Атомы химических элементов могут образовывать различное число связей. Эта способность имеет специальное название – валентность. Давайте разберемся, как определить валентность по таблице Менделеева, узнаем, в чем заключается ее отличие от степени окисления, увидим закономерности, характерные для , углерода, фосфора, цинка, научимся находить валентность химических элементов.
Вконтакте
Основные сведения
Валентность – это возможность атомов различных химических элементов образовывать связи между собой. Другими словами можно сказать, что это способность атома присоединить к себе определенное количество других атомов.
Важно! Это не всегда постоянное число для одного и того же элемента. В разных соединениях элемент может обладать различными значениями.
Определение по таблице Д.И. Менделеева
Для определения этой способности атома по необходимо знать, что такое группы и подгруппы периодической таблицы .
Это вертикальные столбцы, которые делят все элементы по определенному признаку. В зависимости от признака, выделяют подразделения элементов.
Этими столбцами элементы делятся на тяжелые и легкие элементы, а также подгруппы — галогены, инертные газы и тому подобное.
Итак, для определения способности элемента образовывать связи нужно руководствоваться двумя правилами:
- Высшая валентность элемента равна номеру его группы.
- Низшая валентность находится как разница между числом 8 и номером группы, в которой расположен данный элемент.
Например, фосфор проявляет высшую валентность V – P 2 O 5 и низшую (8-5)=3– PF 3 .
Стоит также отметить несколько основных характеристик и особенностей при определении этого показателя:
- Валентность водорода всегда I – H 2 O, HNO 3 , H 3 PO 4 .
- Валентность всегда равна II – CO 2 , SO 3 .
- У металлов, которые расположены в главной подгруппе, этот показатель всегда равен номеру группы – Al 2 O 3 , NaOH, KH.
- Для неметаллов чаще всего проявляются только две валентности – высшая и низшая.
Также существуют элементы, у которых может быть 3 или 4 разных значений этого показателя. К ним относятся хлор, бор, йод, хром, сера и другие. Например, хлор обладает валентностью I, III, V, VII – HCl, ClF 3 ,ClF 5 ,HClO 4 соответственно.
Определение по формуле
Для определения по формуле можно воспользоваться несколькими правилами:
- Если известна валентность (V) одного из элементов в двойном соединении: допустим, есть соединение углерода и кислорода СО 2 , при этом мы знаем, что валентность кислорода всегда равна II, тогда можем воспользоваться таким правилом: произведение числа атомов на его V одного элемента должно равняться произведению числа атомов другого элемента на его V. Таким образом, валентность можно найти так – 2×2 (в молекуле 2 атома кислорода с V= 2), то есть валентность углерода равняется 4 . Рассмотрим еще несколько примеров: P 2 O 5 – тут валентность фосфора = (5*2)/2 = 5. HCl – валентность хлора будет равна I, так как в этой молекуле 1 атом водорода, и V= 1.
- Если известна валентность нескольких элементов, которые составляют группу: в молекуле гидроксида натрия NaOH валентность кислорода равняется II, а валентность водорода – I, таким образом группа -OH обладает одной свободной валентностью, так как кислород присоединил только один атом водорода и еще одна связь свободна. К ней и присоединится натрий. Можно сделать вывод, что натрий – одновалентный элемент.
Разница между степенью окисления и валентностью
Очень важно понимать принципиальную разницу между этими понятиями. Степень окисления – это условный электрический заряд
, которым обладает ядро атома, в то время как валентность – это количество связей, которые может установить ядро элемента.
Рассмотрим подробнее, что такое степень окисления. Согласно современной теории о строении атома, ядро элемента состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов без заряда, а вокруг него находятся электроны с отрицательным зарядом, которые уравновешивают заряд ядра и делают элемент электрически нейтральным.
В случае, если атом устанавливает связь с другим элементом, он отдает или принимает электроны , то есть выходит из состоянии баланса и начинает обладать электрическим зарядом. При этом если атом отдает электрон, он становится положительно заряженным, а если принимает – отрицательным.
Внимание! В соединении хлора и водорода HCl водород отдает один электрон и приобретает заряд +1, а хлор принимает электрон и становится отрицательным -1. В сложных соединениях, HNO 3 и H 2 SO 4 , степени окисления будут такими – H +1 N +5 O 3 -2 и H 2 +1 S +6 O 4 -2 .
Сравнивая два этих определения, можно сделать вывод, что валентность и степень окисления часто совпадают: валентность водорода +1 и валентность I, степень окисления кислорода -2 и V II, но очень важно помнить, что это правило выполняется не всегда !
В органическом соединении углерода под названием формальдегид и формулой HCOH у углерода степень окисления 0, но он обладает V, равной 4. В перекиси водорода H 2 O 2 у кислорода степень окисления +1, но V остается равной 2. Поэтому не следует отождествлять два этих понятия, так как в ряде случаев это может привести к ошибке.
Валентности распространенных элементов
Водород
Один из самых распространенных элементов во вселенной, встречается во многих соединениях и всегда обладает V=1
. Это связано со строением его внешней электронной орбитали, на которой у водорода находится 1 электрон.
На первом уровне может находиться не более двух электронов одновременно, таким образом, водород может либо отдать свой электрон и образовать связь (электронная оболочка останется пустой), либо принять 1 электрон, также образовав новую связь (электронная оболочка полностью заполнится).
Пример: H 2 O – 2 атома водорода с V=1 связаны с двухвалентным кислородом; HCl – одновалентные хлор и водород; HCN – синильная кислота, где водород также проявляет V, равную 1.
Элемента;
> прогнозировать возможные значения валентности элемента, исходя из его размещения в периодической системе;
> определять значения валентности элементов в бинарных соединениях по их формулам;
> составлять формулы бинарных соединений, исходя из значений валентности элементов.
Значение валентности элемента при необходимости указывают в химической формуле римской цифрой над его символом: В математических расчетах и тексте для этого используют арабские цифры.
Определите валентность элементов в молекулах аммиака NH 3 и метана CH 4 .
Сведения о валентности элементов в веществе можно представить другим способом. Сначала записывают на определенном расстоянии друг от друга символы каждого атома, находящегося в молекуле. Затем одновалентный атом соединяют с другим одной черточкой, от двухвалентного атома проводят две черточки и т. д.:
Такие формулы называют графическими. Они показывают порядок соединения атомов в молекулах.
Молекула простого вещества водорода имеет графическую формулу H-H. Аналогичными являются графические формулы молекул фтора, хлора, брома, иода. Графическая формула молекулы кислорода 0=0, а молекулы
азота .
Составляя такие формулы для молекул сложных веществ, следует иметь в виду, что атомы одного элемента, как правило, не соединены между собой.
Изобразите графические формулы молекул аммиака и метана.
Из графической формулы молекулы легко определить валентность каждого атома. Значение валентности равно количеству черточек, которые исходят от атома.
Для соединений ионного и атомного строения графические формулы не используют.
Валентность элемента и его размещение в периодической системе.
Некоторые элементы имеют постоянную валентность.
Это интересно
В начале XIX в. во взглядах на состав химических соединений господствовал
принцип «наибольшей простоты». Так, формулу воды записывали HO, а не H 2 O.
Гидроген и Флуор всегда одновалентны, а Оксиген
- двухвалентен. Другие элементы с постоянной валентностью находятся в I-III группах периодической системы, причем значение валентности каждого элемента совпадает с номером группы. Так, элемент I группы Литий одновалентен, элемент II группы Магний двухвалентен, а элемент III группы Бор трехвалентен. Исключениями являются элементы I группы Купрум (значения валентности - I и 2) и Аурум (I и 3).
