Как определить валентность химических элементов в соединениях?

10 ответов на вопрос “Как определить валентность химических элементов в соединениях?”

  1. Bloodterror Ответить

    Валентность представляет способность атомов создавать химические соединения, добавлять другие атомы. С давних времен известны исторические данные о молекулярной, атомной структуре веществ.

    Необходимость и основные понятия


    Определение в переводе характеризует силу, создание. Главное суждение введено до открытия строения атома. Природа химических соединений заключается в делении между собой пары частиц на валентные электроны.
    Число обобществленных связей, которыми атом соединяется с другими элементами, называется валентностью. В учет не берется полярность связей, поэтому показатель не имеет знака и не равен 0. В химических сочетаниях атомные частицы находятся в числовом соотношении.
    Соединения водорода H с разными микрочастицами:
    Хлороводород (HCl).
    Вода (H2O).
    Аммиак (NH3).
    Метан (CH4).
    Атом Cl (хлора) связан с одним А. водорода, О2 (кислорода) — с двумя, азота (N)-с тремя, а углерода — с 4 атомными частицами. В молекуле углекислого газа СО2 частица Н связана с двумя атомами кислорода.

    А. соединяются по-разному с другими элементами. Такая способность выражается численной характеристикой.
    Обозначение валентности:
    HCl (I I).
    H2O (I II).
    HN3 (III I).
    CH4 (IV I).
    Один атом водорода соединяется только с одной частью другого элемента, соответственно, валентность принимают за 1. Объясняя «химическим» языком, атомная частица водорода обладает единицей валентности (В), он одновалентен.
    Образование химических связей атома любого элемента соответствует количеству соединившихся мелких частиц водорода. В молекуле хлороводорода валентность Cl равна 1, а в молекуле воды у атома кислорода — двум. В структурной составляющей метана В. углерода равна 4. Условно в химии обозначают единицы валентности римскими цифрами I-Х.

    Историческая справка и взгляды ученых

    Скудные знания о строении молекулярных и атомных частицах 19 века не позволяли объяснить причины, по которым атомы образуют связи с другими элементами. Валентность как основной принцип химии изучается до сих пор.

    Ученый Э. Франкленд ввел терминологию «связь» в научные труды для характеристики взаимодействия атомов между собой. Специалист выяснил, что некоторые элементы образуют соединения с одними и теми же атомами. Азот прикрепляет три водородных частицы в молекуле аммиака.
    Позже ученый выдвинул теорию о существовании конкретных чисел химической связи и назвал ее «соединительной силой». Труды Франклина стали значимым вкладом в структурную химию.
    Мнения, научные работы доказаны в 1860 г. немецким деятелем Ф. Кекуле. По его мнению, углерод является из четырех основным, в самом простейшем его соединении частиц (метане) образуются связи с 4 атомами Н.

    В Советском союзе информацию о строении веществ систематизировал А. Бутлеров. Последующее развитие связей получило введение периодической теории Д. Менделеева. Он подтвердил, что валентность Э. в соединениях и прочие свойства обусловлены занятым положением в периодической системе.
    Главным преимуществом теории В. является возможность наглядного изображения молекулярного строения. Первые модели возникли в середине 19 века, а позже использовались структурные формулы в виде окружности с химическим знаком. Между обозначений атомов черточкой выделяется связь, а число линий соответствует В.

    Основная классификация

    Элементы распределяются с постоянной и переменной валентностью. Углерод соединяется с различными атомами кислорода, поэтому имеет переменную валентность. Многие элементы имеют неустойчивую величину.
    Валентность
    Постоянная
    Переменная
    Элемент
    В
    Элемент
    В
    H (Водород)
    I
    I (Йод)
    I
    Li (Литий)
    S (Сера)
    II, IV, VI
    Na (Натрий)
    N (Азот)
    I-V
    K (Калий)
    F
    II, III
    F (Фтор)
    Cu
    I, II
    Al (Алюминий), B, Р
    III, V
    C, Si
    II, IV
    O (Кислород), Mg (Магний), Ca (Кальций), Ba (Барий), Zn (Цинк)
    II
    Cl, Br, I
    I, III, V, VII
    Водород образует связь не с каждым элементом, а кислородные соединения имеются почти у всех. В таких сочетаниях атомы О2 проявляют двукратную валентность.
    Ковалентная связь осуществляется из-за образования общих электронных пар. Когда между 2 атомными структурами (А) существует совместная электронная пара, она называется одинарной, при наличии двух — двойной, трех — тройной.

    Валентность азота N в связи NH3 составляет III, поскольку один атом Н связан с тремя частицами N. Валентность углерода в метане (СН4), по тому же принципу будет 4 (IV).
    Валентность хлора в молекуле хлороводорода равна единице, индекс не применяется. Одному атому H соответствует 1 атом Cl. Если образованная химическая связь углерода © в метане равна 4, валентность Н — всегда 1. Рядом с Н ставится индекс 4, а формула метана выглядит следующим образом: CH4.
    Постоянной одной В. остается H, K, F. Двухвалентные — кислород, магний, кальций, цинк, а трехвалентные — алюминий. Валентность брома, железа, меди, хлора или прочих элементов модифицируется, когда они формируют различные соединения.
    Йод представлен в таблице 53 по счету. Присутствие одного неспаренного электрона говорит о способности проявлять низшую В., равную единице в соединениях. Зная валентность, можно легко составить формулы соединений.

  2. Badwyn Ответить

    Кислород в подавляющем большинстве своих соединений двухвалентен, то есть образует две химические связи с другими атомами.
    Атом серы в первом случае присоединяет к себе два кислородных атома, то есть всего образует 4 химические связи (один кислород образует две связи, значит сера — два раза по 2), то есть валентность ее равна 4.
    В соединении SO3 сера присоединяет уже три атома O, поэтому и валентность ее равна 6 (три раза образует по две связи с каждым атомом кислорода). Атом кальция же присоединяет только один атом кислорода, образуя с ним две связи, значит, его валентность такая же, как и у O, то есть равна 2.
    Обратите внимание на то, что атом H одновалентен в любом соединении. Всегда (кроме иона гидроксония H3O(+)) равна 2 валентность кислорода. По две химические связи как с водородом, так и с кислородом образует кальций. Это элементы с постоянной валентностью. Кроме уже указанных, постоянную валентность имеют:
    Li, Na, K, F — одновалентны;
    Be, Mg, Ca, Zn, Cd — обладают валентностью, равной II;
    B, Al и Ga — трехвалентны.
    Атом серы, в отличие от рассмотренных случаев, в соединении с водородом имеет валентность, равную II, а с кислородом может быть и четырех- и шестивалентна. Про атомы таких элементов говорят, что они имеют переменную валентность. При этом максимальное ее значение в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится элемент в Периодической системе (правило 1).
    Из этого правила есть много исключений. Так, элемент 1 группы медь, проявляет валентности и I, и II. Железо, кобальт, никель, азот, фтор, напротив, имеют максимальную валентность, меньшую, чем номер группы. Так, для Fe, Co, Ni это II и III,  для N — IV, а для фтора — I.
    Минимальное значение валентности всегда  соответствует разнице между числом 8 и номером группы (правило 2).
    Однозначно определить, какова же валентность элементов, у которых она переменная, можно только по формуле определенного вещества.

    Определение валентности в бинарном соединении

    Рассмотрим, как определить валентность элемента в бинарном (из двух элементов) соединении. Здесь возможны два варианта: в соединении валентность атомов одного элемента известна точно или же обе частицы с переменной валентностью.
    Случай первый:
    Fe2O3 — валентность кислорода постоянна и равна II. Три атома О имеют 2 ? 3 = 6 единиц валентности.
    Далее работаем по правилу: суммарное число единиц валентности для атомов одного элемента совпадает с числом единиц валентности для атомов другого вида (правило 3).
    Согласно этому правилу, общее число единиц валентности для железа тоже равно 6.
    Разделим общее число валентных единиц на количество атомов железа, то есть на 2, и получим валентность железа, равную III.
    Случай второй:
    SnCI4 — оба атома с переменной валентностью. Применяем ещё одно правило: в бинарном соединении элемент, стоящий на втором месте, имеет минимальную валентность. В соединениях металлов с неметаллами на втором месте записывают неметалл. В формуле вещества, состоящего только из неметаллов, на втором месте пишут символ того элемента, который в ПСХЭ находится правее или выше.
    В приведённом примере Sn (олово) — металл, CI — неметалл, соответственно он и будет иметь минимальную валентность. Её определим, исходя из правила 2: 8 — 7 = 1
    Далее определим суммарное число единиц валентности у хлора: 4 ? 1= 4
    Воспользуемся правилом 3. Суммарное количество валентных единиц олова тоже будет равно 4. Все они приходятся на один атом Sn, значит, это и есть его валентность.

    Определение валентности по формуле трехэлементной частицы.

    Далеко не все химические вещества состоят из двухатомных молекул. Как определить валентность элемента в трёхэлементной частице? Рассмотрим этот вопрос на примере формул двух соединения  K2Cr2O7.
    Cr здесь называют центральным атомом. Необходимо помнить, что все остальные атомы связаны с ним через кислородные мостики. Исходя из этого, и будем производить вычисления.
    Кислород — элемент с постоянной валентностью, равной двум. Калий всегда одновалентен.
    Всего атомы O образуют 7 ? 2 = 14 единиц валентности, а атомы калия 1 ? 2 = 2.
    Из 14 валентных единиц атом серы два расходует на присоединение калия, следовательно, на хром их остаётся 14 — 2 = 12.
    Это число единиц валентности приходится на 2 атома Cr, значит, на один атом приходится 12?2=6.
    Если же вместо калия в формуле будет присутствовать железо, или другой элемент с переменной валентностью, нам потребуется знать, какова же валентность кислотного остатка. Например, нужно вычислить валентности атомов всех элементов в соединении с формулой FeSO4.
    Атом кислорода двухвалентен, всего на кислород приходится II ? 4 = 8 единиц валентности.
    Валентность кислотного остатка SO4 равна II (как ее определить, написано в статье «Формулы кислот»).
    По правилу 3 валентность железа в этом случае тоже равна II.
    Центральный атом здесь S. Кислород присоединяет один атом железа, расходуя на него две валентные единицы, следовательно, на серу их остаётся 8 — 2 = 6 единиц валентности. Так как в формуле FeSO4 один атом серы, то это и есть ее валентность.
    Следует отметить, что термин «валентность» чаще использую в органической химии. При составлении формул неорганических соединений чаще используют понятие «степень окисления».

  3. Babyhka Hrapit >>> Ответить

    Рассматривая формулы различных соединений, нетрудно заметить, что число атомов одного и того же элемента в молекулах различных веществ не одинаково. Например, HCl, NH4Cl, H2S, H3PO4 и т.д. Число атомов водорода в этих соединениях изменяется от 1 до 4. Это характерно не только для водорода.
    Как же угадать, какой индекс поставить рядом с обозначением химического элемента? Как составляются формулы вещества? Это легко сделать, когда знаешь валентность элементов, входящих в состав молекулы данного вещества.
    Валентность – это свойство атома данного элемента присоединять, удерживать или замещать  в химических реакциях определённое количество атомов другого элемента. За единицу валентности принята валентность атома водорода. Поэтому иногда определение валентности формулируют так: валентность – это свойство атома данного элемента присоединять или замещать определённое количество атомов водорода.
    Если к одному атому данного элемента прикрепляется один атом водорода, то элемент одновалентен, если два – двухвалентен и т.д. Водородные соединения известны не для всех элементов, но почти все элементы образуют соединения с кислородом О. Кислород считается постоянно двухвалентным.
    Постоянная валентность:
    I – H, Na, Li, K, Rb, Cs
    II – O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
    III – B, Al, Ga, In
    Но как поступить в том случае, если элемент не соединяется с водородом? Тогда валентность необходимого элемента определяют  по валентности известного элемента. Чаще всего её находят, используя валентность кислорода,  потому что в соединениях его валентность всегда равно 2. Например, не составит труда найти валентность элементов в следующих соединениях: Na2O (валентность Na – 1, O – 2), Al2O3 (валентность Al – 3, O – 2).
    Химическую формулу данного вещества можно составить, только зная валентность элементов. Например, составить формулы таких соединений, как CaO, BaO, CO, просто, потому что число атомов в молекулах одинаково, так  как валентности элементов равны.
    А если валентности разные? Когда мы действуем в таком случае? Необходимо запомнить следующее правило: в формуле любого химического  соединения произведение валентности одного элемента на число его атомов в молекуле равно произведению валентности на число атомов другого элемента. Например, если  известно, что валентность Mn  в соединении равна 7, а O – 2, тогда формула соединения будет выглядеть так  Mn2O7.
    Как же мы получили формулу?
    Рассмотрим алгоритм составления формул по валентности для состоящих из двух химических элементов.
    Существует правило, что число валентностей у одного химического элемента равно числу валентностей у другого. Рассмотрим на примере образования молекулы, состоящей из марганца и кислорода.
    Будем составлять в соответствии с алгоритмом:
    1. Записываем рядом символы химических элементов:
    Mn O
    2. Ставим над химическими элементами цифрами их валентности (валентность химического элемента можно найти в таблице периодической системы Менделева, у марганца – 7, у кислорода  – 2.
    3. Находим наименьшее общее кратное (наименьшее число, которое делится без остатка на 7 и на 2). Это число 14. Делим его на валентности элементов 14 : 7 = 2, 14 : 2 = 7, 2 и 7 будут индексами, соответственно у фосфора и кислорода. Подставляем индексы.
    Зная валентность одного химического элемента, следуя правилу: валентность одного элемента ? число его атомов в молекуле = валентность другого элемента ? число атомов этого (другого) элемента,  можно определить валентность другого.
    Mn2O7 (7 · 2 = 2 · 7).
    2х = 14,
    х = 7.
    Понятие о валентности было введено в химию до того, как стало известно строение атома. Сейчас установлено, что это свойство элемента связано с числом внешних электронов. Для многих элементов максимальная валентность вытекает из положения этих элементов в периодической системе.
    Остались вопросы? Хотите знать больше о валентности?
    Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
    © blog.tutoronline.ru,
    при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

  4. ZOSY Ответить

    Образно говоря, валентность – это число “рук”, которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких “рук” у атомов нет; их роль играют т. н. валентные электроны.
    Можно сказать иначе: валентность – это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.
    Необходимо четко усвоить следующие принципы:

    Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

    Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить:
    ЭлементыПостоянная валентность
    щелочные металлы (Li, Na, K, Rb , Cs, Fr) I
    металлы II группы, главной подгруппы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) II
    алюминий (Al) III
    кислород (О) II
    фтор (F) I
    Остальные элементы могут проявлять разную валентность.

    Высшая валентность элемента в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент.

    Например, марганец находится в VII группе (побочная подгруппа), высшая валентность Mn равна семи. Кремний расположен в IV группе (главная подгруппа), его высшая валентность равна четырем.
    Следует помнить, однако, что высшая валентность не всегда является единственно возможной. Например, высшая валентность хлора равна семи (убедитесь в этом!), но известны соединения, в которых этот элемент проявляет валентности VI, V, IV, III, II, I.
    Важно запомнить несколько исключений: максимальная (и единственная) валентность фтора равна I (а не VII), кислорода – II (а не VI), азота – IV (способность азота проявлять валентность V – популярный миф, который встречается даже в некоторых школьных учебниках).

    Валентность и степень окисления – это не тождественные понятия.

    Эти понятия достаточно близки, но не следует их путать! Степень окисления имеет знак (+ или -), валентность – нет; степень окисления элемента в веществе может быть равна нулю, валентность равна нулю лишь в случае, если мы имеем дело с изолированным атомом; численное значение степени окисления может НЕ совпадать с валентностью. Например, валентность азота в N2 равна III, а степень окисления = 0. Валентность углерода в муравьиной кислоте = IV, а степень окисления = +2.

    Если известна валентность одного из элементов в бинарном соединении, можно найти валентность другого.

    Делается это весьма просто. Запомните формальное правило: произведение числа атомов первого элемента в молекуле на его валентность должно быть равно аналогичному произведению для второго элемента.

  5. OKONOF Ответить

    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 неё 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 ещё 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 щёлочно-земельные металлы (металлы II группы, главной подгруппы) всегда имеют валентность 2. Например, валентность магния всегда равна 2, потому что это щёлочно-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.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *