Теория:
Валентность олова (Sn) — это способность атома образовывать определённое количество химических связей с другими атомами.
Олово относится к металлам, находящимся в 14-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы — в группе IV А).
Оно проявляет переменную валентность, равную +2 и +4.
Причина переменной валентности: наличием у него валентных электронов как на s-, так и на p-подуровнях внешнего энергетического уровня.
Валентность олова можно определить несколькими способами:
✅ По периодической системе
Валентность элемента можно определить по номеру группы в периодической таблице.
Для олова, как элемента 14-й группы, максимальная валентность равна 4.
✅ По электронной конфигурации
Нужно посмотреть на количество неспаренных электронов на внешнем уровне атома.
В основном состоянии (конфигурация 5s25p2) у олова два неспаренных p-электрона, что даёт валентность 2.
В возбуждённом состоянии (один s-электрон переходит на p-подуровень) у олова четыре неспаренных электрона, что даёт валентность 4.
✅ По соединениям
В соединении SnCl2, атом хлора имеет валентность -1, а их два. Значит, олово имеет валентность +2.
В соединении SnO2, атом кислорода имеет валентность -2, а их два. Значит, олово имеет валентность +4.
Основная причина, по которой олово (Sn) проявляет валентности +2 и +4, кроется в его электронной конфигурации на внешнем энергетическом уровне.
Электронная конфигурация олова
Полная конфигурация: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2
Внешний уровень: На внешнем уровне (пятом) у олова находятся четыре валентных электрона: два на s-орбитали и два на p-орбитали.
➡️ Валентность +2 (Основное состояние)
В этом состоянии атом олова использует для образования химических связей только два электрона с p-подуровня.
Орбитальная диаграмма:
5s [ ↑↓ ] 5p [ ↑ ] [ ↑ ] [ ]
Объяснение: Электроны на s-орбитали (5s) спарены и обладают более высокой энергией связи.
Поэтому при образовании соединений с менее электроотрицательными элементами или в обычных условиях атом олова склонен использовать только два неспаренных p-электрона.
Это приводит к образованию соединений, где олово имеет валентность +2.
➡️ Валентность +4 (Возбуждённое состояние)
Для проявления высшей валентности +4 атом олова должен перейти в «возбуждённое» состояние.
Механизм: Один из спаренных электронов с 5s-орбитали «перескакивает» на свободную 5p-орбиталь. Это требует дополнительной энергии.
Орбитальная диаграмма:
5s [ ↑ ] 5p [ ↑ ] [ ↑ ] [ ↑ ]
Объяснение: Теперь у атома олова четыре неспаренных электрона, и все они могут участвовать в образовании ковалентных связей.
Такое состояние достигается, когда олово реагирует с более электроотрицательными элементами (например, с галогенами или кислородом), которые предоставляют достаточную энергию для возбуждения атома.
В результате образуются соединения, где олово имеет валентность +4.
➡️ Валентность в основном состоянии
Электронная конфигурация внешнего уровня: 5s25p2.
В этом состоянии у атома олова два неспаренных электрона на p-орбиталях.
Эти электроны могут участвовать в образовании химических связей, что даёт валентность +2.
Это наиболее распространённая валентность для олова в соединениях с менее электроотрицательными элементами.
➡️ В «возбужденном» состоянии
Для проявления более высокой валентности атом олова получает энергию (например, при реакции с сильными окислителями) и один из спаренных электронов с 5s-орбитали переходит на свободную 5p-орбиталь.
В этом состоянии у атома олова четыре неспаренных электрона.
Все они могут участвовать в образовании химических связей, что позволяет олову проявлять высшую валентность +4.
Это более стабильное состояние для олова в соединениях с очень электроотрицательными элементами (например, с кислородом или хлором).
Дано: Определить валентность олова в соединении SnS.
Решение:
Сера (S) находится в 16-й группе, её валентность в сульфидах равна -2.
Чтобы молекула была нейтральной, валентность олова должна быть противоположна и равна валентности серы.
Следовательно, валентность олова в соединении SnS равна +2.
Ответ: валентность олова в его соединении равна +2.
Основные его валентности +2 и +4.
Но есть и другие нестабильные например +1, -4, а также 0 это сам по себе металлический элемент.
У (Sn) 4 валентных электрона
Найдите олово (Sn) в периодической таблице.
Оно находится в 14-й группе.
Для элементов главной подгруппы (p-элементов), к которым относится Sn, количество валентных электронов равно номеру группы.
Таким образом, поскольку Sn находится в 14-й группе, у него 4 валентных электрона.