Аватар Неизвестный
Личный кабинет Кабинет родителя Кабинет учителя Настройки Выйти Войти Регистрация Родителю Подписка
КАРТОЧКИ
ТРЕНАЖЁРЫ
КУРСЫ
Подобрать занятие
Подобрать занятие
Классы
Темы
НАЗНАЧИТЬ

Валентность химических элементов

Содержание

Ранее вы изучали, что такое химическая формула. У каждого вещества есть своя химическая формула, которая отражает его качественный и количественный состав. То есть какие химические элементы и в каком количестве входят в состав одной молекулы данного вещества.

На данном уроке вы познакомитесь с новым понятием валентность. С его помощь вы сможете самостоятельно составить химическую формулу любого вещества.

Валентность и структурные формулы

Валентность — это число ковалентных связей, которыми атом одного химического элемента связан с атомами этого же или других химических элементов.

Атом водорода $H$ образует только одну ковалентную связь с другими атомами, поэтому принято говорить, что водород одновалентен.

Атом кислорода $О$ связан с другими атомами двумя химическими связями — он двухвалентен.

При образовании молекул атомы соединяются так, чтобы все их валентности были задействованы.

Для образования молекулы воды двухвалентный кислород должен соединиться с двумя атомами водорода по схеме, которая представлена ниже.

Рисунок 1. Схема образования молекулы воды $H_2O$

На схеме черточкой обозначена валентность химических элементов. Водород — одновалентен, поэтому рядом с ним одна черточка. Для двухвалентного кислорода — две черточки, соответственно.

Рисунок 2. Структурная формула молекулы аммиака $NH_3$

Аналогично трехвалентный азот $N$ соединяется с тремя атомами одновалентного водорода $Н$ в молекулу аммиака $NH_3$.

Структурные формулы — формулы, в которых валентности элементов обозначены черточками.

Структурная формула метана $CH_4$ — органическое соединение четырехвалентного углерода с водородом — будет следующей:

Рисунок 3. Структурная формула молекулы метана $CH_4$

Как же изобразить с помощью структурной формулы молекула углекислого газа $CO_2$, состоящую из атомов четырехвалентного углерода и двухвалентного кислорода?

Структурная молекула данного вещества выглядит следующим образом:

Рисунок 4. Структурная формула молекулы углекислого газа $CO_2$

Кислород — двухвалентен, поэтому рядом с каждым из его атомов две черточки. Углерод — четырехвалентен, поэтому рядом с его атомом — четыре черточки.

В химической формуле валентность обозначается римской цифрой над знаком химического элемента:

$\stackrel{IV}{C}\stackrel{II}{O}_2$

Постоянная и переменная валентность

Является ли валентность постоянной величиной?

Для водорода и кислорода это утверждение верно, а для азота и углерода нет, т. к. эти элементы могут проявлять и другие значения валентности.

К примеру, азот может быть одно-, двух-, трех- и четырехвалентен. Поэтому его соединения с кислородом будут иметь разный состав.

Соответственно, среди всех химических элементов различают две группы: с постоянной и переменной валентностью.

Элементы с постоянной валентностью имеют одинаковую валентность в любом химическом соединении. Такие элементы и их валентность нужно выучить и запомнить.

Химический элемент Валентность
$H$, $F$, $Li$, $Na$, $K$, $Ag$I
$O$, $Be$, $Mg$, $Ca$, $Ba$, $Zn$II
$Al$III
Таблица 1. Химические элементы с постоянной валентностью

У элементов с переменной валентностью валентность изменяется в зависимости от соединения. Таких элементов большинство. Их можно охарактеризовать высшей, промежуточной и низшей валентностью:

  1. Для элементов главных подгрупп высшая валентность совпадает с номером группы $№_{гр}$.
  2. Низшую валентность можно вычислить по формуле: $8-№_{гр}$, где 8 — общее число групп Периодической системы Д. И. Менделеева.
  3. Промежуточная валентность — это число между высшей и низшей валентностями. Чаще всего промежуточные валентности равны четности группы.

Рассмотрим на примере. Хлор $Cl$ располагается в VIIA группе Периодической системы Д. И. Менделеева:

  1. высшая валентность хлора равна VII;
  2. рассчитаем низшую валентность: $8-7=1$. Низшая валентность равна I;
  3. хлор расположен в VIIA группе. Значит, промежуточные валентности — это все нечетные числа между высшей и низшей валентность. То есть для хлора — это V, III и I.

В таблице ниже представлены все возможные валентности для химических элементов.

Химический элементВалентность
$C$, $Si$II, IV
$N$I, II, III, IV
$P$III, V
$S$II, IV, VI
$Cl$, $Br$, $I$I, III, V, VII
$Fe$II, III
$Cu$I, II
Таблица 2. Химические элементы с переменной валентностью

Вывод формулы химического соединения по валентности

Для примера рассмотрим вывод формулы соединения фосфора с кислородом, где фосфор пятивалентен.

I) Записать рядом знаки элементов:

$PO$

II) Над знаками римскими цифрами обозначить валентности элементов:

$\stackrel{V}{Р}\stackrel{II}{O}$

III) Найти наименьшее общее кратное между валентностями элементов. Для фосфора и кислорода — это 10.

IV) Разделить наименьшее общее кратное на валентность каждого элемента — определить индексы, т. е. число атомов каждого элемента в формуле данного вещества (для фосфора индекс равен 2, а для кислорода — 5):

$P_2O_5$

Индекс 1 в формулах не записывается.

По формуле вещества можно определить валентность одного из элементов, если известна валентность другого.

Например, определим валентность серы в соединении, формула которого $SO_3$:

I) Над знаком кислорода в формуле обозначить его валентность, так как она постоянна и потому известна:

$S\stackrel{II}{O}_3$

II) Определить общее число валентностей всех атомов кислорода:

$II\cdot\ 3=6$

III) Разделить полученное число на число атомов серы — это и будет значение ее валентности:

$6 : 1=VI$

IV) Записать валентность серы над ее знаком в формуле:

$\stackrel{VI}{S}\stackrel{II}{O}_3$

ЗАДАНИЕ 1

Определите валентности элементов в соединениях с формулами: $PbS$, $PbO_2$, $FeS_2$, $Fe_2S_3$, $SF_6$.

Показать ответ

Скрыть ответ

$\stackrel{II}{Pb}\stackrel{II}{S}$, $\stackrel{IV}{Pb}\stackrel{II}{O}_2$, $\stackrel{IV}{Fe}\stackrel{II}{S}_2$, $\stackrel{III}{Fe}_2\stackrel{II}{S}_3$, $\stackrel{VI}{S}\stackrel{I}{F}_6$.

ЗАДАНИЕ 2

Запишите формулы хлоридов — соединений элементов с одновалентным хлором: железа (III), меди (I), меди (II), марганца (IV), фосфора (V).

Показать ответ

Скрыть ответ

$FeCl_3$, $CuCl$, $CuCl_2$, $MnCl_4$, $PCl_5$.

5
5
1
5Количество опыта, полученного за урок

Оценить урок

Отзыв отправлен. Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

Комментарии

Получить ещё подсказку

Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

Верно! Посмотрите пошаговое решение

НАЗНАЧИТЬ