Din materialele de lecție veți învăța că constanța compoziției unei substanțe se explică prin prezența unor posibilități de valență în atomii elementelor chimice; familiarizează-te cu conceptul de „valență a atomilor elementelor chimice”; învăţaţi să determinaţi valenţa unui element folosind formula unei substanţe dacă este cunoscută valenţa altui element.

Subiect: Idei chimice inițiale

Lecția: Valența elementelor chimice

Compoziția majorității substanțelor este constantă. De exemplu, o moleculă de apă conține întotdeauna 2 atomi de hidrogen și 1 atom de oxigen - H 2 O. Se pune întrebarea: de ce substanțele au o compoziție constantă?

Să analizăm compoziția substanțelor propuse: H 2 O, NaH, NH 3, CH 4, HCl. Toate sunt formate din atomi ai două elemente chimice, dintre care unul este hidrogen. Pot exista 1,2,3,4 atomi de hidrogen per atom dintr-un element chimic. Dar în fond nu va exista pe atom de hidrogen Trebuie să mai mulți atomi ai altuia element chimic. Astfel, un atom de hidrogen se poate atașa de sine cantitate minimă atomi ai altui element, sau mai bine zis, doar unul.

Proprietatea atomilor unui element chimic de a se atașa la ei înșiși un anumit număr de atomi ai altor elemente se numește valenţă.

Unele elemente chimice au valori constante de valență (de exemplu, hidrogen (I) și oxigen (II)), altele pot prezenta mai multe valori de valență (de exemplu, fier (II, III), sulf (II, IV, VI) ), carbon(II, IV)), se numesc elemente cu valență variabilă. Valorile de valență ale unor elemente chimice sunt date în manual.

Cunoscând valențele elementelor chimice, se poate explica de ce o substanță are o astfel de formulă chimică. De exemplu, formula apei este H 2 O. Să desemnăm capabilitățile de valență ale unui element chimic folosind liniuțe. Hidrogenul are o valență de I, iar oxigenul are o valență de II: H- și -O-. Fiecare atom își poate folosi pe deplin capacitățile sale de valență dacă există doi atomi de hidrogen per atom de oxigen. Secvența conexiunilor atomilor dintr-o moleculă de apă poate fi reprezentată ca formula: H-O-H.

Se numește o formulă care arată secvența atomilor dintr-o moleculă grafic(sau structural).

Orez. 1. Formula grafică a apei

Cunoscând formula unei substanțe constând din atomi a două elemente chimice și valența unuia dintre ele, puteți determina valența celuilalt element.

Exemplul 1. Să determinăm valența carbonului în substanța CH4. Știind că valența hidrogenului este întotdeauna egală cu I, iar carbonul are atașați 4 atomi de hidrogen la sine, putem spune că valența carbonului este egală cu IV. Valența atomilor este indicată printr-o cifră romană deasupra semnului elementului: .

Exemplul 2. Să determinăm valența fosforului în compusul P 2 O 5. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți următoarele:

1. deasupra semnului oxigenului, notați valoarea valenței sale – II (oxigenul are o valoare constantă de valență);

2. înmulțind valența oxigenului cu numărul de atomi de oxigen din moleculă, găsiți numărul total unități de valență – 2·5=10;

3. Împărțiți numărul total rezultat de unități de valență la numărul de atomi de fosfor din moleculă – 10:2=5.

Astfel, valența fosforului din acest compus este egală cu V – .

1. Emelyanova E.O., Iodko A.G. Organizare activitate cognitivă elevii la lecţiile de chimie din clasele 8-9. Note de bază cu sarcini practice, teste: Partea I. - M.: School Press, 2002. (p. 33)

2. Ushakova O.V. Caiet de chimie: clasa a VIII-a: la manualul de P.A. Orjekovski și alții „Chimie. clasa a VIII-a” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orjekovski; sub. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (p. 36-38)

3. Chimie: clasa a VIII-a: manual. pentru învăţământul general instituții / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005.(§16)

4. Chimie: inorg. chimie: manual. pentru clasa a VIII-a. educatie generala instituții / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. – M.: Educație, OJSC „Manuale de la Moscova”, 2009. (§§11,12)

5. Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie / Capitolul. ed.V.A. Volodin, Ved. științific ed. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

Resurse web suplimentare

1. Colecție unificată de resurse educaționale digitale ().

2. Versiunea electronică a revistei „Chimie și viață” ().

Teme pentru acasă

1. str.84 nr 2 din manualul „Chimie: clasa a VIII-a” (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).

2. Cu. 37-38 Nr. 2,4,5,6 din Caiet de lucru la chimie: clasa a VIII-a: la manualul P.A. Orjekovski și alții „Chimie. clasa a VIII-a” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orjekovski; sub. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

Există mai multe definiții ale conceptului de „valență”. Cel mai adesea, acest termen se referă la capacitatea atomilor unui element de a atașa un anumit număr de atomi ai altor elemente. Adesea, cei care abia încep să studieze chimia au o întrebare: Cum se determină valența unui element? Acest lucru este ușor de făcut dacă cunoașteți câteva reguli.

Valențe constante și variabile

Să luăm în considerare compușii HF, H2S și CaH2. În fiecare dintre aceste exemple, un atom de hidrogen se atașează la sine doar un atom al altui element chimic, ceea ce înseamnă că valența sa este egală cu unul. Valoarea valenței este scrisă deasupra simbolului elementului chimic în cifre romane.

În exemplul dat, atomul de fluor este legat de un singur atom de H monovalent, ceea ce înseamnă că valența sa este de asemenea 1. Atomul de sulf din H2S atașează deja doi atomi de H la sine, deci este divalent în acest compus. Calciul din hidrura sa CaH2 este, de asemenea, legat de doi atomi de hidrogen, ceea ce înseamnă că valența sa este de doi.

Oxigenul în marea majoritate a compușilor săi este bivalent, adică formează doi legături chimice cu alți atomi.

În primul caz, atomul de sulf se leagă de el însuși doi atomi de oxigen, adică formează 4 legături chimice în total (un oxigen formează două legături, ceea ce înseamnă sulf - de două ori 2), adică valența sa este 4.

În compusul SO3, sulful atașează deja trei atomi de O, prin urmare valența sa este de 6 (de trei ori formează două legături cu fiecare atom de oxigen). Atomul de calciu atașează un singur atom de oxigen, formând două legături cu acesta, ceea ce înseamnă că valența lui este aceeași cu cea a lui O, adică egală cu 2.

Rețineți că atomul de H este monovalent în orice compus. Valența oxigenului este întotdeauna (cu excepția ionului hidroniu H3O(+)) egală cu 2. Calciul formează două legături chimice atât cu hidrogenul, cât și cu oxigenul. Acestea sunt elemente cu valență constantă. Pe lângă cele deja indicate, următoarele au valență constantă:

• Li, Na, K, F - monovalent;
• Be, Mg, Ca, Zn, Cd - au valența II;
• B, Al și Ga sunt trivalente.

Atomul de sulf, spre deosebire de cazurile luate în considerare, în combinație cu hidrogenul are o valență de II, iar cu oxigenul poate fi tetra sau hexavalent. Se spune că atomii unor astfel de elemente au valență variabilă. Mai mult, valoarea sa maximă coincide în majoritatea cazurilor cu numărul grupului în care se află elementul în Tabelul Periodic (regula 1).

Există multe excepții de la această regulă. Astfel, elementul 1 al cuprului de grup prezintă valențe atât I, cât și II. Fierul, cobaltul, nichelul, azotul, fluorul, dimpotrivă, au o valență maximă mai mică decât numărul grupului. Deci, pentru Fe, Co, Ni acestea sunt II și III, pentru N - IV și pentru fluor - I.

Valoarea minimă de valență corespunde întotdeauna diferenței dintre numărul 8 și numărul grupului (regula 2).

Este posibil să se determine fără ambiguitate care este valența elementelor pentru care este variabilă numai prin formula unei anumite substanțe.

Determinarea valenței într-un compus binar

Să luăm în considerare cum să determinăm valența unui element într-un compus binar (din două elemente). Există două opțiuni aici: într-un compus, valența atomilor unui element este cunoscută exact, sau ambele particule au o valență variabilă.

Cazul unu:

Cazul doi:

Determinarea valenței folosind formula particulelor cu trei elemente.

Nu toate substanțele chimice constau din molecule diatomice. Cum se determină valența unui element într-o particulă cu trei elemente? Să luăm în considerare această întrebare folosind exemplul formulelor a doi compuși K2Cr2O7.

Dacă, în loc de potasiu, formula conține fier, sau alt element cu valență variabilă, va trebui să știm care este valența reziduului acid. De exemplu, trebuie să calculați valențele atomilor tuturor elementelor în combinație cu formula FeSO4.

Trebuie remarcat faptul că termenul „valență” este folosit mai des în chimia organică. La compilarea formulelor pentru compușii anorganici, este adesea folosit conceptul de „stare de oxidare”.

Privind formulele diverșilor compuși, este ușor de observat că număr de atomi a aceluiași element în moleculele diferitelor substanțe nu este identică. De exemplu, HCI, NH4CI, H2S, H3PO4 etc. Numărul de atomi de hidrogen din acești compuși variază de la 1 la 4. Acest lucru este caracteristic nu numai hidrogenului.

Cum poți ghici ce index să pui lângă denumirea unui element chimic? Cum se fac formulele unei substanțe? Acest lucru este ușor de făcut atunci când cunoașteți valența elementelor care alcătuiesc molecula unei anumite substanțe.

– Aceasta este proprietatea unui atom al unui element dat de a atașa, reține sau înlocui un anumit număr de atomi ai altui element în reacții chimice. Unitatea de valență este valența unui atom de hidrogen. Prin urmare, uneori definiția valenței este formulată după cum urmează: valenţă – Aceasta este proprietatea unui atom al unui element dat de a atașa sau înlocui un anumit număr de atomi de hidrogen.

Dacă un atom de hidrogen este atașat la un atom al unui element dat, atunci elementul este monovalent, dacă doi – divalentă şi etc. Compușii cu hidrogen nu sunt cunoscuți pentru toate elementele, dar aproape toate elementele formează compuși cu oxigenul O. Oxigenul este considerat a fi constant divalent.

valență constantă:

eu – H, Na, Li, K, Rb, Cs
II – O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III – B, Al, Ga, In

Dar ce să faci dacă elementul nu se combină cu hidrogenul? Apoi, valența elementului necesar este determinată de valența elementului cunoscut. Cel mai adesea se găsește folosind valența oxigenului, deoarece în compuși valența sa este întotdeauna 2. De exemplu, nu este greu de găsit valența elementelor în următorii compuși: Na 2 O (valența Na – 1, O – 2), Al2O3 (valența lui Al – 3, O – 2).

Formula chimică a unei substanțe date poate fi compilată doar cunoscând valența elementelor. De exemplu, este ușor să creați formule pentru compuși precum CaO, BaO, CO, deoarece numărul de atomi din molecule este același, deoarece valențele elementelor sunt egale.

Ce se întâmplă dacă valențele sunt diferite? Când procedăm într-un astfel de caz? Trebuie să ne amintim următoarea regulă: în formula oricărui compus chimic, produsul valenței unui element cu numărul de atomi din moleculă este egal cu produsul valenței cu numărul de atomi ai altui element. De exemplu, dacă se știe că valența lui Mn într-un compus este 7 și O – 2, atunci formula compusului va arăta astfel: Mn 2 O 7.

Cum am obținut formula?

Să luăm în considerare un algoritm pentru compilarea formulelor după valență pentru compuși formați din două elemente chimice.

Există o regulă că numărul de valențe ale unui element chimic este egal cu numărul de valențe ale altuia. Să luăm în considerare exemplul formării unei molecule constând din mangan și oxigen.
Vom compune în conformitate cu algoritmul:

1. Notăm simbolurile elementelor chimice unul lângă celălalt:

MnO

2. Punem numerele valenței lor peste elementele chimice (valența unui element chimic poate fi găsită în tabelul sistemului periodic al lui Mendelev, pentru mangan – 7, la oxigen – 2.

3. Aflați cel mai mic multiplu comun (cel mai mic număr care este divizibil cu 7 și 2 fără rest). Acest număr este 14. Îl împărțim la valențele elementelor 14: 7 = 2, 14: 2 = 7, 2 și 7 vor fi indicii pentru fosfor și respectiv oxigen. Inlocuim indici.

Cunoscând valența unui element chimic, urmând regula: valența unui element × numărul de atomi ai acestuia din moleculă = valența altui element × numărul de atomi ai acestui (altul) element, puteți determina valența altuia.

Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).

2x = 14,

x = 7.

Conceptul de valență a fost introdus în chimie înainte ca structura atomului să fie cunoscută. S-a stabilit acum că această proprietate a unui element este legată de numărul de electroni externi. Pentru multe elemente, valența maximă decurge din poziția acestor elemente în tabelul periodic.

Oamenii aud adesea cuvântul „valență” fără să înțeleagă pe deplin ce este. Deci, ce este valența? Valenta este unul dintre termenii folositi in structura chimica. Valența determină în esență capacitatea unui atom de a forma legături chimice. Cantitativ, valența este numărul de legături la care participă un atom.

Care este valența unui element

Valența este un indicator al capacității unui atom de a atașa alți atomi, formând legături chimice cu aceștia în interiorul moleculei. Numărul de legături ale unui atom este egal cu numărul de electroni neperechi. Aceste legături se numesc covalente.

Un electron nepereche este un electron liber de pe învelișul exterior al unui atom care se împerechează cu electronul exterior al altui atom. Fiecare pereche de astfel de electroni se numește „electron”, iar fiecare dintre electroni se numește valență. Deci definiția cuvântului „valență” este numărul de perechi de electroni cu care un atom este conectat la un alt atom.

Valenta poate fi descrisa schematic in formule chimice structurale. Când acest lucru nu este necesar, se folosesc formule simple unde nu este indicată valența.

Valența maximă a elementelor chimice dintr-un grup al sistemului periodic al lui Mendeleev este egală cu numărul de serie al acestui grup. Atomii aceluiași element pot avea valențe diferite în compuși chimici diferiți. Polaritate legaturi covalente, care se formează, nu sunt luate în considerare. Acesta este motivul pentru care valența nu are niciun semn. De asemenea, valența nu poate fi o valoare negativă și egală cu zero.

Uneori, conceptul de „valență” este echivalat cu conceptul de „stare de oxidare”, dar acest lucru nu este adevărat, deși uneori acești indicatori coincid. Numărul de oxidare este un termen formal care se referă la sarcina posibilă pe care un atom ar primi-o dacă perechile sale de electroni ar fi transferate la atomi mai negativi din punct de vedere electric. Aici starea de oxidare poate avea un semn și este exprimată în unități de sarcină. Acest termen este comun în Chimie anorganică, deoarece în compușii anorganici este dificil să se judece valența. În schimb, în ​​chimia organică, valența este folosită deoarece majoritatea compușilor organici au o structură moleculară.

Acum știi care este valența elementelor chimice!