Теория:
Валентность ртути (Hg) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Чаще всего проявляет валентность, равную +2, и реже +1.
Она относится к переходным металлам, которые находятся в 12-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – IIB).
Причина переменной валентности кроется в её электронной конфигурации:
+2: Это наиболее стабильная и распространённая для него.
+1: Это уникальное состояние для ртути. Она не образует простой ион Hg+ , так как такой ион был бы неустойчив.
Валентность ртути можно определить несколькими способами:
✅ По Периодической системе
По периодической системе валентность ртути определить сложнее, чем у других элементов.
Ртуть находится в 12-й группе (или II B по старой системе) и относится к переходным металлам.
У переходных металлов валентность не является постоянной и не совпадает с номером группы.
Поэтому, чтобы определить её, нужно учитывать другие факторы.
✅ По электронной конфигурации
Валентность атома определяется количеством электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей.
Электронная конфигурация атома ртути (Hg) в основном состоянии:
[Xe]4f145d106s2
Валентность II (+2): Это наиболее распространённая валентность. Она образуется, когда атом ртути отдает два электрона с внешней s-оболочки (6s2).
После этого у него остается полностью заполненная d-оболочка (5d10), что делает такое состояние очень устойчивым.
Валентность I (+1): Эта валентность уникальна для ртути и объясняется не потерей одного электрона, а образованием двухатомного иона (Hg22+).
Два атома ртути соединяются друг с другом, и каждый из них делится одним электроном, в результате чего каждый атом в этом димере имеет формальную валентность +1.
✅ По соединению
Для определения валентности по соединению, можно взять, например, хлорид ртути (II) (HgCl2).
Хлор (Cl) в этом соединении, как правило, проявляет валентность 1.
В молекуле HgCl2 атом ртути (Hg) связан с двумя атомами хлора.
Каждый атом хлора образует с ртутью одну связь.
Следовательно, чтобы образовать две связи с двумя атомами хлора, ртуть должна иметь валентность 2.
Проявляет валентность +2 и +1 из-за особенностей своей электронной конфигурации.
➡️ Валентность +2: Это наиболее стабильное и распространенное состояние.
Атом ртути имеет два электрона на своей внешней s-оболочке.
Отдав эти два электрона, он оставляет полностью заполненную d-оболочку, что делает ион Hg2+ очень устойчивым.
➡️ Валентность +1: Это уникальное состояние, которое возникает не из-за потери одного электрона.
Вместо этого, два атома ртути соединяются ковалентной связью, образуя диатомный ион Hg22+.
В этом ионе, общий заряд +2 распределяется между двумя атомами, давая каждому из них формальную степень окисления +1.
➡️ В основном состоянии
Электронная конфигурация атома ртути в основном состоянии: …5d106s2.
В этом состоянии валентность ртути равна 2. Она достигается за счёт двух электронов на внешней 6s-орбитали.
Отдав эти электроны, ртуть образует устойчивый ион Hg2+ с полностью заполненной 5d-орбиталью.
Это самый распространенный и стабильный вариант.
➡️ В «возбужденном» состоянии
В химии «возбужденное состояние» атома обычно подразумевает переход электрона на более высокий энергетический уровень, что позволяет атому образовывать больше связей.
Однако для ртути такое состояние не является типичным и не приводит к увеличению валентности.
Причина в том, что её 5d-оболочка очень устойчива и имеет низкую энергию.
Для того чтобы «сорвать» оттуда электрон и получить более высокую валентность (например, +4), требуется очень много энергии.
Именно поэтому ртуть, в отличие от многих других переходных металлов, не проявляет валентность выше 2.
Причина валентности кроется в его атомарном строении. Чтобы увидеть это наглядно, обратите внимание на электронную формулу атома ртути.
Ртуть (Hg) находится в 12-й группе Периодической таблицы вместе с цинком (Zn) и кадмием (Cd).
Главное отличие ртути от этих элементов в том, что она может проявлять валентность I, образуя уникальный диатомный ион Hg22+.
Цинк (Zn) и Кадмий (Cd): Оба элемента проявляют только одну валентность — II (+2).
Это происходит потому, что они легко отдают два электрона с внешней s-оболочки, оставляя стабильный заполненный d-подуровень.
Ртуть (Hg): Ртуть тоже проявляет валентность II (+2), отдавая два электрона с внешней 6s-оболочки.
Однако её уникальная электронная структура позволяет ей также образовывать ковалентную связь с другим атомом ртути, что приводит к образованию иона Hg22+ с валентностью I (+1).
Эта особенность делает ртуть химически более разнообразной, чем цинк и кадмий.
➡️ Соединения с валентностью II (+2)
Хлорид ртути (II) (HgCl2): Широко известное соединение, используемое в химии как катализатор.
Атом ртути связан с двумя атомами хлора, каждый из которых имеет валентность I.
Оксид ртути (II) (HgO): Красный или желтый порошок. В этом соединении ртуть связана с одним атомом кислорода, который имеет валентность II.
➡️ Соединения с валентностью I (+1)
Хлорид ртути (I) (Hg2Cl2): Это соединение состоит из двух атомов ртути, соединённых друг с другом, и двух атомов хлора.
Каждый атом ртути образует по одной связи с атомом хлора и одну связь с другим атомом ртути.
Нитрат ртути (I) (Hg2(NO3)2): Соль, в которой присутствует тот самый диатомный ион Hg22+.
Для более глубокого изучения его атомного строения, физических свойств и применения, мы рекомендуем ознакомиться с нашей главной статьей: ртуть химический элемент.
▶️ Дано:
Химическая формула: Hg2(NO3)2
Соединение является солью, образованной катионами ртути и анионами нитрата.
⌕ Найти:
Найти валентность которую проявляет ртуть в этом соединении.
✨ Решение:
Определяем валентность нитратного иона (NO3). Нитратный ион всегда имеет заряд -1. Это означает, что его валентность равна I.
Чтобы молекула была электронейтральной, суммарный положительный заряд катионов должен быть равен суммарному отрицательному заряду анионов.
В формуле есть два нитратных иона (2 × NO3), следовательно, их общий отрицательный заряд равен 2 × (−1) = −2.
Суммарный положительный заряд ионов ртути должен быть равен +2.
Так как в формуле два атома ртути (Hg2), этот заряд +2 распределяется между ними. Каждый атом ртути имеет заряд +2/2=+1.
Поэтому валентность каждого атома ртути в этом соединении равна I.
✅ Ответ:
Его валентность в соединении равна Hg2(NO3)2 1.
Есть две основные возможные валентности которые она проявляет в соединениях:
I (+1) — в этом случае она образует уникальный двухатомный ион Hg22+.
II (+2) — это самая распространённая и стабильная валентность, где она образует простой ион Hg2+.
У ртути 2 валентных электрона.
Это электроны на её самой внешней электронной оболочке (6s2).
Валентность +2 у ртути самая стабильная, потому что в этом состоянии она отдаёт два внешних электрона.
И получает полностью заполненную электронную оболочку, что является энергетически выгодным и устойчивым состоянием.