Валентността на молекулата. Постоянна и променлива валентност
Когато се разглеждат химичните елементи, може да се забележи, че броят на атомите в един и същи елемент в различните вещества варира. Как да запишете формулата правилно и да не направите грешка в индекса на химичен елемент? Това е лесно да се направи, ако имате представа какво е валентност.
За какво е валентността?
Валентността на химичните елементи е способността на атомите на даден елемент да образуват химични връзки, тоест да прикрепят други атоми към себе си. Количествена мярка за валентност е броят на връзките, които даден атом образува с други атоми или атомни групи.
Понастоящем валентността е броят на ковалентните връзки (включително тези, които са възникнали от донорно-акцепторния механизъм), чрез които даден атом е свързан с други. Това не отчита полярността на връзките, което означава, че валентността няма знак и не може да бъде равна на нула.
Ковалентната химична връзка е връзка, осъществявана чрез образуването на общи (свързващи) електронни двойки. Ако между два атома има една обща електронна двойка, тогава такава връзка се нарича единична, ако две - двойна, ако три - тройна.
Как да намерим валентност?
Първият въпрос, който тревожи учениците от 8 клас, които са започнали да учат химия, е как да се определи валентността на химичните елементи? Валентността на химичния елемент може да се види в специална таблица на валентността на химичните елементи
Ориз. 1. Таблица на валентността на химичните елементи
Валентността на водорода се приема като единица, тъй като водородният атом може да образува една връзка с други атоми. Валентността на другите елементи се изразява с число, което показва колко водородни атома един атом на даден елемент може да прикрепи към себе си. Например валентността на хлора в молекула хлороводород е равна на единица. Следователно формулата за хлороводорода ще изглежда така: HCl. Тъй като и хлорът, и водородът имат валентност една, не се използва индекс. И хлорът, и водородът са едновалентни, тъй като един водороден атом съответства на един хлорен атом.
Да разгледаме друг пример: валентността на въглерода в метана е четири, валентността на водорода винаги е една. Следователно до водорода трябва да се постави индекс 4. Така формулата за метан изглежда така: CH 4.
Много елементи образуват съединения с кислорода. Кислородът винаги е двувалентен. Следователно във формулата на водата H 2 O, където винаги се срещат едновалентен водород и двувалентен кислород, до водорода се поставя индекс 2. Това означава, че водната молекула се състои от два водородни атома и един кислороден атом.
Ориз. 2. Графична формула на водата
Не всички химически елементи имат постоянна валентност, за някои тя може да варира в зависимост от съединенията, в които се използва този елемент. Елементите с постоянна валентност включват водород и кислород, елементите с променлива валентност включват например желязо, сяра, въглерод.
Как да определим валентността по формулата?
Ако нямате таблица на валентността пред очите си, но има формула за химическо съединение, тогава е възможно да определите валентността по формулата. Вземете за пример формулата манганов оксид - Mn 2 O 7
Ориз. 3. Манганов оксид
Както знаете, кислородът е двувалентен. За да разберете каква валентност има манганът, е необходимо да умножите валентността на кислорода по броя на газовите атоми в това съединение:
Полученото число се разделя на броя на мангановите атоми в съединението. Оказва се:
Среден рейтинг: 4.5. Общо получени оценки: 1078.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Под валентностподразбира се свойството на атом на даден елемент да прикрепя или замества определен брой атоми на друг елемент. Следователно мярката за валентност може да бъде броят на химичните връзки, образувани от даден атом с други атоми.
По този начин в момента валентността на химичния елемент обикновено се разбира като неговата способност (в по-тесен смисъл, мярка за способността му) да образува химични връзки. При представянето на метода на валентните връзки числената стойност на валентността съответства на броя на ковалентните връзки, които един атом образува.
Съставяне на химични формули по валентност
С помощта на химични знаци според валентността на елементите можете да съставите формула за сложно вещество. За това трябва да знаете:
- химични признаци на елементите, изграждащи сложно вещество;
- валентност на елементите;
- да може да намира най-малкото общо кратно за валентностите на елементите;
— за определяне на индекси за атоми на елементи.
Помислете за правилата за съставяне на химични формули на сложни съединения по валентност, като използвате примера на неорганични вещества от различни класове:
а) оксиди
Да предположим, че трябва да изведем формулата за железен оксид (III). За да направите това, трябва да изпълните следните стъпки:
- изобразяваме химичните знаци на елементите, които изграждат сложното вещество:
- поставете валентност над знака на всеки елемент с римска цифра:
- намерете най-малкото общо кратно на числата на валентните единици:
- разделяме най-малкото общо кратно на броя на единиците валентност на всеки елемент поотделно (получените частни ще бъдат индекси във формулата):
б) основи, соли и киселини
При формулиране на основи и соли се използват същите действия, както при формулиране на оксиди. Единствената разлика е, че вместо кислородния атом ще има хидроксо група (OH) или киселинни остатъци (SO 4, SO 3, CO 3, NO 3, PO 4, SiO 3, S, Cl и т.н.).
