Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 16. Валентність хімічних елементів

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з'ясувати, що таке валентність хімічного елемента;
  • обчислювати значення валентності елементів у сполуках за їхніми формулами;
  • складати формули сполук за значеннями валентності елементів.

Валентність. Числові індекси в хімічних формулах указують на те, що атоми з'єднуються один з одним не довільно, а в певних співвідношеннях.

Здатність атома сполучатися з певною кількістю таких самих або інших атомів називають валентністю1.

1 Термін походить від латинського слова valentia — сила.

Валентність є важливою властивістю атома; вона має кількісну характеристику.

Атом Гідрогену завжди сполучається з одним атомом. Якщо з таким самим, то утворюється молекула водню Н2, а якщо з іншим — утворюються молекули фтороводню HF, води H2O:

Гідроген — одновалентний елемент.

У молекулі фтороводню HF атом Флуору сполучений з одним атомом Гідрогену. Проаналізувавши кількісний склад інших сполук Флуору, легко дійти висновку, що цей елемент, як і Гідроген, є одновалентним.

Атом Оксигену «утримує» в молекулі води H2O два атоми Гідрогену. Оксиген — двовалентний елемент. Таку валентність Оксиген виявляє завжди — і в молекулі простої речовини (О2), і в молекулах складних речовин.

Значення валентності елемента за необхідності вказують римською цифрою над його символом у хімічній формулі:

У математичних розрахунках і в тексті для цього застосовують арабські цифри. Приклад відповідного речення: «Значення валентності Оксигену дорівнює 2».

• Визначте валентність елементів у молекулах амоніаку NH3 і метану CH4.

Відомості про валентність елементів у речовині можна подати в інший спосіб. Спочатку записують на певній відстані один від одного символи кожного атома, що входить до складу молекули. Потім одновалентний атом з'єднують з іншим однією рискою, від двовалентного атома проводять дві риски і т. д.:

Такі формули називають графічними. Вони показують, як атоми сполучені в молекулах.

Молекула простої речовини водню має графічну формулу Н-Н. Аналогічними є графічні формули молекул фтору, хлору, брому, йоду. Графічна формула молекули кисню О=О, а молекули азоту N≡N.

H-H

O=O

N≡N

Складаючи графічні формули для молекул складних речовин, потрібно брати до уваги, що в них атоми одного елемента зазвичай не сполучені між собою.

• Зобразіть графічні формули молекул амоніаку, метану, вуглекислого газу.

Ви щойно дізналися, що Гідроген і Флуор завжди одновалентні, а Оксиген — двовалентний. Інші елементи зі сталою валентністю перебувають у І—ІІІ групах періодичної системи, причому значення валентності кожного елемента збігається з номером групи. Так, елемент І групи Літій одновалентний, елемент ІІ групи Магній двовалентний, а елемент ІІІ групи Бор тривалентний. Винятками є елементи І групи Купрум (значення валентності — 1 і 2) і Аурум (1 і 3).

Більшість хімічних елементів мають змінну валентність (табл. 2).

Таблиця 2

Значення валентності деяких хімічних елементів

Символ елемента

Номер групи

Значення валентності

Pb

IV

2, 4

P

V

3, 5

S

VI

2, 4, 6

Cr

VI

2, 3, 6

Cl

VII

1, 3, 5, 7

Fe

VIII

2, 3, 6

Максимальне значення валентності хімічних елементів дорівнює 8.

Визначення валентності елементів у бінарній сполуці за її хімічною формулою. Бінарною1 називають сполуку, утворену двома елементами. Значення валентності елемента в сполуці з'ясовують у тому разі, якщо він має змінну валентність. Покажемо, як виконують таке завдання.

1 Термін походить від латинського слова binarius — подвійний; той, що складається із двох частин.

Знайдемо значення валентності Йоду2 в сполуці з Оксигеном, формула якої — І2О5.

2 Цей елемент буває одно-, три-, п'яти- і семивалентним.

Ви знаєте, що Оксиген — двовалентний елемент. Запишемо значення його валентності над символом елемента в хімічній формулі сполуки:

На 5 атомів Оксигену припадає 2 · 5 = 10 одиниць валентності. Їх «розподіляємо» між двома атомами Йоду (10 : 2 = 5). Отже, Йод у сполуці п'ятивалентний:

• Визначте валентність елементів у сполуках, що мають формули SO2 і Cl2O7.

Складання хімічних формул бінарних сполук за валентністю елементів. Виконаємо завдання, протилежне попередньому, — складемо хімічну формулу сполуки Сульфуру з Оксигеном, у якій Сульфур шестивалентний.

Спочатку запишемо символи елементів, якими утворена сполука, і вкажемо над ними значення валентності елементів:

Потім знаходимо найменше число, яке ділиться без залишку на обидва значення валентності, — найменше спільне кратне. Це число 6. Ділимо його на значення валентності кожного елемента й отримуємо відповідні індекси в хімічній формулі сполуки:

Цікаво знати

На початку ХІХ ст. хімічні формули записували за принципом «найбільшої простоти». Для води використовували формулу НО, а не Н2О.

Для перевірки правильності хімічної формули користуються правилом: добутки значення валентності кожного елемента на кількість його атомів у формулі бінарної сполуки однакові. Переконаємося в цьому: 6 · 1 = 2 · 3.

Складаючи формули бінарних сполук, спочатку записують символи металічних елементів, а потім — неметалічних. Якщо сполука утворена лише неметалічними елементами і серед них є Оксиген або Флуор, то ці два елементи записують останніми.

• Складіть хімічні формули сполук Бору із Флуором та Оксигеном.

У формулі сполуки Гідрогену з неметалічним елементом VI або VII групи першим записують Гідроген (H2Te, HBr), а для інших аналогічних сполук цього елемента застосовують протилежний порядок запису елементів (PH3, CH4).

Хімічні формули сполук, утворених трьома і більше елементами, складають за іншими алгоритмами.

ВИСНОВКИ

Валентність — це здатність атома сполучатися з певною кількістю таких самих або інших атомів.

Існують елементи зі сталою і змінною валентністю. Гідроген, Флуор завжди одновалентні, Оксиген — двовалентний.

Значення валентності елементів відображають у графічних формулах молекул відповідною кількістю рисок біля атомів.

У хімічній формулі бінарної сполуки добутки значення валентності кожного елемента на кількість його атомів однакові.

105. Що таке валентність хімічного елемента? Назвіть мінімальне і максимальне значення валентності елементів.

106. Укажіть у поданому переліку символи елементів зі сталою валентністю: K, Ca, Cu, Cl, Zn, F, H.

107. Що таке бінарна сполука? Наведіть формули кількох таких сполук, кожна з яких утворена:

  • а) неметалічними елементами;
  • б) металічним і неметалічним елементами.

108. За наведеним значенням валентності одного з елементів у сполуці з'ясуйте і запишіть значення валентності іншого елемента:

109. Визначте валентність елементів у сполуках, що мають такі формули:

  • а) BaH2, V2O5, SiF4, Li3P;
  • б) CuF2, Ca3N2, P2O3, Mn2O7.

110. Складіть формули сполук, утворених елементами зі сталою валентністю: Na...H...; Ba...F...; Al...O...; Al...F... .

111. Напишіть формули сполук за вказаними валентностями деяких елементів:

112. Складіть формули сполук Калію та Алюмінію з Гідрогеном.

113. Напишіть формули сполук з Оксигеном таких елементів: а) Літію; б) Магнію; в) Осмію (виявляє валентність 4 і 8).

114. Зобразіть графічні формули молекул Cl2O, PH3, SO3.

115. Визначте валентність елементів за графічними формулами молекул:

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Валентність хімічного елемента і його розміщення в періодичній системі

Проаналізувавши наведені в параграфі значення валентності елементів, можна дійти важливого висновку: максимальне значення валентності елемента збігається з номером групи, в якій він розміщений1. Із цим висновком узгоджується також те, що значення валентності хімічних елементів не може перевищувати 8, адже в періодичній системі — вісім груп.

Існує й таке правило: значення валентності неметалічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом дорівнює різниці між числом 8 і номером групи, в якій розміщений неметалічний елемент. Підтвердимо його кількома прикладами. Елемент VII групи Йод у йодоводні НІ одновалентний (8 - 7 = 1), елемент VI групи Сульфур у сполуці CaS двовалентний (8 - 6 = 2), елемент V групи Нітроген у сполуці AlN та амоніаку NH3 тривалентний (8 - 5 = 3).

Відома ще одна закономірність: неметалічні елементи парних груп мають парні значення валентності, а елементи непарних груп — непарні значення валентності. Цю закономірність підтверджує інформація в попередньому параграфі щодо валентності Фосфору, Сульфуру, Хлору.

Усе викладене допоможе вам прогнозувати значення валентності хімічних елементів і складати формули сполук.

1 Існують винятки.

У ПОЗАУРОЧНИЙ ЧАС

Виготовляємо моделі молекул

За графічними формулами молекул можна виготовляти моделі цих частинок (мал. 51). У хімічному кабінеті для цього використовують різнокольорові пластмасові кульки і стержні з набору для складання моделей молекул2. Для атомів кожного елемента добирають кульки певного кольору і з'єднують їх за допомогою стержнів; стержень імітує риску в графічній формулі молекули.

Мал. 51. Модель молекули метану СН4

Виготовте моделі молекул Н2, О2, H2O (має кутову форму), NH3 (має форму піраміди з атомом Нітрогену у вершині), CO2 (атоми розміщені вздовж прямої лінії).

2 Удома для такої роботи знадобляться пластилін різного кольору і сірники.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.