Хімія 7 клас - Попель П.П. - Академія 2015

Розділ 1 Початкові хімічні поняття

14 Валентність хімічних елементів

Матеріал параграфа допоможе вам:

> з’ясувати, що таке валентність хімічного елемента;

> прогнозувати можливі значення валентності елемента за його розміщенням у періодичній системі;

> обчислювати значення валентності елементів у сполуках за їхніми формулами;

> складати формули сполук за значеннями валентності елементів.

Валентність. Числові індекси в хімічних формулах указують на те, що атоми з’єднуються один з одним не довільно, а в певних співвідношеннях.

Здатність атома сполучатися з певною кількістю таких самих або інших атомів називають валентністю¹.

¹ Термін походить від латинського слова valentia — сила.

Валентність є важливою властивістю атома; вона має кількісну характеристику.

Атом Гідрогену завжди сполучається з одним атомом. Якщо з таким самим, то утворюється молекула водню Н₂, а якщо з іншим — утворюються молекули фтороводню HF, води Н₂O:

Гідроген — одновалентний елемент.

У молекулі фтороводню HF атом Флуору сполучений з одним атомом Гідрогену. Проаналізувавши кількісний склад інших сполук Флуору, легко дійти висновку, що цей елемент, як і Гідроген, є одновалентним.

Атом Оксигену утримує в молекулі води два атоми Гідрогену. Оксиген — двовалентний елемент. Таку валентність Оксиген виявляє завжди — і в молекулі простої речовини (О₂), і в молекулах складних речовин.

Значення валентності елемента за необхідності вказують римською цифрою над його символом у хімічній формулі:

У математичних розрахунках і в тексті для цього застосовують арабські цифри. Приклад відповідного речення: «Значення валентності Оксигену дорівнює 2».

► Визначте валентність елементів у молекулах амоніаку NH₃ і метану СН₄.

Відомості про валентність елементів у речовині можна подати в інший спосіб. Спочатку записують па певній відстані один від одного символи кожного атома, що входить до складу молекули. Потім одновалентний атом з’єднують з іншим однією рискою, від двовалентного атома проводять дві риски і т. д.:

Такі формули називають графічними. Вопи показують порядок сполучення атомів у молекулах.

Молекула простої речовини водню має графічну формулу Н-Н. Аналогічними є графічні формули молекул фтору, хлору, брому, йоду. Графічна формула молекули кисню а молекули азоту

Складаючи графічні формули для молекул складних неорганічних речовин, слід брати до уваги, що в них атоми одного елемента, як правило, не сполучені між собою.

► Зобразіть графічні формули молекул амоніаку, метану, вуглекислого газу.

Валентність хімічного елемента і його розміщення в періодичній системі. Ви щойно дізналися, що Гідроген і Флуор завжди одновалентні, а Оксиген — двовалентний. Інші елементи зі сталою валентністю перебувають у І—ІІІ групах періодичної системи, причому значення валентності кожного елемента збігається з номером групи. Так, елемент І групи Літій одновалентний, елемент II групи Магній двовалентний, а елемент ІІІ групи Бор тривалентний. Винятками є елементи І групи Купрум (значення валентності — 1 і 2) і Аурум (1 і 3).

Більшість хімічних елементів мають змінну валентність. Наводимо її значення для деяких із них:

Плюмбум (IV група) — 2,4;

Фосфор (V група) — 3, 5;

Сульфур (VI група) — 2,4,6;

Хром (VI група) — 2, 3, 6;

Хлор (VII група) — 1, 3, 5, 7;

Манган (VII група) — 2, 4, 6, 7.

Із цих відомостей випливає правило: максимальне значення валентності елемента збігається з номером групи, в якій він перебуває¹.

¹ Існують винятки.

Оскільки в періодичній системі вісім груп, то значення валентності елементів можуть становити від 1 до 8.

Існує ще одне правило: значення валентності не металічного елемента у сполуці з Гідрогеном або металічним елементом дорівнює різниці між числом 8 і номером групи, в якій розміщений неметалічний елемент. Підтвердимо його кількома прикладами. Елемент VІІ групи Йод у йодоводні НІ одновалентний (8 - 7 — 1), елемент VI групи Сульфур у сполуці CaS двовалентний (8 - 6 = 2), елемент V групи Нітроген в амоніаку NH₃ та сполуці AlN тривалентний (8 - 5 = 8).

Визначення валентності елементів у бінарній сполуці за її хімічною формулою. Бінарною¹ називають сполуку, утворену двома елементами. Значення валентності елемента у сполуці з’ясовують тоді, коли він має змінну валентність. Покажемо, як виконують таке завдання.

Знайдемо значення валентності Йоду в його сполуці з Оксигеном, яка має формулу І₂О₅.

Ви знаєте, що Оксиген — двовалентний елемент. Запишемо значення його валентності над символом елемента в хімічній формулі сполуки: На 5 атомів Оксигену припадає 2 ∙ 5 = 10 одиниць валентності. Їх «розподіляємо» між двома атомами Йоду (10 : 2 = 5).

Отже, Йод у сполуці п’ятивалентний:

► Визначте валентність елементів у сполуках, що мають формули SО₂ і Cl₂O₇.

Складання хімічних формул бінарних сполук за валентністю елементів. Виконаємо завдання, протилежне попередньому, — складемо хімічну формулу сполуки Сульфуру з Оксигеном, у якій Сульфур шестивалентний.

¹ Термін походить від латинського слова binarius — подвійний; той, що складається із двох частин.

Спочатку запишемо символи елементів, якими утворена сполука, і вкажемо над ними значення їх валентності:

Потім знаходимо найменше число (найменше спільне кратне), яке ділиться без залишку на обидва значення валентності. Це число 6. Ділимо його на значення валентності кожного елемента й отримуємо відповідні індекси в хімічній формулі:

Для перевірки правильності хімічної формули користуються правилом: добутки значення валентності кожного елемента на кількість його атомів у формулі бінарної сполуки однакові. Переконаємося в цьому: 6 ∙ 1 = 2 ∙ 3.

Складаючи формули бінарних сполук, спочатку записують символи металічних елементів, а потім — неметалічних. Якщо сполука утворена лише неметалічними елементами і серед них є Оксиген або Флуор, то ці два елементи записують останніми.

► Складіть хімічну формулу сполуки Бору: а) із Флуором; б) з Оксигеном.

У формулі сполуки Гідрогену з неметалічним елементом VI або VII групи першим записують Гідроген (Н₂Те, НВr), а для інших аналогічних сполук цього елемента застосовують протилежний порядок запису елементів (PH₃,СН₄).

Цікаво знати

На початку XIX ст. хімічні формули записували з погляду «найбільшої простоти».

Для води використовували формулу НО, а не Н₂О.

ВИСНОВКИ

Валентність — це здатність атома сполучатися з певною кількістю таких самих або інших атомів.

Існують елементи зі сталою і змінною валентністю. Гідроген, Флуор завжди одновалентні, Оксиген — двовалентний.

Максимальні значення валентності більшості елементів збігаються з номерами груп періодичної системи, в яких вони розміщені.

Значення валентності елементів відображають у графічних формулах молекул відповідною кількістю рисок біля атомів.

У формулі бінарної сполуки добутки значень валентності кожного елемента па кількість його атомів однакові.

?

95. Що таке валентність хімічного елемента? Назвіть мінімальне і максимальне значення валентності елементів.

96. Укажіть у поданому переліку символи елементів зі сталою валентністю: K_r Са, Cu, Cl, Zn, F, Н.

97. Зважаючи на розміщення елементів у періодичній системі, назвіть максимальні значення валентності для Фосфору, Брому, Меркурію, Селену.

98. За наведеним значенням валентності одного з елементів у сполуці визначте і запишіть значення валентності іншого елемента:

99. Визначте валентність елементів у сполуках, що мають такі формули:

а) ВаН₂, V₂О₅, MОS₃, SiF₄, Li₃Р;

б) CuS, TiСl₄, Ca₃N₂, Р₂O₃, Мn₂O₇.

100. Складіть формули сполук, утворених елементами зі сталою валентністю: Na…H…; Ba…F…; Аl…O…; Al…F… .

101. Складіть формули сполук за вказаними валентностями деяких елементів:

102. Напишіть формули сполук Селену, Хлору та Арсену з Гідрогеном.

103. Напишіть формули сполук з Оксигеном таких елементів:

а) Літію;

б) Магнію;

в) Осмію (виявляє валентність 4 і 8).

104. Зобразіть графічні формули молекул Cl₂O, РН₃, SO₃.

105. Визначте валентність елементів за графічними формулами молекул:

НА ДОЗВІЛЛІ

«Виготовляємо» молекули

За графічними формулами можна виготовляти моделі молекул (мал. 47). Найзручнішим матеріалом для цього є пластилін. Із нього роблять кульки- атоми (для атомів різних елементів використовують пластилін різного кольору). Кульки з'єднують за допомогою сірників; кожний сірник імітує одну риску в графічній формулі молекули.

Виготовте моделі молекул Н₂, О₂, Н₂О (має кутову форму), NH₃ (має форму піраміди з атомом Нітрогену у вершині), СО₂ (атоми розміщені на одній лінії).

Мал. 47. Модель молекули метану СН₄