Химиялық элементтердің валенттілігі, бинарлық жүйеде валенттілігін анықтау. Атомның валенттілігі қандай

Элементтердің валенттілігі Осы уақытқа дейін сіз оқулықта берілген немесе мұғаліміңіз айтқан заттардың химиялық формулаларын қолдандыңыз. Химиялық формулаларды қалай дұрыс құрастыруға болады?Заттың сапалық және сандық құрамын білу негізінде заттардың химиялық формулалары құрастырылады. Табиғи түрде заттардың үлкен саны бар, барлық формулаларды есте сақтау мүмкін емес. Бұл қажет емес! Жаңа химиялық қосылыстар түзу үшін атомдар бір-бірімен қосыла алатын белгілі бір заңдылықты білу маңызды. Бұл қабілет деп аталады валенттілік. Валенттілік– элементтер атомдарының басқа элементтер атомдарының белгілі бір санын қосу қасиеті, мысалы, су, метан және көмірқышқыл газы сияқты кейбір заттардың молекулаларының үлгілерін қарастырыңыз. Су молекуласында оттегі атомы екі сутегі атомын біріктіретінін көруге болады. Сондықтан оның валенттілігі екі. Метан молекуласында көміртек атомы төрт сутегі атомын қосады, оның бұл заттағы валенттілігі төрт. Екі жағдайда да сутегінің валенттілігі біреуге тең.Көміртек көмірқышқыл газында бірдей валенттілікті көрсетеді, бірақ метаннан айырмашылығы көміртек атомы екі оттегі атомын қосады, өйткені оттегінің валенттілігі екі. Қосылыстарда валенттілігі өзгермейтін элементтер бар. Мұндай элементтер бар деп айтылады тұрақты валенттілік. Егер элементтің валенттілігі әртүрлі болуы мүмкін болса, бұл элементтер бар өзгермелі валенттілік.Кейбірінің валенттігі химиялық элементтер 2-кестеде келтірілген. Валенттілік әдетте рим цифрларымен белгіленеді. Кесте 2. Кейбір химиялық элементтердің валенттілігі

Элемент таңбасы	Валенттілік	Элемент таңбасы	Валенттілік
H, Li, Na, K, F, Ag	I	C, Si, Sn, Pb	II, IV
Be, Mg, Ca, Ba, Zn, O	II	Н	I, II, III, IV
Әл, Б	III	P, As, Sb	III, В
С	II, IV, VI	Cl	I, II, III, IV, V, VII
Бр, И	I, III, V	Ти	II, III, IV

Элементтің ең жоғары валенттілігі ол орналасқан Периодтық жүйе тобының реттік нөмірімен сандық түрде сәйкес келетінін атап өткен жөн. Мысалы, көміртегі IV топта, оның ең жоғары валенттілігі IV. Үш ерекшелік бар:

• азот– V топта, бірақ оның ең жоғары валенттілігі IV;
• оттегі– VI топта, бірақ оның ең жоғары валенттілігі II;
• фтор– VII топта, бірақ оның ең жоғары валенттілігі I.

Барлық элементтер периодтық жүйенің сегіз тобында орналасқандығына байланысты валенттілік мәндерді қабылдай алады. I-ден VIII-ге дейін.

Валенттілік арқылы заттардың формулаларын құрастыру

Валенттілікті пайдаланып заттардың формулаларын құрастыру үшін біз белгілі бір алгоритмді қолданамыз:

Зат формуласы арқылы валенттілігін анықтау

Зат формуласын пайдаланып элементтердің валенттілігін анықтау үшін қажет кері тәртіпәрекеттер. Оны алгоритм арқылы да қарастырайық:

Бұл бөлімді зерттегенде химиялық элементтер атомдарының екі түрін ғана қамтитын күрделі заттарды қарастырдық. Формулалар көбірек күрделі заттарбасқаша құрастырылады.

Екілік қосылыстар – элементтер атомдарының екі түрі бар қосылыстар

Атомдардың қосылыстарының реттілігін анықтау үшін заттардың құрылымдық (графикалық) формулалары қолданылады. Мұндай формулаларда элементтердің валенттіліктері валенттілік штрихтармен (сызықшалармен) көрсетіледі. Мысалы, су молекуласы ретінде ұсынылуы мүмкін

N─O─N

Графикалық формула атомдардың қосылу ретін ғана бейнелейді, бірақ молекулалардың құрылымын емес. Ғарышта мұндай молекулалар басқаша көрінуі мүмкін. Сонымен, су молекуласының бұрыштық құрылымдық формуласы бар:

• Валенттілік– элементтер атомдарының басқа химиялық элементтер атомдарының белгілі бір санын қосу қабілеті
• Тұрақты және айнымалы валенттілігі бар элементтер бар
• Химиялық элементтің ең жоғары валенттілігі оның химиялық элементтердің периодтық жүйесіндегі топ нөміріне сәйкес келеді D.I. Менделеев. Ерекшеліктер: азот, оттегі, фтор
• Екілік қосылыстар– химиялық элементтер атомдарының екі түрін қамтитын қосылыстар
• Графикалық формулалар молекуладағы атомдардың байланыс ретін валенттік штрихтарды пайдалана отырып көрсетеді.
• Құрылымдық формула кеңістіктегі молекуланың нақты пішінін көрсетеді

]]>

«Валенттілік» ұғымының бірнеше анықтамалары бар. Көбінесе бұл термин бір элемент атомдарының басқа элементтер атомдарының белгілі бір санын қосу қабілетін білдіреді. Көбінесе химияны енді ғана оқи бастағандар мынадай сұрақ қояды: Элементтің валенттілігін қалай анықтауға болады? Егер сіз бірнеше ережелерді білсеңіз, мұны істеу оңай.

Тұрақты және айнымалы валенттіліктер

HF, H2S және CaH2 қосылыстарын қарастырайық. Осы мысалдардың әрқайсысында бір сутегі атомы өзіне басқа химиялық элементтің бір атомын ғана қосады, бұл оның валенттігі біреуге тең екенін білдіреді. Валенттілік мәні химиялық элементтің таңбасының үстіне рим цифрларымен жазылған.

Келтірілген мысалда фтор атомы бір валентті Н атомымен ғана байланысқан, яғни оның валенттілігі де 1. H2S құрамындағы күкірт атомы өзіне екі Н атомын қосып қойған, сондықтан бұл қосылыста екі валентті. СаН2 гидридіндегі кальций де екі сутегі атомымен байланысқан, яғни оның валенттілігі екі.

Оның қосылыстарының басым көпшілігінде оттегі екі валентті, яғни басқа атомдармен екі химиялық байланыс түзеді.

Бірінші жағдайда күкірт атомы өзіне екі оттегі атомын қосады, яғни барлығы 4 химиялық байланыс түзеді (бір оттегі екі байланыс түзеді, яғни күкірт – екі есе 2), яғни оның валенттілігі 4-ке тең.

SO3 қосылысында күкірт қазірдің өзінде үш O атомын біріктіреді, сондықтан оның валенттілігі 6 (үш рет әрбір оттегі атомымен екі байланыс түзеді). Кальций атомы тек бір оттегі атомын қосып, онымен екі байланыс түзеді, яғни оның валенттілігі О-мен бірдей, яғни 2-ге тең.

Кез келген қосылыста Н атомы бір валентті екенін ескеріңіз. Оттегінің валенттілігі әрқашан (H3O(+) гидроний ионынан басқа) 2-ге тең. Кальций сутегімен де, оттегімен де екі химиялық байланыс түзеді. Бұл тұрақты валенттілігі бар элементтер. Жоғарыда аталғандардан басқа, келесілер тұрақты валенттілікке ие:

• Li, Na, K, F – бір валентті;
• Be, Mg, Ca, Zn, Cd - II валенттілігі бар;
• B, Al және Ga үш валентті.

Күкірт атомы, қарастырылған жағдайлардан айырмашылығы, сутекпен қосылыстарда II валенттілікке ие, ал оттегімен ол төрт немесе алты валентті болуы мүмкін. Мұндай элементтердің атомдары өзгермелі валенттілікке ие деп аталады. Оның үстіне, оның максималды мәні көп жағдайда элемент орналасқан топтың санына сәйкес келеді Периодтық кесте(1-ереже).

Бұл ережеге көптеген ерекшеліктер бар. Осылайша, мыс тобының 1 элементі I және II валенттілігін көрсетеді. Темір, кобальт, никель, азот, фтор, керісінше, максималды валенттілігі топтық саннан аз. Сонымен, Fe, Co, Ni үшін бұл II және III, N үшін - IV, ал фтор үшін - I.

Ең төменгі валенттілік мәні әрқашан 8 саны мен топ нөмірі арасындағы айырмашылыққа сәйкес келеді (2 ереже).