Большинство элементов имеют переменную валентность. Приводим ее значения для некоторых из них:
Плюмбум (IV группа) - 2,4;
Фосфор (V группа) - 3,5;
Хром (VI группа) - 2, 3, 6;
Сульфур (VI группа) - 2, 4, 6;
Манган (VII группа) - 2, 4, 6, 7;
Хлор (VII группа) - I, 3, 5, 7.
Из этих сведений вытекает важное правило: максимальное значение валентности элемента совпадает с номером группы, в которой он находится1. Поскольку в периодической системе
восемь групп, то значения валентности элементов могут быть от I до 8.
Существует еще одно правило: значение валентности неметаллического элемента в соединении с Гидрогеном или с металлическим элементом равно 8 минус номер группы, в которой размещен элемент. Подтвердим его примерами соединений элементов с Гидрогеном. Элемент VII группы Иод в иодоводороде HI одновалентен (8-7=1), элемент VI группы Оксиген в воде H 2 O двухвалентен (8 - 6 = 2), элемент V группы Нитроген в аммиаке
NH3 трехвалентен (8 - 5 = 3).
Определение валентности элементов в бинарном соединении по его формуле.
Бинарным 2 называют соединение, образованное двумя элементами.
1 Существует несколько исключений.
2 Термин происходит от латинского слова binarius - двойной; состоящий из двух частей.
Это интересно
Формулы соединений, образованных тремя и более элементами, составляют иначе.
Выяснить значение валентности элемента в соединении нужно тогда, когда элемент имеет переменную валентность. Как выполняют такое задание , покажем на примере.
Найдем значение валентности Иода в его соединении с Оксигеном, которое имеет формулу I 2 O 5 .
Вы знаете, что Оксиген - двухвалентный элемент. Запишем значение его валентности над символом этого элемента в химической формуле соединения: . На 5 атомов Оксигена приходится 2 * 5 = 10 единиц валентности. Их нужно «распределить» между двумя атомами Иода (10: 2 = 5). Из этого следует, что Иод в соединении пятивалентен.
Формула соединения с обозначением валентности элементов -
Определите валентность элементов в соединениях с формулами CO 2 и Cl 2 O 7 .
Составление химических формул соединений по валентности элементов.
Выполним задание, противоположное предыдущему, - составим химическую формулу соединения Сульфура с Оксигеном, в котором Сульфур шестивалентен.
Сначала запишем символы элементов, образующих соединение, и укажем над ними значения валентности: . Затем находим наименьшее число, которое делится без остатка на оба значения валентности. Это число 6. Делим его на значение валентности каждого элемента и получаем соответствующие индексы в химической формуле соединения: 
.
Для проверки химической формулы используют правило: произведения значений валентности каждого элемента на количество его атомов в формуле одинаковы. Эти произведения для только что выведенной химической формулы: 6 -1 = 2-3.
Запомните, что в формулах соединений, в том числе бинарных, сначала записывают символы металлических элементов, а потом - неметаллических. Если соединение образовано только неметаллическими элементами и среди них есть Оксиген или Флуор, то эти элементы записывают последними.
Это интересно
Порядок записи элементов в формуле соединения Оксигена с Флуором такой: OF 2 .
Составьте химические формулы соединений Бора с Флуором и Оксигеном.
Причины соединения атомов друг с другом и объяснение значений валентности элементов связаны со строением атомов. Этот материал будет рассмотрен в 8 классе.
Выводы
Валентность - это способность атома соединяться с определенным количеством таких же или других атомов.
Существуют элементы с постоянной и переменной валентностью. Гидроген и Флуор всегда одновалентны, Оксиген - двухвалентен.
Значения валентности элементов отражают в графических формулах молекул соответствующим количеством черточек возле атомов.
Произведения значений валентности каждого элемента на количество его атомов в формуле бинарного соединения одинаковы.
?
75. Что такое валентность? Назовите максимальное и минимальное значения валентности химических элементов.
76. Укажите символы элементов, имеющих постоянную валентность: К, Ca, Cu, Cl, Zn, F, Н.
