Вывод формулы соединения по валентности кратко

Обновлено: 30.06.2024

Вы знаете, чем простые вещества отличаются от сложных? Напомню, что молекулы простых веществ состоят из атомов одного вида (сера S, золото Au, кислород O2), а сложные – из атомов разных видов (вода Н2О, фосфорная кислота Н3РО4, этиловый спирт С2Н5ОН). Тут резонно задать вопросом, а почему атомы не соединятся один с одним, ведь так всё будет гораздо проще, мы получим вещества с формулами вида НО, HS, CaOH и так далее. Но это решительно невозможно потому, что в дело вступает валентность .

Напомню, что валентность – это способность атома образовывать химическую связь . Вот представьте, что атом водорода хочет соединиться с атомом кислорода (это будет вода). И тут проблема:

Это означает, что один атом водорода может образовать только одну связь и не больше. А атому кислорода подавай две и не меньше! Как же быть? А давайте-ка одному предложим соединиться с двумя атомами водорода. Это будет выглядеть так: Н-О-Н. Здесь тире означает ту самую химическую связь. И, как видно из этой простой схемы, все счастливы: каждый атом водорода получил одну связь, а единственный атом кислорода радостно образовал две. Таким образом, формула воды Н2О.

Перед тем, как мы начнём тренироваться, нужно запомнить две принципиально важные вещи. Мы их рассмотрим на примере оксида алюминия:

1. Валентность пишется над знаком элемента и всегда римскими цифрами. Валентность никогда не может быть дробной , это всегда целое число. Просто потому, что атома связаны одной, двумя, тремя связями. Атомы не могут быть связаны полутора, двумя с половиной или тремя четвертями связей.

2. Рядом со знаком элемента внизу справа находится индекс. Это важно запомнить! Индекс (он пишется привычной арабской цифрой) показывает, сколько атомов данного вида входит в молекулу. В нашем примере мы видим, что в молекуле оксида алюминия имеется два атома алюминия (справа внизу от знака алюминия цифра 2) и три атома кислорода (справа внизу от знака кислорода цифра 3). Индекс всегда целое число! Потому что в молекулу не может входит половина атома или полтора атома. Представьте для наглядности, что молекула – это семья, где есть родственники. В семье же не может быть две с половиной бабушки или полтора брата. По крайней мере, я таких не видела.

А теперь тренировка

Учитель химии просит

Напомню, что некоторые атомы, склонные к постоянству, всегда имеют одинаковую валентность. Она определяется группой, в которой атом стоит в таблице Менделеева. Так, металлы основной подгруппы первой группы всегда имеют валентность I, второй – II, третьей – III. Элементы основной подгруппы седьмой группы имеют валентность I (пока просто запомните это). Итак, нам нужно составить формулу оксида натрия. Сразу понимаем, что молекула состоит из атомов натрия и кислорода. Записываем это: NaO. Теперь вспоминаем про валентность (без неё никак): натрий – элемент основной подгруппы первой группы, имеющий валентность I, кислород тоже постоянен в привычках и имеет валентность II. Записываем и это:

Обратите внимание, что пока индексы обозначены X и Y, ведь мы же их не знаем. Репетитор по химии расскажет, что нужно найти наименьшее кратное и будет говорить всякие другие страшные слова, но мы будем действовать проще. Поставьте валентность по диагонали, превратив их в арабские цифры:

Смотрите, что произошло. Валентность кислорода II. Мы превращаем её в арабскую 2 и переносим по диагонали к натрию. Валентность натрия I. Мы превращаем её в арабскую 1 и переносим к кислороду. Вы скажете, что справа внизу от кислорода нет никаких единиц, в чём дело? А дело в том, что если в молекуле уже есть атом, то понятно, что он есть и он один. Мы же в формуле указали, что кислород присутствует, значит, он и есть в единственном числе. Таким образом формула оксида натрия Na2О.

Другой случай. Нам нужна формула оксида цинка. Кислород с валентностью II встречается с цинком, который тоже всегда имеет валентность II. Это идеальная пара, смотрите:

Цинк образует две связи и кислород образует две связи, значит, им больше ничего не нужно, эти два атома свяжутся друг с другом с помощью двух связей. Не надо ничего переносить по диагонали, достаточно понять, что если валентности равны, то атомы соединяются один к одному, то есть формула оксида цинка ZnO.

Теперь разберём пример посложнее. В учебнике химии задание: составить формулу оксида железа (III). Обратите внимание, что тут указана валентность железа. Так пишут в случае, когда элемент может обладать разной валентность. Например, желез может быть двухвалентным или трёхвалентным. Чтобы было понятно, о каком именно идёт речь, валентность указывают в скобках. Итак, действуем привычным способом:

Что мы видим? Валентности, увы, разные, следовательно атомы не соединяются один к одному. Тогда без колебаний действуем как в первом примере: используем перенос по диагонали. Валентность железа III превращаем в арабскую 3 и приписываем справа внизу к кислороду. Валентность кислорода II превращаем в арабскую 2 и приписываем внизу справа к железу. Вуаля!

Вот так симпатично и выглядит оксид железа (III) Fe2О3!

Продолжаем. Хотите узнать формулу оксида серы (VI)? Это просто. Давайте сразу запишем:

Тут придётся слегка напрячься. По идее мы можем сделать перенос по диагонали и получить формулу S2О6. Но это неверно, будьте внимательны! Дело в том, что в такой куче получается слишком много атомов, а ведь их можно просто уменьшить в два раза, получив более простую (и правильную!) формулу SО3.

Ну и в заключение ещё один пример, который может встретиться в контрольной по химии. Как выглядит оксид азота (V)? Азот, кстати, тоже любит хулиганить и выступать с разной валентностью. Конкретно в этом случае у него валентность V. Думаю, теперь уже без заумных пояснений понятно, что формула будет такой:

Но спешу вас немного огорчить: пока мы натренировались составлять формулы, если известна валентность. В следующий раз мы будет решать обратную задачу: зная формулу, будем определять валентность . Это уже гораздо проще, так что готовьте чай и печеньки.

Пожалуйста, пишите в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Вы уже знаете, что в химических соединениях атомы разных элементов находятся в определенных числовых соотношениях. От чего зависят эти соотношения?

Рассмотрим химические формулы нескольких соединений водорода с атомами других элементов:

Нетрудно заметить, что атом хлора связан с одним атомом водорода, атом кислорода — с двумя, атом азота — с тремя, а атом углерода — с четырьмя атомами водорода. В то же время в молекуле углекислого газа СО₂ атом углерода связан с двумя атомами кислорода. Из этих примеров видно, что атомы обладают разной способностью соединяться с другими атомами. Такая способность атомов выражается с помощью численной характеристики, называемой валентностью.

Валентность — численная характеристика способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами.

Поскольку один атом водорода может соединиться только с одним атомом другого элемента, валентность атома водорода принята равной единице. Иначе говорят, что атом водорода обладает одной единицей валентности, т. е. он одновалентен.

Валентность атома какого-либо другого элемента равна числу соединившихся с ним атомов водорода. Поэтому в молекуле HCl у атома хлора валентность равна единице, а в молекуле H₂O у атома кислорода валентность равна двум. По той же причине в молекуле NH₃ валентность атома азота равна трем, а в молекуле CH₄ валентность атома углерода равна четырем. Если условно обозначить единицу валентности черточкой |, вышесказанное можно изобразить схематически:

Следовательно, валентность атома любого элемента есть число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента связан данный атом в химическом соединении.

Численные значения валентности обозначают римскими цифрами над символами химических элементов:

Определение валентности

Однако водород образует соединения далеко не со всеми элементами, а вот кислородные соединения есть почти у всех элементов. И во всех таких соединениях атомы кислорода проявляют валентность, равную двум. Зная это, можно определять валентности атомов других элементов в их бинарных соединениях с кислородом. (Бинарными называются соединения, состоящие из атомов двух химических элементов.)

Чтобы это сделать, необходимо соблюдать простое правило: в химической формуле вещества суммарные числа единиц валентности атомов каждого элемента должны быть одинаковыми.

Так, в молекуле воды H₂O общее число единиц валентности двух атомов водорода равно произведению валентности одного атома на соответствующий числовой индекс в формуле:

Так же определяют число единиц валентности атома кислорода:

По величине валентности атомов одного элемента можно определить валентность атомов другого элемента. Например, определим валентность атома углерода в молекуле углекислого газа СО₂:

Согласно вышеприведенному правилу х ·1 = II · 2 , откуда х = IV .

Существует и другое соединение углерода с кислородом — угарный газ СО, в молекуле которого атом углерода соединен только с одним атомом кислорода:

В этом веществе валентность углерода равна II , так как х ·1 = II · 1 , откуда х = II :

Постоянная и переменная валентность

Как видим, углерод соединяется с разным числом атомов кислорода, т. е. имеет переменную валентность. У большинства элементов валентность — величина переменная. Только у водорода, кислорода и еще нескольких элементов она постоянна (см. таблицу).

Составление химических формул по валентности

Зная валентность элементов, можно составлять формулы их бинарных соединений. Например, необходимо записать формулу кислородного соединения хлора, в котором валентность хлора равна семи. Порядок действий здесь таков.

Еще один пример. Составим формулу соединения кремния с азотом, если валентность кремния равна IV , а азота — III .

Записываем рядом символы элементов в следующем виде:

Затем находим НОК валентностей обоих элементов. Оно равно 12 ( IV·III ).

Определяем индексы каждого элемента:

Записываем формулу соединения: Si₃N₄.

В дальнейшем при составлении формул веществ не обязательно указывать цифрами значения валентностей, а необходимые несложные вычисления можно выполнять в уме.

Краткие выводы урока:

Численной характеристикой способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами является валентность.
Валентность водорода постоянна и равна единице. Валентность кислорода также постоянна и равна двум.
Валентность большинства остальных элементов не является постоянной. Ее можно определить по формулам их бинарных соединений с водородом или кислородом.

Под валентностью подразумевается свойство атома данного элемента присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента. Мерой валентности поэтому может быть число химических связей, образуемых данным атомом с другими атомами.

Таким образом, в настоящее время под валентностью химического элемента обычно понимается его способность (в более узком смысле – мера его способности) к образованию химических связей. В представлении метода валентных связей числовое значение валентности соответствует числу ковалентных связей, которые образует атом.

Составление химических формул по валентности

С помощью химических знаков по валентности элементов можно составить формулу сложного вещества. Для этого необходимо знать:

— химические знаки элементов, входящих в состав сложного вещества;

— уметь находить наименьшее общее кратное для валентностей элементов;

— определять индексы для атомов элементов.

Рассмотрим правила составления химических формул сложных соединений по валентности на примере неорганических веществ разных классов:

Предположим, что нам необходимо вывести формулу оксида железа (III). Для этого нужно осуществить следующие действия:

— изображаем химические знаки элементов, входящих в состав сложного вещества:

— поставим над знаком каждого элемента валентность римской цифрой:

— найдем наименьшее общее кратное чисел единиц валентностей:

— разделим наименьшее общее кратное на число единиц валентности каждого элемента в отдельности (полученные частные и будут индексами в формуле):

б) основания, соли и кислоты

При составлении формул оснований и солей пользуются теми же действиями, что и при составлении формул оксидов. Различие заключается лишь в том, что вместо атома кислорода будут стоять гидроксогруппа (OH) или кислотные остатки (SO₄, SO₃, CO₃, NO₃, PO₄, SiO₃, S, Cl и т.д.).

Предположим, что нам необходимо вывести формулу гидроксида кальция:

общее кратное II × I = 2

2 / 2 = 1 (единица не ставится);

2 / 1 = 2 (OH следует взять в скобки);

Примеры решения задач

Находим наименьшее кратное чисел единиц валентностей. Для этого умножаем значение валентности магния на количество атомов данного элемента в соединении (3):

Чтобы определить валентность фосфора поделим наименьшее кратное чисел единиц валентностей на количество атомов фосфора в соединении (2):

Это означает, что валентность фосфора равна III:

Аналогичным образом определяем валентности элементов в других соединениях: б) Al III ₂S II ₃; в) Na I ₂O II ; г) Ag I Cl I ; д) Fe III Cl I ₃.

Далее определяем общее число единиц валентности атомов этого элемента:

Проставляем полученное значение справа от химического знака этого элемента, обозначая арабскими цифрами:

Теперь делим общее число единиц валентности на число атомов (индекс) элемента, для которого известна валентность:

Поставим полученное частное (2) римской цифрой над искомым элементом как его валентность:

Значит валентность элементов в соединении CuO равна: у меди – II и у кислорода – II.

Аналогичным образом определяем валентности элементов в других соединениях: б) Au I ₂O II ; в) Pb IV O II ₂; г) Li I ₃N II ; д) Al III F I ₃.

Из этой статьи вы узнаете, что называется валентностью в химии, научитесь находить ее значение и использовать для составления химических формул.

О чем эта статья:

Понятие валентности

Валентность — это способность атома химического элемента образовывать определенное число химических связей с другими атомами.

Рассмотрим структурную формулу H₂SO₄, с помощью которой можно определить, как атомы связаны между собой в веществе:

Исходя из структуры, можно сделать выводы:

атомы водорода H имеют одну химическую связь, то есть одновалентны;

сера S имеет шесть химических связей, то есть шестивалентна;

каждый атом кислорода O имеет две химические связи — двухвалентен.

Валентность обозначается римской цифрой над знаком химического элемента в формуле. Например:

Атом натрия имеет валентность, равную 1, а атом кислорода — равную 2.

Постоянная и переменная валентность

Среди всех элементов выделяют две группы: с постоянной и переменной валентностью.

У элементов с постоянной валентностью в любом соединении она одинакова. Эти элементы и проявляемую ими валентность придется выучить.

O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn

Переменная валентность меняется в зависимости от соединения. Элементов с переменной валентностью большинство. Как правило, они характеризуются высшей, промежуточной и низшей валентностью:

высшая валентность для элементов главных подгрупп совпадает с номером группы (№_гр);

низшая валентность вычисляется по формуле: 8 − №_гр;

промежуточная валентность — число между низшей и высшей валентностью. Обычно промежуточные валентности соответствуют четности группы.

Пример: как определить валентность по таблице Менделеева

Сера S располагается в группе VIА таблицы Менделеева. Значит:

высшая валентность серы равна VI;

вычислим низшую валентность: 8 − 6 = 2. Низшая валентность равна II;

сера расположена в группе VI — это четное число. Значит, промежуточными валентностями будут все четные числа между низшей и высшей валентностью. В случае с серой между числами 2 и 6 расположено только одно четное число — 4. Промежуточная валентность серы — IV.

В таблице собрали все возможные валентности для некоторых химических элементов.

Как определить валентность химического элемента с переменной валентностью в соединении

Определим валентность азота в соединении N₂O₃.

Над элементами с постоянной валентностью подпишем ее значение, в нашем случае это кислород:

Общее число валентностей каждого элемента в соединении должно совпадать. Находится общее число валентностей с помощью умножения валентности на число атомов данного химического элемента в соединении.

Считаем: общее число валентностей кислорода равно 2 · 3. Значит, общее число валентностей азота в данном соединении будет равно x · 2. Получаем уравнение: х · 2 = 2 · 3.

Вычислим х в получившемся уравнении:

Валентность азота в данном химическом соединении равна трем.

Встречаются бинарные соединения (то есть соединения, состоящие только из двух видов атомов), в которых неизвестны валентности обоих атомов элементов. Как найти валентности химических элементов в этом случае?

Для определения значения валентности необходимо запомнить, что неметаллы в бинарных соединениях, расположенные на втором месте, проявляют свою низшую валентность.

Например, в сульфидах (FeS) сера расположена на втором месте и проявляет низшую валентность, равную двум.

Тогда валентность железа в данном сульфиде можно рассчитать по приведенному выше алгоритму — ее значение равно двум.

В хлоридах (например, AgCl) хлор проявляет низшую валентность, равную единице.

Как составить формулу химического соединения по значениям валентностей элементов

Составим формулу оксида фосфора (V).

Записываем обозначения элементов и над ними указываем валентности. Валентность фосфора в данном соединении указана в названии вещества (V), а валентность кислорода всегда равна II.

Находим НОК валентностей, в нашем случае 5 · 2 = 10. Для удобства запишем его над формулой:

Делим НОК на валентность каждого элемента, а результат записываем в индекс:

10 : 5 = 2 — индекс фосфора;

10 : 2 = 5 — индекс кислорода.

Вопросы для самопроверки

Что такое валентность в химии? Можно ли сказать, что валентность и степень окисления — это одно и то же?

Как узнать высшую и низшую валентность какого-либо химического элемента?

Назовите три химических элемента с валентностью, равной единице.

Среди перечисленных химических элементов выберите те, у которых валентность переменная: K, S, Al, Cu, Ca, P, Si, Mn, Mg, O.

Определите значения валентностей каждого химического элемента в следующих соединениях: FeCl₃, Cl₂O₇, CuS, AlP.

Составьте химические формулы веществ:

Хлорид железа (II).

Оксид углерода (IV).

Верно ли, что значение высшей валентности химических элементов увеличивается по периоду слева направо в таблице Менделеева?

Валентность – свойство атомов одного химического элемента присоединять или замещать определённое количество атомов другого.

За единицу валентности принята валентность атома водорода, равная 1, то есть водород одновалентен. Поэтому валентность элемента указывает на то, со сколькими атомами водорода соединён один атом рассматриваемого элемента. Например, HCl, где хлор – одновалентен; H2O, где кислород – двухвалентен; NH₃_, где азот – трёхвалентен.

Таблица элементов с постоянной валентностью.

Валентности

Элементы

O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd

Формулы веществ можно составлять по валентностям входящих в них элементов. И наоборот, зная валентности элементов, можно составить из них химическую формулу.

Алгоритм составления формул веществ по валентности.

1. Записать символы элементов.

2. Определить валентности входящих в формулу элементов.

3. Найти наименьшее общее кратное численных значений валентности.

4. Найти соотношения между атомами элементов путём деления найденного наименьшего общего кратного на соответствующие валентности элементов.

5. Записать индексы элементов в химической формуле.

Пример: составим химическую формулу оксида фосфора.

1. Запишем символы:

2. Определим валентности:

3. Найдём наименьшее общее кратное:

4. Найдём соотношения между атомами:

5. Запишем индексы:

Алгоритм определения валентности по формулам химических элементов.

1. Записать формулу химического соединения.

2. Обозначить известную валентность элементов.

3. Найти наименьшее общее кратное валентности и индекса.

4. Найти соотношение наименьшего общего кратного к количеству атомов второго элемента. Это и есть искомая валентность.

5. Сделать проверку путём перемножения валентности и индекса каждого элемента. Их произведения должны быть равны.

Пример: определим валентность элементов сульфида водорода.

1. Запишем формулу:

2. Обозначим известную валентность:

3. Найдём наименьшее общее кратное:

4. Найдём соотношение наименьшего общего кратного к количеству атомов серы:

Читайте также: