Валентность хрома (Cr)

 Теория:

Валентность хрома (Cr) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: хром чаще всего проявляет переменную валентность, равную II (два), III (три) и VI (шесть), но также менее распространенные 0, I, IV, V.

Валентность III является одной из наиболее стабильных, а VI — высшей.

Хром относится к переходным металлам, которые находятся в 6-й группе (или VI B подгруппе) периодической таблицы.

Причина переменной валентности хрома (а не одной «основной», так как он проявляет несколько важных) связана с его электронным строением.

Атом хрома имеет электронную конфигурацию:

[Ar]3d⁵4s¹.

Как определить валентность хрома

Определить валентность хрома в конкретном соединении можно, используя следующие подходы:

✅ По известной валентности другого элемента в соединении (самый распространенный способ):

Большинство элементов имеют постоянную или предсказуемую валентность (например, у кислорода в оксидах всегда II, у водорода в большинстве соединений I, у металлов I и II групп – I и II соответственно, у галогенов в бинарных соединениях с металлами – I).

Используйте правило, что сумма всех валентностей в нейтральной молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Пример 1: Cr₂O₃ (оксид хрома(III))

Валентность кислорода (О) = II.

Три атома кислорода дают общую «валентную мощность» 3 × II = 6.

В молекуле два атома хрома. Чтобы сбалансировать эти 6 «единиц», каждый атом хрома должен иметь валентность 6/2 = III.

Вывод: В Cr₂O₃ валентность хрома равна III.

✅ По названию соединения:

Если соединение названо правильно, валентность хрома (или любого другого металла с переменной валентностью) часто указывается римской цифрой в скобках.

Например: «хлорид хрома(II)» означает, что хром двухвалентен; «хромат калия (K₂CrO₄)» — в хромат-ионе CrO₄²⁻ хром проявляет валентность VI.

✅ По номеру группы (для высшей валентности):

Хром находится в 6-й группе периодической таблицы (или VIB подгруппе).

Его высшая валентность соответствует номеру группы и равна VI.

Почему валентность хрома 2, 3 и 6

Валентность хрома 2, 3 и 6 объясняется его электронным строением и тем, что он является переходным металлом.

➡️ Особая электронная конфигурация:

Атом хрома (Cr, №24) имеет электронную конфигурацию [Ar]3d⁵4s¹.

Это исключение из общего правила заполнения орбиталей (правила Клечковского/принципа Ауфбау).

Вместо ожидаемой 3d⁴4s², один электрон из 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень, чтобы оба подуровня (3d и 4s) стали полу заполненными (3d⁵ и 4s¹).

Это придает атому дополнительную энергетическую стабильность.

➡️ Близкие энергии d- и s-подуровней:

Как и у всех переходных металлов, энергетические уровни внешнего 4s-подуровня и предвнешнего 3d-подуровня очень близки.

Это означает, что все электроны на этих подуровнях (в сумме 6) могут быть задействованы в образовании химических связей.

➡️ Возможность отдавать разное количество электронов:

Валентность II (+2): Хром может отдать 2 электрона (1 электрон с 4s-подуровня и 1 электрон с 3d-подуровня).

Соединения Cr²⁺ (например, CrCl₂) обычно имеют голубой цвет и являются сильными восстановителями.

Валентность III (+3): Хром может отдать 3 электрона (1 электрон с 4s-подуровня и 2 электрона с 3d-подуровня).

Это одна из наиболее стабильных и распространенных валентностей хрома, особенно в водных растворах.

Соединения Cr³⁺ (например, CrCl₃ или Cr₂O₃) часто имеют зеленый или фиолетовый цвет.

Валентность VI (+6): Хром может отдать все 6 валентных электронов (1 электрон с 4s-подуровня и 5 электронов с 3d-подуровня).

Это его высшая валентность, соответствующая номеру группы (6-я группа).

Соединения хрома(VI) (например, хроматы CrO₄²⁻ или дихроматы Cr₂O₇²⁻), такие как K₂Cr₂O₇, имеют яркий желтый или оранжевый цвет и являются сильными окислителями.

 Пример решения:

Дано: химическая формула соединения CrO₃ (оксид хрома(VI)).

Валентность кислорода (О) = II.

Найти: валентность хрома в соединении.

Решение:

Валентность кислорода (О) = II.

Три атома кислорода дают 3 × II = 6.

Один атом хрома должен иметь валентность VI.

Вывод: В CrO₃ валентность хрома равна VI.

 Часто задаваемые вопросы