Valensen er antallet elektroner som et kjemisk grunnstoff mangler eller må gi opp for å fullføre sitt siste energinivå . Disse elektronene er de som spiller inn under en kjemisk reaksjon eller for å etablere en kjemisk binding med et annet grunnstoff. Det er elementer med mer enn én valens, og det er grunnen til at dette konseptet ble erstattet med oksidasjonstall, som til slutt representerer det samme. Gjennom det 20. århundre har begrepet valens utviklet seg til et bredt spekter av tilnærminger for å beskrive kjemisk binding, inkludert Lewis-strukturen (1916), valensbindingsteorien (1927),molekylær orbitalteori (1928), valensskallet-elektronparrepulsionsteorien (1958), og alle avanserte metoder for kvantekjemi .
Etymologien til ordet «valens» kommer fra 1543, som betyr «mugg», fra det latinske valentía «kraft, kapasitet», og den kjemiske betydningen som refererer til «et elements kombinerende kraft» er registrert fra 1884, fra det tyske Valenz . [ 1 ]
I 1890 publiserte William Higgins skisser om det han kalte "ultimate" kombinasjoner av partikler, og skisserte konseptet med valensbindinger . [ 2 ] Hvis for eksempel, ifølge Higgins, styrken mellom den ultimate oksygenpartikkelen og den ultimate nitrogenpartikkelen var 6, så bør bindingsstyrken deles tilsvarende, og på samme måte for de andre kombinasjonene av ultimate partikler: disse er de. fra det periodiske systemet .
Imidlertid kan den unøyaktige opprinnelsen til teorien om kjemiske valenser spores til en publikasjon av Edward Frankland , der han kombinerte de gamle teoriene om frie radikaler og "typeteori" med begreper om kjemisk affinitet for å vise at visse elementer har en tendens til å kombineres med andre grunnstoffer for å danne forbindelser som inneholder tre ekvivalenter av det festede atomet, for eksempel i grupper på tre atomer (f.eks . NO 3 , NH 3 , NI 3 , etc.) eller fem, for eksempel i grupper på fem atomer (f.eks. N) 2 O 5 , NH 4 O, P 2 O 5 , etc.) Det er i denne modusen, ifølge Franklin, at deres affiniteter tilfredsstilles best. Etter disse eksemplene og postulatene uttalte Franklin hvor åpenbart det er at: [ 3 ]
En tendens eller lov råder (her), og at uansett hva karakterene til de sammenføyende atomene kan være, blir den kombinerende kraften til de tiltrekkende elementene, hvis jeg har råd til uttrykket, alltid tilfredsstilt med det samme antallet av disse atomene.Konseptet ble utviklet på midten av 1800-tallet i et forsøk på å rasjonalisere den kjemiske formelen til forskjellige kjemiske forbindelser . I 1919 lånte Irving Langmuir begrepet for å forklare Gilbert N. Lewis sin modell av det kubiske atomet ved å si at "antallet av elektronpar som et gitt atom deler med det tilstøtende atomet kalles atomets kovalens ." Prefikset co- betyr "sammen", så en kovalent binding betyr at atomene deler en valens. Derfor, hvis et atom, for eksempel, har en valens +1, betyr det at det mistet et elektron, og et annet med en valens på -1, betyr det at det har et ekstra elektron. Da ville det oppstå en binding mellom disse to atomene fordi de ville utfylle hverandre eller dele deres valensbalanse-tendenser. Senere er det nå mer vanlig å snakke om kovalent snarere enn valensbinding, som har falt ut av bruk fra arbeid på høyere nivå, med fremskritt innen kjemisk bindingsteori, men som fortsatt er mye brukt i elementære studier der det gir en innledende heuristikk. saken.
Antall bindinger dannet av et gitt element ble opprinnelig antatt å være en fast kjemisk egenskap, og i mange tilfeller er det faktisk en god tilnærming. For eksempel, i mange av dets forbindelser danner karbon fire bindinger, oksygen to og hydrogen én. Imidlertid ble det snart klart at for mange grunnstoffer kan valensen variere mellom forskjellige forbindelser. Et av de første eksemplene som ble identifisert var fosfor , som noen ganger oppfører seg som om det hadde en valens på tre, og noen ganger som om det hadde en valens på fem. En metode for å løse dette problemet er å spesifisere valensen for hver enkelt forbindelse: selv om det fjerner mye av det generelle i konseptet, har dette gitt opphav til ideen om oksidasjonsnummer (brukt i Stock-nomenklaturen og til lambda-notasjon i IUPAC - nomenklaturen). for uorganisk kjemi ).
International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) har gjort noen forsøk på å komme frem til en entydig definisjon av valens. Den nåværende versjonen, vedtatt i 1994, er som følger: [ 4 ]
Valensen er det maksimale antallet enverdige atomer (opprinnelig hydrogen- eller kloratomer ) som kan kombineres med et atom av elementet under vurdering, eller med et fragment, eller som et atom av dette elementet kan erstattes med.Denne definisjonen gjenoppretter en unik valens for hvert element på bekostning av å neglisjere, i mange tilfeller, en stor del av dets kjemi. Omtalen av hydrogen og klor er av historiske grunner, selv om begge i praksis danner forbindelser hovedsakelig der atomene deres danner en enkeltbinding. Unntak i tilfellet med hydrogen inkluderer bifluoridionet , [HF 2 ] − , og de forskjellige borhydridene som diboran : dette er eksempler på tresenterbinding . Klor danner et fluortall - ClF , ClF 3 og ClF 5 - og dets valens, i henhold til IUPAC-definisjonen, er fem. Fluor er grunnstoffet der det største antallet atomer kombineres med atomer fra andre grunnstoffer: det er univalent i alle dets forbindelser, bortsett fra [H 2 F ] + ion . Faktisk kan IUPAC-definisjonen bare løses ved å fikse valensene til hydrogen og fluor som én, en konvensjon som har blitt fulgt her.
Valensene til de fleste grunnstoffene er basert på det høyeste kjente fluoret. [ 5 ]