Valens (kimia)

Dalam sikloheksanonoksima, atom nitrogen mempunyai tiga ikatan valens dan oleh itu mempunyai valens tiga.

Dalam kimia, valens (bahasa Inggeris: valence, bahasa Latin: valentia terbitan kata valens "kuat") juga dikenali sebagai valensi atau nombor valens ialah tahap kemampuan suatu atom sesebuah unsur mengikat gabung dengan satu atau lebih atom yang lain membentuk sebatian atau molekul lebih besar. Bagi kebanyakan unsu , bilangan ikatan boleh berubah-ubah. Takrifan IUPAC mengehadkan valens kepada bilangan tertinggi atom valens tunggal yang boleh bergabung dengan satu atom, yakni bilangan tertinggi ikatan valens yang boleh dihasilkan oleh sesuatu unsur.

Valens satu unsur bergantung kepada bilangan elektron valens yang boleh terlibat dalam penghasilan ikatan valens. Atom, ion atau kumpulan univalen (valens tunggal) mempunyai valens satu dan oleh itu boleh menghasilkan satu ikatan kovalen. Entiti molekul dwivalen mempunyai valens dua dan boleh membentuk dua ikatan sigma dengan dua atom berbeza, atau satu ikatan sigma dan satu ikatan pi kepada satu atom tunggal. Kumpulan alkil dan ion hidroksil adalah contoh-contoh univalen; ligand okso adalah dwivalen.

Dalam abad yang lalu, konsep valens berkembang kepada pelbagai cara untuk menjelaskan ikatan kimia, seperti struktur Lewis (1916), teori ikatan valens (1927), orbital molekul (1928), teori penolakan pasangan elektron petala valens (1958) dan semua kaedah rumit kimia kuantum.

Sejarah

Kombinasi zarah-zarah unggul William Higgins (1789)

Pada 1789, William Higgins menerbitkan satu pandangan yang dianggap beliau kombinasi zarah-zarah "unggul" yang membayangkan konsep ikatan valens. Menurut Higgins, jika, misalnya, daya antara zarah-zarah unggul oksigen dan nitrogen ialah 6, maka kekuatan daya itu akan dibahagikan sama rata, dan begitu juga halnya bagi gabungan zarah-zarah unggul lain (lihat ilustrasi).

Pada tahun 1852, kertas kerja oleh Edward Frankland menggabungkan teori radikal bebas dan "teori jenis" dengan memasukkan anggapan afiniti kimia untuk menunjukkan bahawa sesetengah unsur mempunyai kecenderungan untuk bergabung dengan unsur-unsur lain untuk membentuk sebatian dengan 3, seperti mana dalam kumpulan tiga atom (contohnya NO₃, NH₃, NI₃ dll.) atau 5, seperti mana dalam kumpulan lima atom (contohnya NO₅, NH₄O, PO₅ dll.) persamaan unsur-unsur yang bergabung. Menurut Frankland, cara inilah boleh memuaskan afiniti unsur-unsur. Mengikut contoh-contoh dan postulat-postulat ini, Frankland menyatakan betapa jelasnya bahawa:

A tendency or law prevails (here), and that, no matter what the characters of the uniting atoms may be, the combining power of the attracting element, if I may be allowed the term, is always satisfied by the same number of these atoms.
("Satu kecenderungan atau hukum diamalkan [di sini], dan bahawa, tidak kira apa ciri-ciri atom-atom yang bergabung itu, kuasa penggabungan unsur-unsur yang menarik, jika saya boleh menggunakan istilah tersebut, sentiasa dipuaskan oleh jumlah atom ini yang sama.")

"Kuasa penggabungan" ini kemudiannya diungkapkan sebagai Quantivalenz ("kuantivalens" atau "berapa kuat") oleh August Wilhelm von Hofmann sebelum akhirnya dipendekkan lanjut dalam sebuah rencana makalah mengenai ikatan fosforus ditulis ahli kimia Jerman Hermann Wichelhaus (bahasa Jerman: Valenz) tahun 1868 memutakhirkan pengungkapan idea ini.

Kovalens

Konsep kovalens dibangunkan pada pertengahan abad ke-19 sebagai percubaan untuk merasionalkan formula sebatian-sebatian kimia yang berbeza. Pada tahun 1919, Irving Langmuir telah meminjam istilah yang digunakan untuk menjelaskan model atom kiub Gilbert N. Lewis dengan menyatakan yang "bilangan pasangan elektron yang mana-mana atom kongsi dengan atom bersebelahan dinamakan kovalens atom itu". Imbuhan awalan co- membawa maksud "bersama-sama", maka ikatan ko-valen bermaksud atom-atom itu berkongsi valens. Oleh itu, sekiranya satu atom mempunyai valens +1, ia mempunyai satu elektron lebih daripada petalanya yang lengkap, dan jika ia mempunyai valens -1, ia kekurangan satu elektron dan memerlukan satu elektron untuk melengkapkan petala luarannya. Ikatan antara kedua-dua atom ini boleh terjadi kerana kedua-dua atom akan menyeimbangkan dengan berkongsi kecenderungan valens masing-masing yang tidak seimbang. Kini, istilah ikatan kovalen lebih kerap digunakan daripada "valens", yang semakin kurang digunakan dalam kajian-kajian tahap tinggi dengan kemajuan dalam teori ikatan kimia, tetapi istilah "valens" masih lagi digunakan secara meluas dalam pembelajaran tahap rendah yang memerlukan pengenalan heuristik bagi subjek ini.

Valens biasa

Bagi unsur-unsur dalam kumpulan utama jadual berkala (kumpulan dalam blok s dan p), valensnya adalah daripada satu hingga tujuh, tetapi biasanya unsur-unsur ini membentuk beberapa ikatan daripada satu hingga empat. Bilangan ikatan yang dihasilkan oleh suatu unsur dahulu dianggap sebagai satu ciri kimia yang tetap. Sebenarnya, dalam banyak keadaan hal ini tidak benar. Misalnya, fosforus selalunya memiliki valens tiga, tetapi boleh juga memiliki valens-valens lain.

Walau bagaimanapun, banyak unsur kimia mempunyai valens yang serupa mengikut kedudukannya dalam jadual berkala, mengikut hukum oktet. Unsur-unsur dalam kumpulan 1 (logam alkali) dan 17 (halogen) biasanya mempunyai valens 1; unsur-unsur dalam kumpulan 2 (logam alkali bumi) dan 16 (kalkogen) mempunyai valens 2; unsur-unsur kumpulan 13 (kumpulan boron) dan 15 (kumpulan nitrogen) memiliki valens 3; unsur dalam kumpulan 14 (kumpulan karbon) mempunyai valens 4.

Polivalens atau multivalens merujuk kepada spesis kimia yang tidak terhad kepada satu nombor ikatan valens. (Spesis yang mempunyai satu valens sahaja digelar monovalen atau univalen). Misalnya, kation Cs⁺ ialah kation monovalen, manakala kation Ca²⁺ pula ialah kation dwivalen, polivalen atau multivalen dan kation Fe³⁺ pula ialah ikatan trivalen, polivalen atau multivalen.

Lihat juga

• Elektron valens
• Hukum Abegg
• Keadaan pengoksidaan