- Историческая справка и взгляды ученых
- Понятие валентности. связь валентности со строением атома. конспект химия
- Распределение свойств
- Таблица валентностей химических элементов. максимальная и минимальная валентность. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)
- Таблица валентности химических элементов (1 часть):
- Таблица валентности химических элементов (2 часть):
- Таблица валентности химических элементов (3 часть):
- Таблица характерных значений валентностей некоторых атомов химических соединений.
- Теория электронов
- Тест по химии. егэ. неметаллы. ответы.
Историческая справка и взгляды ученых
Скудные знания о строении молекулярных и атомных частицах 19 века не позволяли объяснить причины, по которым атомы образуют связи с другими элементами. Валентность как основной принцип химии изучается до сих пор.
Ученый Э. Франкленд ввел терминологию «связь» в научные труды для характеристики взаимодействия атомов между собой. Специалист выяснил, что некоторые элементы образуют соединения с одними и теми же атомами. Азот прикрепляет три водородных частицы в молекуле аммиака.
Позже ученый выдвинул теорию о существовании конкретных чисел химической связи и назвал ее «соединительной силой». Труды Франклина стали значимым вкладом в структурную химию.
Мнения, научные работы доказаны в 1860 г. немецким деятелем Ф. Кекуле. По его мнению, углерод является из четырех основным, в самом простейшем его соединении частиц (метане) образуются связи с 4 атомами Н.
В Советском союзе информацию о строении веществ систематизировал А. Бутлеров. Последующее развитие связей получило введение периодической теории Д. Менделеева. Он подтвердил, что валентность Э. в соединениях и прочие свойства обусловлены занятым положением в периодической системе.
Главным преимуществом теории В. является возможность наглядного изображения молекулярного строения. Первые модели возникли в середине 19 века, а позже использовались структурные формулы в виде окружности с химическим знаком. Между обозначений атомов черточкой выделяется связь, а число линий соответствует В.
Понятие валентности. связь валентности со строением атома. конспект химия
Валентность — количество химических связей, которые может образовывать атом элемента с другими атомами за счет объединения неспаренных электронов в общую электронную пару (не зря ковалентная связь так названа). Валентность обозначают римской цифрой.
Валентность часто равна количеству неспаренных электронов у атома. Для элементов IV – VII А — групп валентность определить легко, задав вопрос: «Сколько электронов нужно данному элементу до завершения внешнего энергетического уровня?» или по формуле: 8 — № группы (действует только для элементов главных подгрупп IV – VII групп). Но не стоит забывать, что многие элементы в процессе возбуждения могут распаривать электроны, в таком состоянии валентность может достигать номера группы (это характерно для всех элементов, кроме азота, кислорода и фтора). Рассмотрим примеры.
Валентность азота и фосфора
Азот и фосфор, находящиеся в одной группе. Для них по формуле 8 – 5 = 3 мы можем найти низшую валентность (количество неспаренных электронов в основном состоянии), равную трем (III).
В таком случае азот образует аммиак (NH3) и оксид азота III (N2O3), а фосфор – фосфин (PH3) или оксид фосфора III (P2O3).
Но вспомним про возможность образовывать донорно-акцепторные связи некоторыми атомами. И азот, и фосфор имею такую возможность, поэтому кроме трех обычных ковалентных связей, они могут образовать дополнительную донорно-акцепторную. В таком случае, в основном состоянии оба могут иметь валентность IV, что соответствует катиону аммония и катиону фосфония (NH4 и PH4 ). Ковалентные связи обозначают черточкой («‒»).
Рис. Образование ковалентных и донорно-акцепторных (выделено красным) связей атомом азота.
У фосфора, в отличие от азота, на внешнем уровне есть незаполненная d-орбиталь, на которую могут переходить электроны при возбуждении.
У фосфора в возбужденном состоянии появляется пять неспаренных электронов, поэтому он способен образовывать пять ковалентных связей, соответственно проявлять валентность V, например в ортофосфорной кислоте (H3PO4).
Рис. Строение фосфорной кислоты в соответствии с валентными состояниями атомов: фосфор в возбужденном состоянии имеет пять неспаренных электронов, его валентность равна V; кислород имеет два неспаренных электрона, поэтому его валентность равна II и он может образовывать две ковалентные связи; водород имеет один неспаренных электрон и его валентность равна I. Валентность обозначена красными римскими цифрами.
У азота нет свободной d-орбитали (она появляется с третьего энергетического уровня, а у азота всего два уровня), поэтому распарить электроны не может и высшую валентность, равную номеру группы, проявлять он не способен.
Валентность кислорода и серы
Аналогичную ситуацию можно наблюдать у атомов кислорода и серы. Кислород, находясь во втором периоде может иметь только два энергетических уровня, поэтому d-орбитали, появляющейся с третьего уровня, у него нет. Тогда как у серы три энергетических уровня, на внешнем уровне есть d-орбиталь и возможность распаривать на нее электроны в процессе возбуждения.
Рис. Количество неспаренных электронов у кислорода и серы в основном и возбужденном состоянии.
Таким образом, кислород способен проявлять валентность II, а сера – валентность II, IV, VI, например, в сероводороде (H2S) валентность равна двум; в сернистом газе и сернистой кислоте (SO2 и H2SO3) валентность равна четырём; в серном ангидриде и серной кислоте (SO3 и H2SO4) – шести.
Валентность фтора и хлора
По причинам, описанным выше, фтор так же не способен распаривать свои электроны и переходить в возбужденное состояние, а хлор может. Поэтому у фтора есть одно валентное состояние (I), например, в HF (H ‒ F) и OF2 (F ‒ O ‒ F).
Хлор, как и другие нижестоящие галогены (элементы VIIА-подгруппы), может образовывать несколько возбужденных состояний, поэтому в разных соединениях имеет разную валентность. Например, валентность I хлор проявляет в хлороводороде HCl. Валентность III в хлористой кислоте HClO2. Валентность равную V – в хлорноватой кислоте HClO3. Равную VII – в хлорной кислоте HClO4.
Постоянная и непостоянная валентность
Как уже можно было заметить, некоторые элементы способны проявлять только одну валентность, тогда как другие могут иметь множество валентностей. По этой черте все элементы можно разделить на две группы: элементы с постоянной и непостоянной валентностью.
Таб. Классификация элементов по валентности
С постоянной валентностью | С непостоянной валентностью |
I: H и F II: O | Все остальные неметаллы. |
Иногда валентность определяют и у металлов, хотя для них характерна ионная, а не ковалентная связь, в таком случае таблица будет выглядеть следующим образом:
С постоянной валентностью | С непостоянной валентностью |
I: H, F, все металлы IА-подгруппы (Li, Na…). II: O и все металлы IIА-подгруппы, а также цинк. III: элементы IIIА-подгруппы. | Все остальные неметаллы и металлы. |
Низшая и высшая валентность
Высшая валентность равна номеру группы, в которой находится элемент (исключения: кислород, азот и фтор, как и было описано выше). Так, для брома высшей валентностью будет VII, для теллура – VI, для мышьяка V. Низшая валентность возможна для элементов четвёртой группы, она равна двум. Для элементов V – VII групп она определяется по описанной выше формуле (8 — №группы элемента). Поэтому у брома низшей валентностью будет I, у теллура II, а у мышьяка III.
Распределение свойств
В периодической таблице указаны все 118 химических элементов (водород, литий, бор, натрий, магний, кальций, ванадий, уран и другие).
Химические и физические свойства каждого вещества похожи с предшествующим ему в таблице элементом. Закономерность проявляется у всех, кроме нескольких первых, потому что они не включают перед собой элементов, аналогичных по атомному объему.
Валентность металлов:
Элемент | В |
Серебро | I-III |
Ртуть | I-II |
Золото | I-III |
Никель | I- IV |
Мышьяк | -III, II, III, V |
Свинец | II-IV |
Кобальт | II-IV |
Олово | II, IV |
В периодической таблице элементы классифицированы, упорядочены с учетом атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды называются периодами, а столбцы — группами. В самой первой таблице содержалось не более шестидесяти элементов, теперь продолжительность списка увеличили до 118 элементов. Систематизированы не только химические вещества, но и их свойства.
