Валентность фермия (Fm)

Теория:

Валентность фермия (Fm) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: чаще всего проявляет валентность, равную +3, (+2) (валентность 0 обычно означает степень окисления в чистом металле, не в соединениях, поэтому в контексте связей она нехарактерна).

Относится к актиноидам, которые находятся в периодической таблицы в f-блоке (в старой форме таблицы – IIIB группа), относится к элементам с переменной валентностью.

Причина переменной валентности: близость энергетических уровней: Валентность Фермия обусловлена электронами на внешних 7s и внутренних f-подоболочках.

Легкость отрыва 7s и 5f электронов: Энергии отрыва электронов с 7s-орбитали (2 электрона) и с 5f-орбитали (1 или более электронов) близки.

Содержание страницы

Как определить валентность фермия

Валентность фермия определяется его положением в Периодической системе и особенностями электронной конфигурации, а также по химическим формулам его соединений.

✅ По периодической системе (ПС)

Фермий (атомный номер 100) относится к актиноидам (седьмой период, f-блок, относится к III B группе).

Для всех актиноидов наиболее характерна и устойчива валентность +3 (III).

Однако, Фермий является одним из последних, более тяжелых актиноидов, у которых проявляется тенденция к понижению валентности, поэтому валентность +2 (II) также возможна.

✅ По электронной конфигурации

Электронная конфигурация атома Фермия (Fm): [Rn] 5f¹²7s².

Валентность +2: Образуется при отрыве двух электронов с внешней 7s-орбитали.

Это энергетически выгодно.

Валентность +3 (наиболее устойчивая): Образуется при отрыве двух 7s-электронов и одного 5f-электрона.

Это наиболее типичное состояние для актиноидов в растворах.

Валентность +4: Не характерна для Фермия, так как для тяжелых актиноидов отрыв четвертого электрона (с 5f-орбитали) требует слишком большой энергии.

✅ По соединениям (Пример )

Наиболее устойчивым соединением Фермия является его трихлорид, в котором он проявляет основную валентность.

Трихлорид фермия (FmCl₃). В этом соединении Фермий проявляет валентность +3, так как связан с тремя одновалентными атомами хлора (Cl).

Почему фермий проявляет валентность 2, 3, 4

Фермий (Fm) проявляет валентность +2 и +3, но не проявляет устойчивую валентность +4. Его валентности определяются его положением в ряду актиноидов и особенностями его электронной конфигурации.

Почему Фермий проявляет валентность +2 и +3

Переменная валентность у Фермия возникает из-за близости энергетических уровней его внешних (7s) и внутренних (5f) электронов.

Валентность +2 (II): Достигается при отрыве двух электронов с самой внешней 7s орбитали.

Это энергетически выгодно и делает валентность +2 возможной в сильно восстановительных условиях.

Валентность +3 (III): Достигается при отрыве трех электронов — двух 7s электронов и одного электрона с 5f орбитали. Это наиболее устойчивое и характерное состояние для всех актиноидов в водных растворах.

Почему отсутствует валентность +4

Фермий не проявляет валентность +4 из-за эффекта актиноидного сжатия.

Возможные валентности атома в основном и «возбужденном» состояниях

Валентности атома фермия (Fm) в основном и «возбужденном» состояниях определяются его принадлежностью к группе актиноидов.

+3: Самая устойчивая валентность, достигается удалением двух 7s и одного 5f электрона, что типично для актиноидов.

+2: Достигается удалением только двух внешних 7s электронов; становится доступной для тяжелых актиноидов (Fm, Md, No).

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

Отличия валентности от других элементов его группы

Самое важное отличие валентности Фермия (Fm) от других элементов его группы (актиноидов) заключается в том, что он демонстрирует резкое усиление стабильности валентности +2.

И полностью теряет устойчивость валентности +4 то есть ее не существует.

Поэтому доступность валентности +2, а ранних актиноидов (Th, U, Np) +2 крайне редка или не существует.

+4 не наблюдается (или крайне неустойчива), хотя у средних актиноидов (Cf, Bk, Pu) +4 устойчива и играет значительную роль в их химии (например, Калифорний (Cf) может быть +4)

Примеры соединений всех валентностей

Фермий (Fm) проявляет две основные валентности в соединениях: +3 (наиболее устойчивую) и +2 (достигается в восстановительных условиях).

Валентность III (V = III, СО = +3)
Трихлорид фермия (FmCl₃)

Оксид фермия (Fm₂O₃)

Это наиболее устойчивое и распространенное валентное состояние фермия.
Валентность II (V = II, СО = +2)
Дихлорид фермия (FmCl₂)

Это состояние достигается в сильно восстановительных условиях и демонстрирует склонность тяжелых актиноидов к понижению валентности.

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

Пример решения, задача:

▶️ Дано:

Соединение трихлорид фермия (FmCl₃)

⌕ Найти:

Валентность, которую проявляет фермий в этом соединении.

✨ Решение:

Известная валентность: Хлор (Cl) в большинстве соединений с металлами проявляет постоянную валентность I (один).

Формула: FmCl₃.

Расчет: В соединении FmCl₃ атом Фермия связан с тремя атомами Хлора.

Поскольку каждый атом Cl одновалентен (I), Фермий должен предоставить три связи, чтобы нейтрализовать эти три связи хлора.

Fm^(V)Cl^(I)₃ → V х 1 = I х 3 → V = 3

✅ Ответ:

Его валентность в соединении трихлорид фермия (FmCl₃) равна 3.

Часто задаваемые вопросы:

Какова самая устойчивая валентность фермия?

Самая устойчивая валентность фермия (Fm) — это +3 (Три).

Какие еще валентности может проявлять фермий?

Помимо самой устойчивой валентности +3 (Три), Фермий (Fm) может проявлять валентность +2 (Два).

Сколько валентных электронов?

Количество валентных электронов составляет 2 (два). Это электроны с его самой внешней, 7s -орбитали.