Który naukowiec wprowadził pojęcie wartościowości? Co to jest wartościowość? Pierwiastki o stałej wartościowości

Istnieje kilka definicji pojęcia „wartościowości”. Najczęściej termin ten odnosi się do zdolności atomów jednego pierwiastka do przyłączania określonej liczby atomów innych pierwiastków. Często ci, którzy dopiero zaczynają studiować chemię, mają pytanie: Jak określić wartościowość pierwiastka? Jest to łatwe do wykonania, jeśli znasz kilka zasad.

Wartościowości stałe i zmienne

Rozważmy związki HF, H2S i CaH2. W każdym z tych przykładów jeden atom wodoru przyłącza się do siebie tylko jeden atom innego pierwiastka chemicznego, co oznacza, że ​​jego wartościowość jest równa jeden. Wartość wartościowości jest zapisywana cyframi rzymskimi nad symbolem pierwiastka chemicznego.

W podanym przykładzie atom fluoru jest związany tylko z jednym jednowartościowym atomem H, co oznacza, że ​​jego wartościowość również wynosi 1. Atom siarki w H2S przyłącza już do siebie dwa atomy H, więc jest w tym związku dwuwartościowy. Wapń w wodorku CaH2 jest również związany z dwoma atomami wodoru, co oznacza, że ​​jego wartościowość wynosi dwa.

Tlen w zdecydowanej większości swoich związków jest dwuwartościowy, to znaczy tworzy dwa wiązania chemiczne z innymi atomami.

W pierwszym przypadku atom siarki przyłącza do siebie dwa atomy tlenu, to znaczy tworzy w sumie 4 wiązania chemiczne (jeden tlen tworzy dwa wiązania, co oznacza siarkę - dwa razy 2), czyli jego wartościowość wynosi 4.

W związku SO3 siarka przyłącza już trzy atomy O, dlatego jej wartościowość wynosi 6 (trzykrotnie tworzy po dwa wiązania z każdym atomem tlenu). Do atomu wapnia przyłącza się tylko jeden atom tlenu, tworząc z nim dwa wiązania, co oznacza, że ​​jego wartościowość jest taka sama jak O, czyli równa 2.

Należy zauważyć, że atom H jest jednowartościowy w dowolnym związku. Wartościowość tlenu jest zawsze (z wyjątkiem jonu hydroniowego H3O(+)) równa 2. Wapń tworzy dwa wiązania chemiczne zarówno z wodorem, jak i tlenem. Są to pierwiastki o stałej wartościowości. Oprócz tych już wskazanych, następujące mają stałą wartościowość:

• Li, Na, K, F - jednowartościowe;
• Be, Mg, Ca, Zn, Cd - mają wartościowość II;
• B, Al i Ga są trójwartościowe.

Atom siarki, w przeciwieństwie do rozważanych przypadków, w połączeniu z wodorem ma wartościowość II, a z tlenem może być cztero- lub sześciowartościowy. Mówi się, że atomy takich pierwiastków mają zmienną wartościowość. Co więcej, jego maksymalna wartość w większości przypadków pokrywa się z numerem grupy, w której znajduje się pierwiastek w układzie okresowym (reguła 1).

Istnieje wiele wyjątków od tej reguły. Zatem pierwiastek 1 grupy miedzi wykazuje wartościowość zarówno I, jak i II. Przeciwnie, żelazo, kobalt, nikiel, azot, fluor mają maksymalną wartościowość mniejszą niż numer grupy. Zatem dla Fe, Co, Ni są to II i III, dla N - IV, a dla fluoru - I.

Minimalna wartość wartościowości zawsze odpowiada różnicy między liczbą 8 a numerem grupy (zasada 2).

Można jednoznacznie określić, jaka jest wartościowość pierwiastków, dla których jest zmienna, tylko na podstawie wzoru określonej substancji.

Oznaczanie wartościowości w związku binarnym

Zastanówmy się, jak określić wartościowość pierwiastka w związku binarnym (dwóch elementów). Istnieją dwie możliwości: w związku wartościowość atomów jednego pierwiastka jest dokładnie znana lub obie cząstki mają zmienną wartościowość.

Przypadek pierwszy:

Przypadek drugi:

Wyznaczanie wartościowości za pomocą trójelementowego wzoru na cząstki.

Nie wszystkie substancje chemiczne składają się z cząsteczek dwuatomowych. Jak określić wartościowość pierwiastka w cząstce trójelementowej? Rozważmy to pytanie na przykładzie wzorów dwóch związków K2Cr2O7.

Jeśli zamiast potasu we wzorze znajduje się żelazo lub inny pierwiastek o zmiennej wartościowości, będziemy musieli wiedzieć, jaka jest wartościowość reszty kwasowej. Na przykład musisz obliczyć wartościowość atomów wszystkich pierwiastków w połączeniu ze wzorem FeSO4.

Należy zauważyć, że termin „wartościowość” jest częściej używany w chemii organicznej. Przy sporządzaniu wzorów związków nieorganicznych często używa się pojęcia „stanu utlenienia”.

Na lekcjach chemii zapoznałeś się już z koncepcją wartościowości pierwiastków chemicznych. Zebraliśmy wszystkie przydatne informacje na ten temat w jednym miejscu. Użyj go, przygotowując się do egzaminu państwowego i jednolitego egzaminu państwowego.

Wartościowość i analiza chemiczna

Wartościowość– zdolność atomów pierwiastków chemicznych do łączenia się w związki chemiczne z atomami innych pierwiastków. Innymi słowy, jest to zdolność atomu do tworzenia określonej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami.

Z łaciny słowo „walencja” tłumaczy się jako „siła, zdolność”. Bardzo poprawna nazwa, prawda?

Pojęcie „wartościowości” jest jednym z podstawowych w chemii. Wprowadzono go jeszcze zanim naukowcy poznali budowę atomu (w 1853 r.). Dlatego też, gdy badaliśmy strukturę atomu, uległ on pewnym zmianom.

Zatem z punktu widzenia teorii elektroniki wartościowość jest bezpośrednio powiązana z liczbą zewnętrznych elektronów atomu pierwiastka. Oznacza to, że „wartościowość” odnosi się do liczby par elektronów, które atom ma z innymi atomami.

Wiedząc o tym, naukowcy byli w stanie opisać naturę wiązania chemicznego. Polega to na tym, że para atomów substancji ma wspólną parę elektronów walencyjnych.

Można zapytać, w jaki sposób chemicy XIX wieku byli w stanie opisać wartościowość, nawet jeśli wierzyli, że nie ma cząstek mniejszych od atomu? Nie oznacza to, że było to takie proste – polegali na analizie chemicznej.

W przeszłości naukowcy poprzez analizę chemiczną określili skład związku chemicznego: ile atomów różnych pierwiastków znajduje się w cząsteczce danej substancji. W tym celu należało określić, jaka jest dokładna masa każdego pierwiastka w próbce czystej (bez zanieczyszczeń) substancji.

To prawda, że ​​​​ta metoda nie jest pozbawiona wad. Ponieważ wartościowość pierwiastka można w ten sposób określić jedynie w jego prostym połączeniu z zawsze jednowartościowym wodorem (wodorem) lub zawsze dwuwartościowym tlenem (tlenkiem). Na przykład wartościowość azotu w NH3 wynosi III, ponieważ jeden atom wodoru jest związany z trzema atomami azotu. A wartościowość węgla w metanie (CH 4) zgodnie z tą samą zasadą wynosi IV.

Ta metoda określania wartościowości jest odpowiednia tylko dla prostych substancji. Ale w kwasach w ten sposób możemy określić wartościowość tylko związków, takich jak reszty kwasowe, ale nie wszystkich pierwiastków (z wyjątkiem znanej wartościowości wodoru).

Jak już zauważyłeś, wartościowość jest oznaczona cyframi rzymskimi.

Wartościowość i kwasy

Ponieważ wartościowość wodoru pozostaje niezmieniona i jest dobrze znana, możesz łatwo określić wartościowość reszty kwasowej. Na przykład w H2SO3 wartościowość SO3 wynosi I, w HС1O3 wartościowość СlO3 wynosi I.

W podobny sposób, jeśli znana jest wartościowość reszty kwasowej, łatwo jest zapisać prawidłowy wzór kwasu: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Wartościowość i formuły

Pojęcie wartościowości ma sens tylko dla substancji o charakterze molekularnym i nie jest zbyt odpowiednie do opisu wiązań chemicznych w związkach o charakterze klastrowym, jonowym, krystalicznym itp.

Indeksy we wzorach cząsteczkowych substancji odzwierciedlają liczbę atomów pierwiastków je tworzących. Znajomość wartościowości pierwiastków pomaga w prawidłowym umieszczeniu indeksów. W ten sam sposób, patrząc na wzór cząsteczkowy i wskaźniki, możesz określić wartościowość pierwiastków składowych.

Robisz takie zadania na lekcjach chemii w szkole. Na przykład, mając wzór chemiczny substancji, w której znana jest wartościowość jednego z pierwiastków, można łatwo określić wartościowość innego pierwiastka.

Aby to zrobić, wystarczy pamiętać, że w substancji o charakterze molekularnym liczba wartościowości obu pierwiastków jest równa. Dlatego użyj najmniejszej wspólnej wielokrotności (odpowiadającej liczbie wolnych wartościowości wymaganych dla związku), aby określić wartościowość nieznanego ci pierwiastka.

Aby to wyjaśnić, weźmy wzór tlenku żelaza Fe 2 O 3. Tutaj dwa atomy żelaza o wartościowości III i 3 atomy tlenu o wartościowości II uczestniczą w tworzeniu wiązania chemicznego. Ich najmniejszą wspólną wielokrotnością jest 6.

• Przykład: masz wzory Mn 2 O 7. Znasz wartościowość tlenu, łatwo obliczyć, że najmniejsza wspólna wielokrotność wynosi 14, stąd wartościowość Mn wynosi VII.

W podobny sposób można postąpić odwrotnie: zapisać prawidłowy wzór chemiczny substancji, znając wartościowość jej pierwiastków.

• Przykład: aby poprawnie zapisać wzór tlenku fosforu, bierzemy pod uwagę wartościowość tlenu (II) i fosforu (V). Oznacza to, że najmniejsza wspólna wielokrotność P i O wynosi 10. Dlatego wzór ma następującą postać: P 2 O 5.

Znając dobrze właściwości pierwiastków, jakie wykazują w różnych związkach, można określić ich wartościowość nawet na podstawie wyglądu takich związków.

Na przykład: tlenki miedzi mają kolor czerwony (Cu 2 O) i czarny (CuO). Wodorotlenki miedzi mają kolor żółty (CuOH) i niebieski (Cu(OH) 2).

Aby wiązania kowalencyjne w substancjach były dla Ciebie bardziej wizualne i zrozumiałe, napisz ich wzory strukturalne. Linie między pierwiastkami reprezentują wiązania (wartościowość), które powstają między ich atomami:

Charakterystyka wartościowości

Obecnie określenie wartościowości pierwiastków opiera się na znajomości budowy zewnętrznych powłok elektronowych ich atomów.

Wartościowość może być:

• stała (metale głównych podgrup);
• zmienna (niemetale i metale grup drugorzędnych):
• wyższa wartościowość;
• najniższa wartościowość.

Poniższe informacje pozostają stałe w różnych związkach chemicznych:

• wartościowość wodoru, sodu, potasu, fluoru (I);
• wartościowość tlenu, magnezu, wapnia, cynku (II);
• wartościowość glinu (III).

Ale wartościowość żelaza i miedzi, bromu i chloru, a także wielu innych pierwiastków zmienia się, gdy tworzą one różne związki chemiczne.

Walencja i teoria elektronów

W ramach teorii elektroniki wartościowość atomu określa się na podstawie liczby niesparowanych elektronów, które biorą udział w tworzeniu par elektronowych z elektronami innych atomów.

W tworzeniu wiązań chemicznych biorą udział tylko elektrony znajdujące się w zewnętrznej powłoce atomu. Dlatego maksymalna wartościowość pierwiastka chemicznego to liczba elektronów w zewnętrznej powłoce elektronowej jego atomu.

Pojęcie wartościowości jest ściśle związane z prawem okresowości odkrytym przez D. I. Mendelejewa. Jeśli przyjrzysz się uważnie układowi okresowemu, łatwo zauważysz: pozycja pierwiastka w układzie okresowym i jego wartościowość są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Najwyższa wartościowość pierwiastków należących do tej samej grupy odpowiada numerowi porządkowemu grupy w układzie okresowym.

Najniższą wartościowość dowiesz się, odejmując numer grupy interesującego Cię pierwiastka od liczby grup w układzie okresowym (jest ich osiem).

Na przykład wartościowość wielu metali pokrywa się z numerami grup w układzie pierwiastków okresowych, do których należą.

Tabela wartościowości pierwiastków chemicznych

Numer seryjny chemia pierwiastek (liczba atomowa)	Nazwa	Symbol chemiczny	Wartościowość
1	Wodór Hel Lit Beryl Węgiel Azot / azot Tlen Fluor Neon / Neon Sód/sód Magnez / Magnez Aluminium Krzem Fosfor / Fosfor Siarka/Siarka Chlor Argon / Argon Potas/Potas Wapń Skand / Skand Tytan Wanad Chrom / Chrom Mangan / Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen/Arsen Selen Brom Krypton / Krypton Rubid / Rubid Stront / Stront Itr / Itr Cyrkon / Cyrkon Niob / Niob Molibden Technet / technet Ruten / Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna/cyna Antymon / Antymon Tellur / Tellur Jod / Jod Xenon / Xenon Cez Bar / Bar Lantan / Lantan Cer Prazeodym / Prazeodym Neodym / Neodym Promet / Promet Samar / Samar Europ Gadolin / Gadolin Terb / Terb Dysproz / Dysproz Holm Erb Tul Iterb / Iterb Lutet / Lutet Hafn / Hafn Tantal / Tantal Wolfram/wolfram Ren / Ren Osm / Osm Iryd / Iryd Platyna Złoto Rtęć Tal / tal Ołów/ołów Bizmut Polon Astat Radon / Radon Frans Rad Aktyn Tor Proaktyn / Protaktyn Uran / Uran	H	I (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Brak danych Brak danych (II), III, IV, (V), VI

W nawiasach podano wartościowości, które elementy je posiadające rzadko wykazują.

Wartościowość i stopień utlenienia

Zatem mówiąc o stopniu utlenienia, mamy na myśli, że atom w substancji o charakterze jonowym (co jest ważne) ma pewien konwencjonalny ładunek. A jeśli wartościowość jest cechą neutralną, wówczas stopień utlenienia może być ujemny, dodatni lub równy zeru.

Co ciekawe, dla atomu tego samego pierwiastka, w zależności od pierwiastków, z którymi tworzy związek chemiczny, wartościowość i stopień utlenienia mogą być takie same (H 2 O, CH 4 itp.) lub różne (H 2 O 2, HNO3).

Wniosek

Pogłębiając swoją wiedzę na temat budowy atomów, głębiej i bardziej szczegółowo poznasz wartościowość. Ten opis pierwiastków chemicznych nie jest wyczerpujący. Ma to jednak ogromne znaczenie praktyczne. Jak sam widziałeś nie raz, rozwiązywanie problemów i przeprowadzanie eksperymentów chemicznych na swoich lekcjach.

Ten artykuł ma na celu pomóc Ci uporządkować wiedzę na temat wartościowości. A także przypomnij, jak można to określić i gdzie stosuje się wartościowość.

Mamy nadzieję, że ten materiał okaże się przydatny w przygotowaniu zadań domowych oraz samodzielnym przygotowaniu się do sprawdzianów i egzaminów.

blog.site, przy kopiowaniu materiału w całości lub w części wymagany jest link do oryginalnego źródła.

Wzór chemiczny odzwierciedla skład (strukturę) związku chemicznego lub prostej substancji. Na przykład H 2 O - dwa atomy wodoru są połączone z atomem tlenu. Wzory chemiczne zawierają również pewne informacje o budowie substancji: na przykład Fe(OH) 3, Al 2 (SO 4) 3 - wzory te wskazują pewne stabilne grupy (OH, SO 4) wchodzące w skład substancji - jej cząsteczka, wzór lub jednostka strukturalna (FU lub SE).

Formuła molekularna wskazuje liczbę atomów każdego pierwiastka w cząsteczce. Wzór cząsteczkowy opisuje tylko substancje o strukturze molekularnej (gazy, ciecze i niektóre ciała stałe). Skład substancji o strukturze atomowej lub jonowej można opisać jedynie za pomocą symboli jednostek wzoru.

Jednostki formuły wskazać najprostszą zależność pomiędzy liczbą atomów różnych pierwiastków w substancji. Na przykład jednostką wzoru benzenu jest CH, wzór cząsteczkowy to C 6 H 6.

Wzór strukturalny (graficzny). wskazuje kolejność łączenia atomów w cząsteczce (a także w PU i CE) oraz liczbę wiązań między atomami.

Rozważanie takich formuł doprowadziło do pomysłu wartościowość(valentia - siła) - jako zdolność atomu danego pierwiastka do przyłączania do siebie określonej liczby innych atomów. Można wyróżnić trzy typy wartościowości: stechiometryczną (w tym stopień utlenienia), strukturalną i elektroniczną.

Wartościowość stechiometryczna. Ilościowe podejście do wyznaczania wartościowości okazało się możliwe po ustaleniu pojęcia „równoważnik” i jego definicji zgodnie z prawem ekwiwalentów. W oparciu o te pojęcia możemy wprowadzić ideę wartościowość stechiometryczna jest liczbą równoważników, jakie dany atom może przyłączyć do siebie, lub jest liczbą równoważników w atomie. Odpowiedniki określa się na podstawie liczby atomów wodoru, wtedy V сх faktycznie oznacza liczbę atomów wodoru (lub równoważnych jej cząstek), z którymi dany atom oddziałuje.

V stx = Z B lub V stx = . (1.1)

Na przykład w SO 3 ( S= +6) Z B (S) jest równe 6 V stx (S) = 6.

Odpowiednikiem wodoru jest 1, więc dla pierwiastków w poniższych związkach Z B (Cl) = 1, Z B (O) = 2, Z B (N) = 3 i Z B (C) = 4. Wartość liczbowa Wartościowość stechiometryczna jest zwykle oznaczana cyframi rzymskimi:

I I I II III I IV I

HCl, H2O, NH3, CH4.

W przypadku, gdy pierwiastek nie łączy się z wodorem, wartościowość szukanego pierwiastka wyznacza się na podstawie pierwiastka, którego wartościowość jest znana. Najczęściej stwierdza się go przy użyciu tlenu, ponieważ jego wartościowość w związkach jest zwykle równa dwa. Na przykład w połączeniach:

II II III II IV II

CaO Al 2 O 3 CO 2.

Przy określaniu wartościowości stechiometrycznej pierwiastka za pomocą wzoru związku binarnego należy pamiętać, że całkowita wartościowość wszystkich atomów jednego pierwiastka musi być równa całkowitej wartościowości wszystkich atomów innego pierwiastka.

Znając wartościowość pierwiastków, możesz stworzyć wzór chemiczny substancji. Podczas kompilowania wzorów chemicznych możesz wykonać następującą procedurę:

1. Wpisz obok symboli chemicznych pierwiastków tworzących związek: KO AlCl AlO ;

2. Ich wartościowość jest wskazana nad symbolami pierwiastków chemicznych:

I II III I III II

3. Korzystając z powyższej reguły, wyznacz najmniejszą wspólną wielokrotność liczb wyrażających stechiometryczną wartościowość obu pierwiastków (odpowiednio 2, 3 i 6).

Dzieląc najmniejszą wspólną wielokrotność przez wartościowość odpowiedniego elementu, otrzymuje się indeksy:

I II III I III II

K 2 O AlCl 3 Al 2 O 3 .

Przykład 1. Utwórz wzór na tlenek chloru, wiedząc, że zawarty w nim chlor jest siedmiowartościowy, a tlen dwuwartościowy.

Rozwiązanie. Znajdujemy najmniejszą wielokrotność liczb 2 i 7 - jest ona równa 14. Dzieląc najmniejszą wspólną wielokrotność przez stechiometryczną wartościowość odpowiedniego pierwiastka, znajdujemy wskaźniki: dla atomów chloru 14/7 = 2, dla atomów tlenu 14 /2 = 7.

Wzór tlenku to -Cl 2 O 7.

Stan utlenienia charakteryzuje również skład substancji i jest równy wartościowości stechiometrycznej ze znakiem plus (dla metalu lub pierwiastka bardziej elektrododatniego w cząsteczce) lub minus.

 = ±V stx. (1.2)

w definiuje się poprzez V stx, a zatem poprzez odpowiednik, a to oznacza, że ​​w(H) = ±1; ponadto w wszystkich innych pierwiastków w różnych związkach można znaleźć eksperymentalnie. W szczególności ważne jest, aby pewna liczba pierwiastków zawsze lub prawie zawsze miała stałe stopnie utlenienia.

Warto pamiętać o następujących zasadach określania stopni utlenienia.

1. w(H) = ±1 (. w = +1 w H2O, HCl; .w = –1 w NaH, CaH2);

2. F(fluor) we wszystkich związkach ma w = –1, pozostałe halogeny z metalami, wodorem i innymi pierwiastkami bardziej elektrododatnimi również mają w = –1.

3. Tlen w zwykłych związkach ma. w = –2 (wyjątek stanowi nadtlenek wodoru i jego pochodne – H 2 O 2 lub BaO 2, w którym tlen ma stopień utlenienia –1, a także fluorotlenek tlenu OF 2, w którym stopień utlenienia tlenu wynosi +2 ).

4. Metale alkaliczne (Li – Fr) i metale ziem alkalicznych (Ca – Ra) zawsze mają stopień utlenienia równy liczbie grupowej, czyli odpowiednio +1 i +2;

5. Al, Ga, In, Sc, Y, La i lantanowce (oprócz Ce) – w = +3.

6. Najwyższy stopień utlenienia pierwiastka jest równy numerowi grupy układu okresowego, a najniższy = (numer grupy - 8). Na przykład najwyższy w (S) = +6 w SO 3, najniższy w = -2 w H 2 S.

7. Przyjmuje się, że stany utlenienia prostych substancji wynoszą zero.

8. Stopień utlenienia jonów jest równy ich ładunkom.

9. Stopnie utlenienia pierwiastków w związku znoszą się wzajemnie, tak że ich suma wszystkich atomów w cząsteczce lub jednostce o wzorze obojętnym wynosi zero, a dla jonu jego ładunek. Można to wykorzystać do określenia nieznanego stopnia utlenienia na podstawie znanych i stworzenia wzorów na związki wieloelementowe.

Przykład 2. Określ stopień utlenienia chromu w soli K 2 CrO 4 i w jonie Cr 2 O 7 2 - .

Rozwiązanie. Przyjmujemy w(K) = +1, w(O) =-2. Dla jednostki strukturalnej K 2 CrO 4 mamy:

2 . (+1) + X + 4 . (-2) = 0, stąd X =w(Cr) = +6.

Dla jonu Cr 2 O 7 2 - mamy: 2 . X + 7 . (-2) =-2, X =w(Cr) = +6.

Oznacza to, że stopień utlenienia chromu jest taki sam w obu przypadkach.

Przykład 3. Określ stopień utlenienia fosforu w związkach P 2 O 3 i PH 3.

Rozwiązanie. W związku P 2 O 3 w(O) = -2. Opierając się na fakcie, że suma algebraiczna stopni utlenienia cząsteczki musi być równa zeru, znajdujemy stopień utlenienia fosforu: 2. X + 3. (-2) = 0, stąd X =w(P) = +3.

W związku PH 3 w(H) = +1, stąd X + 3.(+1) = 0. X =w(P) =-3.

Przykład 4. Zapisz wzory tlenków, które można otrzymać w wyniku termicznego rozkładu podanych poniżej wodorotlenków:

H2SiO3; Fe(OH)3; H3AsO4; H2WO4; Cu(OH)2.

Rozwiązanie. H 2 SiO 3 - określmy stopień utlenienia krzemu: w(H) = +1, w(O) =-2, stąd: 2. (+1) + X + 3 . (-2) = 0,w(Si) = X = +4. Tworzymy wzór tlenku-SiO 2.

Fe(OH) 3 - ładunek grupy hydroksylowej jest równy -1, zatem w(Fe) = +3, a wzór odpowiedniego tlenku to Fe 2 O 3.

H 3 AsO 4 - stopień utlenienia arsenu w kwasie: 3. (+1) +X+ 4 . (-2) = 0,X=w(As) = +5. Zatem wzór tlenku to As 2 O 5.

H 2 WO 4 -w(W) w kwasie wynosi +6, więc wzór odpowiedniego tlenku to WO 3.

Cu(OH) 2 - ponieważ istnieją dwie grupy hydroksylowe, których ładunek wynosi -1, zatem w(Cu) = +2, a wzór tlenku to -CuO.

Większość pierwiastków ma kilka stopni utlenienia.

Zastanówmy się, jak korzystając z tabeli D.I. Mendelejew potrafi określić główne stopnie utlenienia pierwiastków.

Stabilne stany utlenienia elementy głównych podgrup można określić według następujących zasad:

1. Pierwiastki z grup I-III mają tylko jeden stopień utlenienia - dodatni i równy numerom grup (z wyjątkiem talu, który ma w = +1 i +3).

Dla pierwiastków z grup IV-VI oprócz dodatniego stopnia utlenienia odpowiadającego numerowi grupy i ujemnego, równego różnicy między liczbą 8 a numerem grupy, występują także pośrednie stopnie utlenienia, zwykle różniące się o 2 jednostki. Dla grupy IV stopnie utlenienia wynoszą odpowiednio +4, +2, -2, -4; dla elementów grupy V odpowiednio -3, -1 +3 +5; a dla grupy VI - +6, +4, -2.

3. Pierwiastki grupy VII posiadają wszystkie stopnie utlenienia od +7 do -1, różniące się o dwie jednostki, tj. +7, +5, +3, +1 i -1. W grupie halogenów wydziela się fluor, który nie ma dodatnich stopni utlenienia, a w związkach z innymi pierwiastkami występuje tylko na jednym stopniu utlenienia -1. (Istnieje kilka związków halogenowych o równym stopniu utlenienia: ClO, ClO 2 itp.)

Elementy podgrupy boczne nie ma prostego związku między stabilnymi stanami utlenienia a liczbą grup. W przypadku niektórych elementów podgrup wtórnych należy po prostu pamiętać o stabilnych stopniach utlenienia. Elementy te obejmują:

Cr (+3 i +6), Mn (+7, +6, +4 i +2), Fe, Co i Ni (+3 i +2), Cu (+2 i +1), Ag (+1 ), Au (+3 i +1), Zn i Cd (+2), Hg (+2 i +1).

Aby zestawić wzory na związki trój- i wielopierwiastkowe według stopni utlenienia, konieczna jest znajomość stopni utlenienia wszystkich pierwiastków. W tym przypadku liczbę atomów pierwiastków we wzorze określa się na podstawie warunku, że suma stopni utlenienia wszystkich atomów jest równa ładunkowi jednostki wzoru (cząsteczka, jon). Na przykład, jeśli wiadomo, że nienaładowana jednostka formuły zawiera atomy K, Cr i O o stopniach utlenienia odpowiednio +1, +6 i -2, to warunek ten spełnią wzory K 2 CrO 4, K 2 Cr 2 O 7, K 2 Cr 3 O 10 i wiele innych; podobnie ten jon z ładunkiem -2 zawierający Cr +6 i O - 2 będzie odpowiadał wzorom CrO 4 2 -, Cr 2 O 7 2 -, Cr 3 O 10 2 -, Cr 4 O 13 2 - itd.

3. Wartościowość elektronowa V - liczba wiązań chemicznych utworzonych przez dany atom.

Na przykład w cząsteczce H 2 O 2 H ¾ O

V stx (O) = 1, V c.h. (O) = 2, V .(O) = 2

Oznacza to, że istnieją związki chemiczne, w których wartościowość stechiometryczna i elektronowa nie pokrywają się; obejmują one na przykład związki złożone.

Wartościowości koordynacyjne i elektronowe omówiono bardziej szczegółowo w tematach „Wiązania chemiczne” i „Związki złożone”.

Na lekcjach chemii zapoznałeś się już z koncepcją wartościowości pierwiastków chemicznych. Zebraliśmy wszystkie przydatne informacje na ten temat w jednym miejscu. Użyj go, przygotowując się do egzaminu państwowego i jednolitego egzaminu państwowego.

Wartościowość i analiza chemiczna

Wartościowość– zdolność atomów pierwiastków chemicznych do łączenia się w związki chemiczne z atomami innych pierwiastków. Innymi słowy, jest to zdolność atomu do tworzenia określonej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami.

Z łaciny słowo „walencja” tłumaczy się jako „siła, zdolność”. Bardzo poprawna nazwa, prawda?

Pojęcie „wartościowości” jest jednym z podstawowych w chemii. Wprowadzono go jeszcze zanim naukowcy poznali budowę atomu (w 1853 r.). Dlatego też, gdy badaliśmy strukturę atomu, uległ on pewnym zmianom.

Zatem z punktu widzenia teorii elektroniki wartościowość jest bezpośrednio powiązana z liczbą zewnętrznych elektronów atomu pierwiastka. Oznacza to, że „wartościowość” odnosi się do liczby par elektronów, które atom ma z innymi atomami.

Wiedząc o tym, naukowcy byli w stanie opisać naturę wiązania chemicznego. Polega to na tym, że para atomów substancji ma wspólną parę elektronów walencyjnych.

Można zapytać, w jaki sposób chemicy XIX wieku byli w stanie opisać wartościowość, nawet jeśli wierzyli, że nie ma cząstek mniejszych od atomu? Nie oznacza to, że było to takie proste – polegali na analizie chemicznej.

W przeszłości naukowcy poprzez analizę chemiczną określili skład związku chemicznego: ile atomów różnych pierwiastków znajduje się w cząsteczce danej substancji. W tym celu należało określić, jaka jest dokładna masa każdego pierwiastka w próbce czystej (bez zanieczyszczeń) substancji.

To prawda, że ​​​​ta metoda nie jest pozbawiona wad. Ponieważ wartościowość pierwiastka można w ten sposób określić jedynie w jego prostym połączeniu z zawsze jednowartościowym wodorem (wodorem) lub zawsze dwuwartościowym tlenem (tlenkiem). Na przykład wartościowość azotu w NH3 wynosi III, ponieważ jeden atom wodoru jest związany z trzema atomami azotu. A wartościowość węgla w metanie (CH 4) zgodnie z tą samą zasadą wynosi IV.

Ta metoda określania wartościowości jest odpowiednia tylko dla prostych substancji. Ale w kwasach w ten sposób możemy określić wartościowość tylko związków, takich jak reszty kwasowe, ale nie wszystkich pierwiastków (z wyjątkiem znanej wartościowości wodoru).

Jak już zauważyłeś, wartościowość jest oznaczona cyframi rzymskimi.

Wartościowość i kwasy

Ponieważ wartościowość wodoru pozostaje niezmieniona i jest dobrze znana, możesz łatwo określić wartościowość reszty kwasowej. Na przykład w H2SO3 wartościowość SO3 wynosi I, w HС1O3 wartościowość СlO3 wynosi I.

W podobny sposób, jeśli znana jest wartościowość reszty kwasowej, łatwo jest zapisać prawidłowy wzór kwasu: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Wartościowość i formuły

Pojęcie wartościowości ma sens tylko dla substancji o charakterze molekularnym i nie jest zbyt odpowiednie do opisu wiązań chemicznych w związkach o charakterze klastrowym, jonowym, krystalicznym itp.

Indeksy we wzorach cząsteczkowych substancji odzwierciedlają liczbę atomów pierwiastków je tworzących. Znajomość wartościowości pierwiastków pomaga w prawidłowym umieszczeniu indeksów. W ten sam sposób, patrząc na wzór cząsteczkowy i wskaźniki, możesz określić wartościowość pierwiastków składowych.

Robisz takie zadania na lekcjach chemii w szkole. Na przykład, mając wzór chemiczny substancji, w której znana jest wartościowość jednego z pierwiastków, można łatwo określić wartościowość innego pierwiastka.

Aby to zrobić, wystarczy pamiętać, że w substancji o charakterze molekularnym liczba wartościowości obu pierwiastków jest równa. Dlatego użyj najmniejszej wspólnej wielokrotności (odpowiadającej liczbie wolnych wartościowości wymaganych dla związku), aby określić wartościowość nieznanego ci pierwiastka.

Aby to wyjaśnić, weźmy wzór tlenku żelaza Fe 2 O 3. Tutaj dwa atomy żelaza o wartościowości III i 3 atomy tlenu o wartościowości II uczestniczą w tworzeniu wiązania chemicznego. Ich najmniejszą wspólną wielokrotnością jest 6.

• Przykład: masz wzory Mn 2 O 7. Znasz wartościowość tlenu, łatwo obliczyć, że najmniejsza wspólna wielokrotność wynosi 14, stąd wartościowość Mn wynosi VII.

W podobny sposób można postąpić odwrotnie: zapisać prawidłowy wzór chemiczny substancji, znając wartościowość jej pierwiastków.

• Przykład: aby poprawnie zapisać wzór tlenku fosforu, bierzemy pod uwagę wartościowość tlenu (II) i fosforu (V). Oznacza to, że najmniejsza wspólna wielokrotność P i O wynosi 10. Dlatego wzór ma następującą postać: P 2 O 5.

Znając dobrze właściwości pierwiastków, jakie wykazują w różnych związkach, można określić ich wartościowość nawet na podstawie wyglądu takich związków.

Na przykład: tlenki miedzi mają kolor czerwony (Cu 2 O) i czarny (CuO). Wodorotlenki miedzi mają kolor żółty (CuOH) i niebieski (Cu(OH) 2).

Aby wiązania kowalencyjne w substancjach były dla Ciebie bardziej wizualne i zrozumiałe, napisz ich wzory strukturalne. Linie między pierwiastkami reprezentują wiązania (wartościowość), które powstają między ich atomami:

Charakterystyka wartościowości

Obecnie określenie wartościowości pierwiastków opiera się na znajomości budowy zewnętrznych powłok elektronowych ich atomów.

Wartościowość może być:

• stała (metale głównych podgrup);
• zmienna (niemetale i metale grup drugorzędnych):
• wyższa wartościowość;
• najniższa wartościowość.

Poniższe informacje pozostają stałe w różnych związkach chemicznych:

• wartościowość wodoru, sodu, potasu, fluoru (I);
• wartościowość tlenu, magnezu, wapnia, cynku (II);
• wartościowość glinu (III).

Ale wartościowość żelaza i miedzi, bromu i chloru, a także wielu innych pierwiastków zmienia się, gdy tworzą one różne związki chemiczne.

Walencja i teoria elektronów

W ramach teorii elektroniki wartościowość atomu określa się na podstawie liczby niesparowanych elektronów, które biorą udział w tworzeniu par elektronowych z elektronami innych atomów.

W tworzeniu wiązań chemicznych biorą udział tylko elektrony znajdujące się w zewnętrznej powłoce atomu. Dlatego maksymalna wartościowość pierwiastka chemicznego to liczba elektronów w zewnętrznej powłoce elektronowej jego atomu.

Pojęcie wartościowości jest ściśle związane z prawem okresowości odkrytym przez D. I. Mendelejewa. Jeśli przyjrzysz się uważnie układowi okresowemu, łatwo zauważysz: pozycja pierwiastka w układzie okresowym i jego wartościowość są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Najwyższa wartościowość pierwiastków należących do tej samej grupy odpowiada numerowi porządkowemu grupy w układzie okresowym.

Najniższą wartościowość dowiesz się, odejmując numer grupy interesującego Cię pierwiastka od liczby grup w układzie okresowym (jest ich osiem).

Na przykład wartościowość wielu metali pokrywa się z numerami grup w układzie pierwiastków okresowych, do których należą.

Tabela wartościowości pierwiastków chemicznych

Numer seryjny chemia pierwiastek (liczba atomowa)	Nazwa	Symbol chemiczny	Wartościowość
1	Wodór Hel Lit Beryl Węgiel Azot / azot Tlen Fluor Neon / Neon Sód/sód Magnez / Magnez Aluminium Krzem Fosfor / Fosfor Siarka/Siarka Chlor Argon / Argon Potas/Potas Wapń Skand / Skand Tytan Wanad Chrom / Chrom Mangan / Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen/Arsen Selen Brom Krypton / Krypton Rubid / Rubid Stront / Stront Itr / Itr Cyrkon / Cyrkon Niob / Niob Molibden Technet / technet Ruten / Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna/cyna Antymon / Antymon Tellur / Tellur Jod / Jod Xenon / Xenon Cez Bar / Bar Lantan / Lantan Cer Prazeodym / Prazeodym Neodym / Neodym Promet / Promet Samar / Samar Europ Gadolin / Gadolin Terb / Terb Dysproz / Dysproz Holm Erb Tul Iterb / Iterb Lutet / Lutet Hafn / Hafn Tantal / Tantal Wolfram/wolfram Ren / Ren Osm / Osm Iryd / Iryd Platyna Złoto Rtęć Tal / tal Ołów/ołów Bizmut Polon Astat Radon / Radon Frans Rad Aktyn Tor Proaktyn / Protaktyn Uran / Uran	H	I (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Brak danych Brak danych (II), III, IV, (V), VI

W nawiasach podano wartościowości, które elementy je posiadające rzadko wykazują.

Wartościowość i stopień utlenienia

Zatem mówiąc o stopniu utlenienia, mamy na myśli, że atom w substancji o charakterze jonowym (co jest ważne) ma pewien konwencjonalny ładunek. A jeśli wartościowość jest cechą neutralną, wówczas stopień utlenienia może być ujemny, dodatni lub równy zeru.

Co ciekawe, dla atomu tego samego pierwiastka, w zależności od pierwiastków, z którymi tworzy związek chemiczny, wartościowość i stopień utlenienia mogą być takie same (H 2 O, CH 4 itp.) lub różne (H 2 O 2, HNO3).

Wniosek

Pogłębiając swoją wiedzę na temat budowy atomów, głębiej i bardziej szczegółowo poznasz wartościowość. Ten opis pierwiastków chemicznych nie jest wyczerpujący. Ma to jednak ogromne znaczenie praktyczne. Jak sam widziałeś nie raz, rozwiązywanie problemów i przeprowadzanie eksperymentów chemicznych na swoich lekcjach.

Ten artykuł ma na celu pomóc Ci uporządkować wiedzę na temat wartościowości. A także przypomnij, jak można to określić i gdzie stosuje się wartościowość.

Mamy nadzieję, że ten materiał okaże się przydatny w przygotowaniu zadań domowych oraz samodzielnym przygotowaniu się do sprawdzianów i egzaminów.

stronie internetowej, przy kopiowaniu materiału w całości lub w części wymagany jest link do źródła.

Wartościowość to zdolność atomów do przyłączania do siebie określonej liczby innych atomów.

Jeden atom innego pierwiastka jednowartościowego łączy się z jednym atomem pierwiastka jednowartościowego(HCl) . Atom pierwiastka dwuwartościowego łączy się z dwoma atomami pierwiastka jednowartościowego.(H2O) lub jeden atom dwuwartościowy(CaO) . Oznacza to, że wartościowość pierwiastka można przedstawić jako liczbę, która pokazuje, z iloma atomami pierwiastka jednowartościowego może się połączyć atom danego pierwiastka. Wartościowość pierwiastka to liczba wiązań, jakie tworzy atom:

Nie – jednowartościowe (jedno wiązanie)

H – jednowartościowe (jedno wiązanie)

O – dwuwartościowy (po dwa wiązania na każdy atom)

S – sześciowartościowy (tworzy sześć wiązań z sąsiadującymi atomami)

Zasady wyznaczania wartościowości
elementy w połączeniach

1. Walencja wodór mylone I(jednostka). Następnie, zgodnie ze wzorem wody H 2 O, dwa atomy wodoru są przyłączone do jednego atomu tlenu.

2. Tlen w swoich związkach zawsze wykazuje wartościowość II. Dlatego węgiel w związku CO2 (dwutlenek węgla) ma wartościowość IV.

3. Wyższa wartościowość równy numer grupy .

4. Najniższa wartościowość jest równa różnicy pomiędzy liczbą 8 (liczba grup w tabeli) a numerem grupy, w której znajduje się ten element, tj. 8 - N grupy .

5. W przypadku metali znajdujących się w podgrupach „A” wartościowość jest równa numerowi grupy.

6. Niemetale na ogół wykazują dwie wartościowości: wyższą i niższą.

Przykładowo: siarka ma najwyższą wartościowość VI, a najniższą (8 – 6) równą II; fosfor wykazuje wartościowość V i III.

7. Wartościowość może być stała lub zmienna.

Aby móc układać wzory chemiczne związków, należy znać wartościowość pierwiastków.

Algorytm tworzenia wzoru związku tlenku fosforu

Sekwencjonowanie	Formułowanie tlenku fosforu
1. Zapisz symbole pierwiastków	RO
2. Wyznaczać wartościowość pierwiastków	VII PO
3. Znajdź najmniejszą wspólną wielokrotność wartości liczbowych wartościowości	5 2 = 10
4. Znajdź zależności między atomami pierwiastków, dzieląc znalezioną najmniejszą wielokrotność przez odpowiednie wartościowości pierwiastków	10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P:O=2:5
5. Zapisz indeksy symboli elementów	R2O5
6. Wzór związku (tlenku)	R2O5

Pamiętać!

Cechy zestawiania wzorów chemicznych związków.

1) Najniższą wartościowość wskazuje element znajdujący się po prawej i powyżej tablicy D.I. Mendelejewa, a najwyższą wartościowość wskazuje element znajdujący się po lewej stronie i poniżej.

Na przykład w połączeniu z tlenem siarka wykazuje najwyższą wartościowość VI, a tlen najniższą II. Zatem wzór na tlenek siarki będzie następujący TAK 3.

W związku krzemu z węglem pierwszy wykazuje najwyższą wartościowość IV, a drugi najniższą IV. Zatem formuła – SiC. Jest to węglik krzemu, podstawa materiałów ogniotrwałych i ściernych.

2) Atom metalu jest pierwszy we wzorze.

2) We wzorach związków atom niemetalu o najniższej wartościowości zawsze znajduje się na drugim miejscu, a nazwa takiego związku kończy się na „id”.

Na przykład,SaO - tlenek wapnia, NaCl - chlorek sodu, PbS – siarczek ołowiu.

Teraz możesz pisać wzory na dowolne związki metali i niemetali.