Валентность фосфора

 Теория:

Валентность фосфора (Р) — это способность образовывать в соединениях определенное число химических связей.

То есть: фосфор чаще всего проявляет валентность, равную III (три) или V (пять), но в некоторых специфических соединениях (например, в фосфорноватистой кислоте H₃PO₂ или в ионе фосфония PH₄⁺, может проявлять валентности I и IV.

Причины валентности фосфора, равной III и V кроются в его электронной конфигурации.

Фосфор находится в 15-й группе Периодической таблицы. На его внешнем энергетическом уровне находятся 5 валентных электронов (3s²3p³).

Как определить валентность фосфора

Определить валентность фосфора (P) можно несколькими способами, учитывая, что он проявляет переменную валентность, чаще всего III (три) и V (пять).

✅ По положению в Периодической таблице Менделеева:
Фосфор находится в 15-й группе (или V А группе по старой нумерации).

Для элементов главных подгрупп:

Высшая валентность часто равна номеру группы. Для фосфора это V.

Низшая валентность (для неметаллов) рассчитывается как 8 — номер группы. Для фосфора это 8 — 5 = III.

✅ По электронной конфигурации атома:
Атомный номер фосфора — 15. Его электронная конфигурация:

1s²2s²2p⁶3s²3p³.

На внешнем энергетическом уровне (3s и 3p) у него пять валентных электронов (3s²3p³).

➡️ Валентность III: В основном состоянии у фосфора есть три неспаренных электрона на p-подуровне (3p³). Эти три электрона могут образовывать три ковалентные связи.

Пример: В фосфине (PH3) или хлориде фосфора (III) (PCl₃) фосфор трехвалентен.

➡️ Валентность V: Фосфор имеет свободные d-орбитали на том же энергетическом уровне (3d-орбитали), которые могут быть использованы для возбуждения атома.

При возбуждении один электрон с 3s-подуровня может «распариться» и перейти на свободную 3d-орбиталь.

Возбужденное состояние: 3s¹3p³3d¹.

Теперь у фосфора пять неспаренных электронов, которые могут образовывать пять ковалентных связей.

Пример: В оксиде фосфора(V) (P₂O₅) или фосфорной кислоте (H₃PO₄) фосфор пятивалентен.

✅ По формулам его соединений (если известна валентность другого элемента):
Используется принцип баланса валентностей: общее число валентных единиц одного элемента равно общему числу валентных единиц другого элемента.

Почему валентность фосфора равна III и V

Валентность фосфора (P) чаще всего равна III (три) и V (пять) из-за особенностей его электронной конфигурации:

У фосфора на внешнем энергетическом уровне находятся 5 валентных электронов (3s²3p³).

➡️ Валентность III (три):

В своем основном (невозбужденном) состоянии у атома фосфора есть три неспаренных электрона на p-подуровне (3p³). Эти три электрона могут образовать три ковалентные связи.

➡️ Валентность V (пять):

У фосфора, в отличие от азота (который находится во 2-м периоде), есть свободные d-орбитали на том же внешнем энергетическом уровне (3d-орбитали).

При получении энергии (переходе в возбужденное состояние) один из спаренных электронов с 3s-подуровня может распариться и перейти на такую свободную d-орбиталь.

В результате, у фосфора становится пять неспаренных электронов (3s¹3p³3d¹), которые могут образовать пять ковалентных связей.

Почему валентность фосфора равна I и IV

Валентность I (один):

Встречается в соединениях, где фосфор образует только одну связь с более электроотрицательным элементом (например, кислородом) через двойную связь.

А остальные валентные электроны образуют связи с менее электроотрицательными атомами (например, водородом) или остаются в виде неподеленных пар.

Валентность IV (четыре):

Возникает, когда фосфор образует четыре ковалентные связи. Это может происходить, например, за счет донорно-акцепторного механизма.

Где фосфор предоставляет свою неподеленную электронную пару для образования дополнительной связи.

Например: ионе фосфония (PH₄⁺) фосфор образует четыре одинарные связи с атомами водорода, проявляя валентность IV.

 Пример решения, задача:

Дано: Химическая формула соединения: P₂O₅

Валентность кислорода (O) = II (два)

Найти:

Валентность фосфора (P) = ?

Решение:

Принцип баланса валентностей: Общее число «связей» от атомов одного элемента должно быть равно общему числу «связей» от атомов другого элемента в соединении.

Расчет:

В P₂O₅ у нас 2 атома фосфора и 5 атомов кислорода.

Пусть валентность фосфора будет X.

Общая «сила связей» от фосфора: 2 × X

Общая «сила связей» от кислорода: 5 × 2 (так как кислород двухвалентен) = 10

Приравниваем их для баланса: 2 × X=10

Решаем уравнение: X = 10/2

X = 5

Ответ: Валентность фосфора (P) в оксиде фосфора(V) (P₂O₅) равна V (пять).

 Часто задаваемые вопросы