Як визначити валентність

Як визначити валентність

Валентність – термін, що позначає здатність атомів хімічних елементів вступати до сполук з атомами інших елементів. З латині це слово можна перекласти як “здатність” або “сила”. Поняття «валентність» у хімії є одним з основних. Його вчені почали використовувати ще до того, як визначили будову атома. Знаючи як визначити валентність, вони змогли описати природу хімічних зв’язків.

При детальному вивченні запропонованої хімічної формули можна назвати, що кількість атомів в однієї й тієї елемента у різних речовинах може відрізнятися. Виникає питання про те, як визначити індекс хімічного. ел-нту і помилитися у написанні формули. Зробити це буде просто, якщо перед цим познайомитись із таким поняттям як «валентність».

Основні відомості

Валентність (V) – це можливість атомів різних хімічних елементів утворювати зв’язок між собою. Іншими словами можна сказати, що це здатність атома (дрібної частки) приєднати до себе певну кількість інших атомів.

Поняття «валентність» було запроваджено ще до того часу, як вчені змогли нарешті вивчити будову атома (що сталося 1853 року). Зокрема, тому воно зазнало деяких змін.

Початок теорії, що пояснює наявність таких зв’язків, спочатку поклав Франкленд. Але на той час його ідеї про присутність у природі «зв’язувальної сили» були прийняті і поширені серед учених. Важлива, можна сказати, що вирішальна роль подальшому розвитку теорії належала Кекуле. Але він називав цю здатність атомів створювати основним зв’язком. Також був упевнений у тому, що це незмінна здатність кожного різновиду атомів. Дещо пізніше теорія була доповнена. Свою лепту в її формування зробив учений Бутлеров. Поступово з урахуванням теорії хіміки отримали можливість зображати молекули, що допомогло їм у вивченні будови різних речовин, присутніх у природі.

Валентність

Надалі теорія розвивалася завдяки тому, що Менделєєв представив широкому загалу своє наукове відкриття — вчення про періодичну зміну властивостей елементів.

Якщо подивитися на валентність з погляду електронної теорії, можна визначити, що вона безпосередньо пов’язана з кількістю зовнішніх електронів атома. Виходячи з цього, вчені під «валентністю» стали мати на увазі те число електронних пар, якими може бути пов’язані з іншими атомами. Це положення дозволило надалі визначити і описати природу хімічного зв’язку. Суть її в тому, що пара мікрочастинок певної речовини ділить між собою також пару валентних електронів.

Хімікам 19 століття все ж таки вдавалося визначати валентність ще тоді, коли вони не підозрювали про існування такої дрібної частки, як атом. Це було непросто. Визначення проводилося із опорою на хімічний аналіз.

За допомогою хімічного аналізу вченим вдавалося визначити точний склад хімічної сполуки – скільки найдрібніших частинок різних елементів присутні у 1 молекулі. Такий спосіб досить складний. Хімікам необхідно спочатку визначити точну масу кожного з ел-тов у зразку речовини без домішок.

Ця методика мала свої недоліки. Наприклад, визначити V ел-нту можна було тільки в простому з’єднанні з одновалентним гідридом або двовалентним оксидом. Це говорить про те, що такий спосіб визначити V можна застосовувати тільки до простих речовин. Для кислот не підходить. Його можна застосувати до них, але в такому разі вдасться визначити лише V кислотних залишків.

Валентність та електронна теорія

Спираючись на електронну теорію можна сказати, що V найдрібніших частинок можна визначити на підставі числа непарних електронів, які беруть безпосередню участь у процесі утворення електронних пар з електронами інших таких частинок.

Слід зазначити, що у освіті хімічних зв’язків задіяні ті електрони, які розташовуються на зовнішній оболонці атома. Тому можна визначити, що максимальна V дорівнює числу електронів у зовнішній оболонці. Поняття валентності та її визначення пов’язане з Періодичним законом, який відкрив Менделєєв.

Як визначити валентність за таблицею Менделєєва

Визначення валентності за таблицею Менделєєва

Щоб визначити V за таблицею Менделєєва необхідно знати, що таке групи та підгрупи періодичної таблиці. Це вертикальні стовпці, які ділять всі ел-нти за певною ознакою. Залежно від ознаки виділяють підрозділи. Цими стовпцями ел-нти поділяються на важкі та легкі, а також підгрупи — галогени, інертні гази тощо.

Отже, щоб визначити V, потрібно керуватися двома правилами:

Найвища V (ВВ) елемента дорівнює номеру його групи.
Нижча V (НВ) знаходиться як різниця між числом 8 та номером групи, в якій розташований цей елемент.
Приклад визначення: фосфор виявляє ВР – P2O5 та НВ (8-5) = 3 – PF3.

Таблиця Менделєєва

Варто також відзначити кілька основних характеристик та особливостей, які варто враховувати перед тим, як визначити цей показник:

V водню завжди I – H2O, HNO3, H3PO4.
Кисень завжди дорівнює II – CO2, SO3.
У металів, які розташовані в головній підгрупі, цей показник завжди дорівнює номеру групи Al2O3, NaOH, KH.
Для неметалів найчастіше виявляються лише дві V – вища та нижча.
Також існують ел-нти, які можуть мати 3 або 4 різних значень цього показника. До них відносяться хлор, бор, йод, хром, сірка та інші. Наприклад, хлор має показники I, III, V, VII – HCl, ClF3,ClF5,HClO4 відповідно.

Визначення за формулою

Щоб визначити за формулою, можна скористатися кількома правилами:

  • Якщо відома валентність (V) одного з ел-нтів у подвійному з’єднанні: припустимо, є з’єднання вуглецю та кисню СО2, при цьому ми знаємо, що V кисню завжди дорівнює II, тоді для визначення можемо скористатися таким правилом: добуток числа атомів на його V одного ел-нту має дорівнювати добутку числа атомів іншого ел-нту з його V. Таким чином, V вуглецю можна визначити так – 2×2 (у молекулі 2 атома кисню з V= 2), тобто вона дорівнюватиме 4. Розглянемо ще кілька прикладів, як визначити валентність: P2O5 – тут V фосфору = (5*2)/2 = 5. HCl – V хлору дорівнюватиме I, оскільки у цій молекулі 1 атом водню, і V= 1.
  • Якщо відома V кількох ел-нтів, які складають групу, визначити можна так: у молекулі гідроксиду натрію NaOH V кисню дорівнює II, а V водню – I, таким чином група -OH має одну вільну валентність, тому що кисень приєднав тільки один атом водню і ще один зв’язок вільний. До неї і приєднається натрій. Можна зробити висновок, що натрій одновалентний елемент.

Різниця між ступенем окислення та валентністю

Дуже важливо розуміти принципову різницю між цими поняттями. Ступінь окислення – це умовний електричний заряд, який має ядро, тоді як валентність – це кількість зв’язків, які може встановити.

Розглянемо докладніше, що таке ступінь окиснення. Згідно з сучасною теорією про будову атома, ядро ​​складається з позитивно заряджених протонів і нейтронів без заряду, а навколо нього знаходяться електрони з негативним зарядом, які врівноважують заряд ядра і роблять його нейтральним електрично.

У випадку, якщо атом встановлює зв’язок з іншим елементом, він віддає або приймає електрони, тобто виходить зі стану балансу і починає володіти електричним зарядом. У цьому якщо він віддає електрон, він стає позитивно зарядженим, і якщо приймає – негативним.

Порівнюючи два цих визначення, можна дійти невтішного висновку, що часто співпадають: V водню +1 і V I, ступінь окислення кисню -2 і V II, але дуже важливо пам’ятати, що це правило виконується який завжди!

В органічній сполукі вуглецю під назвою формальдегід і формулою HCOH у вуглецю ступінь окислення 0, але він має V, що дорівнює 4. У перекису водню H2O2 у кисню ступінь окислення +1, але V залишається рівною 2. Тому не слід ототожнювати два цих поняття, так як у ряді випадків це може призвести до помилки щодо.

Валентності найпоширеніших елементів

Водень

Зустрічається у багатьох сполуках і можна визначити, що його V=1. Це з будовою його зовнішньої електронної орбіталі, де у водню перебуває 1 електрон.

На першому рівні може бути не більше двох електронів одночасно, таким чином, водень може або віддати свій електрон і утворити зв’язок (електронна оболонка залишиться порожньою), або прийняти 1 електрон, також утворивши новий зв’язок (у такому разі його електронна оболонка повністю заповниться).

Приклад: H2O – 2 атоми водню з V=1 пов’язані з двовалентним киснем; HCl – одновалентні хлор та водень; HCN – синильна кислота, де водень також виявляє V, що дорівнює 1.

Вуглець

Вуглець може мати або V II, або IV. Пов’язано це з будовою зовнішнього електронного рівня, на якому знаходиться 2 електрони, якщо він їх віддасть, його V буде II. Тобто 2 електрони встановили 2 нові зв’язки, наприклад, з’єднання CO – чадний газ, де і кисень, і водень двовалентні. Однак бувають ситуації, коли один електрон з першого рівня переходить на другий, тоді у вуглецю утворюється 4 вільні електрони, які можуть утворювати зв’язки: СО2, НСООН, Н2СО3.

Фосфор

Може мати валентність III і V. Як і в попередніх випадках, пов’язано це з будовою зовнішнього електронного рівня, на якому в нього розташовується 3 електрони, тобто можливість утворити 3 зв’язки, але, як і вуглець, у нього можливий перехід 1 електрона з s -орбіталі на d-орбіталь, тоді неспарених електронів стане 5, отже. Наприклад: РН3, Р2О5, Н3РО4.

Цинк

Цинк може мати тільки валентність, яка дорівнює номеру його групи, тобто 2. У всіх своїх сполуках валентність цинку дорівнює II і не залежить від типу елемента і виду зв’язку з ним. Приклад: ZnCl2, ZnO, ZnH2, ZnSO4.

Відео – хімія як визначити валентність

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Знай все! Портал для школярів
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: