Орбиты электронов, окружающих атомное ядро, можно представить в виде концентрических «оболочек», каждая из которых представляет некоторый энергетический уровень. В ряде атомов, как, например, алюминии, имеется несколько электронных энергетических. Внешняя электронная оболочка атома называется валентной оболочкой.
Элементы образуют соединения, отдавая, присоединяя или обобществляя электроны; при этом создается устойчивая внешняя оболочка с двумя или восемью электронами на ней. Число электронов, которое отдается или принимается, называется валентностью элемента.
Практическое значение валентности можно понять на примере реакции с образованием оксида алюминия А1203 (т. е. минерала корунда, разновидностями которого являются рубин и сапфир). На внешней оболочке у алюминия три электрона, а у кислорода — шесть. Чтобы эти два элемента образовали устойчивое соединение, нужно, чтобы на их общей внешней оболочке оказалось восемь электронов. Каждому атому кислорода для образования устойчивой комбинации требуется два дополнительных электрона. Эта задача может быть решена только путем соединения двух атомов алюминия (дающих в общем шесть внешних электронов) и трех атомов кислорода (требующих шесть электронов для устойчивости).
Алюминий — с его тремя электронами на внешней оболочке — имеет валентность 3 (т. е. трехвалентен), а кислород, которому нужны два дополнительных электрона, имеет валентность 2 (или двухвалентен).
Однако у некоторых элементов, таких, как железо и медь, в химической реакции с образованием соединения могут участвовать как внешние, так и внутренние оболочки. В результате эти элементы могут иметь несколько значений валентности. Железо, когда оно ведет себя как двухвалентный элемент, образует закисные соединения, а как трехвалентный — окисные. Медь с валентностью 1 образует закисные соединения, с валентностью 2 — окисные.
Для полноты картины нужно упомянуть, что существует несколько элементов, которые имеют устойчивую валентную оболочку, содержащую два или восемь электронов (т. е. имеющие нулевую валентность). Это по существу инертные элементы, практически не образующие соединений с другими элементами. Примерами являются так называемые «благородные» (инертные) газы — гелий (два электрона), неон, аргон, криптон, ксенон и радон (восемь электронов). Золото, серебро, платина и металлы платиновой группы иногда также называют «благородными» (хотя они не имеют устойчивых валентных оболочек), так как они относительно устойчивы к химическому воздействию и, за исключением серебра, не тускнеют под влиянием воздуха или воды.
