Валентность химических элементов для ЕГЭ 2022 / Блог / Справочник :: Бингоскул

Валентность химических элементов для ЕГЭ 2022 / Блог / Справочник :: Бингоскул Кислород

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 по водороду и кислороду

До создания периодической системы валентность химических элементов в соединениях принято было сравнивать с теми атомами, для которых она известна. В качестве эталонов были выбраны водород и кислород. Другой химический элемент притягивал либо замещал определенное количество атомов H и O.

Таким способом определяли свойства в соединениях с одновалентным водородом (валентность второго элемента обозначена римской цифрой):

  • HCl — хлор (I):
  • H2O — кислород (II);
  • NH3 — азот (III);
  • CH4 — углерод (IV).

В оксидах K2O, CO, N2O3, SiO2, SO3 определяли валентность по кислороду металлов и неметаллов, удвоив число присоединяемых атомов O. Получали следующие значения: K (I), C (II), N (III), Si (IV), S (VI).

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.

Зависимость валентности от строения атома

Рассмотрим на примере углерода и кислорода, как зависит от строения вещества валентность химических элементов. Таблица Менделеева дает представление об основных характеристиках атома углерода:

  • химический знак — C;
  • номер элемента — 6;
  • заряд ядра — 6;
  • протонов в ядре — 6;
  • электронов — 6, в том числе 4 внешних, из которых 2 образуют пару, 2 — неспаренных.

Если атом углерода в моноооксиде CO образует две связи, то в его пользование поступает только 6 отрицательных частиц. Для приобретения октета необходимо, чтобы пары образовали 4 внешние отрицательные частицы. Углерод имеет валентность IV ( ) в диоксиде и IV (–) в метане.

Порядковый номер кислорода — 8, валентная оболочка состоит из шести электронов, 2 из них не образуют пары и принимают участие в химической связи и взаимодействии с другими атомами. Типичная валентность кислорода — II (–).

Запишите порядок выполнения данного задания

  • Определите понятие валентности;
  • Характеристики валентности;
  • Определите валентность в данных соединениях. 

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:

Как определять валентность химических элементов

Существуют закономерности образования химической связи с участием общих электронных пар:

  • Типичная валентность водорода — I.
  • Обычная валентность кислорода — II.
  • Для элементов-неметаллов низшую валентность можно определить по формуле 8 — № группы, в которой они находятся в периодической системе. Высшая, если она возможна, определяется по номеру группы.
  • Для элементов побочных подгрупп максимально возможная валентность такая же, как номер их группы в периодической таблице.

Определение валентности химических элементов по формуле соединения проводится с использованием следующего алгоритма:

  1. Запишите сверху над химическим знаком известное значение для одного из элементов. Например, в Mn2O7 валентность кислорода равна II.
  2. Вычислите суммарную величину, для чего необходимо умножить валентность на количество атомов того же химического элемента в молекуле: 2*7 = 14.
  3. Определите валентность второго элемента, для которого она неизвестна. Разделите полученную в п. 2 величину на количество атомов Mn в молекуле.
  4. 14 : 2 = 7. Валентность марганца в его высшем оксиде — VII.

Постоянная и переменная валентность

Значения валентности по водороду и кислороду различаются. Например, сера в соединении H2S двухвалентна, а в формуле SO3 — шестивалентна. Углерод образует с кислородом монооксид CO и диоксид CO2. В первом соединении валентность C равна II, а во втором — IV. Такое же значение в метане CH4.

Большинство элементов проявляет не постоянную, а переменную валентность, например, фосфор, азот, сера. Поиски основных причин этого явления привели к возникновению теорий химическй связи, представлений о валентной оболочке электронов, молекулярных орбиталях. Существование разных значений одного и того же свойства получило объяснение с позиций строения атомов и молекул.

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.

Современные представления о валентности

Все атомы состоят из положительного ядра, окруженного отрицательно заряженными электронами. Наружная оболочка, которую они образуют, бывает недостроенной. Завершенная структура наиболее устойчива, она содержит 8 электронов (октет). Возникновение химической связи благодаря общим электронным парам приводит к энергетически выгодному состоянию атомов.

Правилом для формирования соединений является завершение оболочки путем приема электронов либо отдачи неспаренных — в зависимости от того, какой процесс легче проходит. Если атом предоставляет для образования химической связи отрицательные частицы, не имеющие пары, то связей он образует столько, сколько у него неспаренных электронов.

По современным представлениям, валентность атомов химических элементов — это способность к образованию определенного числа ковалентных связей. Например, в молекуле сероводорода H2S сера приобретает валентность II (–), поскольку каждый атом принимает участие в образовании двух электронных пар.

При донорно-акцепторном механизме в процессе принимают участие электронные пары одного элемента и свободные валентные орбитали другого.

Таблица валентностей химических элементов.

Валентность химических элементов – это способность у атомов химических элементов образовывать некоторое число химических связей. Определяется числом электронов атома затраченых на образование химических связей с другим атомом.

Считается, что валентность химических элементов определяется группой (колонкой) Периодической таблицы . Действительно, теоретически, это самая распространенная валентность для элемента, но на практике поведение химических элементов значительно сложнее. Причина множественности значений валентности заключается в том, что существуют различные способы (или варианты) заполнения, при которых электронные оболочки стабилизируются. Поэтому, предлагаем Вашему вниманию таблицу валентностей химических элементов.

Числовое значение положительной валентности элемента равно числу отданных атомом электронов, а отрицательной валентности – числу электронов, которые атом должен присоединить для завершения внешнего энергетического уровня. В неорганической химии обычно применяется понятие степень окисления, а в органической химии — валентность, так как многие из неорганических веществ имеют немолекулярное строение, а органических — молекулярное..

Таблица валентностей химических элементов.

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

1

Водород valency/валентность Hydrogen

H

(-1), 1

2

Гелий valency/валентность Helium

He

0

3

Литий valency/валентность Lithium

Li

1

4

Бериллий valency/валентность Beryllium

Be

2

5

Бор valency/валентность Boron

B

-3, 3

6

Углерод valency/валентность Carbon

C

( 2), 4

7

Азот valency/валентность Nitrogen

N

-3, -2, -1, ( 1), 2, 3, 4, 5

8

Кислород valency/валентность Oxygen

O

-2

9

Фтор valency/валентность Fluorine

F

-1, ( 1)

10

Неон valency/валентность Neon

Ne

0

11

Натрий valency/валентность Sodium

Na

1

12

Магний valency/валентность Magnesium

Mg

2

13

Алюминий valency/валентность Aluminum

Al

3

14

Кремний valency/валентность Silicon

Si

-4, ( 2), 4

15

Фосфор valency/валентность Phosphorus

P

-3, 1, 3, 5

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

16

Сера valency/валентность Sulfur

S

-2, 2, 4, 6

17

Хлор valency/валентность Chlorine

Cl

-1, 1, ( 2), 3, ( 4), 5, 7

18

Аргон valency/валентность Argon

Ar

0

19

Калий valency/валентность Potassium

K

1

20

Кальций valency/валентность Calcium

Ca

2

21

Скандий valency/валентность Scandium

Sc

3

22

Титан valency/валентность Titanium

Ti

2, 3, 4

23

Ванадий valency/валентность Vanadium

V

2, 3, 4, 5

24

Хром valency/валентность Chromium

Cr

2, 3, 6

25

Марганец valency/валентность Manganese

Mn

2, ( 3), 4, ( 6), 7

26

Железо valency/валентность Iron

Fe

2, 3, ( 4), ( 6)

27

Кобальт valency/валентность Cobalt

Co

2, 3, ( 4)

28

Никель valency/валентность Nickel

Ni

( 1), 2, ( 3), ( 4)

29

Медь valency/валентность Copper

Сu

1, 2, ( 3)

30

Цинк valency/валентность Zinc

Zn

2

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

31

Галлий valency/валентность Gallium

Ga

( 2). 3

32

Германий valency/валентность Germanium

Ge

-4, 2, 4

33

Мышьяк valency/валентность Arsenic

As

-3, ( 2), 3, 5

34

Селен valency/валентность Selenium

Se

-2, ( 2), 4, 6

35

Бром valency/валентность Bromine

Br

-1, 1, ( 3), ( 4), 5

36

Криптон valency/валентность Krypton

Kr

0

37

Рубидий valency/валентность Rubidium

Rb

1

38

Стронций valency/валентность Strontium

Sr

2

39

Иттрий valency/валентность Yttrium

Y

3

40

Цирконий valency/валентность Zirconium

Zr

( 2), ( 3), 4

41

Ниобий valency/валентность Niobium

Nb

( 2), 3, ( 4), 5

42

Молибден valency/валентность Molybdenum

Mo

( 2), 3, ( 4), ( 5), 6

43

Технеций valency/валентность Technetium

Tc

6

44

Рутений valency/валентность Ruthenium

Ru

( 2), 3, 4, ( 6), ( 7), 8

45

Родий valency/валентность Rhodium

Rh

( 2), ( 3), 4, ( 6)

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

46

Палладий valency/валентность Palladium

Pd

2, 4, ( 6)

47

Серебро valency/валентность Silver

Ag

1, ( 2), ( 3)

48

Кадмий valency/валентность Cadmium

Cd

( 1), 2

49

Индий valency/валентность Indium

In

( 1), ( 2), 3

50

Олово valency/валентность Tin

Sn

2, 4

51

Сурьма valency/валентность Antimony

Sb

-3, 3, ( 4), 5

52

Теллур valency/валентность Tellurium

Te

-2, ( 2), 4, 6

53

Иод valency/валентность Iodine

I

-1, 1, ( 3), ( 4), 5, 7

54

Ксенон valency/валентность Xenon

Xe

0

55

Цезий valency/валентность Cesium

Cs

1

56

Барий valency/валентность Barium

Ba

2

57

Лантан valency/валентность Lanthanum

La

3

58

Церий valency/валентность Cerium

Ce

3, 4

59

Празеодим valency/валентность Praseodymium

Pr

3

60

Неодим valency/валентность Neodymium

Nd

3, 4

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

61

Прометий valency/валентность Promethium

Pm

3

62

Самарий valency/валентность Samarium

Sm

( 2), 3

63

Европий valency/валентность Europium

Eu

( 2), 3

64

Гадолиний valency/валентность Gadolinium

Gd

3

65

Тербий valency/валентность Terbium

Tb

3, 4

66

Диспрозий valency/валентность Dysprosium

Dy

3

67

Гольмий valency/валентность Holmium

Ho

3

68

Эрбий valency/валентность Erbium

Er

3

69

Тулий valency/валентность Thulium

Tm

( 2), 3

70

Иттербий valency/валентность Ytterbium

Yb

( 2), 3

71

Лютеций valency/валентность Lutetium

Lu

3

72

Гафний valency/валентность Hafnium

Hf

4

73

Тантал valency/валентность Tantalum

Ta

( 3), ( 4), 5

74

Вольфрам valency/валентность Tungsten

W

( 2), ( 3), ( 4), ( 5), 6

75

Рений valency/валентность Rhenium

Re

(-1), ( 1), 2, ( 3), 4, ( 5), 6, 7

Порядковый номер
химического элемента,
он же: атомный номер,
он же: зарядовое число
атомного ядра,
он же: атомное число

Русское /
Английское наименование

Химический
символ

Валентность
В скобках обозначены
более редкие валентности.
Химические элементы с
единственной валентностью
— одну и имеют.

76

Осмий valency/валентность Osmium

Os

( 2), 3, 4, 6, 8

77

Иридий valency/валентность Iridium

Ir

( 1), ( 2), 3, 4, 6

78

Платина valency/валентность Platinum

Pt

( 1), 2, ( 3), 4, 6

79

Золото valency/валентность Gold

Au

1, ( 2), 3

80

Ртуть valency/валентность Mercury

Hg

1, 2

81

Талий valency/валентность Thallium

Tl

1, ( 2), 3

82

Свинец valency/валентность Lead

Pb

2, 4

83

Висмут valency/валентность Bismuth

Bi

(-3), ( 2), 3, ( 4), ( 5)

84

Полоний valency/валентность Polonium

Po

(-2), 2, 4, ( 6)

85

Астат valency/валентность Astatine

At

нет данных

86

Радон valency/валентность Radon

Rn

0

87

Франций valency/валентность Francium

Fr

нет данных

88

Радий valency/валентность Radium

Ra

2

89

Актиний valency/валентность Actinium

Ac

3

90

Торий valency/валентность Thorium

Th

4

91

Проактиний valency/валентность Protactinium

Pa

5

92

Уран valency/валентность Uranium

U

( 2), 3, 4, ( 5), 6

Таблица валентности химических элементов

ЭлементыВалентностьПримеры соединений
H, F, Li, Na, KIH2, HF, Li2O, NaCl, KBr
O, Mg, Ca, Sr, Ba, ZnIIH2O, MgCl2, CaH2, SrBr2, BaO, ZnCl2
B, AlIIIBCl3, AlBr3
C, SiIVCO2, CH4, SiO2, SiCl4
CuI, IICu2O, CuO
FeII, IIIFeCl2, FeCl3
CrII, III, VICrCl2, CrCl3, CrO3
SII, IV, VIH2S, SO2, SO3
NIII, IVNH3, NH4Cl, HNO3
PIII, VPH3, P2O5, H3PO4
Sn, PbII, IVSnCl2, SnCl4, PbO, PbO2
Cl, Br, II, III, V, VIIHCl, ClF3, BrF5, IF7

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
Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий