Поможем понять и полюбить химию
Начать учиться
Валентность
Из этой статьи вы узнаете, что называется валентностью в химии, научитесь находить ее значение и использовать для составления химических формул.
Понятие валентности
Валентность — это способность атома химического элемента образовывать определенное число химических связей с другими атомами.
Рассмотрим структурную формулу H2SO4, с помощью которой можно определить, как атомы связаны между собой в веществе:
Исходя из структуры, можно сделать выводы:
-
атомы водорода H имеют одну химическую связь, то есть одновалентны;
-
сера S имеет шесть химических связей, то есть шестивалентна;
-
каждый атом кислорода O имеет две химические связи — двухвалентен.
Валентность обозначается римской цифрой над знаком химического элемента в формуле. Например:
Атом натрия имеет валентность, равную 1, а атом кислорода — равную 2.
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Полезные подарки для родителей
В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!
Постоянная и переменная валентность
Среди всех элементов выделяют две группы: с постоянной и переменной валентностью.
У элементов с постоянной валентностью в любом соединении она одинакова. Эти элементы и проявляемую ими валентность придется выучить.
|
Элемент |
Валентность |
|---|---|
|
H, F, Li, Na, K, Ag |
I |
|
O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn |
II |
|
Al |
III |
Переменная валентность меняется в зависимости от соединения. Элементов с переменной валентностью большинство. Как правило, они характеризуются высшей, промежуточной и низшей валентностью:
-
высшая валентность для элементов главных подгрупп совпадает с номером группы (№гр);
-
низшая валентность вычисляется по формуле: 8 − №гр;
-
промежуточная валентность — число между низшей и высшей валентностью. Обычно промежуточные валентности соответствуют четности группы.
Пример: как определить валентность по таблице Менделеева
Сера S располагается в группе VIА таблицы Менделеева. Значит:
-
высшая валентность серы равна VI;
-
вычислим низшую валентность: 8 − 6 = 2. Низшая валентность равна II;
-
сера расположена в группе VI — это четное число. Значит, промежуточными валентностями будут все четные числа между низшей и высшей валентностью. В случае с серой между числами 2 и 6 расположено только одно четное число — 4. Промежуточная валентность серы — IV.
В таблице собрали все возможные валентности для некоторых химических элементов.
|
Элемент |
Валентность |
|---|---|
|
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 |
Обратите внимание
Понятия «степень окисления» и «валентность» — это не одно и то же, хотя в большинстве случаев они численно совпадают. Степень окисления — это условный заряд атома, он бывает положительным или отрицательным. А валентность — способность атома образовывать связи, она не может принимать отрицательные значения.
Как определить валентность химического элемента с переменной валентностью в соединении
Определим валентность азота в соединении N2O3.
-
Над элементами с постоянной валентностью подпишем ее значение, в нашем случае это кислород:
-
Общее число валентностей каждого элемента в соединении должно совпадать. Находится общее число валентностей с помощью умножения валентности на число атомов данного химического элемента в соединении.
Считаем: общее число валентностей кислорода равно 2 · 3. Значит, общее число валентностей азота в данном соединении будет равно x · 2. Получаем уравнение: х · 2 = 2 · 3.
-
Вычислим х в получившемся уравнении:
2х = 6;
х = 3.
-
Валентность азота в данном химическом соединении равна трем.
Встречаются бинарные соединения (то есть соединения, состоящие только из двух видов атомов), в которых неизвестны валентности обоих атомов элементов. Как найти валентности химических элементов в этом случае?
Для определения значения валентности необходимо запомнить, что неметаллы в бинарных соединениях, расположенные на втором месте, проявляют свою низшую валентность.
Например, в сульфидах (FeS) сера расположена на втором месте и проявляет низшую валентность, равную двум.
Тогда валентность железа в данном сульфиде можно рассчитать по приведенному выше алгоритму — ее значение равно двум.
В хлоридах (например, AgCl) хлор проявляет низшую валентность, равную единице.
Как составить формулу химического соединения по значениям валентностей элементов
Составим формулу оксида фосфора (V).
-
Записываем обозначения элементов и над ними указываем валентности.
