Валентність хімічних елементів визначення валентності у бінарних. Що таке валентність атома

Валентність елементів До цих пір ви користувалися хімічними формулами речовин, наведеними у підручнику, або тими, які вам називав учитель. Як правильно складати хімічні формули?Хімічні формули речовин складаються на основі знання якісного та кількісного складу речовини. Речовин існує гігантська кількість, звичайно запам'ятати всі формули неможливо. Це не потрібно! Важливо знати певну закономірність, за якою атоми здатні з'єднуватися друг з одним з утворенням нових хімічних сполук. Така здатність називається валентністю. Валентність– властивість атомів елементів приєднувати певну кількість атомів інших елементів Розглянемо моделі молекул деяких речовин, таких як вода, метан та вуглекислий газ. Видно, що в молекулі води атом кисню приєднує два атоми водню. Отже, його валентність дорівнює двом. У молекулі метану атом вуглецю приєднує чотири атоми водню, його валентність у цій речовині дорівнює чотирьом. Валентність водню в обох випадках дорівнює одному.Таку ж валентність вуглець виявляє й у вуглекислому газі, але на відміну метану, атом вуглецю приєднує два атоми кисню, оскільки валентність кисню дорівнює двом. Існують елементи, валентність яких не змінюється у з'єднаннях. Про такі елементи говорять, що вони мають постійною валентністю. Якщо ж валентність елемента може бути різною – це елементи з змінною валентністю.Валентність деяких хімічних елементівнаведено у таблиці 2. Валентність прийнято позначати римськими числами. Таблиця 2. Валентність деяких хімічних елементів

Символ елемента	Валентність	Символ елемента	Валентність
H, Li, Na, K, F, Ag	I	C, Si, Sn, Pb	II, IV
Be, Mg, Ca, Ba, Zn, O	II	N	I, II, III, IV
Al, B	III	P, As, Sb	III, V
S	II, IV, VI	Cl	I, II, III, IV, V, VII
Br, I	I, III, V	Ti	II, III, IV

Варто зазначити, що найвища валентність елемента чисельно збігається з порядковим номером групи Періодичної Системи, в якій він знаходиться. Наприклад, вуглець перебувати у IV групі, його вища валентність дорівнює IV. Виняток становлять три елементи:

• азот– перебуває у V групі, та його вища валентність IV;
• кисень– перебуває у VI групі, та його вища валентність II;
• фтор– перебуває у VII групі, та його вища валентність – I.

Виходячи з того, що всі елементи розташовані у восьми групах Періодичної Системи, валентність може набувати значення від І до VIII.

Складання формул речовин за допомогою валентності

Для складання формул речовин за допомогою валентності скористаємося певним алгоритмом:

Визначення валентності за формулою речовини

Щоб визначити валентність елементів за формулою речовини, необхідно зворотний порядокдій. Розглянемо його за допомогою алгоритму:

При вивченні цього параграфа було розглянуто складні речовини, до складу яких входять лише два види атомів хімічних елементів. Формули більше складних речовинскладаються інакше.

Бінарні сполуки – сполуки, до складу яких входить два види атомів елементів

Для визначення порядку послідовності сполуки атомів використовують структурні (графічні) формули речовин. У таких формулах валентності елементів позначають валентними штрихами (рисками). Наприклад, молекулу води можна зобразити як

Н─О─Н

Графічна формула зображує лише порядок з'єднання атомів, але з структуру молекул. У просторі такі молекули можуть бути інакше. Так, молекула води має кутову структурну формулу:

• Валентність– здатність атомів елементів приєднувати певну кількість атомів інших хімічних елементів
• Існують елементи з постійною та змінною валентністю
• Вища валентність хімічного елемента збігається з номером групи в Періодичній Системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Винятки: азот, кисень, фтор
• Бінарні сполуки– сполуки, до складу яких входить два види атомів хімічних елементів
• Графічні формули відображають порядок зв'язків атомів у молекулі за допомогою валентних штрихів
• Структурна формула відбиває реальну форму молекули у просторі

]]>

Існує кілька визначень поняття «валентність». Найчастіше цим терміном називають здатність атомів одного елемента приєднувати певну кількість атомів інших елементів. Часто у тих, хто тільки починає вивчати хімію, виникає питання: Як визначити валентність елемента? Зробити це нескладно, знаючи кілька правил.

Валентності постійні та змінні

Розглянемо сполуки HF, H2S та CaH2. У кожному з цих прикладів один атом водню приєднує лише один атом іншого хімічного елемента, отже його валентність дорівнює одному. Значення валентності записують символом хімічного елемента римськими цифрами.

У наведеному прикладі атом фтору пов'язаний тільки з одним одновалентним атомом H, отже валентність його теж дорівнює 1. Атом сірки в H2S приєднує до себе вже два атоми H, тому вона в даному з'єднанні двовалентна. З двома водневими атомами пов'язаний і кальцій у його гідриді CaH2, отже, і його валентність дорівнює двом.

Кисень у переважній більшості своїх сполук двовалентний, тобто утворює два хімічні зв'язки з іншими атомами.

Атом сірки в першому випадку приєднує до себе два кисневі атоми, тобто всього утворює 4 хімічні зв'язки (один кисень утворює два зв'язки, отже сірка — двічі по 2), тобто валентність її дорівнює 4.

У з'єднанні SO3 сірка приєднує вже три атоми O, тому валентність її дорівнює 6 (тричі утворює по два зв'язки з кожним атомом кисню). Атом кальцію ж приєднує тільки один атом кисню, утворюючи з ним два зв'язки, отже, його валентність така сама, як і в O, тобто дорівнює 2.

Зверніть увагу на те, що атом H одновалентний у будь-якому з'єднанні. Завжди (крім іона гідроксонію H3O(+)) дорівнює 2 валентність кисню. По два хімічні зв'язки як із воднем, і з киснем утворює кальцій. Це елементи із постійною валентністю. Крім уже зазначених, постійну валентність мають:

• Li, Na, K, F - одновалентні;
• Be, Mg, Ca, Zn, Cd - мають валентність, що дорівнює II;
• B, Al і Ga – тривалентні.

Атом сірки, на відміну розглянутих випадків, у поєднанні з воднем має валентність, рівну II, і з киснем може бути чотири- і шестивалентна. Про атоми таких речовин говорять, що вони мають змінну валентність. При цьому максимальне її значення в більшості випадків збігається з номером групи, в якій знаходиться елемент Періодичною системою(Правило 1).

Із цього правила є багато винятків. Так, елемент 1 групи мідь виявляє валентності і I, і II. Залізо, кобальт, нікель, азот, фтор, навпаки, мають максимальну валентність меншу, ніж номер групи. Так, для Fe, Co, Ni це II та III, для N – IV, а для фтору – I.

Мінімальне значення валентності завжди відповідає різниці між числом 8 та номером групи (правило 2).

Однозначно визначити, яка ж валентність елементів, у яких вона змінна, можна лише за формулою певної речовини.

Визначення валентності у бінарному з'єднанні

Розглянемо, як визначити валентність елемента у бінарному (з двох елементів) з'єднанні. Тут можливі два варіанти: у поєднанні валентність атомів одного елемента відома точно або обидві частинки зі змінною валентністю.

Випадок перший:

Випадок другий:

Визначення валентності за формулою триелементної частки.

Далеко не всі хімічні речовинискладаються із двоатомних молекул. Як визначити валентність елемента в триелементній частинці? Розглянемо це питання з прикладу формул двох сполуки K2Cr2O7.

Якщо ж замість калію у формулі буде присутнє залізо, або інший елемент зі змінною валентністю, нам знатиметься, яка ж валентність кислотного залишку. Наприклад, потрібно обчислити валентність атомів всіх елементів у поєднанні з формулою FeSO4.

Слід зазначити, що термін «валентність» найчастіше використовую в органічній хімії. При складанні формул неорганічних сполук частіше використовують поняття "ступінь окислення".

Валентність – це здатність атомів приєднувати себе кілька інших атомів.

З одним атомом одновалентного елемента з'єднується один атом іншого одновалентного елемента(HСl) . З атомом двовалентного елемента з'єднуються два одновалентні атоми(H 2 O) або один атом двовалентного(CaO) . Значить, валентність елемента можна як число, яке показує, зі скількома атомами одновалентного елемента може з'єднуватися атом даного елемента. Валентність елемента – це число зв'язків, що утворює атом:

Na – одновалентний (один зв'язок)

H – одновалентний (один зв'язок)

O – двовалентний (два зв'язки у кожного атома)

S – шестивалентна (утворює шість зв'язків із сусідніми атомами)

Правила визначення валентності
елементів у з'єднаннях

1. Валентність воднюприймають за I(одиницю). Тоді відповідно до формули води Н 2 Про одного атома кисню приєднано два атоми водню.

