Валентность ниобия (Nb)

Теория:

Ниобий (Nb) — это переходный металл, который проявляет переменную валентность.

Поэтому: ниобий чаще всего проявляет валентность, равную V, но имеет и другие валентности I, II, III, IV.

Относится к переходным металлам, которые находятся в 5-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – Vb).

Причина переменной валентности: У ниобия, как и у многих переходных металлов, валентные электроны могут находиться как на внешней, так и на пред внешней электронной оболочке.

Что позволяет ему образовывать различное количество химических связей.

Содержание страницы

Как определить валентность ниобия

Его можно определить несколькими способами:

По положению в Периодической таблице.
По электронной конфигурации.
По формулам соединений.

✅ Положение в периодической системе

Ниобий находится в 5-й группе, что указывает на его высшую валентность, равную V.

✅ Электронная конфигурация

Электронная конфигурация ниобия — [Kr]4d⁴5s¹. У него пять валентных электронов, которые могут участвовать в образовании связей, что даёт возможность проявлять валентности от I до V.

✅ Соединения

Валентность ниобия в конкретном соединении можно определить, зная валентность другого элемента.

Например, в соединении NbCl₅:

Известна валентность хлора (Cl). Хлор — элемент VII группы, и в этом соединении он проявляет валентность I.

Вычисляем валентность ниобия (Nb). Используем правило: сумма произведений валентностей на индексы атомов должна быть равна.

Умножим валентность хлора на его индекс и разделим на индекс ниобия:

Валентность Nb = (Валентность Cl × Индекс Cl)/Индекс Nb
Валентность Nb=(I × 5)/1 = V

Таким образом, валентность ниобия в NbCl₅ равна V.

Почему валентность ниобия 5, (+1), (+2), +3, (+4).

Переменная валентность ниобия обусловлена наличием пяти валентных электронов, которые могут участвовать в химических связях.

Эти электроны находятся на двух разных энергетических уровнях (внешней $5 s$ и пред внешней $4 d$ оболочках), и атом ниобия может использовать различное их количество для образования связей.

Переменная валентность ниобия ( $N b$ ) от I до V объясняется его электронной конфигурацией.

У атома ниобия пять валентных электронов, расположенных на двух разных энергетических уровнях:

один электрон на внешней оболочке ( $5 s^{1}$ )
четыре электрона на пред внешней оболочке ( $4 d^{4}$ )

Эти электроны имеют близкие энергетические уровни, поэтому атом ниобия может отдавать разное их количество в химических реакциях.

Это позволяет ему проявлять валентности от I до V. При этом наиболее стабильной и характерной валентностью является V, так как в этом состоянии ниобий отдаёт все свои пять валентных электронов.

Переменная валентность ниобия ( $N b$ ) от I до V объясняется его электронной конфигурацией и способностью отдавать разное количество электронов.

Каждый из этих валентных состояний соответствует определённой химической стабильности.

Валентность V

Причина: Это наиболее стабильная и распространённая валентность ниобия.

Атом ниобия отдаёт все пять своих валентных электронов — один с внешней 5s-оболочки и четыре с пред внешней 4d-оболочки.

Пример: NbCl₅ (хлорид ниобия(V)), Nb₂O₅ (оксид ниобия(V)).

Валентность IV

Причина: В этом случае атом ниобия отдаёт четыре электрона.

Это менее стабильное состояние, чем V, но встречается в соединениях, где ниобий образует четыре связи.

Пример: NbO₂ (оксид ниобия(IV)), NbCl₄ (хлорид ниобия(IV)).

Валентность III

Причина: Валентность III является одной из низших, но также встречается.

В этом случае в образовании связей участвуют только три валентных электрона.

Пример: Nb₂O₃ (оксид ниобия(III)), NbCl₃ (хлорид ниобия(III)).

Валентность II

Причина: Это относительно редкая и менее стабильная валентность. Атом ниобия использует только два валентных электрона.

Такие соединения обычно неустойчивы и легко окисляются.

Пример: NbO (оксид ниобия(II)), NbI₂ (йодид ниобия(II)).

Валентность I

Причина: Это самая низшая и наименее стабильная валентность. В этом состоянии ниобий отдаёт только один валентный электрон.

Соединения с такой валентностью очень реакционно способны.

Пример: NbI (йодид ниобия(I)).

Пример решения, задача:

Дано: Определите валентность ниобия в соединении NbCl₅.

Решение:

Валентность хлора (Cl): Хлор — элемент 17-й группы, в этом соединении его валентность равна I.

Определение валентности ниобия (Nb): Умножим валентность хлора на его индекс и разделим на индекс ниобия:

x = (1 × 5) ÷ 1 = 5

Ответ: валентность ниобия в NbCl₅ равна V.

Часто задаваемые вопросы

Сколько валентностей у ниобия?

У ниобия возможны валентности I, II, III, IV, V, но наиболее характерной и стабильной является V.

Сколько валентных электронов?

У ниобия пять валентных электронов.

Как понять, сколько валентных электронов у ниобия?

Количество валентных электронов у ниобия можно определить по его электронной конфигурации ([Kr]4d⁴5s¹).

Которая показывает, что на внешней и пред внешней оболочках находится 4 + 1 = 5 электронов.