Валентность радия (Ra)

Теория:

Валентность радия (Ra) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Проявляет валентность, равную 0 (в чистом металле) и +2 (в соединениях).

Относится к щелочноземельным металлам, которые находятся в 2-й группе периодической таблицы (в старой форме таблицы – IIA).

Не обладает переменной валентностью.

Он проявляет фиксированную валентность +2 во всех своих ионных соединениях (RaCl₂, RaSO₄, RaO, и т.д.).

Единственная ненулевая валентность +2 обусловлена его электронной конфигурацией.

Рис. Электронная конфигурация и валентности радия (Ra)

Содержание страницы

Как определить валентность радия

Валентность радия можно определить несколькими способами:

По периодической системе.
По электронной конфигурации.
По соединениям.

✅ По периодической системе

Радий (Ra) находится в группе 2 (или IIA по старой форме) периодической таблицы.

Номер группы = Число валентных электронов: Для элементов главных подгрупп (включая щелочноземельные металлы 2-й группы) номер группы указывает на количество электронов на внешнем слое.

У радия, следовательно, два валентных электрона.

Правило Октета: Чтобы достичь стабильной, полностью заполненной внешней оболочки (как у благородного газа Радона, Rn), атому радия выгоднее отдать эти два электрона, чем принимать шесть.

Результат: Когда атом отдает два электрона, он приобретает заряд +2.

Это и есть его фиксированная валентность (степень окисления) в ионных соединениях.

✅ По электронной конфигурации

Электронная конфигурация радия подтверждает его валентность.

Полная конфигурация: У радия (атомный номер 88) очень длинная конфигурация.

Внешний уровень: Главное внимание уделяется самой внешней оболочке, которая для радия выглядит так:

[Rn] 7s²

(где [Rn] обозначает конфигурацию благородного газа Радона).

Ионная связь: На внешнем, седьмом уровне (n=7) находятся два электрона на s-орбитали (7s²).

Стабильный ион: При образовании химических связей (особенно ионных), радий теряет оба эти электрона, образуя стабильный ион Ra2+.

Вывод: Поскольку радий всегда отдает два электрона, его валентность в соединениях +2.

✅ По Соединениям (Пример)

Валентность можно проверить по формуле любого стабильного соединения радия.

Пример: Хлорид радия (RaCl₂)

Известная валентность: Хлор (Cl) — элемент VIIA-группы, который в соединении с металлом проявляет постоянную валентность −1.

Нейтральность соединения: Молекула должна быть электронейтральной (суммарный заряд равен нулю).

Расчет:

Формула: RaxCly

В RaCl₂ у нас два атома хлора, каждый с валентностью −1. Общий отрицательный заряд: 2 ⋅ (−1) = −2.

Чтобы сбалансировать заряд, один атом радия (Ra) должен иметь заряд +2.

Почему радия проявляет валентность

➡️ Валентность 0

Валентность 0 — это не химическая связь, а состояние атома в его чистом, простом, несвязанном виде.

Пример соединения: Ra (металлический радий).

Электронное объяснение: В металлическом радии каждый атом имеет нейтральный заряд и не отдал, и не принял электронов.

Атом содержит 88 протонов (+88) и 88 электронов (−88).

Суммарный заряд: +88+(−88)=0.

Конфигурация: Внешняя электронная конфигурация атома радия: [Rn] 7s².

➡️ Валентность +2 (в соединениях)

Валентность +2 является единственной ненулевой степенью окисления радия во всех его стабильных химических соединениях.

Пример соединения: RaCl₂ (хлорид радия), RaO (оксид радия).

Электронное объяснение (Стремление к стабильности):

Радий — это щелочноземельный металл (IIA-группа). Его внешняя электронная оболочка имеет конфигурацию 7s², то есть на ней находятся два валентных электрона.

Для достижения наивысшей стабильности (правило октета), атом стремится приобрести электронную конфигурацию ближайшего благородного газа (Радона, Rn).

Проще всего этого достичь, отдав оба эти внешних электрона:

Ra (7s²) ⟶ Ra²⁺ (7s⁰) + 2e⁻

Отрыв этих двух электронов энергетически выгоден. После их потери радий превращается в стабильный ион Ra²⁺.

Возможные валентности атома в основном и «возбужденном» состояниях

Атом радия (Ra) в основном состоянии имеет валентность 0 (нейтральный атом, например, в чистом металле).

В химических соединениях радий проявляет фиксированную степень окисления (валентность) +2.

Радий является щелочноземельным металлом (IIA группа) и имеет два внешних электрона (7s²).

Для достижения стабильности (конфигурации благородного газа Радона, Rn) ему энергетически выгодно отдать оба эти электрона.

Поскольку у радия нет близко расположенных пустых d- или p-орбиталей (как у элементов с переменной валентностью), чтобы перевести электроны на более высокие уровни, «возбужденное состояние» не приводит к появлению других стабильных валентностей.

Таким образом, валентность радия в соединениях всегда +2.

Причина валентности кроется в его атомарном строении. Чтобы увидеть это наглядно, обратите внимание на электронную формулу атома радия.

Отличия валентности от других элементов его группы

Нет никаких существенных отличий валентности радия (Ra) от других элементов его группы (щелочноземельных металлов — Be,Mg,Ca,Sr,Ba).

➡️ Общая валентность группы 2

Все элементы 2-й группы (IIA) — от бериллия (Be) до радия (Ra) — имеют два валентных электрона (ns²) на внешнем уровне.

Поэтому все они проявляют фиксированную валентность (степень окисления) +2 во всех своих стабильных химических соединениях.

➡️ Единственный нюанс (Бериллий)

Единственный элемент, который демонстрирует небольшое отличие, это бериллий (Be).

Благодаря своему очень маленькому размеру и высокой поляризующей способности, бериллий образует соединения, которые имеют более ковалентный характер связи.

В то время как соединения радия и других тяжёлых щелочноземельных металлов являются почти чисто ионными.

Однако, с точки зрения числового значения валентности, все они одинаковы: +2.

Таким образом, радий полностью соответствует валентности всех своих соседей по группе.

Примеры соединений всех валентностей

➡️ Валентность 0

Валентность 0 проявляется, когда атом радия находится в чистом, простом, несвязанном виде.

Пример соединения (вещества): Ra

Название: Металлический радий

➡️ Валентность +2

Валентность +2 является единственной ненулевой валентностью радия и проявляется во всех его химических соединениях.

Примеры соединения:

Хлорид радия. RaCl₂.
$Сульфат радия RaSO_{4 .}$
Гидроксид радия Ra(OH)₂.

Для более глубокого изучения его атомного строения, физических свойств и применения, мы рекомендуем ознакомиться с нашей главной статьей: радий химический элемент.

Пример решения, задача:

▶️ Дано:

Соединение: Гидроксид радия (Ra(OH)₂)

Известная валентность гидроксильной группы (OH): —1 (группа состоит из кислорода (O) с валентностью −2 и водорода (H) с валентностью +1).

⌕ Найти:

Валентность, которую проявляет радий (Ra) в этом соединении.

✨ Решение:

В соединении Ra(OH)₂ присутствуют:

1 атом радия (Ra) с неизвестной валентностью (x).

2 гидроксильные группы (OH), каждая с валентностью −1.

Составляем уравнение баланса зарядов:

(Валентность Ra) ⋅ (Количество Ra)+(Валентность OH) ⋅ (Количество OH) = 0
x ⋅ 1 + (−1) ⋅ 2 = 0

Решаем уравнение для x:

x − 2 = 0
x = +2

✅ Ответ:

Его валентность в соединении (Ra(OH)₂) равна +2.

Часто задаваемые вопросы:

Сколько всего возможных валентностей у радия?

У него всего две возможные валентности: 0 и II (два).

Сколько валентных электронов радия?

У него два валентных электрона.

Они находятся на его внешней энергетической оболочке (7s²).

Почему валентность 2 самая стабильная?

Самая стабильная, потому что она позволяет атому достичь конфигурации благородного газа.