2. Кисеньу своїх сполуках завжди виявляє валентність II. Тому вуглець у поєднанні 2 (вуглекислий газ) має валентність IV.

3. Вища валентністьдорівнює номеру групи .

4. Нижча валентністьдорівнює різниці між числом 8 (кількість груп у таблиці) і номером групи, де знаходиться даний елемент, тобто. 8 - N групи .

5. У металів, що знаходяться в «А» підгрупах, валентність дорівнює номеру групи.

6. У неметалів здебільшого виявляються дві валентності: вища та нижча.

Наприклад: сірка має найвищу валентність VI і нижчу (8 – 6), рівну II; фосфор виявляє валентності V та III.

7. Валентність може бути постійною чи змінною.

Валентність елементів необхідно знати, щоб становити хімічні формули сполук.

Алгоритм складання формули сполуки оксиду фосфору

Послідовність дій	Складання формули оксиду фосфору
1. Написати символи елементів	Р О
2. Визначити валентність елементів	V II P O
3. Знайти найменше загальне кратне чисельних значень валентностей	5 2 = 10
4. Знайти співвідношення між атомами елементів шляхом поділу знайденого найменшого кратного на відповідні валентності елементів	10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P: О = 2: 5
5. Записати індекси при символах елементів	Р 2 Про 5
6. Формула з'єднання (оксиду)	Р 2 Про 5

Запам'ятайте!

Особливості складання хімічних формулз'єднань.

1) Нижчу валентність виявляє той елемент, що у таблиці Д.И.Менделеева правіше і від, а високу валентність – елемент, розташований лівіше і нижче.

Наприклад, у поєднанні з киснем сірка виявляє найвищу валентність VI, а кисень – нижчу II. Таким чином, формула оксиду сірки буде SO 3.

У поєднанні кремнію з вуглецем перший виявляє найвищу валентність IV, а другий – нижчу IV. Значить, формула - SiC. Це карбід кремнію, основа вогнетривких та абразивних матеріалів.

2) Атом металу стоїть у формулі першому місці.

2) У формулах сполук атом неметалу, який виявляє нижчу валентність, завжди стоїть на другому місці, а назва такої сполуки закінчується на «ід».

Наприклад,СаО - оксид кальцію, NaCl - хлорид натрію, PbS - сульфід свинцю.

Тепер ви можете написати формули будь-яких сполук металів з неметалами.

Концепція валентністьпоходить від латинського слова "valentia" і було відомо ще в середині XIX століття. Перша «проста» згадка валентності була ще в роботах Дж. Дальтона, який стверджував, що всі речовини складаються з атомів, з'єднаних між собою у певних пропорціях. Потім Франкланд ввів саме поняття валентності, яке знайшло подальший розвитоку працях Кекуле, який говорив про взаємозв'язок валентності та хімічного зв'язку, А.М. Бутлерова, який у своїй теорії будови органічних сполук пов'язував валентність з реакційною здатністю тієї чи іншої хімічної сполуки та Д.І. Менделєєва (у періодичній системі хімічних елементів вища валентність елемента визначається номером групи).

ВИЗНАЧЕННЯ

Валентність– це кількість ковалентних зв'язків, яке здатний утворювати атом у поєднанні з ковалентним зв'язком.

Валентність елемента визначається числом неспарених електронів в атомі, оскільки вони беруть участь в утворенні хімічного зв'язку між атомами в молекулах сполук.

p align="justify"> Основний стан атома (стан з мінімальною енергією) характеризується електронною конфігурацією атома, яка відповідає положенню елемента в Періодичній системі. Збуджений стан – це новий енергетичний стан атома, з новим розподілом електронів у межах валентного рівня.

Електронні зміни електронів в атомі можна зобразити у вигляді електронних формул, а й з допомогою електронно-графічних формул (енергетичних, квантових осередків). Кожен осередок позначає орбіталь, стрілка – електрон, напрямок стрілки (вгору чи вниз) показує спин електрона, вільна клітина – вільна орбіталь, що може займати електрон під час збудження. Якщо в комірці 2 електрони, такі електрони називаються спареними, якщо електрон 1 – неспарений. Наприклад:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Орбіталі заповнюють наступним чином: спочатку по одному електрону з однаковими спинами, а потім по другому електрону з протилежними спинами. Оскільки на 2p під рівні три орбіталі з однаковою енергією, то кожен із двох електронів зайняв по одній орбіталі. Одна орбіталь залишилася вільною.