Валентность фосфора в данном соединении указана в названии вещества (V), а валентность кислорода всегда равна II. -
Находим НОК валентностей, в нашем случае 5 · 2 = 10. Для удобства запишем его над формулой:
-
Делим НОК на валентность каждого элемента, а результат записываем в индекс:
10 : 5 = 2 — индекс фосфора;
10 : 2 = 5 — индекс кислорода.
Получаем соединение P2O5.
Вопросы для самопроверки
-
Что такое валентность в химии? Можно ли сказать, что валентность и степень окисления — это одно и то же?
-
Как узнать высшую и низшую валентность какого-либо химического элемента?
-
Назовите три химических элемента с валентностью, равной единице.
-
Среди перечисленных химических элементов выберите те, у которых валентность переменная: K, S, Al, Cu, Ca, P, Si, Mn, Mg, O.
-
Определите значения валентностей каждого химического элемента в следующих соединениях: FeCl3, Cl2O7, CuS, AlP.
-
Составьте химические формулы веществ:
-
Хлорид железа (II).
-
Оксид углерода (IV).
-
Оксид магния.
-
-
Верно ли, что значение высшей валентности химических элементов увеличивается по периоду слева направо в таблице Менделеева?
Тему «Валентность» проходят на уроках химии в 8-м классе, и без ее понимания сложно двигаться дальше, а уж тем более сдавать государственные экзамены. Онлайн-курс подготовки к ЕГЭ по химии от Skysmart поможет освежить знания за все годы школьной программы, заполнить пробелы и снять стресс перед экзаменом. Вводный урок бесплатный!
Валентность
Слово «валентность» звучит красиво и одновременно загадочно. В этой статье вместе с экспертом разберемся, что скрывается за этим словом: что такое валентность, как ее определить и какова ее роль в химии
Термин «валентность» появился еще в Средние века, где в научных трудах он имел значение «препарат», «экстракт». И только в конце ХIХ столетия его стали использовать для обозначения связей между мельчайшими частицами вещества.
В 1852 году английский химик Э. Франкленд ввел в химию понятие «соединительная сила», которое положило начало учению о валентности. В 1857 году немецкий ученый Ф. А. Кекуле, изучая свойства углерода в метане, пришел к выводу о существовании «основности» атомов – таком же важном и постоянном свойстве, как атомный вес. Спустя три года российский химик А. М. Бутлеров усовершенствовал учение о валентности, распространив его на органические соединения.
Что такое валентность в химии
Валентность – это способность атома образовывать химические связи с другими атомами. Такие связи создаются за счет электронов, расположенных на внешнем электронном слое. Поэтому количественной мерой валентности становится число совместных связей между атомами.
Химические соединения предполагают формирование общих электронных пар. Этот процесс получил наименование «ковалентная химическая связь». В зависимости от числа общих электронных пар выделяют одинарную, двойную и тройную ковалентную связь.
Большим достижением в химии стало наглядное изображение молекул, с помощью которого легко представить себе понятие валентности и ковалентной связи. К примеру, водород имеет сокращенную химическую формулу H₂ и структурную формулу: Н – Н. Во втором случае видно, что водород обладает одновалентностью, поскольку связан в молекуле только с одним своим собратом.
Формула воды H₂O и Н – О – Н наглядно свидетельствует о двухвалентности кислорода, так как он способен создавать две ковалентные связи с атомами водорода.
Углекислый газ CO₂ и О = С = О состоит из двух атомов кислорода и атома углерода, у которого валентность равна четырем. Он может присоединять 2 двухвалентных атома кислорода либо 4 одновалентных атома водорода, как в метане СН₄.
Таблица Менделеева
Рассказываем, как пользоваться таблицей, а также даем советы, как ее быстро выучить
подробнее
Как определить валентность химических элементов
Существуют разные способы определения валентности химических элементов. Самый простой заключается в том, чтобы обратиться к специальной таблице валентности химических элементов.
Другой способ связан с расчетом валентности по химической формуле. За единицу валентности принимается валентность атома водорода, так как он способен образовывать с другими атомами только одну связь. Химические элементы, взаимодействуя с водородом, показывают собственную валентность. Например, в молекуле хлористого водорода (HCl) хлор имеет валентность I. В молекуле аммиака (NН₃) азот соединен с тремя атомами водорода, следовательно, его валентность – III.
