2. Значения валентности химических элементов

Валентность химических элементов
1. Понятие «валентность»
Состав большинства веществ постоянен. Например, молекула воды всегда содержит 2 атома водорода
и 1 атом кислорода – Н2О. Возникает вопрос: почему вещества имеют постоянный состав?
Проанализируем состав предложенных веществ: Н2О, NaH, NH3, CH4, HCl. Все они состоят из атомов
двух химических элементов, один из которых водород. На один атом химического элемента может
приходиться 1,2,3,4 атома водорода. Но ни в одном веществе не будетна один атом
водорода приходиться несколько атомов другого химического элемента. Таким образом, атом
водорода может присоединять к себе минимальное количество атомов другого элемента, а точнее,
только один.
Свойство атомов химического элемента присоединять к себе определенное число атомов других
элементов называется валентностью.
2. Значения валентности химических элементов
Некоторые химические элементы имеют постоянные значения валентности (например, водород(I) и
кислород(II)), другие могут проявлять несколько значений валентности (например, железо(II,III),
сера(II,IV,VI), углерод(II,IV)), их называют элементами с переменной валентностью. Значения
валентности некоторых химических элементов приведены в учебнике.
3. Графические формулы веществ
Зная валентности химических элементов, можно объяснить, почему вещество имеет именно такую
химическую формулу. Например, формула воды H2O. Обозначим валентные возможности химического
элемента с помощью черточек. Водород имеет валентность I, а кислород – II: Н- и -О-. Каждый атом
может полностью использовать свои валентные возможности, если на один атом кислорода будет
приходиться два атома водорода. Последовательность соединения атомов в молекуле воды можно
представить в виде формулы: Н-О-Н.
Формула, в которой показана последовательность соединения атомов в молекуле,
называется графической (или структурной).
Рис. 1. Графическая формула воды
4. Определение валентности элемента по химической формуле
вещества
Зная формулу вещества, состоящего из атомов двух химических элементов, и валентность одного из
них, можно определить валентность другого элемента.
Пример 1. Определим валентность углерода в веществе СН4. Зная, что валентность водорода всегда
равна I, а углерод присоединил к себе 4 атома водорода, можно утверждать, что валентность углерода
равна IV. Валентность атомов обозначается римской цифрой над знаком элемента:
.
Пример 2. Определим валентность фосфорав соединении Р2О5. Для этого необходимо выполнить
следующие действия:
1. над знаком кислорода записать значение его валентности – II (кислород имеет постоянное значение
валентности);
2. умножив валентность кислорода на число атомов кислорода в молекуле, найти общее число единиц
валентности – 2·5=10;
3. разделить полученное общее число единиц валентностей на число атомов фосфора в молекуле –
10:2=5.
Таким образом, валентность фосфора в данном соединении равна V –
.
Составление формул веществ по
валентности элементов
1. Использование графических формул для вывода химических формул
веществ
Графические (структурные) формулы показывают порядок соединения атомов в молекуле и
реализацию валентных возможностей атомов элементов. Зная валентности атомов элементов и
используя графическую формулу, можно вывести химическую формулу вещества.
Пример. Сера может иметь валентность IV, а валентность кислорода всегда равна II. Составим
формулу вещества, образованного этими элементами.
Обозначим валентные возможности атомов черточками: =S= и =O .
Для насыщения всех валентных возможностей атома серы необходимо два атома кислорода. Число
общих единиц валентностей равно четырем. Таким образом, графическая формула данного вещества:
О=S=О. Химическая формула вещества – SO2. Название вещества - сернистый газ.
Рис. 1. Составление химической формулы сернистого газа
2. Составление химических формул веществ без использования
графических формул
Можно выводить химические формулы вещества без использования графических формул.
Пример 1. Составим формулу вещества, образованного атомами серы (с валентностью IV) и атомами
кислорода. Для этого:
1. запишем знаки элементов – серы и кислорода, а над ними укажем их валентности;
2. определим число общих единиц валентности, оно равно наименьшему общему кратному
валентностей элементов: НОК (2,4)= 4;
3. определим число атомов каждого химического элемента в молекуле, разделив число общих единиц
валентности на валентность элемента;
4. запишем формулу вещества: SO2.
Пример 2. Составим формулу вещества, образованного атомами фосфора (с валентностью V) и
атомами кислорода.
1. Запишем знаки элементов и над ними укажем их валентности:
2. Найдем число общих единиц валентности: НОК(2,5)=10
3. Найдем число атомов фосфора в молекуле: 10:5=2.
4. Найдем число атомов кислорода в молекуле: 10:2=5.
5. Запишем формулу вещества:
.
Рис. 2. Составление химической формулы оксида фосфора
.