Валентность циркония

 Теория:

Валентность циркония (Zr) — это способность образовывать в соединениях определённое количество химических связей.

Поэтому: цирконий чаще всего проявляет валентность, равную IV (4), II (2), III(3).

Относится к переходным металлам, которые находятся в 4-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – IVb).

Причина валентности циркония: у циркония нет переменной валентности, поэтому он почти всегда проявляет валентность IV.

Как определить валентность циркония

Валентность циркония можно определить:

1. По Периодической системе.
2. Электронной конфигурации.
3. Формул его соединений.

✅ Определение по его положению в периодической таблице

Цирконий находится в 4-й группе, и для него, как и для других элементов этой группы (Ti, Hf), наиболее характерна валентность, равная номеру группы — IV.

✅ Определение по электронной конфигурации

Электронная конфигурация атома циркония — [Kr]4d²5s². На внешней оболочке (5s) у него 2 электрона, а на предпоследней (4d) — ещё 2.

Цирконий отдаёт все эти четыре электрона, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации.

✅ Определение по формулам соединений

В большинстве соединений цирконий образует 4 связи, например в оксиде циркония (ZrO_2​) и хлориде циркония (ZrCl_4​).

Почему валентность циркония 4, 3 и 2

Валентность циркония равна 4, потому что он отдаёт все свои четыре валентных электрона, которые находятся на внешней (5s²) и незавершённой пред внешней (4d²) электронных оболочках.

Это наиболее энергетически выгодный способ для атома циркония стать стабильным, приобретая электронную конфигурацию благородного газа.

Отрыв пятого электрона требует гораздо больше энергии, поэтому цирконий не проявляет других валентностей.

➡️ Валентность +4

Это самая стабильная валентность циркония.

Она достигается, когда атом отдаёт все четыре своих валентных электрона: два электрона с внешней 5s — оболочки и два с пред внешней 4d — оболочки.

Это позволяет атому циркония достичь стабильной электронной конфигурации благородного газа.

➡️ Валентность (+2) и (+3)

Эти валентности встречаются гораздо реже и в менее стабильных соединениях.

Они возникают, когда цирконий отдаёт не все свои валентные электроны.

Например, валентность +2 может быть получена, когда атом отдаёт только два электрона с 5s — оболочки.

Валентность +3 достигается, когда в образовании связи участвуют три электрона.

Эти состояния менее энергетически выгодны, чем +4, поэтому такие соединения менее устойчивы.

 Пример решения, задача:

Дано: Определите формулу соединения циркония с кислородом.

Решение:

1. Валентность циркония (Zr): Цирконий — элемент 4-й группы, его валентность равна IV.
2. Валентность кислорода (O): Валентность кислорода всегда II.
3. Составление формулы: Чтобы уравнять валентности, нужно найти наименьшее общее кратное для чисел 4 и 2, что равно 4.

   • Циркония нужно 4/4 = 1 атом.

   • Кислорода нужно 4/2 = 2 атома.

Таким образом, формула соединения — ZrO₂​.

Ответ: формула ZrO₂​.

 Часто задаваемые вопросы