Валентность
Любое соединение имеет определенную формулу. Каждая формула имеет символы. Таким образом, символ химического элемента указывает конкретный атом этого элемента, а индекс показывает количество атомов элемента в соединении. Индекс пишется внизу в формуле вещества после обозначения самого элемента.
Например, разберем формулу азотной кислоты — HNO3. Можно сказать, что в состав кислоты входят 3 разных атомов химических элементов: водород, азот и кислород. При этом число атомов водорода в соединении равно одному, число атомов азота также равно одному, а кислород представлен тремя атомами.
Делаем вывод:
Химическая формула – это условная запись состава вещества при помощи символов химических элементов и индексов.
Важно помнить, что молекулы некоторых простых веществ двухатомные, т. е. состоят из двух атомов. Они представлены следующим рядом: H2, N2, O2, F2, Сl2, Br2, I2. Это молекулы водорода, азота, кислорода и галогены (фтор, хлор, бром и йод).
Химическая формула содержит в себе качественный и количественный состав вещества.
В химии также используется коэффициент, который записывается перед элементом или веществом, чтобы указать число атомов элемента или молекул данного вещества соответственно.
Например, если перед символом H записан коэффициент 2, это означает, что есть два атома водорода. Если перед химической формулой H2O записан коэффициент 3, это означает, что есть три молекулы воды.
В таблице 1 ниже представлены некоторые химические формулы и приведено правильное их прочтение.
Таблица 1 — Химические формулы и их прочтение
| Состав молекулы | Химическая формула | Прочтение формулы |
| Два атома азота | N2 | «эн-два» |
| Один атом углерода и один атом кислорода | СO2 | «цэ-о» |
| Два атома калия, один атом серы и три атома кислорода | K2SO3 | «калий-два-эс-о-три» |
| Три молекулы фосфина | 4РH3 | «четыре-пэ-аш-три» |
| 5 молекул соляной кислоты | 5HCl | «пять-аш-хлор» |
Химические формулы выводятся на основе информации о составе соединения. Но во многих случаях валентность помогает определить состав и правильно написать формулу вещества.
Валентность – это свойство атомов химического элемента присоединять определенное число атомов другого химического элемента.
За единицу валентности принимается валентность атома водорода. Т.е. водород всегда в своих соединениях одновалентен. По водороду всегда можно определить валентность другого элемента в соединении. Если к одному атому какого-либо элемента присоединится один атом водорода, то данный элемент будет одновалентен, если два — двухвалентен и т. д. по этому принципу.
Валентность всегда ставится над знаком элемента в соединении и обозначается римской цифрой. Например, рассмотрим следующие соединения и расставим валентности сверху элементов:
I I III I IV I
HCl, NH3, CH4
В данном ряду представлены формулы соляной (хлороводородной) кислоты, аммиака и метана. Наверху над каждым химическим элементом проставлены соответствующие им валентности.
Водородные соединения образуют не все элементы, но практически все элементы образуют соединения с кислородом. Кислород всегда имеет валентность, которая равна двум, поэтому валентность определяют также и по кислороду.
Например, в оксидах ZnO, CaО магний и кальций двухвалентны, так как кислород всегда двухвалентен и в этих соединениях на один атом конкретного элемента приходится один атом кислорода.
Валентность элементов бывает постоянной или переменной. Элементы с постоянной валентностью в любых своих соединениях проявляют одну и ту же валентность. Для элементов с переменной валентностью характерны две и более значений валентности при образовании различных соединений. Высшую валентность, которую способен принимать элемент, показывает номер группы, в которой он находится. В таблице 2 представлена информация о валентности химических элементов с постоянной валентностью и некоторых элементов, обладающих переменной валентностью.
Таблица 2 — Валентность химических элементов
| Валентность | Химические элементы |
| Постоянная валентность | |
| I | H, F и элементы I группы главной подгруппы Li, Na, K, Rb, Cs, Fr |
| II | O и элементы II группы Mg, Ca, Sr, Ba, Zn |
| III | Al, B |
| Переменная валентность | |
| I и II | Cu |
| II и III | Fe, Co, Ni |
| II и IV | Sn, Pb |
| III и V | P |
| II, III и VI | Cr |
| II, IV и VI | S |
Составление химических формул по валентности. Вещество, которое состоит из двух элементов, называется бинарным соединением. Примером таких соединений являются оксиды. Чтобы написать их химическую формулу, необходимо знать валентность элементов в данном соединении.
Рассмотрим алгоритм определения химической формулы на примере соединения — оксида алюминия:
1) Для начала нужно записать символы химических элементов, образующих данное соединение:
AIO
2) С помощью римских цифр проставить над химическими элементами соответствующие им валентности:
III II
AIO
3) Определить наименьшее общее кратное чисел (НОК), которое определяет валентность обоих элементов:
6
AlO
4) Поделить наименьшее общее кратное на валентности элементов и найти таким образом индекс соответствующего элемента (индекс 1 не пишется):
Al2O3
Если у данного элемента валентность переменная, то ее необходимо указывать в скобках. Например, оксид серы (IV) — SO2.
Также наоборот, зная формулу вещества, определяют валентность элементов.
Например, в оксиде железа, имеющего формулу Fe2O3, валентность кислорода равна двум (кислород с постоянной валентностью). Наименьшее общее кратное равно произведению валентности элемента на его индекс 2 х 3 = 6. Следовательно, НОК делим на индекс железа для того, чтобы определить валентность железа в данном веществе. Таким образом, валентность железа равна: 6/2=3.
Удобно пользоваться “правилом креста” для составления формул соединений по валентности.
Рассмотрим данный способ на примере соединения оксида фосфора (V).
Для начала поставим валентности сверху элементов:
V II
PO
Теперь нужно просто опустить имеющиеся валентности элементов к индексам элементов крест-накрест. То есть индекс фосфора будет равным валентности кислорода (2), а индекс кислорода — валентности фосфора (5). Таким образом, формула соединения выглядит так:
V II
P2O5
Данное правило применимо для бинарных соединений, где валентность одного элемента будет четной, а другого — нечетной, либо валентности обоих элементов являются нечетными. В случае, если валентности обоих элементов четные, предварительно необходимо поделить валентность элемента на 2, прежде чем опустить крест-накрест и поставить в индекс соединения.
Рассмотрим данный случай на примере оксида серы (VI).
Ставим валентности над элементами в оксиде:
VI II
SO
Теперь делим валентность каждого элемента на 2 и опускаем крест-накрест в соответствующий индекс (6/2=3 — индекс кислорода и 2/2=1 — индекс серы):
VI II
SO3
Главные выводы по данной теме:
Химическая формула — это условная запись состава вещества при помощи символов химических элементов и соответствующих индексов.
Химическая формула определяет количественный и качественный состав соединения.
Индекс показывает число атомов элемента в данной химической формуле.
Коэффициент указывает на число атомов или молекул.
Вещество, имеющее в своем составе два элемента, называется бинарным соединением.
Валентность — это свойство атомов одного химического элемента присоединять определенное число атомов другого химического элемента.
Валентность бывает постоянной и переменной.
Задания для самопроверки:
Задание 1
Молекулярная формула соединения, которое состоит из марганца (IV) и кислорода:
А) MnO
В) Mn2O4
С) MnO2
D) Mn2O7
E) Mn2O
Задание 2
Определить валентность азота в соединении Ca3N2:
A) I
B) II
C) III
D) IV
E) V
Элемент с постоянной валентностью, равной двум:
A) водород
B) алюминий
C) железо
D) цинк
E) натрий
Задание 4
Валентность серы равна четырем в соединении:
A) SO2
B) SO
C) SO3
D) H2S
E) Al2S3
Задание 5
Правильно составленная формула в соединении:
A) CaO2
B) Fe2S
C) KBr
D) P2O4
E) Na2F
Ответы:
1 – C, 2 – C, 3 – D, 4 – A, 5 – C.
Загрузка...