Визначення валентності елемента за електронно-графічними формулами

Валентність елемента можна визначити за електронно-графічними формулами електронних конфігураційелектронів у атомі. Розглянемо два атоми – азоту та фосфору.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Т.к. валентність елемента визначається числом неспарених електронів, отже, валентність азоту дорівнює III. Оскільки атом азоту не має вільних орбіталей, для цього елемента неможливий збуджений стан. Однак III не максимальна валентність азоту, максимальна валентність азоту V і визначається номером групи. Тому слід запам'ятати, що за допомогою електронно-графічних формул не завжди можна визначити вищу валентність, а також всі валентності, характерні для цього елемента.

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

В основному стан атом фосфору має 3 неспарені електрони, отже, валентність фосфору дорівнює III. Однак, в атомі фосфору є вільні d-орбіталі, тому електрони, що знаходяться на 2s - підрівні здатні розпарюватися і займати вакантні орбіталі d-підрівня, тобто. переходити у збуджений стан.

Тепер атом фосфору має 5 неспарених електронів, отже для фосфору характерна і валентність, що дорівнює V.

Елементи, що мають кілька значень валентності

Елементи IVA – VIIA груп можуть мати кілька значень валентності, причому, як правило, валентність змінюється поступово на 2 одиниці. Таке явище обумовлено тим, що у освіті хімічного зв'язку електрони беруть участь попарно.

На відміну від елементів головних підгруп, елементи В-підгруп у більшості сполук не виявляють вищу валентність, рівну номеру групи, наприклад, мідь та золото. Загалом, перехідні елементивиявляють велику різноманітність хімічних властивостейщо пояснюється великим набором валентностей.

Розглянемо електронно-графічні формули елементів та встановимо, у зв'язку з чим елементи мають різні валентності (рис.1).

Завдання:визначте валентні можливості атомів As та Cl в основному та збудженому станах.

Валентністю називається здатність атомів одних хімічних елементів приєднувати себе точне число атомів інших елементів чи атомні групи. Завдяки цьому поняття ми можемо дізнатися скільки атомів кожного елемента входять до складу молекули, а також скласти її графічну формулу. Тому для успішного написання формул, рівнянь реакцій, а також для правильного розв'язання задач важливо добре знати, як визначити валентність елемента.

Хімічні елементи можуть мати постійну або змінну валентність. Необхідно вивчити напам'ять усі елементи із постійною валентністю. Ось їх список:

1. Водень, галогени та лужні метали завжди одновалентні.
2. Валентність, що дорівнює двом, завжди виявляють кисень і лужноземельні метали.
3. Завжди тривалентні B та Al.

Як визначити валентність за таблицею Менделєєва

Якщо ви з яких-небудь причин, наприклад, розхвилювавшись на іспиті, забули цей список, можна визначити валентність по таблиці Менделєєва. Для цього потрібно з'ясувати, в якій групі стоїть хімічний елемент, що цікавить нас, тобто. дізнатися номер групи, а також визначити, знаходиться він в основній або побічній групі. Найвища валентність завжди дорівнює номеру групи.

Для визначення нижчої змінної валентності, яку найчастіше мають неметали, необхідно з 8 відняти номер групи. Отриманий результат і буде шуканою величиною.

Щоб стало зрозуміліше, як визначити валентність за таблицею Менделєєва, наведемо кілька прикладів:

1. Усі лужні метали входять до головної підгрупи першої групи і мають постійну валентність – I.
2. Для лужноземельних металів ( головна підгрупадругий групи) валентність відповідно дорівнюватиме II.
3. Більшість неметалів мають змінну валентність. Вищий ступіньїх валентності дорівнює номеру групи, а нижча визначається, як писалося вище. Візьмемо, наприклад, сірку. Т.к. цей елемент розташований у 6 групі – його найвища валентність дорівнює VI, а нижча – II (8 – 6 = 2).
4. На відміну від решти неметалів галогени, що входять в основну підгрупу восьмої групи, мають постійну валентність, що дорівнює I.
5. Для решти елементів, що входять до побічних груп, валентність доведеться запам'ятовувати. Найчастіше ці елементи представлені металами, що мають валентність від І до ІІІ.