Теория:
Валентность эйнштейния (Es) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Чаще всего проявляет валентность, равную +3, (+2) и (+4).
Относится к актиноидам (или 5f-элементам), которые находятся в периодической таблицы 7-го периода (в старой форме таблицы – III группе), относиться к элементам с переменной валентностью.
Причина переменной валентности: близость энергетических уровней внешних орбиталей 5f, 6d и 7s.
Это позволяет атому легко задействовать разное количество электронов в химических связях.
Валентность эйнштейния (Es) определяется его местом в Периодической системе, электронной структурой и химическим поведением в соединениях.
✅ По периодической системе
Расположение: Эйнштейний (атомный номер 99) находится в 7-м периоде и относится к ряду актиноидов (5f-элементов).
Он традиционно относится к III группе (подгруппе III B).
Для всех элементов III группы наиболее характерной и стабильной является валентность +3.
Положение в ряду актиноидов также указывает на возможность переменной валентности (+2, +4).
✅ По электронной конфигурации
Электронная конфигурация показывает, какие электроны могут быть потеряны или задействованы в связях:
Конфигурация Es: [Rn] 5f11 7s2
Валентность +3 (Стабильная): Теряются два внешних электрона 7s2 и один электрон с 5f11-орбитали.
Ион Es+3 имеет конфигурацию 5f10, которая энергетически очень выгодна.
Валентность +2 (Менее стабильная): Теряются только два внешних электрона 7s2.
Ион Es+2 имеет конфигурацию 5f11.
Валентность +4 (Редкая/Гипотетическая): Требует удаления еще одного 5f-электрона, что очень энергозатратно и делает это состояние крайне нестабильным.
✅ По соединениям (пример)
Валентность элемента в соединении определяется из условия, что общий заряд молекулы равен нулю.
Пример: Трихлорид Эйнштейния (EsCl3)
Валентность хлора (Cl): В галогенидах хлор проявляет валентность -1.
Общий заряд хлора: В EsCl3 три атома хлора: 3 x (-1) = -3.
Для нейтральности молекулы валентность Es должна компенсировать заряд хлора:
Валентность (Es) + (-3) = 0
Валентность (Es) = +3
Причина переменной валентности Эйнштейния (Es) — близость энергетических уровней орбиталей 5f, 6d и 7s.
Электронная конфигурация Es: [Rn] 5f(11) 7s(2)
➡️ Валентность +3 (самая стабильная)
Es теряет три электрона: два с внешней 7s(2) орбитали и один с 5f(11) орбитали.
Конфигурация иона: Es(+3) получает конфигурацию 5f(10).
Это самая устойчивая валентность, так как она энергетически наиболее выгодна для Es.
➡️ Валентность +2 (менее стабильная)
Es теряет только два электрона с внешней 7s(2) орбитали.
Конфигурация иона: Es(+2) сохраняет конфигурацию 5f(11).
Эта валентность менее стабильна и легко окисляется до +3. Тенденция к +2 возрастает к концу ряда актиноидов.
➡️ Валентность +4 (Редкая / Гипотетическая)
Es должен потерять четыре электрона: два с 7s(2) и два с 5f(11).
Конфигурация иона: Es(+4) получает конфигурацию 5f(9).
Требуются чрезвычайно большие энергетические затраты для удаления четвертого электрона, что делает эту валентность крайне нестабильной и редко наблюдаемой.
➡️ Основное (стабильное) состояние
+3: Это самая устойчивая и характерная валентность для Es и большинства актиноидов.
Валентность +3 достигается потерей двух электронов 7s2 и одного электрона 5f.
Это обеспечивает наиболее энергетически выгодное состояние иона Es+3.
➡️ «Возбужденные» (менее стабильные) состояния
+2: Менее стабильная валентность, которая наблюдается в твердом состоянии, но легко окисляется.
Достигается потерей только двух внешних электронов 7s2.
Ион Es+2 сохраняет больше 5f электронов, что отражает общую тенденцию элементов в конце ряда актиноидов.
+4: Редкая и наименее стабильная валентность, имеет тенденцию к восстановлению.
Требует очень больших энергетических затрат для удаления четвертого электрона (второго 5f электрона).
Проявляется только в присутствии сильных окислителей (например, фтора).
Отличия валентности эйнштейния (Es) от других элементов его группы обусловлены его положением в конце ряда актиноидов.
Сравнение с элементами III группы
С элементами III B группы (Sc, Y, La, Ac) Эйнштейний имеет только одно сходство:
Сходство: Основная и наиболее стабильная валентность — +3.
Главное отличие: Sc, Y, La, Ac проявляют практически фиксированную валентность +3, поскольку не имеют f-электронов, которые можно было бы легко задействовать.
Эйнштейний, как 5f-элемент, проявляет переменную валентность (+2, +3, +4).
Эйнштейний проявляет три основные валентности: III (наиболее стабильная), IV (является самой редкой и наименее стабильной) и II (является менее стабильной ).
Трихлорид эйнштейния (EsCl3)
Оксид эйнштейния (Es2O3)
Дибромид эйнштейния (EsBr2)
Дийодид эйнштейния (EsI2)
Диоксид эйнштейния (EsO2)
Тетрафторид эйнштейния (EsF4)
▶️ Дано:
Соединение диоксид эйнштейния (EsO2).
⌕ Найти:
Валентность, которую проявляет эйнштейний в этом соединении.
✨ Решение:
Известная валентность: Кислород (O) всегда имеет валентность (степень окисления) -2.
Общий заряд кислорода: В молекуле EsO2 два атома O : 2 х (-2) = -4.
Условие нейтральности: Молекула EsO2 должна быть электронейтральна (общий заряд равен нулю).
Расчет Es: Валентность Es компенсирует заряд Кислорода: Валентность (Es) + (-4) = 0.
✅ Ответ:
Его валентность в соединении диоксид эйнштейния (EsO2) равна +4.
Самая устойчивая и характерная валентность (Es) — это +3.
Может проявлять еще две валентности (степени окисления), помимо самой устойчивой (+3):
+2 (Менее стабильная)
+4 (Редкая и наименее стабильная)
Таким образом, возможные валентности — +2, +3, и +4.
Проявляет валентность +4 потому, что, помимо двух внешних 7s2 электронов, он может, при воздействии очень сильных окислителей, отдать два дополнительных электрона с внутренней 5f-орбитали.