Кроме водорода, валентность химических элементов можно определять по кислороду, который во всех своих соединениях двухвалентен. Так, в оксиде серы (IV) SO₂ валентность серы равна IV (валентность кислорода умножаем на 2). А в соединении SO₃ валентность серы уже VI (два умножаем на три).
Когда речь идет о сложных соединениях, где присутствует более двух химических элементов, определить валентность каждого из них становится сложнее. О молекуле HClO₄ можно только сказать, что остаток ClO₄ одновалентен, а в соединении H₂SO₄ остаток SO₄ двухвалентен.
Таблица валентности химических элементов
Приведем в качестве примера таблицу валентности наиболее распространенных химических элементов. Звездочкой отмечены элементы с постоянной валентностью.
| Элемент | Валентность | Элемент | Валентность |
|---|---|---|---|
| Водород (H)* | I | Барий (Ba)* | II |
| Натрий (Na)* | I | Кислород (O)* | II |
| Калий (K)* | I | Цинк (Zn) | II |
| Серебро (Ag)* | I | Олово (Sn) | II (IV) |
| Фтор (F)* | I | Свинец (Pb) | II (IV) |
| Хлор (Cl) | I (III, V, VII) | Железо (Fe) | II, III |
| Бром (Br) | I (III, V, VII) | Сера (S) | II, IV, VI |
| Йод (I) | I (III, V, VII) | Марганец (Mn) | II, IV, VII |
| Ртуть (Hg) | I, II | Хром (Cr) | III, VI |
| Медь (Cu) | I, II | Алюминий (Al)* | III |
| Бериллий (Be)* | II | Азот (N) | III (и другие) |
| Магний (Mg)* | II | Фосфор (P) | III, V |
| Кальций (Ca)* | II | Углерод (C) | IV |
| Кремний (Si) | IV (II) | Цирконий (Zr) | II, III, IV |
Популярные вопросы и ответы
Отвечает Анастасия Чистякова, старший методист по естественно-научному направлению Домашней школы «ИнтернетУрок».
Что такое постоянная валентность?
В таблице Менделеева существуют так называемые элементы с постоянной валентностью. Свое название они получили из-за способности образовывать строго определенное количество химических связей. Постоянная валентность чаще всего совпадает с номером группы, где находится элемент. Таких элементов сравнительно немного, поэтому их можно легко запомнить.
Постоянную валентность I (могут присоединять или замещать только один атом другого элемента) имеют щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) и фтор (F).
Постоянную валентность II (способность присоединить или заместить только два атома других элементов) имеют металлы второй группы, главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) и кислород (O).
Постоянную валентность III имеет всего лишь один элемент – алюминий (Al), так как только он способен присоединить либо заместить три атома других химических элементов.
Как определить валентность по таблице Менделеева?
Большинство химических элементов обладают переменной валентностью, и ее можно определить по таблице Менделеева. В этой таблице номер группы соответствует высшей валентности элемента. Если от восьми отнять номер группы, где находится элемент, мы узнаем его низшую валентность. Например, высшая валентность серы (S) – 6, так как она находится в шестой группе, а низшая – 2 (8 — 6 = 2).
Правда, бывают и исключения, которые нужно запомнить. Кремний (Si) находится в IV группе, и можно сделать предположение, что его низшая валентность – IV. Однако это не так. Низшая валентность кремния – II. Азот (N) расположен в V группе, но его низшая валентность также II.
Чем валентность отличается от степени окисления?
Понятия «валентность» и «степень окисления» являются близкими по своему значению, но далеко не тождественными. Валентность определяет количество химических связей, которыми атом элемента связан с другими атомами в молекуле. Степень окисления используется для описания тех реакций, которые сопровождаются присоединением либо отдачей электронов.
Валентность нейтральна, а степень окисления может быть положительной, отрицательной или нулевой. Положительная степень окисления соответствует количеству отданных электронов, отрицательная – числу присоединенных. Нулевая степень окисления говорит о том, что данный элемент находится или в состоянии простого вещества, или был восстановлен до нуля после окисления, или окислен до нуля после предшествующего восстановления.
