Валентность эйнштейния (Es)

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.

Содержание страницы

Как определить валентность эйнштейния

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

Почему эйнштейний проявляет валентность +3, (+2), (+4)

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.

Возможные валентности атома в основном и «возбужденном» состояниях

➡️ 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).

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

Отличия валентности от других элементов его группы

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).

Примеры соединений всех валентностей

Эйнштейний проявляет три основные валентности: III (наиболее стабильная), IV (является самой редкой и наименее стабильной) и II (является менее стабильной ).

Валентность III (V = III, СО = +3)
Трихлорид эйнштейния (EsCl₃)

Оксид эйнштейния (Es₂O₃)
Валентность II (V = II, СО = +2)
Дибромид эйнштейния (EsBr₂)

Дийодид эйнштейния (EsI₂)
Валентность IV (V = IV, СО = +4)
Диоксид эйнштейния (EsO₂)

Тетрафторид эйнштейния (EsF₄)

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

Пример решения, задача:

▶️ 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.

Часто задаваемые вопросы:

Какова самая устойчивая валентность эйнштейния?

Самая устойчивая и характерная валентность (Es) — это +3.

Какие еще валентности может проявлять эйнштейний?

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.

Почему эйнштейний проявляет валентность IV?

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.