Валентности должны согласоваться
Переключай соединения. Две полосы показывают равные суммы единиц валентности, а схема объясняет индексы.
Схематическая модель: размеры частиц и расстояния условны.
Валентность описывает способность соединяться
Валентность показывает способность атома соединяться с определённым числом других атомов. В школьной модели удобно представлять её как число единиц соединительной способности. Валентность обозначают римскими цифрами: I, II, III, IV.
За ориентиры принимают водород с валентностью I и кислород, который в рассматриваемых соединениях имеет валентность II. В H₂O один атом O соединён с двумя H; в NH₃ азот соединён с тремя H и имеет валентность III. Такая модель помогает объяснять состав простых соединений.
H₂O
2 · I = 1 · II
NH₃
3 · I = 1 · III
CH₄
4 · I = 1 · IV
Валентность обозначают римской цифрой. Для первых расчётов опираются на известные валентности H и O.
Постоянная и переменная валентность
У части элементов в изучаемых соединениях валентность постоянна: Na и K — I, Mg и Ca — II, Al — III. У железа часто встречаются II и III, у меди — I и II. Поэтому по одному символу Fe нельзя всегда определить состав его соединения.
Переменную валентность уточняют по формуле или названию. В FeO кислород двухвалентен, поэтому железо тоже II. В Fe₂O₃ три O дают шесть единиц; на два Fe приходится по три, значит железо III. Римская цифра в названии помогает выбрать нужную формулу.
| Элементы | Валентность в основных примерах |
|---|---|
| H, Na, K, Ag | I |
| O, Mg, Ca, Zn | II |
| Al | III |
| Fe | II или III |
| Cu | I или II |
У некоторых элементов валентность зависит от соединения. Её определяют из состава или уточняют в названии.
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Определяем неизвестную валентность
В бинарном соединении сумма единиц валентности одного элемента равна сумме другого. В CO₂ два атома O дают 2 · II = 4. На один атом C приходится четыре единицы, поэтому валентность углерода IV.
Для N₂O₃ сначала считают 3 · II = 6 со стороны кислорода, затем делят на два атома азота: 6 : 2 = III. Деление на число атомов важно: суммарная валентность всей группы и валентность одного атома — не одно и то же.
Известная сторона
3 атома O с валентностью II
Сумма
3 · 2 = 6 единиц
Деление
6 : 2 атома N = 3
Вывод
В N₂O₃ азот трёхвалентен
Равенство сумм валентностей помогает найти неизвестную величину. Сумму делят на число атомов искомого элемента.
Составляем формулу по валентностям
Для Al(III) и O(II) нужно подобрать наименьшие целые количества атомов, уравнивающие обе стороны. Наименьшее общее кратное 3 и 2 равно 6. Поэтому индекс Al равен 6 : 3 = 2, а индекс O — 6 : 2 = 3.
Получается Al₂O₃; проверка: 2 · III = 3 · II. Если валентности одинаковы, индексы сокращают до отношения 1 : 1: для Ca(II) и O(II) формула CaO, а не Ca₂O₂. Индекс 1 не записывают.
Запиши валентности
Al — III; O — II
Найди общее число
НОК(3, 2) = 6
Получи индексы
Al: 6/3 = 2; O: 6/2 = 3
Проверь
Al₂O₃: 6 = 6
Индексы находят через наименьшее общее кратное валентностей. Формулу проверяют равенством сумм с обеих сторон.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 9. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 09. Валентность.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах