"Химия", Кузнецова Л.М.
Валентность показывает, сколько химических связей способен образовать атом с другими атомами в соединении. Она помогает понять состав вещества и составлять формулы бинарных соединений — веществ из атомов двух элементов. Для расчётов используют известные валентности водорода и кислорода, а затем сопоставляют число связей атомов. У одних элементов валентность постоянная, у других она зависит от вещества.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Валентность — способность атома элемента образовывать определённое число химических связей. Она показывает, сколько связей атом образует с другими атомами в составе конкретного вещества. По валентности можно сопоставить атомы в формуле и понять, какое соотношение элементов возможно.
Единица валентности — одна химическая связь атома с другим атомом. В структурной формуле связь обычно изображают чертой, поэтому для отдельного атома считают число черт, отходящих от него. Двойную и тройную связи учитывают соответственно как две и три единицы.
Постоянная валентность — валентность, одинаковая в рассматриваемых соединениях элемента. Например, водород обычно одновалентен, а кислород — двухвалентен. Эти значения служат опорой: если валентность одного элемента известна, по составу соединения можно найти валентность другого.
Переменная валентность — способность атомов одного элемента проявлять разные валентности в разных соединениях. Например, железо бывает двух- и трёхвалентным, а сера — двух-, четырёх- и шестивалентной. Поэтому для такого элемента валентность определяют не по одному его названию, а с учётом конкретного вещества.
Валентность отражает число связей, которыми атом соединён с другими атомами. Связи возникают в конкретном веществе, поэтому валентность определяют для атома в составе данного соединения, а не рассматривают отдельно от него. Если формула структурная, число связей можно увидеть непосредственно; если дана только формула состава, валентность находят по известным значениям и числу атомов.
Водород обычно образует одну связь, поэтому его валентность принимают равной I. Кислород обычно образует две связи, и его валентность равна II. Эти значения позволяют рассуждать о других элементах: например, если атом элемента соединён с тремя одновалентными атомами водорода, его валентность равна III. Само число атомов важно учитывать вместе с валентностью каждого из них.
Чтобы составить формулу бинарного соединения, нужно уравнять общее число связей атомов двух элементов. Для этого подбирают индексы: произведение индекса на валентность должно дать одинаковое число для обоих элементов. После этого индексы, если возможно, сокращают до наименьшего целого отношения. Индекс 1 не пишут, а валентности над символами в готовой формуле обычно не указывают.
Если формула бинарного соединения уже дана, а валентность одного элемента известна, сначала учитывают, сколько атомов этого элемента содержится в формуле. Их суммарное число связей равно произведению индекса на валентность. Затем это число связывают с числом атомов второго элемента, чтобы определить его валентность; при нескольких одинаковых атомах второго элемента общее число связей делят между ними.
У ряда элементов валентность меняется в зависимости от того, с какими атомами и в каком соединении они связаны. Разные соединения могут требовать от атома разного числа связей, поэтому один элемент способен проявлять несколько валентностей. Название элемента само по себе не указывает, какая из них реализована: нужна формула соединения или другая информация о его составе.
| Случай | Что известно | Пример | Что определить или записать |
|---|---|---|---|
| Постоянная валентность водорода | Водород обычно имеет валентность I | H₂O | Использовать I при поиске валентности другого элемента |
| Постоянная валентность кислорода | Кислород обычно имеет валентность II | SO₃ | Учитывать II для каждого атома кислорода |
| Элемент с переменной валентностью | Валентность зависит от соединения | FeO и Fe₂O₃ | Определить значение по формуле вещества |
| Составление формулы бинарного соединения | Известны символы элементов и их валентности | Al(III) и O(II) | Подобрать индексы в простейшем отношении |
| Определение валентности по формуле | Известны формула и валентность одного элемента | SO₃, O(II) | Найти валентность второго элемента |
Сначала найдите случай, который соответствует задаче, и выпишите известные валентности и индексы. Затем сопоставьте число связей атомов: для каждого элемента умножьте его валентность на число атомов. Такой способ помогает не спутать индекс с валентностью и проверять результат.
Это соединение состоит из двух элементов, а значит, оно бинарное. Для водорода и кислорода можно использовать известные постоянные валентности. Проверим, согласуются ли они с числом атомов в формуле.
Ответ: в H₂O водород имеет валентность I, кислород — II.
Чтобы записать формулу, нужно подобрать такое число атомов алюминия и кислорода, при котором общее число связей совпадает. Валентность кислорода обычно равна II. Поэтому один атом алюминия образует три связи, а один атом кислорода — две.
Ответ: формула соединения — Al₂O₃.
В формуле один атом серы и три атома кислорода. Каждый атом кислорода имеет валентность II, поэтому вместе атомы кислорода образуют шесть связей. Поскольку атом серы один, именно он должен иметь валентность VI, чтобы число связей было уравновешено.
Ответ: в SO₃ сера шестивалентна.
Валентность иногда путают с зарядом иона и записывают со знаком «плюс» или «минус». Причина — обе характеристики связаны с поведением атомов в соединениях, но они показывают разное. Валентность обозначает число связей и не имеет знака; при проверке уточните, спрашивают ли о числе связей или о заряде.
Индекс в формуле принимают за валентность, хотя индекс показывает число атомов элемента. Например, цифра 3 в SO₃ говорит о трёх атомах кислорода, а его валентность II устанавливают отдельно. Проверяйте себя: для вычисления валентности учитывайте и индекс, и известную валентность другого элемента.
Валентность могут записать арабской цифрой или поставить как индекс. Так смешивают две разные записи: валентность обозначают римской цифрой, а индекс — арабской цифрой справа внизу у символа элемента. Перед сдачей ответа проверьте, что римская цифра не оказалась частью химической формулы.
Ещё одна ошибка — считать, что у любого элемента всегда одна валентность. Так могут подумать, если сначала встречались лишь элементы с постоянными значениями. У железа и серы валентность меняется, поэтому сверяйте ответ с формулой конкретного соединения и не определяйте её по названию элемента.
Для работы с валентностью нужно понимать, что химическая формула передаёт состав вещества, а индекс показывает число атомов элемента. Понятия атома, химического элемента и химической связи помогают разобраться, что именно описывает валентность. Освоенный способ пригодится при составлении формул бинарных соединений и дальнейшем изучении химических формул и уравнений реакций.
Что показывает валентность атома?
Валентность показывает, сколько химических связей атом образует с другими атомами в конкретном соединении. Её учитывают, чтобы составлять формулы и находить состав вещества.
Чем валентность отличается от степени окисления?
Валентность характеризует число связей атома и обозначается римской цифрой без знака. Степень окисления — условный заряд атома в соединении; её записывают со знаком «+» или «−».
Почему валентность записывают римскими цифрами?
Так принято обозначать валентность, чтобы отличать её от индекса в химической формуле. Индекс — арабская цифра, которая показывает число атомов элемента.
Как составить формулу соединения по валентностям элементов?
Сначала записывают символы элементов и их валентности. Затем подбирают индексы так, чтобы общее число связей атомов каждого элемента совпадало, и записывают их в простейшем отношении.
Как определить валентность элемента по химической формуле?
Нужно знать валентность второго элемента и число его атомов. Умножают валентность на число атомов, а полученное число связей распределяют между атомами искомого элемента.
§ 12. Валентность
