Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 3. Хімічні формули. Валентність елементів. Відносна молекулярна маса речовини

У цьому параграфі ви повторите:

• що таке кількісний та якісний склад речовини;
• для чого потрібні хімічні формули, індекси та коефіцієнти.
• що таке валентність хімічного елемента;
• як визначати валентність елементів за формулами сполук та складати формули за валентністю елементів;
• що таке відносна молекулярна маса речовини та як ії обчислюють.

Хімічні формули. Склад речовини виражають хімічною формулою. Для того щоб скласти хімічну формулу, необхідно знати якісний і кількісний склад речовини.

Якісний склад речовини вказує на елементи, з яких вона утворена.

Кількісний склад речовини вказує на число атомів кожного елемента в її складі.

Ви вже знаєте, що вода — це речовина. Формула води — Н₂О. Отже, до складу молекули води входять атоми двох елементів — Гідрогену й Оксигену. Це — якісний склад молекули води.

Існують речовини, до складу молекул яких входять атоми трьох елементів (наприклад, сульфатна кислота H₂SO₄).

Цифри, що вказують, яке саме число атомів кожного елемента входить до складу молекули тієї чи іншої речовини, називають індексами. Отже,

хімічна формула — це умовний запис якісного і кількісного складу речовини за допомогою хімічних символів та індексів.

Звертаємо увагу на відмінність індексів від коефіцієнтів.

Коефіцієнт — це число, яке ставлять перед формулою речовини (або символом хімічного елемента) для позначення кількості її молекул, атомів або формульних одиниць. Наприклад, Н₂О — одна молекула води, утворена двома атомами Гідрогену й одним атомом Оксигену; 7Н₂О — сім молекул води.

Валентність елементів. Сполучення атомів між собою відбувається відповідно до їхньої валентності.

Валентність — це спроможність атомів одного елемента утворювати певне число хімічних зв’язків з атомами таких самих або інших елементів.

Для позначення валентності використовують римські цифри, які ставлять у формулі над символом хімічного елемента:

Деякі хімічні елементи виявляють у сполуках постійну валентність. Таких елементів не дуже багато, і тому їх досить легко запам’ятати (табл. 2).

Таблиця 2

Хімічні елементи з постійною валентністю, розміщені в перших чотирьох періодах періодичної системи

Значення валентності	Хімічні елементи
І	Н, Li, Na, К, F
II	О, Be, Mg, Ca, Zn
III	Al, B, Sc, Ga

Значення валентності можна знайти, наприклад, за номером групи, у якій розміщується елемент у періодичній системі. Так, елементи ІА, IIА та IIIА груп мають постійну валентність, що дорівнює відповідно номеру групи: валентність Натрію — І, Барію — II, Галію — III.

Але більшість елементів має змінне значення валентності. Її найвище значення часто збігається з номером групи періодичної системи, у якій цей елемент розміщується. Значення змінної валентності елемента в сполуках заведено вказувати в дужках після його назви. Наприклад, елемент головної підгрупи IV групи (або інакше IVA групи) Карбон утворює такі оксиди: CO — карбон(II) оксид і СО₂ — карбон(ІV) оксид, у якому він виявляє найвищу валентність IV.

Сполуки, утворені двома хімічними елементами, називають бінарними.

Знання валентності елементів дає можливість:

• по-перше, визначати валентність елементів за формулами їхніх бінарних сполук;
• по-друге, складати хімічні формули бінарних сполук.

Послідовність дій із визначення валентності елемента за формулою речовини

Тепер розглянемо, як можна визначати хімічні формули складних речовин за валентністю елементів, що входять до їхнього складу. Зробимо це на прикладі хлор(VІІ) оксиду та фосфор(V) фториду.

Послідовність дій зі складання хімічної формули речовини за валентністю елементів

Найвища валентність деяких елементів не завжди збігається з номером групи періодичної системи, у якій стоїть цей елемент. Так, Нітроген, Оксиген і Флуор розміщуються відповідно в п’ятій, шостій і сьомій групах, а їхня найвища валентність становить IV, II та І відповідно.

Відносна молекулярна маса. Якщо однією з важливих кількісних характеристик атома є його відносна атомна маса (A_r), то для речовин — це відносна молекулярна маса (М_r). Вона дорівнює відношенню маси молекули певної речовини до 1/12 маси атома Карбону ¹²₆С, відносна атомна маса якого 12. Це безрозмірна величина, яку обчислюють за хімічною формулою речовини.

Відносна молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас усіх елементів, що входять до складу молекули.

Якщо формулу речовини умовно записати у вигляді Х_xY_yZ_z, то її відносну молекулярну масу можна розрахувати за формулою

M_r(X_xY_yZ_z) = хA_r(Х) + yA_r(Y) + zA_r(Z),

де A_r — відносна атомна маса елемента; х, у, z — число атомів кожного елемента в складній речовині.

З урахуванням цього відносна молекулярна маса, наприклад, ортофосфатної кислоти Н₃РО₄ дорівнюватиме:

М_r(Н₃РО₄) = 3A_r(Н) + A_r(Р) + 4А_r(O) = 3 · 1 + 31 + 4 · 16 = 98.

Речовина Н₃РО₄ утворена атомами неметалічних елементів, тому вона складається з молекул, тобто має молекулярну будову.

Склад речовин немолекулярної будови передають так само, як і речовин молекулярної будови, — за допомогою формул.

Запитання та завдання

1. На що вказує хімічна формула?

2. Що означають записи: 4Аl, 3H₂S, 2Сl₂, СО₂, 5HNO₃?

°3. Що розуміють під поняттям «валентність»?

4. Укажіть валентність елементів у таких сполуках: V₂O₅, CuO, Cu₂O, SO₂, SF₆, As₂O₅, Mg₃P₂, NO, N₂O, PbO, PbO₂.

5. Наведіть приклади сполук елементів з Оксигеном, у яких ці елементи мають валентність: а) II, IV, VI; б) I, III, V.

*6. Складіть формули речовин за валентностями елементів (якщо валентність не вказано над символом елемента, то вона постійна (табл. 3)):

*7. У сполуках SCl₄, AsCl₃, SbCl₅, SnCl₄ атом Хлору одновалентний. Визначте валентність атома другого елемента. Складіть формули сполук з Оксигеном, у яких валентність атомів цих елементів така сама, як і в сполуках з атомом Хлору.

°8. Що називають відносною молекулярною масою? Яким символом її позначають?

9. Обчисліть відносну молекулярну масу або відносну формульну масу сполук: вуглекислого газу СO₂; сульфатної кислоти H₂SO₄; цукру С₁₂Н₂₂О₁₁; етилового спирту С₂Н₆О; мармуру СаСО₃.

10. За значенням валентності атомів складіть формули оксигенових і гідрогенових сполук та обчисліть їхні відносні молекулярні маси:

*11. Відомо речовину, у якій на 2 атоми Купруму припадає 1 атом Сульфуру. У яких масових співвідношеннях треба взяти мідь і сірку, щоб обидві речовини повністю прореагували між собою?