VALENZA - Valenza elettrochimica

chimica

VALENZA

Il concetto di valenza ha tre significati distinti; indica innanzitutto il numero di atomi di idrogeno che possono combinarsi con un certo elemento per dare origine a un certo composto: ad es. nell'acido cloridrico HCl il cloro è monovalente perché si combina con un atomo di idrogeno, nell'acqua H2O l'ossigeno è bivalente, nell'ammoniaca NH3 l'azoto è trivalente, nel metano CH4il carbonio è tetravalente. La valenza di un certo elemento può indicare anche il numero di atomi di idrogeno sostituiti da quell'elemento in un composto, 929h74j così NaCl, cloruro di sodio, deriva da HCl, acido cloridrico, per sostituzione di un H con un Na, perciò il sodio è monovalente; CaSO4, solfato di calcio, deriva da H2SO4acido solforico, perciò il calcio è bivalente; ecc. Per valenza si intende anche il numero di cariche elettriche presenti su uno ione, ad es. lo ione Fe++ è detto bivalente, lo ione Fe+++ è detto trivalente.

Osservando il comportamento nei confronti dell'ossigeno, si nota che molti elementi hanno valori diversi della valenza: così l'azoto può essere trivalente nei confronti dell'idrogeno, ma può anche dare composti con l'ossigeno in cui è bivalente, trivalente, tetravalente ed eptavalente. Ciò rende meno chiaro e meno utile il concetto di valenza, e mette contemporaneamente in luce la necessità di conoscere effettivamente, caso per caso, il modo in cui gli atomi si legano fra loro. Per queste ragioni, per quanto ancora molto usato, il concetto di valenza è stato sostituito da quello più preciso e teoricamente più giustificato di numero di ossidazione, che viene definito come il numero di elettroni che un atomo cede o mette in compartecipazione per formare il composto stesso (v. OSSIDAZIONE).

Valenza elettrochimica

Nell'elettrolisi la corrente elettrica viene trasportata dagli ioni, e l'applicazione delle leggi di Faraday permette di determinare la carica di tali ioni: un faraday (circa 96.500 coulomb), che libera nell'elettrolisi di un sale di argento un grammoatomo di argento, nell'elettrolisi di un sale di rame libererà soltanto mezzo grammoatomo di rame, nell'elettrolisi di un sale di oro un terzo di grammo-atomo di oro. Tali masse, della forma A/n, in cui A è il peso atomico, sono gli equivalenti elettrochimici dei diversi elementi, e il denominatore n definisce la valenza dello ione nell'elettrolita. Si può osservare che questa valenza è 1 per lo ione argento, 2 per lo ione rame, 3 per lo ione oro, ecc. ed è dunque proporzionale alla carica degli ioni. La nozione di valenza elettrochimica si estende immediatamente agli anioni semplici: quella dello ione cloruro è 1, quella dello ione solfuro è 2, ecc. È inoltre opportuno dare a essa un segno algebrico, quello della carica degli ioni. La nozione di valenza elettrochimica si estende infine agli ioni poliatomici, come NH4+, ione ammonio, monovalente positivo, o come SO4²­, ione solfato, bivalente negativo.

Si può osservare che la valenza elettrochimica dei cationi mono- e poliatomici è uguale al numero di elettroni che hanno ceduto per passare dallo stato neutro allo stato ionico, cioè, in generale, per trasformare in ottetto la loro zona elettronica esterna; ad es. per passare allo stato Na+, l'atomo di sodio perde il suo unico elettrone superficiale M; la fascia elettronica esterna (L) dello ione Na+ è allora un ottetto. Anche la valenza elettrochimica degli anioni semplici o complessi è, in valore assoluto, uguale al numero di elettroni che hanno captato per passare dallo stato neutro allo stato ionico; ad es. per passare allo stato Cl­, l'atomo di cloro capta un elettrone sulla sua fascia M, che si trasforma così in ottetto. Tale ottetto ricorda la configurazione elettronica dei gas nobili: ciò spiega la grande stabilità degli ioni.