Теория:
Валентность цинка (Zn) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Поэтому: цинк чаще всего проявляет валентность, равную 2 (или II).
Цинк относится к переходным металлам, которые находятся в 12-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – во II группе, подгруппе Б).
Причина постоянной валентности цинка:
У цинка электронная конфигурация [Ar]3d104s2. Он имеет полностью заполненный 3d-подуровень и два электрона на внешнем 4s-подуровне.
При образовании химических связей цинк отдаёт два внешних 4s-электрона.
Это приводит к образованию очень стабильного иона Zn2+, который имеет полностью заполненные электронные оболочки.
Электроны 3d-подуровня, будучи полностью заполненными, не участвуют в образовании химических связей. Именно поэтому цинк всегда проявляет валентность II.
Чтобы определить валентность цинка, не нужно производить сложные вычисления по формуле, как это делается для элементов с переменной валентностью (например, валентность меди).
Валентность цинка всегда равна II (два).
Эта валентность является постоянной для цинка в подавляющем большинстве его соединений.
✅ Причина такого постоянства кроется в электронном строении цинка: его атом легко отдаёт два электрона с внешнего 4s-подуровня.
Но его внутренний 3d-подуровень полностью заполнен (и имеет 10 электронов), и эти электроны очень стабильны и не участвуют в образовании связей.
Валентность цинка равна II (два) по двум основным причинам, которые связаны с его электронным строением:
➡️ Конфигурация внешних электронов: Электронная конфигурация атома цинка — [Ar]3d104s2. На его внешнем энергетическом уровне (4s-подуровне) находятся два электрона.
Именно эти два электрона цинк легко отдаёт в химических реакциях, образуя химические связи.
➡️ Стабильность иона Zn2+: Когда атом цинка теряет два своих 4s-электрона, он превращается в ион Zn2+.
Электронная конфигурация этого иона — [Ar]3d10.
Эта конфигурация с полностью заполненным d-подуровнем является очень стабильной и энергетически выгодной.
Для того чтобы оторвать следующий, третий электрон (уже из стабильного d-подуровня), требуется очень большое количество энергии.
Условие: составьте химическую формулу соединения, образованного атомами цинка (Zn) и хлора (Cl).
Объясните, почему цинк в этом соединении проявляет такую валентность.
Решение:
➡️ Определяем валентности элементов:
Цинк (Zn), как мы уже знаем, имеет постоянную валентность II.
Хлор (Cl) в соединениях с металлами обычно проявляет валентность I.
➡️ Составляем формулу по валентностям:
Используем правило «крест-накрест» или ищем наименьшее общее кратное для валентностей.
Валентность Zn — II, валентность Cl — I.
Нам нужно, чтобы сумма валентностей была скомпенсирована. Один атом цинка (II) «компенсирует» два атома хлора (I).
Формула соединения: ZnCl2
➡️ Объяснение валентности цинка:
Валентность цинка в ZnCl2 равна II, потому что цинк, будучи переходным металлом, имеет электронную конфигурацию [Ar]3d104s2.
При образовании связей он отдаёт два электрона с внешнего 4s-подуровня.
В результате этого образуется стабильный ион Zn2+ с полностью заполненным 3d-подуровнем.
✅ Ответ: Формула соединения — ZnCl2.
Валентность цинка в этом соединении равна II, так как это его единственная и постоянная валентность, обусловленная электронным строением атома.
У цинка одна постоянная валентность, равная II (два).
У цинка два валентных электрона.
Они находятся на самом внешнем энергетическом уровне, на 4s-подуровне.
Электронная конфигурация атома цинка — [Ar]3d104s2.
Нужно: посмотреть на его электронную конфигурацию: …4s2.
Найти самый внешний энергетический уровень (самая большая цифра — 4).
Посчитать электроны на этом уровне. Их два.
Именно эти два электрона на 4s-подуровне и являются валентными.