Валентнасьць

Вале́нтнасьць — лік роўны колькасьці хімічных сувязяў, якімі дадзены атам злучаны зь іншымі атамамі. Тэрмін паходзіць ад лацінскага слова valentia, што азначае сілу, таму ў працэсе эвалюцыі яму таксама было дадзенае наступнае вызначэньне, як то уласьцівасьць атаму злучаць або замяшчаць пэўную колькасьць атамаў або атамных групаў з утварэньнем хімічнай сувязі. Гэтак, у злучэньнях HCl, H
₂O, NH
₃ і CH
₄ хлёр аднавалентны, тлен — двухвалентны, азот — трохвалентны, вуглярод — чатырохвалентны, таму што яны павязаныя адпаведна з адным, двума, трыма і чатырма атамамі вадароду. Валентнасьць, а дакладней, блізкая ступень атляняньне, пазначаецца ў назьве злучэньня рымскімі лічбамі ў дужках^[1], як то хлярыд медзі(I), хлярыд медзі(II).

Гісторыя

Этымалёгію тэрміну валентнасьць мажліва адсачыць, пачынаючы з 1424 году, калі яго пачалі выкарыстоўваць у навуковых тэкстах у значэнні «экстракт» ці «прэпарат». Выкарыстаньне ў рамках сучаснага вызначэньня зафіксавана ў 1884 годзе^[2]. У 1789 годзе Ўільям Гігінз апублікаваў працу, у якой выказаў меркаваньне аб існаваньні сувязяў паміж драбнюткімі часьцінкамі рэчыва^[3].

Заснавальнік сучасных уяўленьняў аб валентнасьці Эдўард Фрэнклэнд.

Аднак дакладнае і пазьней цалкам пацьверджанае разуменьне фэномэну валентнасьці было прапанаванае ў 1852 годзе хімікам Эдўардам Франклэндам у працы, у якой ён сабраў і пераасэнсаваў усе існыя на той час тэорыі і здагадкі на гэты конт^[4]. Назіраючы здольнасьць да насычэньня розных мэталаў і параўноўваючы склад арганічных вытворных мэталаў з складам неарганічных злучэньняў, Франклэнд увёў панятак аб «злучальнай сіле» (злучальнай вазе), зрабіўшы гэтым падставу вучэньню аб валентнасьці. Не зважаючы на тое, што Франклэнд і ўсталяваў некаторыя прыватныя заканамернасьці, ягоныя ідэі не атрымалі разьвіцьця.

Вырашальную ролю ў стварэньні тэорыі валентнасьці адыграў Фрыдрых Аўгуст Кекуле. У 1857 годзе ён выявіў, што вуглярод ёсьць чатырохасноўным (чатырохатамным) элемэнтам, і ягоным найпростым злучэньнем ёсьць мэтан CH
₄. Упэўнены ў сапраўднасьці сваіх уяўленьняў аб валентнасьці атамаў, Кекуле дадаў іх да свайго падручніка арганічнай хіміі. На думку аўтара асноўнасьць ёсьць фундамэнтальнай уласьцівасьцю атама, і гэтая ўласьцівасьць такая ж сталая і нязьменная, як і атамная вага. У 1858 годзе погляды, якія амаль супадаюць з ідэямі Кекуле, выказаў у артыкуле «Аб новай хімічнай тэорыі» Арчыбальд Скот Купэр.

Ужо праз тры гады, у верасьні 1861 году, Аляксандар Бутлераў зрабіў унёсак у тэорыю валентнасьці. Ён падкрэсьліў выразнае адрозьненьне паміж вольным атамам і атамам, які быў злучаны зь іншым. Бутлераў увёў уяўленне аб паўнаце выкарыстаньня сілаў сваяцтва і аб «напружаньні сваяцтва», гэта значыць энэргетычнай неэквівалентнасьці сувязяў, якія абумоўленыя ўзаемным уплывам атамаў у малекуле. У выніку гэтага ўзаемнага ўплыву атамы ў залежнасьці ад іхнага структурнага асяродзьдзя набываюць рознае «хімічнае значэньне». Тэорыя Бутлерава дазволіла даць тлумачэньне шматлікім экспэрымэнтальным фактам, якія тычыліся ізамэрыі арганічных злучэньняў і іхнай рэакцыйнай здольнасьці.

Велізарнай якасьцю тэорыі валентнасьці зьявілася магчымасьць навочнай выявы малекулы. У 1860-х гадах зьявіліся першыя малекулярныя мадэлі. Ужо ў 1864 годзе Аляксандар Браўн прапанаваў выкарыстоўваць структурныя формулы ў выглядзе акружнасьцяў са зьмешчанымі ў іх сымбалямі элемэнтаў, злучаных лініямі, якія абазначаюць хімічную сувязь паміж атамамі. Колькасьць лініяў адпавядала валентнасьці атаму. У 1865 годзе Аўгуст фон Гофман прадэманстраваў першыя шарастрыжнёвыя мадэлі, у якіх ролю атамаў адыгрывалі кракетныя шары. У 1866 годзе ў падручніку Кекуле зьявіліся выявы стэрэохімічных мадэляў, у якіх атам вугляроду меў тэтраэдрычную канфігурацыю.