Валентність хімічних елементів

Визначення валентності

Валентність визначається як кількість зв’язків, які може створити атом хімічного елемента, з’єднуючись з іншими атомами. Що ще слід знати про валентність хімічних елементів?

• Валентність елементів виражається римськими цифрами;
• у випадку хімічних елементів, які об’єднуються в сполуки шляхом створення ковалентних зв’язків, валентність можна визначити за структурною формулою (валентність елемента дорівнює числу зв’язків, створених даним атомом цього елемента в сполуці);
• валентність елементів в елементарному стані завжди дорівнює нулю;
• для іонів валентність елемента дорівнює за числом заряду цього іона (без урахування позитивного і негативного знаків).

Валентність і ступінь окиснення хімічного елемента

Терміни валентність і ступінь окиснення елемента часто використовуються як синоніми. Це виправдано? На жаль, такий підхід до цих понять є невірним. Основною причиною їх помилки є їх графічне зображення: обидва терміни використовують римські цифри. Ступінь окислення елемента, що входить до складу певної речовини, визначається як кількість позитивних або негативних зарядів, які можна було б приписати атомам цього елемента, якби молекули цієї речовини мали іонну структуру, тобто якби вони були здатні розкладатися. в іони. Що важливо, термін «ступінь окислення» є умовним, оскільки за визначенням передбачає наявність лише іонних зв’язків, що не завжди так. Таким чином, у той час як ступінь окислення визначає заряд гіпотетичного іона, утвореного розкладанням хімічної сполуки, валентність визначає кількість зв’язків, які може утворити елемент. Крім того, ступінь окислення приймає позитивні і негативні значення, на відміну від валентності, яка завжди позитивна.

Чи кожен елемент має лише одну валентність?

Різні хімічні елементи взаємодіють неоднаково. Як наслідок, їх валентність змінюється залежно від елемента, з яким вони утворюють зв’язок. Ми завжди повинні вказувати валентність елемента в сполуці, якщо вона приймає більше одного значення. Багато хімічних елементів мають змінну валентність. Яка хімічна сполука утворена елементом, а які інші компоненти, визначає валентність елемента. Наприклад, одним з таких елементів є азот . Його максимальна валентність – V. Він також може приймати менші значення. Наприклад, у триоксонатній (V) кислоті валентність азоту дорівнює V, а в діоксонатній (III) кислоті її валентність нижча і дорівнює III. Таких прикладів можна навести ще. Допомогою у визначенні валентності хімічного елемента є періодична система елементів . Для прикладу валентність елементів I групи дорівнює I, а валентність елементів II групи дорівнює II. Хлор та інші метали 17 групи, які стоять останніми у формулі (наприклад, …Cl), мають валентність I. Періодична система також дає змогу визначити максимальну валентність елементів головних груп у хімічних сполуках з кисень і водень.

Визначення формул хімічних сполук за їх валентністю

У природі хімічні елементи можуть бути більшою чи меншою мірою схильні до взаємодії з утворенням хімічних сполук. Використовуючи загальновизнані хімічні літерні символи та валентність окремих елементів, ми записуємо хімічні сполуки за допомогою формул. Розрізняємо структурні, напівструктурні та молекулярні формули.

Структурна формула

За допомогою цієї формули ми можемо показати структуру молекули певної хімічної сполуки. Він включає тип і кількість атомів, а також усі зв’язки, що існують між ними.

Напівструктурна формула

У цій формулі ми створюємо своєрідне групування елементів: ми групуємо вуглець і водень окремо від функціональних груп. Напівструктурні формули в їх позначеннях показують зв’язки, що існують між наступними атомами вуглецю і функціональними групами.

Молекулярна формула

Найпоширенішою формулою для символічного опису хімічної сполуки, наприклад, молекулярної формули хлориду натрію (повареної солі), є NaCl. Він включає в себе тип і кількість атомів. Таким чином, коли ми знаємо кілька фундаментальних правил щодо валентності хімічних елементів, ми можемо легко записати молекулярну формулу та структурну формулу молекули, що складається з двох хімічних елементів:

• перший крок — записати поруч хімічні символи елементів, що утворюють сполуку;
• далі в правому верхньому кутку римськими цифрами пишемо їх валентності, які потім записуємо під елементами внизу (хрест-навхрест!);
• зазначені валентності утворюють масове співвідношення елементів, що входять до складу сполуки. Якщо це не найнижче співвідношення, числа слід розділити на їх спільне ділене;
• потім у правому нижньому кутку хімічних символів елементів (не пишіть цифру один) слід записати цифри (арабськими цифрами).

Подібним чином створюється структурна формула хімічної сполуки :

• спочатку запишіть буквені позначення елементів, що утворюють сполуку (наприклад, число атомів елемента, визначене раніше за молекулярною формулою);
• до кожного символу записати стільки крапок, скільки валентність відповідного елемента;
• з’єднайте крапки, написані між атомами (крапок не може залишатися); кожна ланка означає хімічний зв’язок.

Валентність хімічних елементів визначають неозброєним оком

Чи можна «неозброєним оком» визначити валентність хімічного елемента в хімічній сполукі? Виявляється, це можливо, але ми повинні пам’ятати, що потрібно бути трохи обережними, коли ми використовуємо цей метод. У багатьох із нас світ хімії асоціюється з колбами, що містять розчини різноманітних інтенсивних кольорів. Такі розчини можна отримати в основному завдяки металам, які показані в блоці d періодичної системи елементів. Більшість цих металів мають інтенсивні кольори, які з певною часткою ймовірності можуть вказувати на валентність елемента. Наведу приклад:

• Солі Феруму(ІІ) у розчинах мають блідо-зелений колір, а солі Феруму(ІІІ) – жовтий,
• солі кобальту (II) рожеві, а солі кобальту (III) блакитні,
• солі хрому(ІІ) у розчинах блакитні, а солі хрому(ІІІ) – фіолетові.