Чаще всего валентность и степень окисления количественно равны, однако бывают и исключения, которые необходимо запомнить. Например, в азотной кислоте (HNO₃) валентность атома N равна IV, а степень окисления +5. В молекуле CO углерод имеет валентность II, а степень окисления +2
Различные химические элементы отличаются по своей способности создавать химические связи, то есть соединяться с другими атомами. Поэтому в сложных веществах они могут находиться только в определенных соотношениях. Разберемся, как определить валентность по таблице Менделеева.
Что такое валентность?
Существует такое определение валентности: это способность атома к образованию определенного числа химических связей. В отличие от степени окисления, эта величина всегда только положительная и обозначается римскими цифрами.
В качестве единицы используется эта характеристика для водорода, которая принята равной I. Это свойство показывает, с каким числом одновалентных атомов может соединиться данный элемент. Для кислорода эта величина всегда равна II.
Знать эту характеристику необходимо, чтобы верно записывать химические формулы веществ и уравнения реакций. Знание этой величины поможет установить соотношение между числом атомов различных типов в молекуле.
Данное понятие возникло в химии в XIX веке. Начало теории, объясняющей соединение атомов в различных соотношениях, положил Франкленд, но его идеи о «связывающей силе» не были очень распространены. Решающая роль в развитии теории принадлежала Кекуле. Он называл свойство образовывать некоторое количество связей основностью. Кекуле считал, что это фундаментальное и неизменное свойство каждого вида атомов. Важные дополнения к теории сделал Бутлеров. С развитием этой теории стало возможным наглядно изображать молекулы. Это очень помогло в изучении строения различных веществ.
Чем поможет периодическая таблица?
Находить валентность можно, посмотрев на номер группы в короткопериодном варианте. Для большинства элементов, у которых эта характеристика постоянная (принимает только одно значение), она совпадает с номером группы.
Такие свойства имеют металлы главных подгрупп. Почему? Номер группы соответствует числу электронов на внешней оболочке. Эти электроны называются валентными. Именно они отвечают за возможность соединяться с другими атомами.
Группу составляют элементы с похожим устройством электронной оболочки, а сверху вниз возрастает заряд ядра. В короткопериодной форме каждая группа делится на главную и побочную подгруппы. Представители главных подгрупп — это s и p-элементы, представители побочных подгрупп имеют электроны на d и f-орбиталях.
Как определить валентность химических элементов, если она меняется? Она может совпадать с номером группы или равняться номеру группы минус восемь, а также принимать другие значения.
Важно! Чем выше и правее элемент, тем его свойство образовывать взаимосвязи меньше. Чем он более смещен вниз и влево, тем она больше.
То, как изменяется валентность в таблице Менделеева для конкретного вида атома, зависит от структуры его электронной оболочки. Сера, например, может быть двух-, четырех- и шестивалентной.
В основном (невозбужденном) состоянии у серы два неспаренных электрона находятся на подуровне 3р. В таком состоянии она может соединиться с двумя атомами водорода и образовать сероводород. Если сера перейдет в более возбужденное состояние, то один электрон перейдет на свободный 3d-подуровень, и неспаренных электронов станет 4.
Сера станет четырехвалентной. Если сообщить ей еще больше энергии, то еще один электрон перейдет с подуровня 3s на 3d. Сера перейдет в еще более возбужденное состояние и станет шестивалентной.
Постоянная и переменная
Иногда способность к образованию химических связей может меняться. Она зависит от того, в какое соединение входит элемент. Например, сера в составе H2S двухвалентна, в составе SO2 четырехвалентна, а в SO3 — шестивалентна. Наибольшее из этих значений называется высшим, а наименьшая — низшим. Высшую и низшую валентности по таблице Менделеева можно установить так: высшая совпадает с номером группы, а низшая равняется 8 минус номер группы.
Как определить валентность химических элементов и то, изменяется ли она? Нужно установить, имеем мы дело с металлом или неметаллом. Если это металл, нужно установить, относится он к главной или побочной подгруппе.
- У металлов главных подгрупп способность к образованию химических взаимосвязей постоянная.
- У металлов побочных подгрупп — переменная.
- У неметаллов — также переменная. В большинстве случаев она принимает два значения — высшее и низшее, но иногда может быть и большее число вариантов. Примеры — сера, хлор, бром, йод, хром и другие.
Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства
В соединениях низшую валентность проявляет тот элемент, который находится выше и правее в периодической таблице, соответственно, высшую — тот, который левее и ниже.
Часто способность образовывать химические связи принимает больше двух значений. Тогда по таблице узнать их не получится, а нужно будет выучить. Примеры таких веществ:
- углерод,
- сера,
- хлор,
- бром.
Как определить валентность элемента в формуле соединения? Если она известна для других составляющих вещества, это несложно. Например, требуется рассчитать это свойство для хлора в NaCl. Натрий — элемент главной подгруппы первой группы, поэтому он одновалентен. Следовательно, хлор в этом веществе тоже может создать только одну связь и тоже одновалентен.
Важно! Однако так не всегда можно узнать это свойство для всех атомов в сложном веществе. Для примера возьмем HClO4. Зная свойства водорода, можно только установить, что ClO4 — одновалентный остаток.
Как еще узнать эту величину?
Способность образовывать определенное количество связей не всегда совпадает с номером группы, и в некоторых случаях ее придется просто заучить. Здесь на помощь придет таблица валентности химических элементов, где приведены значения этой величины. В учебнике химии за 8 класс приведены значения способности соединяться с другими атомами наиболее распространенных видов атомов.
| Н, F, Li, Na, K | 1 |
| O, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn | 2 |
| B, Al | 3 |
| C, Si | 4 |
| Cu | 1, 2 |
| Fe | 2, 3 |
| Cr | 2, 3, 6 |
| S | 2, 4, 6 |
| N | 3, 4 |
| P | 3, 5 |
| Sn, Pb | 2, 4 |
| Cl, Br, I | 1, 3, 5, 7 |
Применение
Стоит сказать, что ученые-химики в настоящее время понятие валентности по таблице Менделеева почти не используют. Вместо него для способности вещества образовывать определенное число взаимосвязей применяют понятие степени окисления, для веществ с ковалентной структурой — ковалентность, а для веществ ионного строения — заряд иона.
Однако рассматриваемое понятие применяют в методических целях. С его помощью легко объяснить, почему атомы разных видов соединяются в тех соотношениях, которые мы наблюдаем, и почему эти соотношения для разных соединений различны. Подарки от онлайн казино можно взять на этой странице — https://www.casinobonus-ruu.com и активировать их после регистрации.
На данный момент подход, согласно которому соединение элементов в новые вещества всегда объяснялось с помощью валентности по таблице Менделеева независимо от типа связи в соединении, устарел. Сейчас мы знаем, что для ионной, ковалентной, металлической связей существуют разные механизмы объединения атомов в молекулы.
Полезное видео
Подведем итоги
По таблице Менделеева определить способность к образованию химических связей возможно не для всех элементов. Для тех, которые проявляют одну валентность по таблице Менделеева, она в большинстве случаев равна номеру группы. Если есть два варианта этой величины, то она может быть равна номеру группы или восемь минус номер группы. Существуют также специальные таблицы, по которым можно узнать эту характеристику.
Валентность химических элементов
4.5
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 5196.
4.5
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 5196.
При рассмотрении химических элементов можно заметить, что количество атомов у одного и того же элемента в разных веществах разнится. Каким же образом правильно записать формулу и не ошибиться в индексе химического элемента? Это легко сделать, если иметь представление, что такое валентность.
Для чего нужна валентность?
Валентность химических элементов – это способность атомов элемента образовывать химические связи, то есть присоединять к себе другие атомы. Количественной мерой валентности является число связей, которые образует данный атом с другими атомами или атомными группами.
В настоящее время валентность представляет собой число ковалентных связей (в том числе возникших и по донорно-акцепторному механизму), которыми данный атом соединен с другими. При этом не учитывается полярность связей, а значит, валентность не имеет знака и не может быть равной нулю.
Ковалентная химическая связь – это связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар. Если между двумя атомами имеется одна общая электронная пара, то такая связь называется одинарной, если две – двойной, если три – тройной.
Как находить валентность?
