Определение валентности химических элементов по формулам их соединений

Валентность — это способность атома химического элемента образовывать определённое число химических связей. Валентность определяется числом электронов, участвующих в образовании химической связи.

Валентность обозначается римскими цифрами и ставится над символами химических элементов в формуле соединения. Например, в молекуле воды H₂O валентность водорода равна I, а кислорода — II.

Для определения валентности необходимо знать состав соединения и уметь находить общее число валентных электронов каждого элемента.

Существует несколько способов определения валентности:

1. По таблице Менделеева.

В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева элементы расположены в порядке возрастания атомного номера. В таблице также указаны валентные электроны каждого элемента, которые определяют его валентность.

Например, у азота пять валентных электронов, поэтому его валентность может быть равна III, IV или V. У кислорода два валентных электрона, и его валентность равна II.

2. По формуле соединения.

Если известна формула соединения, можно определить валентность одного из элементов, зная валентность другого. Для этого нужно помнить, что сумма валентностей всех атомов в соединении должна быть равна нулю.

Рассмотрим пример. Пусть дана формула соединения FeCl₂. Хлор в соединениях всегда проявляет валентность I. Значит, чтобы сумма валентностей была равна нулю, железо должно иметь валентность II. Таким образом, валентность железа в данном соединении равна II, а хлора — I.

3. С помощью формул высших оксидов.

Высший оксид — это соединение элемента с кислородом, в котором элемент проявляет свою высшую валентность. Зная формулу высшего оксида, можно легко определить валентность элемента.

Пример: формула высшего оксида для серы — SO₃. Кислород в оксидах всегда имеет валентность II, значит, сера в этом соединении имеет валентность VI.

4. По структурной формуле.

Структурная формула показывает расположение атомов в молекуле и связи между ними. По структурной формуле можно определить валентность каждого атома.

Пример: рассмотрим структурную формулу молекулы воды H—O—H. Каждый атом водорода соединён с атомом кислорода одной связью, следовательно, водород имеет валентность I, кислород — II.

Важно помнить, что валентность не всегда совпадает с числом химических связей, образуемых атомом. Это связано с тем, что некоторые элементы могут образовывать кратные связи, то есть несколько связей между двумя атомами.

Примеры:

• азот в молекуле аммиака NH₃ имеет валентность III, но образует три одинарные связи;
• углерод в молекуле углекислого газа CO₂ имеет валентность IV, но образует две двойные связи.

Вопросы для закрепления материала:

1. Что такое валентность?
2. Как обозначается валентность?
3. Какие способы определения валентности вы знаете?
4. Приведите примеры определения валентности разными способами.
5. Почему валентность не всегда совпадает с числом связей?
6. Может ли валентность быть дробным числом?

Решение задач на определение валентности поможет закрепить полученные знания и научиться применять их на практике. Вот несколько примеров задач:

Задача 1. Определите валентность углерода в следующих соединениях: CO, CO₂, CH₄.Ответ: в CO валентность углерода II, в CO₂ — IV, в CH₄ — IV.

Задача 2. Определите валентность азота в следующих соединениях: N₂, NH₃, NO.Ответ: в N₂ валентность азота III, в NH₃ — III, в NO — II.