Да предположим, че трябва да изведем формулата за калциев хидроксид:
общо кратно II × I = 2
2 / 2 \u003d 1 (един не е зададен);
2 / 1 = 2 (OH трябва да е в скоби);
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
| Упражнение | Определете валентността на елементите в следните съединения: а) Mg 3 P 2; b) Al2S3; c) Na2O; d) AgCl; д) FeCl3. |
| Решение | Определянето на валентността на елементите в химично съединение трябва да започне с посочване на валентността на известен елемент. Във вариант „а“ това е магнезий, тъй като елементите от група IIA имат постоянна стойност на валентност, равна на номера на групата, т.е. II. Записваме формулата на веществото и посочваме с римски цифри валентността на известния елемент: Намираме най-малкото кратно на броя на единиците валентности. За да направим това, умножаваме стойността на магнезиевата валентност по броя на атомите на този елемент в съединение (3): За да определим валентността на фосфора, ние разделяме най-малкото кратно на броя на валентните единици на броя на фосфорните атоми в съединение (2): Това означава, че валентността на фосфора е III: Mg II 3 P III 2 . По същия начин определяме валентностите на елементите в други съединения: б) Al III 2 S II 3; в) Na I 2 O II; г) Ag I Cl I; д) Fe III Cl I 3 . |
| Отговор | а) Mg II 3 P III 2 б) Al III 2 S II 3; в) Na I 2 O II; г) Ag I Cl I; д) Fe III Cl I 3 |
ПРИМЕР 2
| Упражнение | Определете валентността на елементите в следните съединения: а) CuO; b) Au2O; в) PbO2; d) Li 3 N; д) AlF3. |
| Решение | Определянето на валентността на елементите в химично съединение трябва да започне с посочване на валентността на известен елемент. Във вариант "а" - това е кислород, тъй като неговата валентност винаги е равна на II: Поставяме получената стойност вдясно от химическия знак на този елемент, обозначавайки го с арабски цифри: Сега разделяме общия брой единици на валентност на броя на атомите (индекс) на елемента, за който е известна валентността: Поставяме полученото частно (2) с римска цифра върху желания елемент като негова валентност: Това означава, че валентността на елементите в съединението CuO е: за медта - II и за кислорода - II. По същия начин определяме валентностите на елементите в други съединения: б) Au I 2 O II; в) Pb IV O II 2; г) Li I 3 N II; д) Al III F I 3 . |
| Отговор | а) Cu II O II б) Au I 2 O II; в) Pb IV O II 2; г) Li I 3 N II; д) Al III F I 3 |
В заобикалящия ни свят отделни атоми на химически елементи "сами по себе си" съществуват много рядко, като правило атомите на различни елементи се комбинират помежду си, за да образуват молекули.
Ако няколко еднакви атома се комбинират заедно, се получава просто вещество (съвременната наука познава около 500 прости вещества), но много по-често не идентични атоми се комбинират заедно, които образуват сложни вещества (виж Атомно-молекулярна теория).
Примери за прости вещества: O 2 (кислород), O 3 (озон).
Примери за сложни вещества: NaCl (трапезна сол), H 2 SO 4 (сярна киселина), H 2 O (вода).
Съставът и структурата на молекулите се описват с химични формули, които показват кои химични елементи са част от веществото, както и колко атома на даден химичен елемент са включени в молекулата на веществото. Например, молекула на сярна киселина (H 2 SO 4) съдържа водород (2 атома), сяра (1 атом), кислород (4 атома).
Според химическата формула е много лесно да се определи молекулното тегло на веществото, което е равно на сумата от атомните маси.
Молекулното тегло на сярната киселина е: H 2 SO 4 \u003d 1 2 + 32 + 16 4 \u003d 98.
Друга много важна количествена характеристика на взаимодействащите атоми е валентност.
Валентността се определя от броя на връзките, които един атом образува с други атоми. За да напишете правилната формула на дадено вещество, трябва да знаете валентността на атомите, които изграждат това вещество.
В структурните формули химичните връзки между атомите са обозначени с черта (вижте формулите за ковалентни връзки), докато всяка химична връзка се образува от два електрона на съседни атоми (всеки от атомите отделя за тази цел един от своите електрони, разположен в най-външния орбитален). Така валентността на един атом (броят на връзките, които един атом може да образува със съседните атоми) се определя от броя на неговите несдвоени валентни електрони.
Някои химични елементи винаги показват постоянна валентност:
Други елементи имат променлива валентност.
Валентността на неизвестен атом на дадено вещество може да се определи от други атоми с известна валентност, които са включени в това вещество.
Например сярата може да има валенции - 2, 4, 6.
Нека да определим каква валентност има сярата в съединенията: H 2 S, SO 2, SO 3?
Известно е, че валентността на водорода = 1, а валентността на кислорода = 2. За да се реши задачата, е необходимо да се умножи известната валентност на атома по броя на тези атоми, включени в веществото: H 2 = 2 ; О2 = 4; O 3 \u003d 6. Тъй като във всички формули присъства само един серен атом, получените числа ще покажат валентността на сярата в тези формули.
Познавайки валентността на всички елементи, които съставляват веществото, можете да съставите правилната химична формула на веществото. За да направите това, първо трябва да намерите най-малкото общо кратно и след това, за да определите броя на атомите на даден елемент, разделете най-малкото общо кратно на валентността на всеки атом, включен във формулата.
Например, фосфорният оксид включва фосфор (валентност 5) и кислород (2). Най-малкото общо кратно ще бъде 5 2 = 10. 10/5 = 2; 10/2 = 5. Получаваме формулата P 2 O 5.
Защо някои атоми могат да имат само една валентност, докато други могат да имат няколко? За отговор на този въпрос вижте
Понятието "валентност" се формира в химията от началото на 19 век. Английският учен Е. Франкланд забеляза, че всички елементи могат да образуват само определен брой връзки с атомите на други елементи. Той го нарече "свързваща сила". По-късно немският учен Ф. А. Кекуле изследва метана и стига до извода, че един въглероден атом може да прикрепи само четири водородни атома при нормални условия.
Той го нарече основно. Основността на въглерода е четири. Тоест въглеродът може да образува четири връзки с други елементи.
Във връзка с
Съученици
Концепцията е доразвита в трудовете на Д. И. Менделеев. Дмитрий Иванович разработи теорията за периодичните промени в свойствата на простите вещества. Той определя свързващата сила като способността на един елемент да прикрепи определен брой атоми на друг елемент.
Дефиниция според периодичната таблица
Периодичната таблица улеснява определянето на основността на елементите. За това трябва да може да чете периодичната таблица. Таблицата има осем групи вертикално и точки хоризонтално. Ако периодът се състои от два реда, тогава той се нарича голям, а ако се състои от един - малък. Елементите вертикално в колони, в групи са неравномерно разпределени. Валентността винаги се обозначава с римски цифри.
За да определите валентността, трябва да знаете какво е тя. За металите от главните подгрупи тя винаги е постоянна, докато за неметалите и металите от вторичните подгрупи може да бъде променлива.
Константата е равна на номера на групата. Една променлива може да бъде по-висока или по-ниска. Най-високата променлива е равна на номера на групата, а най-ниската се изчислява по формулата: осем минус номерът на групата . Когато определяте, имайте предвид:
- за водорода е равно на I;
- кислородът има II.
Ако съединението има водороден или кислороден атом, тогава не е трудно да се определи неговата валентност, особено ако имаме хидрид или оксид пред нас.
Формула и алгоритъм
Най-малката валентност за онези елементи, които са разположени вдясно и по-горе в таблицата. Обратно, ако елементът е по-нисък и вляво, тогава той ще бъде по-висок. Да я определя е необходимо да следвате универсалния алгоритъм:
Пример: вземете амонячното съединение - NH3. Знаем, че водородният атом има постоянна валентност и е равен на I. Умножаваме I по 3 (броя на атомите) - най-малкото кратно е 3. Азотът в тази формула има индекс, равен на едно. Оттук и заключението: разделяме 3 на 1 и получаваме, че за азота е равно на IIII.
Стойността на водорода и кислорода винаги е лесна за определяне. По-трудно е, когато трябва да се определи без тях. Например , SiCl4 съединение. Как да определим валентността на елементите в този случай? Хлорът е в група 7. Това означава, че неговата валентност е 7 или 1 (осем минус номера на групата). Силицият е в четвъртата група, така че неговият свързващ потенциал е четири. Става логично, че хлорът показва най-ниската валентност в тази ситуация и тя е равна на I.
В съвременните учебници по химия винаги има таблица на валентността на химичните елементи. Това значително улеснява задачата за учениците. Темата се изучава в осми клас - в курса по неорганична химия.
Модерни възгледи
Съвременни представи за валентносттавъз основа на структурата на атомите. Атомът се състои от ядро и орбитиращи електрони.
Самото ядро е изградено от протони и неутрони, които определят атомното тегло. За да бъде веществото стабилно, неговите енергийни нива трябва да са пълни и да имат осем електрона.
Когато си взаимодействат, елементите се стремят към стабилност и или даряват своите несдвоени електрони, или ги приемат. Взаимодействието се извършва на принципа "кое е по-лесно" - да дадете или да получите електрони. Зависи и от това как се променя валентността в периодичната таблица. Броят на несдвоените електрони във външната енергийна орбитала е равен на номера на групата.
Като пример
алкален метал натрийе в първата група на периодичната система на Менделеев. Това означава, че има един несдвоен електрон във външното енергийно ниво. Хлорът е в седма група. Това означава, че хлорът има седем несдвоени електрона. За да завърши енергийното ниво, на хлора му липсва точно един електрон. Натрият му отдава своя електрон и става стабилен в съединението. Хлорът получава допълнителен електрон и също става стабилен. В резултат на това се появява връзка и силна връзка - NaCl - известната готварска сол. Валентността на хлора и натрия в този случай ще бъде равна на 1.
Валентността е способността на атомите да свързват определен брой други атоми към себе си.
Един атом на друг едновалентен елемент се комбинира с един атом на едновалентен елемент(HCl) . Два едновалентни атома се комбинират с атом на двувалентен елемент(H2O) или един двувалентен атом(CaO) . Това означава, че валентността на даден елемент може да бъде представена като число, което показва с колко атома на едновалентен елемент може да се комбинира атом на даден елемент. Валентността на елемент е броят на връзките, които атомът образува:
Na – едновалентен (една връзка)
з – едновалентен (една връзка)
О - двувалентен (две връзки на атом)
С - шествалентен (образува шест връзки със съседни атоми)
Правила за определяне на валентността
елементи във връзките
1. Валентност водородвземете за аз(мерна единица). След това, в съответствие с формулата на водата H 2 O, два водородни атома са прикрепени към един кислороден атом.
2. Кислородв своите съединения винаги проявява валентност II. Следователно въглеродът в съединението CO 2 (въглероден диоксид) има валентност IV.
3. Най-висока валентносте равно на номер на групата .
4. по-ниска валентносте равно на разликата между числото 8 (броя на групите в таблицата) и номера на групата, в която се намира този елемент, т.е. 8 - н групи .
5. За металите от подгрупи "А" валентността е равна на номера на групата.
6. При неметалите се проявяват главно две валенции: висша и нисша.
Например: сярата има по-висока валентност VI и по-ниска (8 - 6), равна на II; фосфорът проявява валентности V и III.
7. Валентността може да бъде постоянна или променлива.
Валентността на елементите трябва да се знае, за да се съставят химичните формули на съединенията.
Алгоритъм за формулиране на съединение на фосфорен оксид
|
Секвениране |
Формулиране на фосфорен оксид |
|
1. Напишете символи на елементи |
Р О |
|
2. Определете валентностите на елементите |
V II |
|
3. Намерете най-малкото общо кратно на числените стойности на валентностите |
5 2 = 10 |
|
4. Намерете съотношенията между атомите на елементите, като разделите намереното най-малко кратно на съответните валентности на елементите |
10: 5 = 2, 10: 2 = 5; Р:О=2:5 |
|
5. Напишете индекси в символите на елемента |
R2O5 |
|
6. Формула на съединението (оксид) |
R2O5 |
Помня!
Характеристики на съставяне на химични формули на съединения.
1) Елементът, който е в Менделеевата таблица отдясно и отгоре, показва най-ниската валентност, а елементът, разположен отляво и отдолу, показва най-високата валентност.
Например, в комбинация с кислород, сярата проявява по-висока валентност VI, а кислородът - по-ниска II. Така че формулата за серен оксид ще бъде SO 3.
В комбинацията на силиций с въглерод първият проявява по-висока валентност IV, а вторият - по-ниска IV. Така че формулата
– SiC. Това е силициев карбид, основата на огнеупорни и абразивни материали.
2) Металният атом е на първо място във формулата.
2) Във формулите на съединенията неметалният атом, който проявява най-ниската валентност, винаги е на второ място и името на такова съединение завършва на "id".
Например,Цао - калциев оксид, NaCl - натриев хлорид, PbS - оловен сулфид.
Сега вие сами можете да напишете формулите на всякакви съединения на метали с неметали.