Первый вопрос, который волнует учеников 8 класса, начавших изучать химию – как определить валентность химических элементов? Валентность химического элемента можно посмотреть в специальной таблице валентности химических элементов
Валентность водорода принята за единицу, так как атом водорода может образовывать с другими атомами одну связь. Валентность других элементов выражаем числом, которое показывает, сколько атомов водорода может присоединить к себе атом данного элемента. Например, валентность хлора в молекуле хлористого водорода равна единице. Следовательно формула хлористого водорода будет выглядеть так: HCl. Так как и у хлора и у водорода валентность равна единице, никакой индекс не используется. И хлор и водород являются одновалентными, так как одному атому водорода соответствует один атом хлора.
Рассмотрим другой пример: валентность углерода в метане равна четырем, валентность водорода – всегда единица. Следовательно, рядом с водородом следует поставить индекс 4. Таким образом формула метана выглядит так: CH4 .
Очень многие элементы образуют соединения с кислородом. Кислород всегда является двухвалентным. Поэтому в формуле воды H2O, где встречаются всегда одновалентный водород и двухвалентный кислород, рядом с водородом ставится индекс 2. Это значит, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Не все химические элементы имеют постоянную валентность, у некоторых она может изменяться в зависимости от соединений, где используется данный элемент. К элементам с постоянной валентностью относятся водород и кислород, к элементам с переменной валентностью относятся, например, железо, сера, углерод.
Как определить валентность по формуле?
Если у вас перед глазами нет таблицы валентности, но есть формула химического соединения, то возможно определение валентности по формуле. Возьмем для примера формулу оксид марганца – Mn2O7
Как известно, кислород является двухвалентным. Чтобы выяснить, какой валентностью обладает марганец, необходимо валентность кислорода умножить на число атомов газа в этом соединении:
2*7=14
Получившееся число делим на количество атомов марганца в соединении. Получается:
14:2=7
7 (VII) – валентность марганца в данном соединении
Что мы узнали?
В данной теме раскрывается информация о том, что такое валентность. Валентность – способность образовывать химические соединения посредством присоединения к атомам одного элемента атомов другого элемента. Валентность бывает постоянная и переменная. Зная валентность того или иного элемента, можно легко научиться записывать формулы соединений.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
-
Дмитрий Кравцов
10/10
-
Радмир Курманаев
10/10
-
Татьяна Никонова
7/10
-
Алёна Солдатова
8/10
-
Александр Котков
10/10
-
Вадим Квасов
10/10
-
Юлиана Сороко
9/10
-
Оксана Данилова
10/10
-
Василиса Трибунская
10/10
-
Елена Кудинова
7/10
Оценка доклада
4.5
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 5196.
А какая ваша оценка?
Когда мы говорим о химии, мы подразумеваем строительные блоки Вселенной. Все элементы действуют как кирпичи конструктора Лего, присоединяясь друг к другу, пока не создадут нечто большее, например, металлы, воду, химические соединения и даже живых существ. Иногда они не стыкуются и разваливаются или взрываются, ухудшая свои основные формы. Именно эти связи и реакции составляют Вселенную, какой мы ее знаем и видим.
Хотя все вещи на нашей планете состоят из отдельных атомов и элементов, различия между объектами и видами заключаются в способности элементов сочетаться с другими элементами. Как вы, наверное, уже знаете, валентность элемента измеряет его способность сочетаться с другими, а число электронов внутри внешней оболочки элемента называется валентностью.
Содержание:
- Как определить валентность элемента
- Правило октета
- Определение по таблице Менделеева
- Определение зависимости от химических формул
- Видео
Как определить валентность элемента
Для этого существует несколько методов. Первый и самый простой способ — это просто обратиться к периодической таблице Менделеева. Элементы распределены по группам, их 8. В каждой группе они имеют одинаковую валентность. Например, все элементы в группе 8 имеют восемь электронов (высокая стабильность).
Второй метод — посмотреть на общее количество электронов, а затем вычислить их число по атомному номеру. Как только вы узнаете количество электронов, вы можете легко вычислить валентность. Все атомы, кроме водорода, имеют два электрона в первой электронной оболочке и до восьми в каждой последующей. Например, атомный номер хлора равен 17, что делает конфигурацию электронов равной:
- 2;
- 8;
- 7.
То есть валентность хлора равна 7. Кислород имеет восемь электронов, два в первой оболочке и шесть во внешних оболочках, давая ему число 2. Вы можете рассчитать многоэлементные молекулы таким же образом. Например, чтобы определить тетраоксид фосфора, вы должны умножить атомы кислорода (валентность 2) и вычесть из валентности фосфора 5, получив число 3.
Ознакомьтесь с электронной конфигурацией каждого уровня оболочки. Каждый атом имеет два электрона на своей внутренней оболочке и до восьми электронов на каждой оболочке. Например, поскольку литий имеет три электрона, он будет иметь два внутри и один электрон на своей внешней оболочке.
Правило октета
При определении атома или молекулы (для которой вы не можете использовать периодическую таблицу), химики используют правило октета. Согласно этому правилу, атомы и химические вещества объединяются таким образом, чтобы образовать восемь электронов во внешней оболочке любого соединения, которое они образуют. Когда атом или молекула имеет от одного до четырех электронов в своей внешней оболочке, он имеет положительную валентность, то есть он жертвует свои свободные электроны. Когда число электронов составляет:
- четыре;
- пять;
- шесть;
- семь;
— вы определяете его способности путем вычитания электронного числа из 8. Это потому, что атом или молекула легче принимает электроны для достижения стабильности.
Определение по таблице Менделеева
Ученые устроили все элементы в диаграмму, называемую периодической таблицей, и во многих случаях вы можете определить валентность, взглянув на график. Например, все металлы в колонке 1, включая водород и литий, имеют +1, тогда как все те, что указаны в колонке 17, включая фтор и хлор, имеют -1. Благородные газы в колонке 18 имеют 0 и являются инертными.
С помощью этого метода вы не можете найти валентность меди, золота или железа, потому что у них много активных электронных оболочек. Это справедливо для всех переходных металлов в колонках 3–10, более тяжелых элементов в колонках с 11 по 14, лантаноидов (элементы 57–71) и актинидов (элементы 89–103).
Определение зависимости от химических формул
Вы можете определить переходный элемент или радикал в конкретном соединении, заметив, как он сочетается с элементами известной валентности. Эта стратегия основана на правиле октета, которое говорит нам о том, что элементы и радикалы объединяются, чтобы создать стабильную внешнюю оболочку из восьми электронов.
В качестве простых иллюстраций этой стратегии обратите внимание, что натрий (Na), имеющий +1, легко сочетается с хлором (Cl), который имеет -1, с образованием хлорида натрия (NaCl) или поваренной соли. Это пример ионной реакции, в которой электрон пожертвован одним атомом и принят другим. Однако для соединения с серой (S) требуется два атома натрия с образованием сульфида натрия (Na2S), сильнощелочной соли, используемой в целлюлозной промышленности.
Чтобы применить эту стратегию к более сложным молекулам, важно сначала понять, что элементы иногда объединяются с образованием реактивных радикалов, которые еще не достигли стабильности внешней оболочки. Примером является сульфатный радикал (SO4). Это тетраэдрическая молекула, в которой атом серы разделяет электроны с четырьмя атомами кислорода в так называемой ковалентной связи. В таком соединении вы не можете получить валентность атомов в радикале, если посмотреть на формулу. Поскольку для образования этого соединения требуется два атома натрия, валентность серы должна быть -2.
Однако вы можете определить радикал с помощью ионных соединений, которые он образует. Например, сульфатный радикал объединяется ионно с водородом, образуя серную кислоту (H2SO4). Эта молекула содержит два атома водорода, каждая из которых имеет +1, поэтому в этом случае валентность радикала равна -2. Как только вы определили радикал, вы можете использовать ее для вычисления молекул, с которыми он объединяется.
Например, железо (Fe) представляет собой переходный металл, который может проявлять множественные валентности. Когда он сочетается с сульфатным радикалом с образованием сульфата железа, FeSO4, он должен иметь +2 поскольку сульфатный радикал, определяется по связи, которую он образует с водородом.
Видео
Из этого видео вы узнаете, как определять валентность элементов по формулам.