Ол айнымалы болып табылатын элементтердің валенттілігі қандай болатынын тек белгілі бір заттың формуласы арқылы біржақты анықтауға болады.

Бинарлы қосылыстағы валенттілікті анықтау

Екілік (екі элементтен тұратын) қосылыстағы элементтің валенттілігін қалай анықтауға болатынын қарастырайық. Мұнда екі нұсқа бар: қосылыста бір элемент атомдарының валенттілігі нақты белгілі немесе екі бөлшектің де ауыспалы валенттілігі болады.

Бірінші жағдай:

Екінші жағдай:

Үш элементті бөлшектер формуласы арқылы валенттілікті анықтау.

Барлығы емес химиялық заттарекі атомды молекулалардан тұрады. Үш элементті бөлшектегі элементтің валенттілігін қалай анықтайды? Бұл сұрақты екі K2Cr2O7 қосылыстарының формулаларының мысалы арқылы қарастырайық.

Егер калийдің орнына формулада темір немесе валенттілігі өзгермелі басқа элемент болса, қышқыл қалдығының валенттілігі қандай екенін білуіміз керек. Мысалы, FeSO4 формуласымен бірге барлық элементтер атомдарының валенттіліктерін есептеу керек.

Айта кету керек, «валенттілік» термині органикалық химияда жиі қолданылады. Бейорганикалық қосылыстар үшін формулаларды құрастыру кезінде «тотығу дәрежесі» түсінігі жиі қолданылады.

Валенттілік – атомдардың өзіне басқа атомдардың белгілі бір санын қосу қабілеті.

Басқа бір валентті элементтің бір атомы бір валентті элементтің бір атомымен қосылады(HCl) . Екі валентті элемент атомы бір валентті элементтің екі атомымен қосылады.(H2O) немесе бір екі валентті атом(СаО) . Бұл элементтің валенттілігін берілген элемент атомы бір валентті элементтің қанша атомымен біріктіре алатынын көрсететін сан ретінде көрсетуге болатындығын білдіреді. Элементтің валенттілігі – атом түзетін байланыстар саны:

На – бір валентті (бір байланыс)

Х – бір валентті (бір байланыс)

О – екі валентті (әр атом үшін екі байланыс)

С – алты валентті (көрші атомдармен алты байланыс түзеді)

Валенттілікті анықтау ережелері
байланыстардағы элементтер

1. Валенттілік сутегідеп қателесті I(бірлік). Содан кейін су H 2 O формуласына сәйкес бір оттегі атомына екі сутегі атомы қосылады.

2. Оттегіоның қосылыстарында әрқашан валенттілік танытады II. Сондықтан CO 2 қосылысындағы көміртегі (көмірқышқыл газы) IV валенттілікке ие.

3. Жоғары валенттіліктең топ нөмірі .

4. Ең төменгі валенттілік 8 санының (кестедегі топтардың саны) және осы элемент орналасқан топтың санының айырмашылығына тең, яғни. 8 - Н топтар .

5. «А» топшаларында орналасқан металдар үшін валенттілік топ нөміріне тең.

6. Бейметалдар әдетте екі валенттілікті көрсетеді: жоғары және төмен.

Мысалы: күкірттің ең жоғары валенттілігі VI және ең төменгісі (8 – 6) II-ге тең; фосфор V және III валенттілігін көрсетеді.

7. Валенттілік тұрақты немесе айнымалы болуы мүмкін.

Қосылыстардың химиялық формулаларын құру үшін элементтердің валенттілігі белгілі болуы керек.

Фосфор оксиді қосылысының формуласын құру алгоритмі

Әрекеттер тізбегі	Фосфор оксидін құрастыру
1. Элементтердің таңбаларын жаз	Р О
2. Элементтердің валенттілігін анықтау	V II П О
3. Валенттіктердің сандық мәндерінің ең кіші ортақ еселігін табыңыз	5 2 = 10
4. Табылған ең кіші еселікті элементтердің сәйкес валенттіліктеріне бөлу арқылы элементтер атомдары арасындағы қатынастарды табыңыз.	10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P:O=2:5
5. Элемент символдарының индекстерін жазыңыз	R 2 O 5
6. Қосылыстың формуласы (оксид)	R 2 O 5

Есіңізде болсын!

Құрастырудың ерекшеліктері химиялық формулаларбайланыстар.

1) Ең төменгі валенттілік Д.И.Менделеев кестесінің оң және жоғары жағында орналасқан элементпен, ал ең жоғары валенттілік сол жақта және төменде орналасқан элементпен көрсетіледі.

Мысалы, оттегімен бірге күкірт ең жоғары VI валенттілігін, ал оттегі ең төменгі II валенттілігін көрсетеді. Осылайша, күкірт оксидінің формуласы болады SO 3.

Кремнийдің көміртегімен қосылысында біріншісі ең жоғары IV валенттілікті, ал екіншісі - ең төменгі IV валенттілікті көрсетеді. Сонымен формула – SiC. Бұл кремний карбиді, отқа төзімді және абразивті материалдардың негізі.

2) Металл атомы формулада бірінші орында.

2) Қосылыстардың формулаларында ең төменгі валенттілікті көрсететін бейметалл атомы әрқашан екінші орында тұрады және мұндай қосылыс атауы «id»-мен аяқталады.

Мысалы,Сан - кальций оксиді, NaCl - натрий хлориді, PbS – қорғасын сульфиді.

Енді металдар мен бейметалдардың кез келген қосылыстарының формулаларын жазуға болады.

Тұжырымдама валенттіліклатынның «valentia» сөзінен шыққан және 19 ғасырдың ортасында белгілі болған. Валенттілік туралы алғашқы «кең» сөз Дж.Дальтонның еңбектерінде болды, ол барлық заттар бір-бірімен белгілі бір пропорцияда байланысқан атомдардан тұрады деп дәлелдеді. Содан кейін Франкланд валенттілік ұғымын енгізді, ол тапты одан әрі дамытужәне валенттілік арасындағы байланыс туралы айтқан Кекуле еңбектерінде химиялық байланыс, А.М. Бутлеров, ол өзінің органикалық қосылыстардың құрылымы туралы теориясында валенттілікті белгілі бір химиялық қосылыстың реакциялық қабілетімен байланыстырды және Д.И.

Менделеев (Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде элементтің ең жоғары валенттілігі топ нөмірімен анықталады).

ВаленттілікАНЫҚТАУ – бұл санковаленттік байланыстар

Элементтің валенттілігі атомдағы жұпталмаған электрондардың санымен анықталады, өйткені олар қосылыстардың молекулаларындағы атомдар арасында химиялық байланыс түзуге қатысады.

Атомның негізгі күйі (энергиясы ең аз күй) атомның электрондық конфигурациясымен сипатталады, ол элементтің периодтық жүйедегі орнына сәйкес келеді. Қозған күй – атомның валенттілік деңгейінде электрондардың жаңа таралуымен жаңа энергетикалық күйі.

Атомдағы электрондардың электрондық конфигурацияларын тек электронды формулалар түрінде ғана емес, сонымен қатар электронды графикалық формулаларды (энергия, кванттық ұяшықтар) пайдалана отырып бейнелеуге болады. Әрбір ұяшық орбитальді, көрсеткі электронды, көрсеткі бағыты (жоғары немесе төмен) электронның спинін көрсетеді, ал бос ұяшық электрон қоздырғанда алатын бос орбитальді білдіреді. Егер ұяшықта 2 электрон болса, ондай электрондар жұпталған, 1 электрон болса, жұпталмаған деп аталады. Мысалы:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Орбитальдар былай толтырылады: алдымен спиндері бірдей бір электрон, сосын спиндері қарама-қарсы екінші электрон. 2p ішкі деңгейінде бірдей энергияға ие үш орбиталь болғандықтан, екі электронның әрқайсысы бір орбитальді алып жатты. Бір орбиталь бос қалды.

Электрондық графикалық формулалар арқылы элементтің валенттілігін анықтау

Элементтің валенттілігін электронды графикалық формулалар арқылы анықтауға болады электрондық конфигурацияларатомдағы электрондар. Екі атомды – азот пен фосфорды қарастырайық.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Өйткені Элементтің валенттілігі жұпталмаған электрондар санымен анықталады, сондықтан азоттың валенттілігі III. Азот атомының бос орбитальдары болмағандықтан, бұл элемент үшін қозған күй мүмкін емес. Алайда III азоттың максималды валенттілігі емес, азоттың максималды валенттілігі V және топ нөмірімен анықталады. Сондықтан электронды графикалық формулаларды пайдалана отырып, ең жоғары валенттілікті, сондай-ақ осы элементке тән барлық валенттіліктерді анықтау әрдайым мүмкін емес екенін есте ұстаған жөн.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Негізгі күйде фосфор атомында 3 жұпталмаған электрон болады, сондықтан фосфордың валенттілігі III. Дегенмен, фосфор атомында бос d-орбитальдар бар, сондықтан 2s қосалқы деңгейінде орналасқан электрондар жұптасып, d-қосалқы деңгейдің бос орбитальдарын алады, яғни. толқыған күйге бару.

Енді фосфор атомында 5 жұпталмаған электрон бар, сондықтан фосфордың да V валенттілігі бар.

Бірнеше валенттілік мәндері бар элементтер

IVA – VIIA топтарының элементтерінің бірнеше валенттілік мәндері болуы мүмкін, әдетте валенттілік 2 бірлік қадаммен өзгереді. Бұл құбылыс химиялық байланыстың түзілуіне электрондардың жұппен қатысуына байланысты.

Негізгі топшалардың элементтерінен айырмашылығы, көптеген қосылыстардағы В топшаларының элементтері топ нөміріне тең жоғары валенттілікті көрсетпейді, мысалы, мыс пен алтын. Жалпы, өтпелі элементтерүлкен әртүрлілікті көрсетеді химиялық қасиеттері, ол валенттіліктердің үлкен жиынтығымен түсіндіріледі.

Элементтердің электрондық графикалық формулаларын қарастырайық және элементтердің неліктен әртүрлі валенттілігі бар екенін анықтайық (1-сурет).

Квесттер: As және Cl атомдарының жердегі және қозған күйдегі валенттілік мүмкіндіктерін анықтау.

Валенттілік – кейбір химиялық элементтер атомдарының өзіне басқа элементтердің немесе атомдық топтардың атомдарының нақты санын қосу қабілеті. Осы тұжырымдаманың арқасында біз молекулаға әрбір элементтің қанша атомы кіретінін біле аламыз, сонымен қатар оны құра аламыз. графикалық формула. Сондықтан формулаларды, реакция теңдеулерін сәтті жазу, сонымен қатар есептерді дұрыс шешу үшін элементтің валенттілігін анықтауды жақсы білу қажет.

Химиялық элементтер тұрақты немесе айнымалы валенттілікке ие болуы мүмкін. Барлық элементтерді тұрақты валенттілігімен есте сақтау қажет. Міне, олардың тізімі:

1. Сутегі, галогендер және сілтілік металдар әрқашан бір валентті.
2. Оттегі және сілтілі жер металдары әрқашан екі валенттілігін көрсетеді.
3. B және Al әрқашан үш валентті.

Периодтық жүйе арқылы валенттілікті қалай анықтауға болады

Егер қандай да бір себептермен, мысалы, емтихан кезінде қобалжығандықтан, сіз бұл тізімді ұмытып қалсаңыз, валенттілікті периодтық кесте арқылы анықтауға болады. Ол үшін бізді қызықтыратын химиялық элемент қай топқа жататынын анықтауымыз керек, яғни. топ нөмірін анықтаңыз, сонымен қатар оның негізгі немесе қосымша топта екенін анықтаңыз. Ең жоғары валенттілік әрқашан топ нөміріне тең.

Бейметалдарда жиі болатын ең төменгі айнымалы валенттілікті анықтау үшін 8-ден топ нөмірін алып тастау керек. Алынған нәтиже қажетті мән болады.

Периодтық кестені пайдаланып валенттілікті қалай анықтауға болатынын түсіну үшін бірнеше мысал келтіріңіз:

1. Барлық сілтілік металдар бірінші топтың негізгі топшасына кіреді және тұрақты валенттілігі – I.
2. Сілтілік жер металдар үшін ( негізгі топшаекінші топтың), валенттілік сәйкесінше II-ге тең болады.
3. Бейметалдардың көпшілігінде валенттілігі өзгереді. Ең жоғары дәрежеолардың валенттілігі топ нөміріне тең, ал ең төменгісі жоғарыда жазылғандай анықталады. Мысалы, күкіртті алайық. Өйткені бұл элемент 6-топта орналасқан - оның ең жоғары валенттілігі VI, ал ең төменгісі II (8 – 6 = 2).
4. Барлық басқа бейметалдардан айырмашылығы, сегізінші топтың негізгі топшасына кіретін галогендер тұрақты валенттілігі I-ге тең.
5. Бүйірлік топтарға енгізілген қалған элементтер үшін валенттілікті есте сақтау керек. Көбінесе бұл элементтер I-ден III-ге дейінгі валенттілігі бар металдармен ұсынылған.