Определяем валентность химических элементов

Определяем валентность химических элементов Кислород

Валентность — кислород
— большая энциклопедия нефти и газа, статья, страница 3

Cтраница 3

Следует отметить, что в дифенилэфирах и родственных им соединениях угол валентности кислорода определенно больше, чем соответствовало бы тетраэдрической структуре. Это доказано с помощью диффракции электронов и дипольных моментов. Здесь действуют специфические обстоятельства, связанные со свойствами фенильной группы.
[31]

В чисто кремнеземистом каркасе, как уже отмечалось, валентности кремния полностью компенсируются валентностями кислорода. Однако если четырехвалентный кремний в таком каркасе изоморфно замещается, например, трехвалентным алюминием, то каркас приобретает отрицательный заряд, для компенсации которого необходимо внедрение в пустоты структуры дополнительных катионов металла.
[33]

Водородные соединения кислорода — это вода Н2О — П и пер-оксид водорода Н2О2 -: валентность кислорода в обоих соединениях равна двум, второе соединение содержит чисто кова-лентную связь кислород-кислород.
[34]

В карбонатах анионы СОГ представляют собой прочные комплексы ( см. рис. 4.57), так как из валентности кислорода 4 / 3 падает на долю углерода, а только 2 / 3 — на связь с внешнесферным катионом.
[35]

Эти соединения привлекли внимание химиков, так как были первым примером соединений оксониевого типа, в которых повышается валентность кислорода. Кислородные соединения проявляют свойства основания, к ним присоединяется кислота с образованием комплексных солеобразных соединений, хорошо проводящих ток даже в растворителях с низкой диэлектрической постоянной.
[36]

В наших предыдущих работах, касающихся разнообразных превращений простых виниловых зфиров, высказано предположение ( М. Ф. Шо-стаковский [3]), что валентность кислорода в этих соединениях тоже изменчива: в зависимости от условий кислород проявляет себя то как двух -, то как трехвалентный элемент.
[37]

Валентность элементов в соединениях определяют — из их формул на основании следующих положений: валентность водорода принимается равной 1, валентность кислорода — равной 2; произведение валентности элемента на число атомов его в одной половине молекулы бинарного соединения, состоящего из двух видов атомов, численно равно произведению валентности второго элемента на число атомов его в другой половине молекулы; при отсутствии в соединении водорода и кислорода валентность элемента определяется по известной валентности другого элемента.
[38]

Во всех реакциях окисления — восстановления изменяется валентность по крайней мере двух элементов, входящих в состав реагирующих веществ; например, при термическом разложении хлората калия меняется валентность кислорода и хлора.
[39]

Если теперь это число разделим на 3 ( валентность алюминия), то получим число атомов алюминия, равное двум; если же наименьшее кратное разделим на 2 ( валентность кислорода), то получим число атомов кислорода, равное трем.
[40]

Одним из интересных явлений, зависящих в известной степени от кай-носимметричного снижения высшей валентности азота и кислорода, следует считать своеобразие формул нитридов и окислов кремния, фосфора и серы, в которых валентность кислорода и азота ниже номера группы.
[41]

Можно сказать, что для максимальной устойчивости каждая связь фосфор — кислород должна иметь прочность 1V4 соответственно полному резонансу и что прочность связи с атомом кислорода должна быть дополнена до двух, чтобы удовлетворять валентности кислорода. Для Р — О — Р эта сумма составляет 21 / 2, и отклонение от 2 придает высокоэнергетический характер молекулам с таким строением.
[42]

В результате р-электроны, особенно удобные для образования одиночных а-связей из-за вытянутости своих облаков, отступают в химии N и О на задний план не только в смысле своей способности участвовать в процессе повышения валентности кислорода ( подобно шестивалентной сере), но и в отношении образования прочных одиночных связей О-О.
[43]

Современная теория валентности ( Лондон) основана на представлении о непарных электронах, не имеющих внутри атома партнера, обладающего теми же самыми первыми тремя квантовыми числами и отличающегося только знаком четвертого квантового числа ( вращение электрона вправо или влево обозначается символами -) Приложение этой теории к системе элементов объясняет как периодичность валентности, так и многие другие ее особенности, напр, низкую валентность кислорода и фтора.
[44]

Валентность кислорода в большинстве его соединений равна двум.
[45]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Валентность и кислоты

Поскольку валентность водорода остается неизменной и хорошо вам известна, вы легко сможете определить и валентность кислотного остатка. Так, к примеру, в H2SO3 валентность SO3 – I, в HСlO3 валентность СlO3 – I.

Аналогчиным образом, если известна валентность кислотного остатка, несложно записать правильную формулу кислоты: NO2(I) – HNO2, S4O6 (II) – H2 S4O6.

Валентность и степень окисления

В очень многих случаях удобнее использовать понятие «степень окисления». Так называют заряд атома, который он приобрел бы, если бы все связывающие электроны перешли к элементу, который имеет выше значение электрооотрицательности (ЭО). Окислительное число в простом веществе равно нулю.

К степени окисления более ЭО элемента добавляется знак «–», менее электроотрицательного — « ». Например, для металлов главных подгрупп типичны степени окисления и заряды ионов, равные номеру группы со знаком « ». В большинстве случаев валентность и степень окисления атомов в одном и том же соединении численно совпадают.

Валентность и электронная теория

В рамках электронной теории валентность атома определеяется на основании числа непарных электронов, которые участвуют в образовании электронных пар с электронами других атомов.

В образовании химических связей участвуют только электроны, находящиеся на внешней оболочке атома. Поэтому максимальная валентность химического элемента – это число электронов во внешней электронной оболочке его атома.

Понятие валентности тесно связано с Периодическим законом, открытым Д. И. Менделеевым. Если вы внимательно посмотрите на таблицу Менделеева, легко сможете заметить: положение элемента в перодической системе и его валентность неравзрывно связаны. Высшая валентность элементов, которые относятся к одной и тоже группе,  соответсвует порядковому номеру группы в периодичнеской системе.

Низшую валентность вы узнаете, когда от числа групп в таблице Менделеева (их восемь) отнимете номер группы элемента, который вас интересует.

Например, валентность многих металлов совпадает с номерами групп в таблице периодических элементов, к которым они относятся.

Графическое изображение валентности и химической связи

Возможность наглядного изображения молекул — одно из несомненных достоинств теории валентности. Первые модели появились в 1860-х, а с 1864 года используются структурные формулы, представляющие собой окружности с химическим знаком внутри.

Между символами атомов черточкой обозначается химическая связь, а количество этих линий равно значению валентности. В те же годы были изготовлены первые шаростержневые модели (см. фото слева). В 1866 году Кекуле предложил стереохимический рисунок атома углерода в форме тетраэдра, который он и включил в свой учебник «Органическая химия».

Валентность химических элементов и возникновение связей изучал Г. Льюис, опубликовавший свои труды в 1923 году после открытия электрона. Так называются отрицательно заряженные мельчайшие частицы, которые входят в состав оболочек атомов. В своей книге Льюис применил точки вокруг четырех сторон символа химического элемента для отображения валентных электронов.

Из истории возникновения понятия «валентность химических элементов»

Выдающийся английский химик XIX века Эдвард Франкленд ввел термин «связь» в научный обиход для описания процесса взаимодействия атомов друг с другом. Ученый заметил, что некоторые химические элементы образуют соединения с одним и тем же количеством других атомов. Например, азот присоединяет три атома водорода в молекуле аммиака.

В мае 1852 года Франкленд выдвинул гипотезу о том, что существует конкретное число химических связей, которые атом может образовывать с другими мельчайшими частицами вещества. Франкленд использовал фразу «соединительная сила» для описания того, что позже будет названо валентностью.

Как определить валентность химических элементов

Валентность показывает колличество связей. Она только положительная.

  1. У металлов — валентность = № группы;
  2. У неметаллов:

Развитие взглядов

Немецкий химик Ф.А. Кекуле доказал в 1857 году, что углерод является четырехосновным. В его простейшем соединении — метане — возникают связи с 4 атомами водорода. Термин «основность» ученый применял для обозначения свойства элементов присоединять строго определенное количество других частиц.

В России данные о строении вещества систематизировал А. М. Бутлеров (1861). Дальнейшее развитие теория химической связи получила благодаря учению о периодическом изменении свойств элементов. Его автор — другой выдающийся русский химик, Д. И. Менделеев.

Таблица валентности химических элементов

Порядковый номер

хим. элемента (атомный номер)

 

Наименование

Химический символ

Валентность

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

Водород / Hydrogen

Гелий / Helium

Литий / Lithium

Бериллий / Beryllium

Бор / Boron

Углерод / Carbon

Азот / Nitrogen

Кислород / Oxygen

Фтор / Fluorine

Неон / Neon

Натрий / Sodium

Магний / Magnesium

Алюминий / Aluminum

Кремний / Silicon

Фосфор / Phosphorus

Сера / Sulfur

Хлор / Chlorine

Аргон / Argon

Калий / Potassium

Кальций / Calcium

Скандий / Scandium

Титан / Titanium

Ванадий / Vanadium

Хром / Chromium

Марганец / Manganese

Железо / Iron

Кобальт / Cobalt

Никель / Nickel

Медь / Copper

Цинк / Zinc

Галлий / Gallium

Германий /Germanium

Мышьяк / Arsenic

Селен / Selenium

Бром / Bromine

Криптон / Krypton

Рубидий / Rubidium

Стронций / Strontium

Иттрий / Yttrium

Цирконий / Zirconium

Ниобий / Niobium

Молибден / Molybdenum

Технеций / Technetium

Рутений / Ruthenium

Родий / Rhodium

Палладий / Palladium

Серебро / Silver

Кадмий / Cadmium

Индий / Indium

Олово / Tin

Сурьма / Antimony

Теллур / Tellurium

Иод / Iodine

Ксенон / Xenon

Цезий / Cesium

Барий / Barium

Лантан / Lanthanum

Церий / Cerium

Празеодим / Praseodymium

Неодим / Neodymium

Прометий / Promethium

Самарий / Samarium

Европий / Europium

Гадолиний / Gadolinium

Тербий / Terbium

Диспрозий / Dysprosium

Гольмий / Holmium

Эрбий / Erbium

Тулий / Thulium

Иттербий / Ytterbium

Лютеций / Lutetium

Гафний / Hafnium

Тантал / Tantalum

Вольфрам / Tungsten

Рений / Rhenium

Осмий / Osmium

Иридий / Iridium

Платина / Platinum

Золото / Gold

Ртуть / Mercury

Талий / Thallium

Свинец / Lead

Висмут / Bismuth

Полоний / Polonium

Астат / Astatine

Радон / Radon

Франций / Francium

Радий / Radium

Актиний / Actinium

Торий / Thorium

Проактиний / Protactinium

Уран / Uranium

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Сu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

 I

0

I

II

III

(II), IV

(I), II, III, IV, V

II

I

0

I

II

III

(II), IV

I, III, V

II, IV, VI

I, (II), III, (IV), V, VII

0

I

II

III

II, III, IV

II, III, IV, V

II, III, VI

II, (III), IV, VI, VII

II, III, (IV), VI

II, III, (IV)

(I), II, (III), (IV)

I, II, (III)

II

(II), III

II, IV

(II), III, V

(II), IV, VI

I, (III), (IV), V

0

I

II

III

(II), (III), IV

(II), III, (IV), V

(II), III, (IV), (V), VI

VI

(II), III, IV, (VI), (VII), VIII

(II), (III), IV, (VI)

II, IV, (VI)

I, (II), (III)

(I), II

(I), (II), III

II, IV

III, (IV), V

(II), IV, VI

I, (III), (IV), V, VII

0

I

II

III

III, IV

III

III, IV

III

(II), III

(II), III

III

III, IV

III

III

III

(II), III

(II), III

III

IV

(III), (IV), V

(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

I, (II), III

I, II

I, (II), III

II, IV

(II), III, (IV), (V)

II, IV, (VI)

нет данных

0

нет данных

II

III

IV

V

(II), III, IV, (V), VI

В скобках даны те валентности, которые обладающие ими элементы проявляют редко.

Таблица элементов с постоянной валентностью

ВалентностиЭлементы
IH, Na, Li, K, Rb, Cs
IIO, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
IIIB, Al, Ga, In

Характеристики валентности

Сегодня определение валентности элементов базируется на знаниях о строении внешних электронных оболочек их атомов.

Валентность может быть:

  • постоянной (металлы главных подгрупп);
  • переменной (неметаллы и металлы побочных групп):
    • высшая валентность;
    • низшая валентность.

Постоянной в различных химических соединениях остается:

  • валентность водорода, натрия, калия, фтора (I);
  • валентность кислорода, магния, кальция, цинка (II);
  • валентность алюминия (III).

А вот валентность железа и меди, брома и хлора, а также многих других элементов изменяется, когда они образуют различные химические соедения.

Заключение

Углубляя свои знания о строении атомов, вы глубже и подробнее узнаете и валентность. Эта характеристика химических элементов не является исчерпывающей. Но у нее большое прикладное значение. В чем вы сами не раз убедились, решая задачи и проводя химические опыты на уроках.

Эта статья создана, чтобы помочь вам систематизировать свои знания о валентности. А также напомнить, как можно ее определить и где валентность находит применение.

Надеемся, этот материал окажется для вас полезным при подготовке домашних заданий и самоподготовке к контрольным и экзаменам.

Не забудьте поделиться ссылкой с друзьями в социальных сетях, чтобы они тоже могли воспользоваться этой полезной информацией.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий