"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Валентность показывает, сколько химических связей способен образовать атом элемента с атомами других элементов. Она помогает читать формулы веществ, находить неизвестную валентность и составлять формулы соединений. Валентность записывают римской цифрой, а индекс показывает число атомов элемента в формуле. Для бинарных соединений используют равенство суммарных валентностей атомов каждого элемента.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Валентность — способность атома химического элемента образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов. Она нужна, чтобы понимать строение соединения и правильно составлять его формулу.
Валентность обозначают римской цифрой над символом элемента: I, II, III и так далее. Эта цифра показывает число связей, которые образует один атом элемента в данном соединении, поэтому её нельзя путать с маленькой цифрой внизу формулы.
Постоянная валентность имеет одно и то же значение в изучаемых соединениях элемента, а переменная валентность может принимать разные значения. Например, один элемент в разных веществах способен образовывать разное число связей, поэтому его валентность устанавливают по конкретной формуле.
Индекс — нижняя цифра возле символа элемента, показывающая число его атомов в частице вещества. Если индекс не написан, принимают, что он равен единице: в HCl находится по одному атому водорода и хлора.
Валентность связана с числом связей атома: чем больше валентность, тем больше связей он может образовать. В молекуле H₂O каждый атом водорода одновалентен и образует по одной связи, а атом кислорода двухвалентен и соединён сразу с двумя атомами водорода. В HCl водород и хлор образуют по одной связи, поэтому оба элемента имеют валентность I.
Водород обычно принимают за одновалентный, потому что его атом образует одну химическую связь в рассматриваемых соединениях. Кислород считают двухвалентным: ему обычно требуется две связи для устойчивого соединения с другими атомами. Эти значения часто используют как известные, чтобы определить валентность второго элемента по формуле.
Для бинарного соединения, то есть вещества из двух элементов, произведения валентности на соответствующий индекс равны: v₁ · n₁ = v₂ · n₂. Это означает, что общее число связей, приходящееся на атомы одного элемента, должно совпадать с общим числом связей атомов другого элемента. Если индекс не написан, его значение равно единице.
Чтобы найти неизвестную валентность, сначала выписывают известную валентность и оба индекса. Затем умножают известную валентность на число соответствующих атомов и делят результат на индекс элемента с неизвестной валентностью. Если получено отношение, его сокращают, потому что валентность и индексы в простейшей формуле должны выражаться наименьшими целыми числами.
Формулу бинарного соединения составляют обратным подбором индексов. Индекс каждого элемента выбирают так, чтобы произведение его валентности на индекс совпало с таким же произведением для второго элемента. После этого индексы сокращают, если у них есть общий делитель, и только затем записывают формулу.
| Что рассматриваем | Что показывает | Как обозначается или определяется | Пример |
|---|---|---|---|
| Валентность элемента | Число химических связей одного атома | Римской цифрой над символом | O(II) в H₂O |
| Постоянная и переменная валентность | Одно или несколько возможных значений валентности | Устанавливается по соединениям элемента | I — постоянная; II и III — переменные значения |
| Индекс в химической формуле | Число атомов элемента в частице | Нижней цифрой; отсутствие цифры означает 1 | В H₂O индекс H равен 2, индекс O — 1 |
| Правило определения валентности по формуле | Равенство суммарных валентностей двух элементов | v₁ · n₁ = v₂ · n₂ | В P₂O₅: v(P) · 2 = II · 5 |
| Составление индексов по валентностям | Наименьшие числа атомов, уравнивающие валентности | Подбором и последующим сокращением | Al(III) и O(II) дают Al₂O₃ |
Сначала определите, что именно требуется найти: число связей атома или число атомов элемента. Затем найдите в формуле индексы и примените равенство суммарных валентностей.
При составлении формулы обязательно проверьте её обратным вычислением. Если произведения валентности на индекс одинаковы и индексы нельзя сократить, формула составлена правильно.
Нужно определить валентность серы в соединении H₂S, если водород одновалентен. Индекс водорода равен 2, а индекс серы, который не записан, равен 1. Значит, две связи водорода должны соответствовать суммарной валентности одного атома серы.
Ответ: валентность серы в H₂S равна II. Проверка показывает: два атома водорода дают 2 · I = II, и один атом серы также имеет II.
В соединении P₂O₅ кислород имеет валентность II. В формуле два атома фосфора и пять атомов кислорода, поэтому нужно сравнить суммарные валентности обеих групп атомов. Неизвестную валентность фосфора обозначим v(P).
Ответ: валентность фосфора равна V. Проверка: два атома фосфора дают 2 · V, а пять атомов кислорода — 5 · II; оба произведения равны X.
Алюминий имеет валентность III, кислород — II. Нужно подобрать такие индексы, чтобы суммарные валентности алюминия и кислорода совпали. Индексы должны быть наименьшими целыми числами, иначе формула не будет простейшей.
Ответ: формула соединения — Al₂O₃. Проверка: суммарная валентность алюминия равна VI, кислорода — тоже VI, а индексы 2 и 3 уже нельзя сократить.
Путать валентность и индекс. Валентность относится к одному атому и показывает число его связей, а индекс считает атомы элемента в формуле. Ошибку допускают из-за того, что обе величины записывают рядом с символом; проверьте положение цифры и её смысл.
Считать отсутствие индекса отсутствием атома. Если цифры нет, это не значит, что элемента нет: невидимый индекс равен единице. Для проверки перечислите символы формулы и поставьте единицу возле каждого элемента без нижней цифры.
Не учитывать оба индекса при поиске валентности. Нельзя сравнивать только валентности или только один индекс, поскольку равняются суммарные валентности всех атомов. Запишите произведение «валентность · индекс» для каждого элемента и только потом решайте.
Не сокращать отношение. Умножение всех индексов на одно число сохраняет равенство, но даёт не простейшую формулу. Найдите общий делитель индексов и сократите их, если он больше единицы.
Перед изучением валентности нужно уметь читать химические формулы, различать символы элементов и индексы, а также считать число атомов в частице. Эти навыки позволяют правильно извлекать данные для вычислений.
Валентность понадобится при составлении формул бинарных соединений и дальнейшем изучении состава веществ. Она связывает запись формулы с тем, как атомы соединяются друг с другом.
Что такое валентность и что она показывает?
Валентность — это способность атома элемента образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов. Она показывает, сколько связей приходится на один атом элемента в соединении.
Чем валентность отличается от индекса в формуле?
Валентность характеризует способность одного атома образовывать связи и обозначается римской цифрой. Индекс — нижняя цифра возле символа элемента; он показывает число атомов этого элемента в частице вещества.
Почему валентность обозначают римскими цифрами?
Римские цифры используют, чтобы не путать валентность с индексом, который пишут обычными цифрами внизу формулы. Например, в записи H₂O валентность кислорода может быть обозначена как II.
Как определить валентность элемента, если известна формула соединения?
Нужно использовать известную валентность одного элемента и индексы обоих элементов. Суммарные валентности атомов одного элемента приравнивают к суммарным валентностям атомов другого, затем находят неизвестную величину.
Как по валентностям двух элементов составить формулу соединения?
Индексы подбирают так, чтобы произведение валентности на индекс у обоих элементов было одинаковым. Затем полученные индексы сокращают до наименьших целых чисел и записывают в формуле.
§ 16. Валентность химических элементов. Определение валентности элементов по формулам их соединений
