Постојат неколку дефиниции за концептот „валентност“. Најчесто, овој термин се однесува на способноста на атомите на еден елемент да прикачат одреден број атоми на други елементи. Честопати оние кои штотуку почнуваат да учат хемија имаат прашање: Како да се одреди валентноста на некој елемент? Ова е лесно да се направи ако знаете неколку правила.
Валенти константни и променливи
Да ги разгледаме соединенијата HF, H2S и CaH2. Во секој од овие примери, еден водороден атом за себе прикачува само еден атом од друг хемиски елемент, што значи дека неговата валентност е еднаква на една. Вредноста на валентноста е напишана над симболот на хемискиот елемент со римски бројки.
Во дадениот пример, атомот на флуор е поврзан само со еден едновалентен атом H, што значи дека неговата валентност е исто така 1. Атомот на сулфур во H2S веќе прикачува два атоми H за себе, па затоа е двовалентен во ова соединение. Калциумот во неговиот хидрид CaH2 е исто така врзан за два атома на водород, што значи дека неговата валентност е две.
Кислородот во огромното мнозинство од неговите соединенија е двовалентен, односно формира две хемиски врски со други атоми.
Во првиот случај, атомот на сулфур прицврстува два атоми на кислород за себе, односно формира вкупно 4 хемиски врски (еден кислород формира две врски, што значи сулфур - два пати 2), односно неговата валентност е 4.
Во соединението SO3, сулфурот веќе прикачува три атоми O, затоа неговата валентност е 6 (три пати формира две врски со секој атом на кислород). Атомот на калциум врзува само еден атом на кислород, формирајќи две врски со него, што значи дека неговата валентност е иста како онаа на О, односно еднаква на 2.
Забележете дека атомот H е едновалентен во кое било соединение. Валентноста на кислородот е секогаш (освен јонот на хидрониум H3O(+)) еднаква на 2. Калциумот формира две хемиски врски и со водород и со кислород. Тоа се елементи со постојана валентност. Покрај веќе наведените, следните имаат постојана валентност:
- Li, Na, K, F - едновалентен;
- Be, Mg, Ca, Zn, Cd - имаат валентност II;
- B, Al и Ga се тривалентни.
Атомот на сулфур, за разлика од разгледуваните случаи, во комбинација со водород има валентност од II, а со кислород може да биде тетра- или шествалентен. Се вели дека атомите на таквите елементи имаат променлива валентност. Покрај тоа, неговата максимална вредност во повеќето случаи се совпаѓа со бројот на групата во која се наоѓа елементот во Периодниот систем (правило 1).
Има многу исклучоци од ова правило. Така, елементот 1 од групата бакар покажува валентни и од I и II. Железото, кобалтот, никелот, азот, флуорот, напротив, имаат максимална валентност помала од бројот на групата. Значи, за Fe, Co, Ni овие се II и III, за N - IV, а за флуор - I.
Минималната вредност на валентноста секогаш одговара на разликата помеѓу бројот 8 и бројот на групата (правило 2).
Можно е недвосмислено да се одреди колкава е валентноста на елементите за кои е променлива само со формулата на одредена супстанција.
Одредување на валентност во бинарно соединение
Ајде да размислиме како да ја одредиме валентноста на елементот во бинарно (од два елементи) соединение. Тука има две опции: во соединение точно се знае валентноста на атомите на еден елемент или двете честички имаат променлива валентност.
Случај еден:
Случај два:
Одредување на валентност со помош на формулата за честички со три елементи.
Не сите хемиски супстанции се состојат од диатомски молекули. Како да се одреди валентноста на елемент во честичка со три елементи? Да го разгледаме ова прашање користејќи го примерот на формулите на две соединенија K2Cr2O7.
Ако, наместо калиум, формулата содржи железо или друг елемент со променлива валентност, ќе треба да знаеме колкава е валентноста на киселинскиот остаток. На пример, треба да ги пресметате валенциите на атомите на сите елементи во комбинација со формулата FeSO4.
Треба да се напомене дека терминот „валентност“ почесто се користи во органската хемија. Кога се составуваат формули за неоргански соединенија, често се користи концептот на „состојба на оксидација“.
ВАЛЕНЦИЈА(латински valentia - сила) способност на атомот да прикачи или замени одреден број други атоми или групи атоми.
За многу децении, концептот на валентност е еден од основните, фундаментални концепти во хемијата. Сите студенти по хемија мора да го сретнат овој концепт. Отпрвин им се чинеше прилично едноставно и недвосмислено: водородот е едновалентен, кислородот е двовалентен, итн. Еден од прирачниците за апликантите го вели ова: „Валентноста е бројот на хемиски врски формирани од атом во соединението“. Но, она што тогаш, во согласност со оваа дефиниција, е валентноста на јаглеродот во железо карбид Fe 3 C, во железо карбонил Fe 2 (CO) 9, во долго познатите соли K 3 Fe (CN) 6 и K 4 Fe ( CN) 6? Па дури и во натриум хлорид, секој атом во кристалот NaCl е поврзан со шест други атоми! Толку многу дефиниции, дури и оние отпечатени во учебници, мора да се применат многу внимателно.
Во современите публикации може да се најдат различни, често неконзистентни, дефиниции. На пример, ова: „Валенцијата е способност на атомите да формираат одреден број ковалентни врски“. Оваа дефиниција е јасна и недвосмислена, но таа е применлива само за соединенија со ковалентни врски. Валентноста на атомот се определува со вкупниот број на електрони вклучени во формирањето на хемиска врска; и бројот на електронски парови со кои даден атом е поврзан со други атоми; и бројот на неговите неспарени електрони кои учествуваат во формирањето на заеднички електронски парови. Друга често сретнувана дефиниција за валентност како број на хемиски врски со кои даден атом е поврзан со други атоми, исто така, предизвикува тешкотии, бидејќи не е секогаш можно јасно да се дефинира што е хемиска врска. На крајот на краиштата, не сите соединенија имаат хемиски врски формирани од парови електрони. Наједноставен пример се јонските кристали, како што е натриум хлорид; во него секој атом на натриум формира врска (јонска) со шест атоми на хлор и обратно. Дали водородните врски треба да се сметаат за хемиски врски (на пример, во молекулите на водата)?
Се поставува прашањето на што може да биде еднаква валентноста на атом на азот во согласност со неговите различни дефиниции. Ако валентноста се определува со вкупниот број на електрони вклучени во формирањето на хемиски врски со други атоми, тогаш максималната валентност на азотниот атом треба да се смета за еднаква на пет, бидејќи азотниот атом може да ги користи сите пет свои надворешни електрони - два s-електрони и три p-електрони - при формирање на хемиски врски.електрони. Ако валентноста се определува со бројот на електронски парови со кои даден атом е поврзан со други, тогаш во овој случај максималната валентност на атом на азот е четири. Во овој случај, три p-електрони формираат три ковалентни врски со други атоми, а друга врска се формира поради два 2s-електрони на азот. Пример е реакцијата на амонијакот со киселините за да се формира амониум катјон.Конечно, ако валентноста се определува само со бројот на неспарени електрони во атомот, тогаш валентноста на азот не може да биде повеќе од три, бидејќи атомот N не може да има повеќе од три неспарени електрони (побудување на електронот 2s може да се случи само на ниво со n = 3, што е енергетски крајно неповолно). Така, кај халидите, азотот формира само три ковалентни врски и нема такви соединенија како NF 5, NCl 5 или NBr 5 (за разлика од целосно стабилните PF 3, PCl 3 и PBr 3). Но, ако атом на азот префрли еден од неговите 2s електрони на друг атом, тогаш добиениот N+ катјон ќе има четири неспарени електрони, а валентноста на овој катјон ќе биде четири. Ова се случува, на пример, во молекула на азотна киселина. Така, различните дефиниции за валентност доведуваат до различни резултати дури и за едноставни молекули.
Која од овие дефиниции е „точна“ и дали е воопшто можно да се даде недвосмислена дефиниција за валентност? За да одговорите на овие прашања, корисно е да направите екскурзија во минатото и да размислите како концептот на „валентност“ се промени со развојот на хемијата.
Идејата за валентноста на елементите (кои, сепак, не добија признание во тоа време) првпат беше изразена во средината на 19 век. Англискиот хемичар Е. Френкланд: зборуваше за одреден „капацитет на заситување“ на метали и кислород. Последователно, валентноста почна да се сфаќа како способност на атомот да прикачи или замени одреден број други атоми (или групи атоми) за да формира хемиска врска. Еден од креаторите на теоријата за хемиската структура, Фридрих Август Кекуле, напишал: „Валентноста е основно својство на атомот, својство константно и непроменливо како и самата атомска тежина“. Кекуле сметал дека валентноста на елементот е константна вредност. До крајот на 1850-тите, повеќето хемичари верувале дека валентноста (тогаш наречена „атомичноста“) на јаглеродот е 4, валентноста на кислородот и сулфурот е 2, а халогените биле 1. Во 1868 година, германскиот хемичар К. Г. Вишелхаус предложил користење терминот „атомичноста“ наместо „валентност“ (на латински valentia - сила). Сепак, долго време речиси и не се користеше, барем во Русија (наместо тоа, тие зборуваа, на пример, за „единици на афинитет“, „број на еквиваленти“, „број на акции“ итн.). Значајно е што во Енциклопедиски речник на Брокхаус и Ефрон(речиси сите написи за хемијата во оваа енциклопедија беа прегледани, уредувани и често напишани од Д.И. Менделеев) воопшто не постои статија за „валентност“. Тоа го нема ниту во класичното дело на Менделеев. Основи на хемијата(само повремено го спомнува концептот на „атомичноста“, без да се осврнува подетално на него и без да му даде недвосмислена дефиниција).
Со цел јасно да се покажат тешкотиите што го придружуваа концептот на „валентност“ од самиот почеток, соодветно е да се цитира концепт кој беше популарен на почетокот на 20 век. во многу земји, поради големиот педагошки талент на авторот, учебникот на американскиот хемичар Александар Смит, објавен од него во 1917 година (во руски превод - во 1911, 1916 и 1931 година): „Ниту еден концепт во хемијата не е примен толку многу нејасни и непрецизни дефиниции како концептот на валентност " И понатаму во делот Некои необичности во ставовите за валентностаавторот пишува:
„Кога за прв пат беше конструиран концептот на валентност, се веруваше - сосема погрешно - дека секој елемент има една валентност. Затоа, кога се разгледуваат парови на соединенија како што се CuCl и CuCl 2, или... FeCl 2 и FeCl 3, тргнавме од претпоставката дека бакар Секогаше двовалентно, а железото е тривалентно, и врз основа на тоа ги искривиле формулите за да ги прилагодат на оваа претпоставка. Така, формулата на бакар монохлорид била напишана (и често се пишува до денес) вака: Cu 2 Cl 2. Во овој случај, формулите на две соединенија на бакар хлорид во графички приказ имаат форма: Cl–Cu–Cu–Cl и Cl–Cu–Cl. Во двата случаи, секој атом на бакар содржи (на хартија) две единици и затоа е двовалентен (на хартија). Слично... удвојувањето на формулата FeCl 2 даде Cl 2 > Fe–Fe 2, што ни овозможи да го сметаме... железото како тривалентно“. И тогаш Смит прави многу важен и релевантен заклучок во секое време: „Сосема е спротивно на научниот метод да се измислуваат или искривуваат факти за да се поддржи идеја која, не базирана на искуство, е резултат на обична претпоставка. Меѓутоа, историјата на науката покажува дека често се забележуваат такви грешки“.
Преглед на идеите на почетокот на векот за валентноста беше даден во 1912 година од рускиот хемичар Л.А.Чугаев, кој доби светско признание за неговата работа за хемијата на сложените соединенија. Чугаев јасно ги покажа тешкотиите поврзани со дефиницијата и примената на концептот на валентност:
„Валентноста е термин кој се користи во хемијата во иста смисла како „атомичноста“ за да се означи максималниот број на атоми на водород (или други моноатомски атоми или моноатомски радикали) со кои атом на даден елемент може да биде во директна врска (или кои тој е способен за замена). Зборот валентност исто така често се користи во смисла на единица на валентност, или единица на афинитет. Така, тие велат дека кислородот има два, азотот три итн. Зборовите валентност и атомска претходно биле користени без никаква разлика, но бидејќи самите концепти изразени од нив ја изгубиле својата првобитна едноставност и станале покомплицирани, во голем број случаи останал во употреба само зборот валентност... Компликацијата на концептот на валентност започна со признавањето дека валентноста е променлива големина... и во смисла на материјата таа секогаш се изразува како цел број.
Хемичарите знаеле дека многу метали имаат променлива валентност и требало да зборуваат, на пример, за двовалентен, тривалентен и шествалентен хром. Чугаев рече дека дури и во случај на јаглерод, неопходно е да се препознае можноста дека неговата валентност може да се разликува од 4, а CO не е единствениот исклучок: „Дивалентен јаглерод многу веројатно е содржан во карбиламините CH 3 -N=C. во фулминатната киселина и нејзините соли C=NOH, C=NOMe, итн. Знаеме дека постои и триатомски јаглерод...“ Разговарајќи за теоријата на германскиот хемичар И. „Еден од првите обиди да го прошири класичниот концепт на валентност и да го прошири на случаи за кои тој, како таков, е неприменлив. Ако Тиле дошол до потреба... да дозволи „фрагментација“ на валентните единици, тогаш има цела низа факти кои нè принудуваат, во друга смисла, да го изведеме концептот на валентност од тесната рамка во која тој првично беше содржан. Видовме дека проучувањето на наједноставните (најчесто бинарни...) соединенија формирани од хемиски елементи за секој од овие вториве нè принудува да претпоставиме одредени, секогаш мали и, се разбира, цели вредности на нивната валентност. Таквите вредности, генерално кажано, се многу малку (елементите кои покажуваат повеќе од три различни валентности се ретки)... Сепак, искуството покажува дека кога сите горенаведени валентни единици треба да се сметаат за заситени, способноста на молекулите формирани во оваа случајот за понатамошно додавање сè уште не го достигнува лимитот. Така, металните соли додаваат вода, амонијак, амини..., формирајќи разни хидрати, амонијак... итн. сложени соединенија кои... сега ги класифицираме како сложени. Постоењето на такви соединенија кои не се вклопуваат во рамката на наједноставната идеја за валентност, природно бараше нејзино проширување и воведување дополнителни хипотези. Една од овие хипотези, предложена од А. Вернер, е дека заедно со главните, или основните, валентни единици, постојат и други, споредни. Вторите обично се означени со испрекината линија“.