77. Определите валентность всех элементов в соединениях, которые имеют такие формулы: 
78. Определите валентность элементов в соединениях с такими формулами:
a) BaH 2 , V 2 O 5 , MoS 3 , SiF 4 , Li 3 P; б) CuS, TiCI 4 , Ca 3 N 2 , P 2 O 3 , Mn 2 O 7 .
79. Составьте формулы соединений, образованных элементами с постоянной валентностью: Na...H..., Ba...F..., Al...О..., AI...F....
80. Составьте формулы соединений, используя указанные валентности некоторых элементов:
81. Напишите формулы соединений с Оксигеном таких элементов: а) Лития; б) Магния; в) Осмия (проявляет валентность 4 и 8).
82. Изобразите графические формулы молекул CI 2 O, PH 3 , SO 3 .
83. Определите валентность элементов по графическим формулам молекул:
На досуге
«Конструируем» молекулы
Рис. 45. Модель молекулы метана CH 4
По графическим формулам можно изготовлять модели молекул (рис. 45). Самым удобным материалом для этого является пластилин. Из него делают шарикиатомы (для атомов различных элементов используют пластилин разного цвета). Шарики соединяют с помощью спичек; каждая спичка заменяет одну черточку в графической формуле молекулы.
Изготовьте модели молекул H 2 , O 2 , H 2 O (имеет угловую форму), NH3 (имеет форму пирамиды), CO 2 (имеет линейную форму).
Валентность – это способность атомов присоединять к себе определенное число других атомов.
С одним атомом одновалентного элемента соединяется один атом другого одновалентного элемента (HСl ). С атомом двухвалентного элемента соединяются два атома одновалентного (H 2 O) или один атом двухвалентного (CaO). Значит, валентность элемента можно представить как число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента может соединяться атом данного элемента. Валентность элемента – это число связей, которое образует атом:
Na – одновалентен (одна связь)
H – одновалентен (одна связь)
O – двухвалентен (две связи у каждого атома)
S – шестивалентна (образует шесть связей с соседними атомами)
Правила
определения валентности
элементов в соединениях
1. Валентность водорода принимают за I (единицу). Тогда в соответствии с формулой воды Н 2 О к одному атому кислорода присоединено два атома водорода.
2. Кислород в своих соединениях всегда проявляет валентность II . Поэтому углерод в соединении СО 2 (углекислый газ) имеет валентность IV.
3. Высшая валентность равна номеру группы .
4. Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в таблице) и номером группы, в которой находится данный элемент, т.е. 8 - N группы .
5. У металлов, находящихся в «А» подгруппах, валентность равна номеру группы.
6. У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая.
Например: сера имеет высшую валентность VI и низшую (8 – 6), равную II; фосфор проявляет валентности V и III.
7. Валентность может быть постоянной или переменной.
Валентность элементов необходимо знать, чтобы составлять химические формулы соединений.
Алгоритм составления формулы соединения оксида фосфора
|
Последовательность действий |
Составление формулы оксида фосфора |
|
1. Написать символы элементов |
Р О |
|
2. Определить валентности элементов |
V II
|
|
3. Найти наименьшее общее кратное численных значений валентностей |
5 2 = 10 |
|
4. Найти соотношения между атомами элементов путем деления найденного наименьшего кратного на соответствующие валентности элементов |
10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P: О = 2: 5 |
|
5. Записать индексы при символах элементов |
Р 2 О 5 |
|
6. Формула соединения (оксида) |
Р 2 О 5 |
Запомните!
Особенности составления химических формул соединений.
1) Низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в таблице Д.И.Менделеева правее и выше, а высшую валентность – элемент, расположенный левее и ниже.
Например, в соединении с кислородом сера проявляет высшую валентность VI, а кислород – низшую II. Таким образом, формула оксида серы будет SO 3.
В соединении кремния с углеродом первый
проявляет высшую валентность IV, а второй – низшую IV. Значит, формула
– SiC. Это карбид кремния, основа огнеупорных и абразивных материалов.
2) Атом металла стоит в формуле на первом месте.
2) В формулах соединений атом неметалла, проявляющий низшую валентность, всегда стоит на втором месте, а название такого соединения оканчивается на «ид».
Например, СаО – оксид кальция, NaCl – хлорид натрия, PbS – сульфид свинца.
Теперь вы сами можете написать формулы любых соединений металлов с неметаллами.
- одновалентны водород, галогены, щелочные металлы
- двухвалентны кислород, щелочноземельные металлы.
- трехвалентны алюминий (Al) и бор (B).
- высшая валентность соответстует (равна) номеру группы;
- низшая же валентность определяется формулой: номер группы - 8.
- II в соединении H2S
- IV в соединении SO2
- VI в соединении SO3
Для того чтобы определить валентность того или иного вещества, вам нужно взглянуть на периодическую таблицу химических элементов Менделеева, обозначения римскими цифрами будут являться валентностями тех или иных веществ в этой таблице. К примеру, НО, водород (Н) будет всегда одновалентным а, а кислород (О) всегда двухвалентным. Вот ниже некая шпаргалка, которая как я полагаю поможет вам)
В первую очередь стоит отметить, что химические элементы могут иметь как постоянную, так и переменную валентность. Что касается постоянной валентности, то такие элементы вам просто напросто необходимо заучить
Одновалентными считаются щелочные металлы, водород, а также галогены;
А вот трхвалентен бор и алюминий.
Итак, теперь давайте пройдмся по таблице Менделеева для определения валентности. Самая высокая валентность для элемента всегда приравнивается к его номеру группы
Низшая валентность же узнатся путм вычитания из 8 номера группы. Низшей валентностью наделены неметаллы в большей степени.
Химические элементы могут быть постоянной или переменной валентности. Элементы с постоянной валентностью необходимо выучить. Всегда
Валентность можно определить по таблице Менделеева . Высшая валентность элемента всегда равна номеру группы, в которой он находится.
Низшей переменной валентностью чаще всего обладают неметаллы. Чтобы узнать низшую валентность, из 8 вычитают номер группы - в результате будет искомая величина. Например, сера находится в 6 группе и е высшая валентность - VI, низшая валентность будет II (86=2).
Согласно школьному определению валентность это способность химического элемента образовывать то или иное количество химических связей с другими атомами.
Как известно, валентность бывает постоянной (когда химический элемент образует всегда одно и то же количество связей с другими атомами) и переменной (когда в зависимости от того или иного вещества валентность одного и того же элемента изменяется).
Определить валентность нам поможет периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Действуют такие правила:
1) Максимальная валентность химического элемента равняется номеру группы. Например, хлор находится в 7-й группе, а значит, у него максимальная валентность равна 7. Сера: она в 6-й группе, значит, у не максимальная валентность равна 6.
2) Минимальная валентность для неметаллов равна 8 минус номер группы. Например, минимальная валентность того же хлора равна 8 7, то есть 1.
Увы, из обоих правил имеются исключения.
Например, медь находится в 1-й группе, однако максимальная валентность меди равна не 1, а 2.
Кислород находится в 6-й группе, но у него валентность почти всегда 2, а вовсе не 6.
Полезно помнить ещ следующие правила:
3) Все щелочные металлы (металлы I группы, главной подгруппы) всегда имеют валентность 1 . Например, валентность натрия всегда равна 1, потому что это щелочной металл.
4) Все щлочно-земельные металлы (металлы II группы, главной подгруппы) всегда имеют валентность 2 . Например, валентность магния всегда равна 2, потому что это щлочно-земельный металл.
5) Алюминий всегда имеет валентность 3.
6) Водород всегда имеет валентность 1.
7) Кислород практически всегда имеет валентность 2.
8) Углерод практически всегда имеет валентность 4.
Следует помнить, что в разных источниках определения валентности могут отличаться.
Более или менее точно валентность можно определить как количество общих электронных пар, посредством которых данный атом связан с другими .
Согласно такому определению, валентность азота в HNO3 равна 4, а не 5. Пятивалентным азот быть не может, потому что в таком случае вокруг атома азота кружилось бы 10 электронов. А такого не может быть, потому что максимум электронов составляет 8.
Валентность любого химического элемента - это его свойство, а точнее свойство его атомов (атомов этого элемента) удерживать какое - то количество атомов, но уже другого хим - ого элемента.
Существуют Хим - ие элементы как с постоянной, так и с переменной валентностью, которая меняется в зависимости от того в соединение с каким элементом он (данный элемент) находится или же вступает.
Валентности некоторых химических элементов:
Перейдем теперь к тому, как же определяется валентность элемента по таблице.
Итак, валентность можно определить по таблице Менделеева :
Из школьного курса по химии мы знаем, что все химические элементы могут быть с постоянной или же переменной валентностью. Элементы у которых постоянная валентность нужно просто запомнить (например водород, кислород, щелочные металлы и другие элементы). Валентность легко определить по таблице Менделеева, которая есть в любом учебнике по химии. Высшая валентность соответствует своему номеру группы, в которой она расположена.
Валентность какого-либо элемента можно определить по самой таблице Менделеева, по номеру группы.
По крайней мере, так можно поступать в случае с металлами, ведь их валентность равна номеру группы.
С неметаллами немного другая история: их высшая валентность (в соединениях с кислородом) также равна номеру группы, а вот низшую валентность (в соединениях с водородом и металлами) нужно определять по следующей формуле: 8 - номер группы.
Чем больше работаешь с химическими элементами, тем лучше запоминаешь и их валентность. А для начала хватит и такой шпаргалки:
Розовым цветом выделены те элементы, чья валентность непостоянна.
Валетность- это способность атомов одних химических элементов присоединить к себе атомы других элементов. Для успешного написания формул, правильного решения задач необходимо хорошо знать, как определить валентность. Для начала нужно выучить все элементы с постоянной валентностью. Вот они: 1. Водород, галогены, щелочные металлы(всегда одновалентны) ; 2. Кислород и щелочноземельные металлы (двухвалентны) ; 3. B и Al (трехвалентны) . Чтобы определить валентность по таблице Менделеева , нужно выяснить в какой группе стоит химический элемент и определить, находится он в основной группе или побочной.
Элемент может иметь одну или несколько валентностей.
Максимальная валентность элементов равна числу валентных электронов. Мы можем определить валентность, зная расположение элемента в периодической таблице. Максимальное число валентности равно номеру группы, в которой находится необходимый элемент.
Валентность обозначается римской цифрой и, как правило, пишется в правом верхнем углу символа элемента.
Некоторые элементы могут иметь разную валентность в разных соединениях.
Например, сера имеет следующие валентности:
Правила определения валентности не как просты в использовании, поэтомуих нужно запомнить.
Определять валентность по таблице Менделеева просто. Как правило она соответствует номеру группы в которой элемент расположен. Но есть элементы, которые в разных соединениях могут иметь разную валентность. В этом случае речь идет о постоянной и переменной валентности. Переменная может быть максимальной, равной номеру группы, а может быть минимальной или промежуточной.
Но гораздо интереснее определять валентность в соединениях. Для этого существует ряд правил. Прежде всего легко определить валентность элементов если один элемент в соединении обладает постоянной валентностью, например это кислород или водород. Слева ставится восстановитель, то есть элемент с положительной валентностью, справа - окислитель, то есть элемент с отрицательной валентностью. Индекс элемента с постоянной валентностью умножается на эту валентность и делится на индекс элемента с неизвестной валентностью.
Пример: оксиды кремния. Валентность кислорода -2. Найдем валентность кремния.
SiO 1*2/1=2 Валентность кремния в моноксиде равна +2.
SiO2 2*2/1=4 Валентность кремния в диоксиде равна +4.
Загрузка...