.

NiSO₄ (сульфат никеля (II)): сульфат-ион (SO₄²⁻) имеет заряд -2 (двухвалентен), значит никель двухвалентен.

✅ По формуле соединения (расчет по известной валентности другого элемента)

Если никель входит в состав соединения, и вы знаете валентность другого элемента в этом соединении (чаще всего это неметалл или элемент главной подгруппы), то валентность никеля можно рассчитать.

Принцип: Сумма валентностей всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю, а в ионе — заряду иона.

Для бинарных соединений (из двух элементов) правило простое: общее количество «единиц» валентности одного элемента равно общему количеству «единиц» валентности другого.

Пример: Ni₂O₃ (оксид никеля (III)):

Валентность кислорода всегда II.

В молекуле 3 атома кислорода, общая валентность кислорода = 3 × II = 6.

В молекуле 2 атома никеля. Чтобы уравновесить 6 «единиц» валентности кислорода, 2 атома никеля должны дать 6 «единиц».

Следовательно, валентность одного атома никеля = 6/2 = 3. Валентность никеля здесь III.

✅ По степени окисления

В современной химии для переходных металлов чаще используется понятие степень окисления, которая численно часто совпадает с валентностью.

Наиболее устойчивые степени окисления никеля:

+2 (самая распространенная) +3 (менее стабильна, часто встречается в оксидах и гидроксидах, например, Ni₂O₃

+4 (редко, в некоторых комплексных соединениях, например, K₂[NiF₆])

0 (в карбонильных комплексах, например, Ni(CO)₄)

Почему валентность никеля II и III

Валентность переходных металлов, таких как никель (Ni), объясняется особенностями строения их внешних электронных оболочек.

Электронная конфигурация атома никеля: [Ar]3d⁸4s².

Вот почему никель чаще всего проявляет валентность II и III:

➡️ Валентность II (2) — наиболее стабильная и распространенная:

Наиболее легко атом никеля отдает два электрона с самого внешнего 4s-подуровня.

Эти два электрона являются первыми, которые теряются при образовании ионов.

При потере этих двух 4s-электронов образуется ион Ni²⁺ с электронной конфигурацией 3d⁸.

Эта конфигурация является относительно стабильной для переходных металлов.

Большинство простых солей и оксидов никеля (например, NiCl₂, NiSO₄, NiO) содержат никель в степени окисления +2.

➡️ Валентность III (3) — менее стабильная, но возможная:

Для достижения валентности III (степени окисления +3) атом никеля должен отдать не только два 4s-электрона, но и один электрон из 3d-подуровня.

Это приводит к образованию иона Ni³⁺ с электронной конфигурацией 3d⁷.

Потеря электрона из 3d-подуровня требует большей энергии, чем потеря 4s-электронов.

Поэтому соединения никеля (III) менее устойчивы, чем соединения никеля (II), и часто являются сильными окислителями (склонны принимать электрон, возвращаясь к более стабильному состоянию +2).

Примеры соединений с никелем (III): оксид никеля(III) (Ni₂O₃), некоторые гидроксиды и комплексные соединения.

 Пример решения:

Дано: NiBr₂ (Бромид никеля).

Найти: определите валентность никеля.

Решение:

Бром (Br) как галоген в бинарных соединениях с металлами обычно проявляет валентность I.

В формуле NiBr₂ содержится 2 атома брома.

Общее количество «единиц» валентности брома = 2 × I = 2.

Чтобы соединение было нейтральным, никель должен обеспечить такое же количество «единиц» валентности.

Следовательно, валентность никеля (Ni) в NiBr₂ равна II.

Ответ: валентность Ni равна 2(II).

 Часто задаваемые вопросы