Навистина, каква валентност, на пример, треба да му се додели на атомот на кобалт во неговиот хлорид, кој додаде шест молекули амонијак за да го формира соединението CoCl 3 6NH 3 (или, што е исто, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? Во него, атом на кобалт се комбинира истовремено со девет атоми на хлор и азот! Д.И. Менделеев во оваа прилика напиша за малку проучените „сили на преостанат афинитет“. И швајцарскиот хемичар А. Вернер, кој ја создаде теоријата на сложени соединенија, ги воведе концептите на главна (примарна) валентност и секундарна (секундарна) валентност (во модерната хемија, овие концепти одговараат на состојбата на оксидација и координативниот број). Двете валенции можат да бидат променливи, а во некои случаи е многу тешко, па дури и невозможно да се разликуваат.
Следно, Чугаев ја допира теоријата на Р. Абег за електровалентност, која може да биде позитивна (во соединенија со повисоко кислород) или негативна (во соединенија со водород). Освен тоа, збирот на највисоките валентни елементи за кислород и водород за групите IV до VII е еднаков на 8. Презентацијата во многу учебници по хемија сè уште се заснова на оваа теорија. Како заклучок, Чугаев споменува хемиски соединенија за кои концептот на валентност е практично неприменлив - меѓуметални соединенија, чиј состав „често се изразува со многу чудни формули, кои многу малку потсетуваат на обичните вредности на валентност. Тоа се, на пример, следните соединенија: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7 итн.
Друг познат руски хемичар И.А. Каблуков истакна некои тешкотии во одредувањето на валентноста во својот учебник Основни принципи на неорганската хемија, објавена во 1929 година. Што се однесува до координативниот број, да цитираме (во руски превод) учебник објавен во Берлин во 1933 година од еден од основачите на модерната теорија на решенија, данскиот хемичар Нилс Бјерум:
„Обичните валентни броеви не даваат идеја за карактеристичните својства што ги покажуваат многу атоми во бројни сложени соединенија. За да се објасни способноста на атомите или јоните да формираат сложени соединенија, беше воведена нова специјална серија на броеви за атомите и јоните, различни од вообичаените валентни броеви. Во сложените сребрени јони... повеќето од нив се директно врзани за централниот метален атом дваатом или две групи атоми, на пример, Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... За да се опише оваа врска, концептот координативен броји додели координативен број од 2 на јоните Ag + Како што може да се види од дадените примери, групите поврзани со централен атом, може да бидат неутрални молекули (NH 3) и јони (CN –, S 2 O 3 –). Двовалентен бакарен јон Cu ++ и тривалентен златен јон Au +++ имаат во повеќето случаи координативен број 4. Координативниот број на атомот, се разбира, сè уште не покажува каква врска постои помеѓу централниот атом и други атоми или групи на атоми поврзани со него; но се покажа како одлична алатка за систематиката на сложените соединенија“.
А. Смит дава многу јасни примери за „посебните својства“ на сложените соединенија во неговиот учебник:
„Размислете за следните „молекуларни“ соединенија на платина: PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 и PtCl 4 2KCl. Подетално проучување на овие соединенија открива голем број извонредни карактеристики. Првото соединение во раствор практично не се распаѓа на јони; електричната спроводливост на неговите раствори е исклучително ниска; сребро нитрат не произведува AgCl талог со него. Вернер прифатил дека атомите на хлор се поврзани со атомот на платината со обични валенции; Вернер ги нарече главни, а молекулите на амонијак се поврзани со атомот на платина со дополнителни, секундарни валенции. Ова соединение, според Вернер, ја има следната структура:
Големите загради укажуваат на интегритетот на група атоми, комплекс кој не се распаѓа кога соединението се раствора.
Второто соединение има различни својства од првото; ова е електролит, електричната спроводливост на неговите раствори е од ист ред како и електричната спроводливост на растворите на соли кои се распаѓаат на три јони (K 2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); сребро нитрат таложи два од четири атоми. Според Вернер, ова е соединение со следнава структура: 2– + 2Cl–. Овде имаме комплексен јон; атомите на хлор во него не се таложат со сребро нитрат, и овој комплекс формира внатрешна сфера на атоми околу јадрото - атом на Pt во соединението, атомите на хлор се разделуваат во форма на јони ја формираат надворешната сфера на атомите, поради што ги пишуваме надвор од големи загради. Ако претпоставиме дека Pt има четири главни валентни, тогаш само две се користат во овој комплекс, додека другите две се држат од двата надворешни атоми на хлор. Во првото соединение, сите четири валентни платина се користат во самиот комплекс, како резултат на што ова соединение не е електролит.
Во третото соединение, сите четири атоми на хлор се таложат со сребро нитрат; високата електрична спроводливост на оваа сол покажува дека таа произведува пет јони; очигледно е дека неговата структура е следна: 4– + 4Cl – ... Во сложениот јон, сите молекули на амонијак се врзани за Pt со секундарни валентни; што одговара на четирите главни валентни платина, во надворешната сфера има четири атоми на хлор.
Во четвртото соединение, сребрениот нитрат воопшто не таложи хлор, електричната спроводливост на неговите раствори укажува на распаѓање на три јони, а реакциите на размена откриваат јони на калиум. На ова соединение му ја припишуваме следната структура 2– + 2K +. Во сложениот јон, се користат четирите главни валенции на Pt, но бидејќи главните валенции на два атоми на хлор не се користат, два позитивни едновалентни јони (2K +, 2NH 4 + итн.) можат да се задржат во надворешната сфера. ”
Дадените примери на впечатливи разлики во својствата на надворешно сличните платински комплекси даваат идеја за тешкотиите со кои се соочиле хемичарите при обидот недвосмислено да ја одредат валентноста.
По создавањето на електронски идеи за структурата на атомите и молекулите, концептот на „електровалентност“ почна широко да се користи. Бидејќи атомите можат и да дадат и да прифатат електрони, електровалентноста може да биде или позитивна или негативна (денес, наместо електровалентност, се користи концептот на состојба на оксидација). Колку новите електронски идеи за валентноста беа конзистентни со претходните? Н. Бјерум, во веќе цитираниот учебник за ова пишува: „Постои одредена зависност помеѓу вообичаените валентни броеви и новите воведени броеви - електровалентниот и координациониот број -, но тие во никој случај не се идентични. Стариот концепт на валентност се подели на два нови концепти“. Во оваа прилика, Бјерум направи важна забелешка: „Координативниот број на јаглеродот во повеќето случаи е 4, а неговата електровалентност е или +4 или –4. Бидејќи двата броја обично се совпаѓаат за јаглеродниот атом, јаглеродните соединенија се несоодветни за проучување на разликата помеѓу овие два концепта.
Во рамките на електронската теорија за хемиско поврзување, развиена во делата на американскиот физички хемичар Г. Луис и германскиот физичар В. Во согласност со оваа теорија, валентноста на атомот беше одредена од бројот на неговите електрони кои учествуваат во формирањето на заеднички електронски парови со други атоми. Во овој случај, максималната валентност на елементот се сметаше за еднаква на бројот на електрони во надворешната електронска обвивка на атомот (тоа се совпаѓа со бројот на групата од периодниот систем на која припаѓа дадениот елемент). Според други идеи, врз основа на квантните хемиски закони (тие ги развиле германските физичари В. Хајтлер и Ф. Лондон), не треба да се бројат сите надворешни електрони, туку само неспарените (во основата или возбудената состојба на атомот) ; Ова е токму дефиницијата дадена во голем број хемиски енциклопедии.
Сепак, познати се факти кои не се вклопуваат во оваа едноставна шема. Така, во голем број соединенија (на пример, во озон), еден пар електрони може да собере не две, туку три јадра; во други молекули хемиската врска може да биде спроведена од еден електрон. Невозможно е да се опишат таквите врски без употреба на апарати за квантна хемија. Како, на пример, можеме да ја одредиме валентноста на атомите во соединенијата како што се пентаборан B 5 H 9 и други борани со „мостови“ врски, во кои атом на водород е поврзан со два атоми на бор одеднаш; фероцен Fe(C 5 H 5) 2 (атом на железо со состојба на оксидација од +2 е поврзан со 10 јаглеродни атоми одеднаш); железо пентакарбонил Fe(CO) 5 (атомот на железо во нулта оксидациона состојба е поврзан со пет јаглеродни атоми); Натриум пентакарбонил хромат Na 2 Cr(CO) 5 (оксидациона состојба на хром-2)? Ваквите „некласични“ случаи не се воопшто исклучителни. Како што се развиваше хемијата, таквите „прекршувачи на валентност“ и соединенија со различни „егзотични валенции“ стануваа сè побројни.
За да се заобиколат некои тешкотии, дадена е дефиниција според која, при одредување на валентноста на атомот, неопходно е да се земе предвид вкупниот број на неспарени електрони, осамени електронски парови и празни орбитали вклучени во формирањето на хемиски врски. Празни орбитали се директно вклучени во формирањето на донорски-акцепторни врски во различни сложени соединенија.
Еден од заклучоците е дека развојот на теоријата и стекнувањето на нови експериментални податоци доведоа до фактот дека обидите да се постигне јасно разбирање на природата на валентноста го подели овој концепт на голем број нови концепти, како што се главната и секундарната валентност. јонска валентност и ковалентност, координативен број и степен на оксидација итн. Односно, концептот на „валентност“ се „подели“ на голем број независни концепти, од кои секоја работи во одредена област. Очигледно, традиционалниот концепт на валентност има јасно и недвосмислено значење само за соединенијата во кои сите хемиски врски се двоцентрични (т.е. поврзуваат само два атома) и секоја врска е спроведена од пар електрони лоцирани помеѓу два соседни атоми, во други зборови - за ковалентни соединенија како што се HCl, CO 2, C 5 H 12 итн.
Вториот заклучок не е сосема вообичаен: терминот „валентност“, иако се користи во модерната хемија, има многу ограничена примена, обидите да му се даде недвосмислена дефиниција „за сите прилики“ не се многу продуктивни и едвај се неопходни. Не за џабе авторите на многу учебници, особено оние објавени во странство, воопшто го немаат овој концепт или се ограничуваат да посочат дека концептот „валентност“ има главно историско значење, додека сега хемичарите главно го користат пораспространето, иако донекаде вештачки, концепт на оксидација „степен“.
Илја Ленсон
Во оваа статија ќе ги разгледаме методите и ќе разбереме како да се одреди валентностаелементи на периодниот систем.
Во хемијата е прифатено дека валентноста на хемиските елементи може да се определи со групата (колона) во периодниот систем. Во реалноста, валентноста на елементот не секогаш одговара на бројот на групата, но во повеќето случаи одредена валентност користејќи го овој метод ќе го даде точниот резултат; честопати елементите, во зависност од различни фактори, имаат повеќе од една валентност.
Единицата на валентност се зема како валентност на атом на водород еднаква на 1, односно водородот е едновалентен. Според тоа, валентноста на елементот покажува со колку атоми на водород е поврзан еден атом од предметниот елемент. На пример, HCl, каде што хлорот е едновалентен; H2O, каде што кислородот е двовалентен; NH3, каде што азотот е тривалентен.
Како да се одреди валентноста со помош на периодниот систем.
Периодниот систем содржи хемиски елементи кои се сместени во него според одредени принципи и закони. Секој елемент стои на своето место, што се одредува според неговите карактеристики и својства, а секој елемент има свој број. Хоризонталните линии се нарекуваат периоди, кои се зголемуваат од првата линија надолу. Ако точката се состои од два реда (како што е означено со нумерирање на страната), тогаш таков период се нарекува голем. Ако има само еден ред, се нарекува мал.
Дополнително, во табелата има и групи од кои се вкупно осум. Елементите се поставени во вертикални колони. Овде нивната поставеност е нерамномерна - од една страна има повеќе елементи (главна група), од друга - помалку (страна група).
Валентноста е способност на атомот да формира одреден број хемиски врски со атоми на други елементи. користењето на периодниот систем ќе ви помогне да го разберете знаењето за видовите на валентност.
За елементите на секундарните подгрупи (а тие вклучуваат само метали), валентноста мора да се запомни, особено затоа што во повеќето случаи е еднаква на I, II, поретко III. Исто така, ќе мора да ги запаметите валентите на хемиските елементи кои имаат повеќе од две значења. Или имајте при рака табела со валентни елементи во секое време.
Алгоритам за одредување валентност со помош на формулите на хемиски елементи.
1. Запиши ја формулата на хемиско соединение.
2. Означете ја познатата валентност на елементите.
3. Најдете го најмалиот заеднички множител на валентноста и индексот.
4. Најдете го односот на најмалиот заеднички множител со бројот на атомите на вториот елемент. Ова е саканата валентност.
5. Проверете со множење на валентноста и индексот на секој елемент. Нивните производи мора да бидат еднакви.
Пример:Да ја одредиме валентноста на елементите на водород сулфид.
1. Да ја напишеме формулата:
2. Да ја означиме познатата валентност:
3. Најдете го најмалиот заеднички множител:
4. Најдете го односот на најмалиот заеднички множител со бројот на атомите на сулфур:
5. Ајде да провериме:
Табела на карактеристични валентни вредности на некои атоми на хемиски соединенија.
|
Елементи |
Валентност |
Примери за поврзување |
|
H2, HF, Li2O, NaCl, KBr |
||
|
O, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn |
H2O, MgCl2, CaH2, SrBr2, BaO, ZnCl2 |
|
|
CO 2, CH4, SiO 2, SiCl 4 |
||
|
CrCl 2, CrCl 3, CrO 3 |
||
|
H2S, SO2, SO3 |
||
|
NH 3, NH 4 Cl, HNO 3 |
||
|
PH 3, P 2 O 5, H 3 PO 4 |
||
|
SnCl 2, SnCl 4, PbO, PbO 2 |
||
|
HCl, ClF 3, BrF 5, IF 7 |
Од материјалите за лекцијата ќе научите дека постојаноста на составот на супстанцијата се објаснува со присуството на одредени валентни можности во атомите на хемиските елементи; да се запознаат со концептот на „валентност на атоми на хемиски елементи“; научете да ја одредувате валентноста на елементот користејќи ја формулата на супстанција ако е позната валентноста на друг елемент.
Тема: Почетни хемиски идеи
Лекција: Валентност на хемиските елементи
Составот на повеќето супстанции е константен. На пример, молекулата на водата секогаш содржи 2 атоми на водород и 1 атом на кислород - H 2 O. Се поставува прашањето: зошто супстанциите имаат постојан состав?
Да го анализираме составот на предложените супстанции: H 2 O, NaH, NH 3, CH 4, HCl. Сите тие се состојат од атоми на два хемиски елементи, од кои едниот е водород. Може да има 1,2,3,4 атоми на водород по атом на хемиски елемент. Но, во ниту една суштина нема да има по атом на водородмора да неколку атоми на другхемиски елемент. Така, атом на водород може да прикачи за себе минимален број атоми на друг елемент, или подобро кажано, само еден.
Својството на атомите на хемискиот елемент да прикачат за себе одреден број атоми на други елементи се нарекува валентност.
Некои хемиски елементи имаат постојани валентни вредности (на пример, водород (I) и кислород (II)), други можат да покажат неколку валентни вредности (на пример, железо (II, III), сулфур (II, IV, VI ), јаглерод(II, IV)), тие се нарекуваат елементи со променлива валентност. Валентните вредности на некои хемиски елементи се дадени во учебникот.
Знаејќи ги валентностите на хемиските елементи, можно е да се објасни зошто супстанцијата има таква хемиска формула. На пример, формулата на водата е H 2 O. Дозволете ни да ги означиме валентните способности на хемискиот елемент користејќи цртички. Водородот има валентност од I, а кислородот има валентност од II: H- и -O-. Секој атом може целосно да ги искористи своите валентни способности ако има два атоми на водород по атом на кислород. Редоследот на поврзување на атомите во молекулата на водата може да се претстави како формула: H-O-H.
Формулата што ја покажува низата атоми во молекулата се нарекува графички(или структурни).
Ориз. 1. Графичка формула на вода
Знаејќи ја формулата на супстанција која се состои од атоми на два хемиски елементи и валентноста на еден од нив, можете да ја одредите валентноста на другиот елемент.
Пример 1.Да ја одредиме валентноста на јаглеродот во супстанцијата CH4. Знаејќи дека валентноста на водородот е секогаш еднаква на I, а јаглеродот за себе прикачил 4 атоми на водород, можеме да кажеме дека валентноста на јаглеродот е еднаква на IV. Валентноста на атомите се означува со римски број над знакот на елементот: .
Пример 2.Да ја одредиме валентноста на фосфорот во соединението P 2 O 5. За да го направите ова, треба да го направите следново:
1. над знакот кислород запиши ја вредноста на неговата валентност – II (кислородот има постојана валентна вредност);
2. множејќи ја валентноста на кислородот со бројот на атоми на кислород во молекулата, најдете го вкупниот број на валентни единици – 2·5=10;
3. добиениот вкупен број на валентни единици поделете го со бројот на атоми на фосфор во молекулата – 10:2=5.
Така, валентноста на фосфорот во ова соединение е еднаква на V – .
1. Емелијанова Е.О., Јодко А.Г. Организација на когнитивната активност на учениците на часовите по хемија од 8-9 одделение. Основни белешки со практични задачи, тестови: Дел I. - М.: School Press, 2002. (стр. 33)
2. Ушакова О.В. Работна тетратка по хемија: 8 одделение: до учебникот од П.А. Оржековски и други.„Хемија. 8 одделение“ / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековски; под. ед. проф. П.А. Оржековски - М.: АСТ: Астрол: Профиздат, 2006. (стр. 36-38)
3. Хемија: 8 одделение: учебник. за општо образование институции / П.А. Оржековски, Л.М. Мешчерјакова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрол, 2005. (§16)
4. Хемија: инорг. хемија: учебник. за 8 одделение. општо образование институции / Г.Е. Руџитис, Ф.Г. Фелдман. – М.: Образование, OJSC „Московски учебници“, 2009. (§§11,12)
5. Енциклопедија за деца. Том 17. Хемија / Поглавје. ед.В.А. Володин, Вед. научни ед. И. Ленсон. – М.: Аванта+, 2003 година.
Дополнителни веб-ресурси
1. Унифицирана колекција на дигитални образовни ресурси ().
2. Електронска верзија на списанието „Хемија и живот“ ().
Домашна работа
1. стр.84 бр.2од учебникот „Хемија: 8-мо одделение“ (П.А. Оржековски, Л.М. Мешчерјакова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрол, 2005).
2. Со. 37-38 бр.2,4,5,6од Работна тетратка по хемија: 8 одделение: до учебникот на П.А. Оржековски и други.„Хемија. 8 одделение“ / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековски; под. ед. проф. П.А. Оржековски - М.: АСТ: Астрол: Профиздат, 2006 година.
Гледајќи ги формулите на различни соединенија, лесно е да се забележи тоа број на атомина ист елемент во молекулите на различни супстанции не е идентичен. На пример, HCl, NH 4 Cl, H 2 S, H 3 PO 4, итн. Бројот на атоми на водород во овие соединенија варира од 1 до 4. Ова е карактеристично не само за водородот.
Како можете да погодите кој индекс да го ставите до ознаката на хемиски елемент?Како се прават формулите на супстанцијата? Ова е лесно да се направи кога ја знаете валентноста на елементите што ја сочинуваат молекулата на дадена супстанција.
– Ова е својство на атомот на даден елемент да прикачи, задржува или замени одреден број атоми на друг елемент во хемиските реакции. Единицата за валентност е валентноста на атом на водород. Затоа, понекогаш дефиницијата за валентност се формулира на следниов начин: валентност – Ова е својство на атомот на даден елемент да прикачи или замени одреден број атоми на водород.
Ако еден атом на водород е прикачен на еден атом од даден елемент, тогаш елементот е едновалентен, ако два – двовалентен иитн. Водородните соединенија не се познати за сите елементи, но скоро сите елементи формираат соединенија со кислородот О. Кислородот се смета дека е постојано двовалентен.
Постојана валентност:
Јас –
H, Na, Li, K, Rb, Cs
II –
O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III –
Б, Ал, Га, Ин
Но, што да направите ако елементот не се комбинира со водород? Тогаш валентноста на бараниот елемент се одредува со валентноста на познатиот елемент. Најчесто се наоѓа користејќи ја валентноста на кислородот, бидејќи во соединенијата неговата валентност е секогаш 2. На пример,не е тешко да се најде валентноста на елементите во следните соединенија: Na 2 O (валентност на Na – 1, О – 2), Al 2 O 3 (валентност на Ал – 3, О – 2).
Хемиската формула на дадена супстанција може да се состави само со познавање на валентноста на елементите. На пример, лесно е да се создадат формули за соединенија како што се CaO, BaO, CO, бидејќи бројот на атоми во молекулите е ист, бидејќи валентностите на елементите се еднакви.
Што ако валентните се различни? Кога постапуваме во таков случај? Неопходно е да се запамети следново правило: во формулата на кое било хемиско соединение, производот на валентноста на еден елемент по бројот на неговите атоми во молекулата е еднаков на производот на валентноста според бројот на атоми на друг елемент. . На пример, ако се знае дека валентноста на Mn во соединението е 7, а О – 2, тогаш формулата на соединението ќе изгледа вака: Mn 2 O 7.
Како ја добивме формулата?
Да разгледаме алгоритам за составување формули по валентни за соединенија што се состојат од два хемиски елементи.
Постои правило дека бројот на валентности на еден хемиски елемент е еднаков на бројот на валентности на друг. Да го разгледаме примерот за формирање на молекула која се состои од манган и кислород.
Ние ќе составиме во согласност со алгоритмот:
1. Ги запишуваме симболите на хемиските елементи еден до друг:
2.
Броевите на нивната валентност ги ставаме над хемиските елементи (валентноста на хемиски елемент може да се најде во табелата на периодниот систем на Менделев, за манган –
7, на кислород –
2.
3. Најдете го најмалиот заеднички множител (најмалиот број што е делив со 7 и 2 без остаток). Овој број е 14. Ние го делиме со валентностите на елементите 14: 7 = 2, 14: 2 = 7, 2 и 7 ќе бидат индекси за фосфор и кислород, соодветно. Ги заменуваме индексите.
Знаејќи ја валентноста на еден хемиски елемент, следејќи го правилото: валентност на еден елемент × бројот на неговите атоми во молекулата = валентност на друг елемент × бројот на атоми на овој (друг) елемент, можете да ја одредите валентноста на друг.
Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).
Концептот на валентност бил воведен во хемијата пред да стане позната структурата на атомот. Сега е утврдено дека ова својство на елемент е поврзано со бројот на надворешни електрони. За многу елементи, максималната валентност следи од положбата на овие елементи во периодниот систем.
Сè уште имате прашања? Сакате да дознаете повеќе за валентноста?
За да добиете помош од учител -.
blog.site, при копирање на материјал во целост или делумно, потребна е врска до оригиналниот извор.