Валентность нобелия (No)

Теория:

Валентность нобелия (No) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Чаще всего проявляет валентность, равную +2 (наиболее стабильная), а также +3 и 0.

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 и 7s.

Это позволяет разному числу электронов с этих орбиталей участвовать в образовании связей, приводя к нескольким степеням окисления.

Как определить валентность нобелия

Определение валентности нобелия (No, элемент 102) базируется на его положении как последнего элемента в ряду актинидов и его уникальной электронной структуре, которая делает его химическое поведение аномальным для группы.

✅ По периодической системе (ПС)

Нобелий находится в 7-м периоде и относится к актинидам (f-элементам).

Большинство актинидов стабильно проявляют валентность +3 (III), что является результатом потери двух 7s-электронов и одного 5f-электрона.

Нобелий является исключением. Из-за своего расположения в самом конце ряда, его наиболее стабильная валентность — +2 (II).

Это отличает его от Менделевия (Md) и всех предыдущих актинидов.

✅ По электронной конфигурации

Электронная конфигурация атома Нобелия:

[Rn] 5f¹⁴ 7s²

Переменная валентность +2 и +3 объясняется доступностью электронов с орбиталей 7s и 5f.

Валентность +2 (Стабильная): Нобелий теряет два электрона с внешней 7s-оболочки. Это приводит к образованию иона No²⁺ с конфигурацией 5f¹⁴.

Полностью заполненная 5f-оболочка очень энергетически стабильна, что делает эту валентность доминирующей.

Валентность +3 (Нестабильная): Для достижения валентности +3 атом должен потерять два 7s-электрона и один электрон из стабильной 5f¹⁴ оболочки.

Это требует больших затрат энергии, поэтому No³⁺ нестабилен и легко восстанавливается обратно до No²⁺.

✅ По соединениям (Пример)

Исследования No проводятся в виде ионов в растворах из-за его радиоактивности.

Пример (Валентность +2):

В растворах нобелий ведет себя как двухвалентный ион и не окисляется до +3 даже под действием умеренных окислителей.

No²⁺ (aq)

По химическим свойствам ион No²⁺ сильно напоминает ионы щелочноземельных металлов (например, Ba²⁺) и может соосаждаться с их солями, подтверждая валентность II.

Предполагаемые соединения — NoCl₂ или No(OH)₂.

Пример (Валентность +3):

Состояние No³⁺ может быть получено только при использовании очень сильных окислителей, что доказывает его нестабильность и нехарактерность для нобелия.

Почему нобелий проявляет валентность 2, 3, 0

Нобелий (No, элемент № 102) проявляет валентность 2, 3 и 0 из-за его уникального положения как предпоследнего элемента в ряду актинидов и специфической электронной конфигурации.

➡️ Валентность 2 (II) — Наиболее стабильная

Это доминирующая валентность Нобелия, что отличает его от большинства актинидов, для которых доминирует +3.

Электронная конфигурация нобелия — [Rn}] 5f¹⁴ 7s².

Потеря двух внешних электронов с 7s-оболочки приводит к образованию иона No²⁺ с конфигурацией 5f¹⁴.

Оболочка 5f¹⁴ является полностью заполненной и энергетически чрезвычайно устойчивой.

Это делает ион No²⁺ очень стабильным, а нобелий в этом состоянии химически ведет себя подобно щелочноземельным металлам (например, барию, Ba²⁺) или европию (Eu²⁺).

➡️ Валентность 3 (III) — нестабильная

Это состояние возможно, но менее стабильно для нобелия, чем +2.

Валентность +3 требует потери трех электронов (двух с 7s и одного с 5f).

Для этого необходимо разрушить очень стабильную, полностью заполненную 5f¹⁴-оболочку.

Процесс требует больших затрат энергии, поэтому No³⁺ легко восстанавливается обратно до стабильного No²⁺ и может быть получен только с помощью очень сильных окислителей.

➡️ Валентность 0 (Нулевая)

Соответствует свободному металлическому состоянию (в чистом виде) или его присутствию в виде элемента в некоторых нейтральных комплексах.

В этом состоянии атом не образует ионов и не делится электронами для связей.

Возможные валентности атома нобелияв основном и «возбужденном» состояниях

Самой характерной и стабильной валентностью для нобелия (No) является +2 (II).

Поэтому проявляет две основные валентности в своих соединениях: +2 (доминирующая) и +3 (нестабильная), а также 0 в чистом виде.

➡️ Основное состояние: Нобелий проявляет валентность +2.

Это его наиболее устойчивое состояние в растворах, поскольку оно достигается за счет потери двух внешних электронов (7s²), что оставляет чрезвычайно стабильную, полностью заполненную 5f¹⁴-оболочку.

➡️ «Возбужденное» состояние: Возможна валентность +3 (III). Это состояние является нестабильным (менее устойчивым, чем +2), поскольку для его достижения необходимо нарушить стабильную 5f¹⁴-оболочку.

Переход к валентности +3 требует больших затрат энергии, поэтому No³⁺ может быть получен только с помощью очень сильных окислителей.

Отличия валентности от других элементов его группы

Его ключевое отличие от других элементов его группы доминирование валентности +2.

Большинство элементов в группе (таких как Актиний, Уран, Плутоний) имеют +3 (III) в качестве наиболее стабильной и характерной валентности.

Это происходит благодаря его (No) электронной конфигурации (5f¹⁴ 7s²).

Потеря двух 7s-электронов оставляет атом с полностью заполненной и чрезвычайно устойчивой 5f¹⁴-оболочкой.

Состояние +3 (III) для (No) является нестабильным и может быть достигнуто только с помощью очень сильных окислителей.

Это резко контрастирует с другими актинидами, которые легко и стабильно образуют ионы с валентностью +3.

Примеры соединений всех валентностей

Нобелий проявляет две основные валентности в соединениях: +2 (наиболее устойчивая), +3 (менее стабильная).

Поскольку является искусственно синтезированным и крайне радиоактивным элементом с коротким периодом полураспада изучаемый в следовых количествах.

А только идентифицируют по поведению ионов в растворе.

Примеры ниже являются предполагаемыми формулами на основе его химических свойств.

1. Валентность +2: (V = II, СО = +2)

   Это наиболее устойчивое и доминирующее валентное состояние Нобелия в водных растворах.

   Пример иона: No²⁺ (Ион нобелия (II) в растворе)

   Предполагаемое соединение: NoCl₂ (Хлорид нобелия(II))

   Предполагаемое соединение: NoOH₂ (Гидроксид нобелия(II))

2. Валентность +3: (V = III, СО = +3)

   Это менее устойчивое состояние, которое может быть получено только под действием сильных окислителей.

   Пример иона: No³⁺ (Ион нобелия (III) в растворе)

   Предполагаемое соединение: NoCl₃ (Хлорид нобелия (III))

   Предполагаемое соединение: No₂O₃ (Оксид нобелия (III))

3. Валентность 0: (V = 0, СО = 0)

   Это состояние атома в его чистом, элементарном виде (металлический нобелий).

   Пример: No (элементарный металлический нобелий).

Пример решения, задача:

Часто задаваемые вопросы: