Валентність хімічних елементів

Будучи фундаментальним поняттям, валентність буквально пронизує всю хімію,

є її «стрижнем»... О. Б. Медвинський

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• складати формули бінарних сполук за валентністю;

• визначати валентність хімічних елементів за формулами бінарних сполук;

• використовувати періодичну систему як довідкову для визначення валентності елементів.

Валентність хімічних елементів. Дотепер ви аналізували якісний і к іль-кісний склад речовин за хімічними формулами, наведеними в підручнику. І, напевно, хотіли б навчитися складати їх самотужки. З’ясуємо закономірності, за якими атоми хімічних елементів сполучаються між собою у певних співвідношеннях. Для цього порівняємо якісний і кількісний склад сполук, хімічні формули яких HCl, Н₂0, NH_g, СН₄ (рис. 13.1).

За якісним складом ці речовини дещо подібні: атоми Гідрогену є в складі молекули кожної з них. Однак кількісний склад сполук - різний. Атоми Хлору, Оксигену, Нітрогену, Карбону сполучені в них з одним, двома, трьома й чотирма атомами Гідрогену відповідно.

Валентність (від лат. иаівпиа - сила) — властивість атомів, яка характеризує їхню здатність сполучатися з певним числом інших атомів.

ЦікаВо і пізнаВально

Здатність атомів сполучатися з певним числом інших атомів або заміщувати їх ще на початку ХІХ століття зауважив Дж. Дальтон. Е. Франкленд назвав її «сполучною силою».

Валентність багатьох хімічних елементів визначили на основі експериментальних даних про кількісний і якісний склад речовин. Одиниця валентності — це валентність атома Гідрогену. Якщо атом хімічного елемента сполучений з двома одновалентними атомами, то його валентність дорівнює двом. Якщо він сполучений з трьома одновалентними атомами, то він - тривалентний тощо.

Найвище значення валентності хімічних елементів — VIII. Валентність позначають римськими цифрами. Зробимо це над формулами зазначених вище сполук:

Науковці встановили, що чимало елементів у різних сполуках виявляють різні значення валентності. Тобто існують хімічні елементи зі сталою (табл. 13.1) і змінною (табл. 13.2) валентністю.

Таблиця 13.1

Чи можна визначити валентність за положенням хімічного елемента в періодичній системі? Зазвичай максимальне значення валентності елемента збігається з номером його групи в короткій формі періодичної системи. Однак трапляються винятки - Нітроген, Оксиген, Флуор, Купрум тощо.

Запам’ятайте: номер групи позначено римською цифрою над стовпчиком періодичної системи.

Приклад. Сульфур розташовано у Via, а Хлор - у Vila групі. Отже, вища валентність Сульфуру - VI, Хлору - VII (рис. 13.2).

Значення валентності неметалічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом дорівнює різниці між числом VIII і номером групи, до якої він належить.

Приклад. Нітроген належить до групи Va. Отже, у сполуках з Гідрогеном та металічними елементами він виявляє валентність III:

VIII - V = III

Застосуємо набуті знання для складання формул бінарних (двохелементних) сполук.

Завдання. Складіть хімічну формулу сполуки Фосфору з Оксигеном, у якій Фосфор виявляє найвищу валентність.

Ми складатимемо хімічну формулу бінарної сполуки за планом, який надалі використовуйте як алгоритм розв’язання подібних завдань.

¹ Зверніть увагу: у формулах бінарних сполук символ Оксигену записують другим, за винятком сполуки з Флуором.

Фосфор виявляє змінну валентність. Складіть формулу сполуки Натрію з Фосфором. Для цього пригадайте, як визначають валентність неметалічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом. Розв’язання завдання оформіть як схему.

Зверніть увагу: у формулах бінарних сполук символ металічного елемента записують першим.

Визначення валентності за формулами бінарних сполук. Ви вже знаєте, як співвідносяться сумарні валентності атомів кожного з хімічних елементів у бінарній сполуці. Тож визначити валентність одного елемента у бінарній сполуці за валентністю іншого хімічного елемента не буде для вас надто складним завданням.

Завдання. Визначте валентність Сульфуру в сполуці, хімічна формула якої Н ₂Б.

Сульфур виявляє змінну валентність. Визначте валентності Сульфуру в сполуках, формули яких б0₂ і 80₃. Для цього пригадайте валентність Оксигену та правило визначення валентності.

Складіть формулу сполуки Оксигену з Флуором. Символ якого із цих хімічних елементів ви запишите у формулі першим? Підказка на с. 72-73.

Ви пересвідчилися, що валентність - важлива кількісна характеристика хімічного елемента, пов’язана з його положенням у періодичній системі. Напевно, роздивляючись рисунок 13.2, ви звернули увагу на числа у клітинках періодичної системи, записані під порядковими номерами хімічних елементів. Докладніше про їхній фізичний зміст ви дізнаєтеся з наступного параграфа.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Валентність - властивість атомів.

• Одиниця валентності - це валентність атома Гідрогену.

• Найвище значення валентності хімічних елементів - VIII.

• Існують хімічні елементи зі сталою та змінною валентністю.

• Максимальне значення валентності елемента збігається з номером його групи в періодичній системі (коротка форма). Винятки - Нітроген, Оксиген, Флуор, Купрум тощо.

• Значення валентності неметалічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом дорівнює різниці між числом VIII і номером відповідної групи.

• У формулах бінарних сполук першим записують символ металічного елемента.

• Символ Оксигену у формулах бінарних сполук записують другим, за винятком сполуки з Флуором.

• У бінарній сполуці сумарна валентність усіх атомів одного елемента дорівнює сумарній валентності всіх атомів іншого елемента.

Перевірте себе

1. Що таке валентність?

2. Що є одиницею валентності?

3. Яке найвище значення валентності хімічних елементів?

4. Як визначити валентність хімічного елемента за його положенням у періодичній системі?

5. Чому дорівнює значення валентності неметалічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом?

6. У якій послідовності записують символи хімічних елементів у формулах бінарних сполук?

7. Чому дорівнює сумарна валентність усіх атомів одного елемента в бінарній сполуці?

Застосуйте свої знання й уміння

8. Визначте й порівняйте валентність Феруму в сполуках, хімічні формули яких РеО і Ре₂О₃.

9. З переліку МпО, МпО₂, РеО, Ре₂О₃, СгО₃, СаН₂ випишіть хімічні формули сполук, у яких атоми металічних елементів двовалентні.

10. Класифікуйте речовини, хімічні формули яких СО, СО₂, Р₂О₃, АІСІ₃, МдБ, Са₃И₂, БО₃, БР₆, Иаі, И₂О, за валентністю першого елемента. Відповідь оформіть як таблицю.

11. Складіть формули бінарних сполук Кальцію з Нітрогеном, Оксигеном, Флуором.

12. Складіть формули бінарних сполук з Оксигеном, у яких значення валентності Літію, Магнію, Бору, Карбону максимальні.

13. Складіть формули бінарних сполук одно-, дво- і тривалентних металічних елементів із Флуором.

14*. Складіть узагальнювальні схеми визначення валентності елементів за формулами бінарних сполук та розв’язання оберненої задачі для випадків, коли: а) значення валентностей хімічних елементів, які входять до складу сполуки, однакові; б) значення валентності одного елемента націло ділиться на значення валентності іншого елемента у сполуці; в) значення валентностей хімічних елементів, які входять до складу сполуки, не діляться одне на одне націло.

15. Визначте валентність атомів хімічних елементів за формулами сполук: РН₃, Аи₂О₃, БіН₄, Ад₂О.

16. Знайдіть закономірності в послідовностях формул: а) И₂О, ИО, И₂О₃, ИО₂; б) БіН₄, РН₃, Н₂Бе, НР.

Творча майстерня

17. Уявіть, що вам потрібно просто й цікаво пояснити молодшим школярам, що таке валентність. Які засоби унаочнення ви б для цього використали? Розробіть їх і презентуйте перед п’ятикласниками на шкільну наукову ярмарку (можливо, на творчість вас надихне рисунок 13.5).

Запишіть хімічну формулу речовини та визначте валентність хімічних елементів, використовуючи модель молекули акрилонітрилу. Ця речовина є сировиною для виробництва волокна. З акрилової пряжі й виготовлено модель: атоми Карбону -кульки блакитного кольору, Гідрогену - білого, Нітрогену - синього.

Дізнайтеся більше про валентність (с. 178).

Це матеріал з підручника Хімія 7 клас Лашевська