Достаточно ученому-химику взглянуть на таблицу, и он сможет ответить на разные экзаменационные, научные вопросы.
Говоря о степени окисления, предполагают, что атом в веществе ионной природы имеет заряд, и если валентность нейтральная, то уровень окисления будет нулевым, положительным или отрицательным. Узнать информацию можно из таблицы Менделеева.
Для атома одного и того же Э., в зависимости от элементов, с которыми он сформирует химическое соединение, В. и стадия окисления совпадают (Н2О, СН4) и различаются (Н2О2, HNO3). Само понятие валентности ученые-химики не используют по Менделеевской таблице.
Таблица валентностей химических элементов. максимальная и минимальная валентность. — инженерный справочник / технический справочник дпва / таблицы для инженеров (ex dpva-info)
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. Справочно: Электронные формулы атомов химических элементов.
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 валентности химических элементов (1 часть):
Атомный номер | Химический элемент | Символ | Валентность | Примеры соединений | Примечание |
1 | Водород | H | I | HCl, H2O2 | |
2 | Гелий | He | отсутствует | ||
3 | Литий | Li | I | LiOH, Li2O | |
4 | Бериллий | Be | I, II | ||
5 | Бор | B | III | B2O3 | |
6 | Углерод | C | II, IV | ||
7 | Азот | N | I, II, III, IV |
| В азотной кислоте (HNO3) и своем высшем оксиде (N2O5) атом азота образует только четыре ковалентные связи, являясь четырехвалентным |
8 | Кислород | O | II | (NO)F, CaO, O2, H2O2,Cl2O, H2O | |
9 | Фтор | F | I | HF, (NO)F | |
10 | Неон | Ne | отсутствует | ||
11 | Натрий | Na | I | Na2S, Na2O | |
12 | Магний | Mg | II | Mg(NO3)2 | |
13 | Алюминий | Al | III | Al2O3, Al2S3, AlCl3 | |
14 | Кремний | Si | II, IV | ||
15 | Фосфор | P | III, V |
| |
16 | Сера | S | II, IV, VI |
| |
17 | Хлор | Cl | I, III, IV, V, VI, VII |
| |
18 | Аргон | Ar | отсутствует | ||
19 | Калий | K | I | KOH, K2O, K2S | |
20 | Кальций | Ca | II | Ca(OH)2 | |
21 | Скандий | Sc | III | Sc2O3 | |
22 | Титан | Ti | II, III, IV | ||
23 | Ванадий | V | II, III, IV, V | ||
24 | Хром | Cr | II, III, VI | ||
25 | Марганец | Mn | II, III, IV, VI, VII |
| |
26 | Железо | Fe | II, III |
| |
27 | Кобальт | Co | II, III | ||
28 | Никель | Ni | II, III | ||
29 | Медь | Cu | I, II | ||
30 | Цинк | Zn | II | ZnSO4, ZnO, ZnS |
Таблица валентности химических элементов (2 часть):
31 | Галлий | Ga | I, II, III | ||
32 | Германий | Ge | II, IV | ||
33 | Мышьяк | As | III, V | ||
34 | Селен | Se | II, IV, VI | ||
35 | Бром | Br | I, III, V, VII | ||
36 | Криптон | Kr | отсутствует | ||
37 | Рубидий | Rb | I | RbOH | |
38 | Стронций | Sr | II | SrO | |
39 | Иттрий | Y | III | Y(NO3)3 | |
40 | Цирконий | Zr | II, III, IV | ||
41 | Ниобий | Nb | I, II, III, IV, V | ||
42 | Молибден | Mo | II, III, IV, V, VI |
| |
43 | Технеций | Tc | II, III, IV, V, VI, VII |
| |
44 | Рутений | Ru | II, III, IV, V, VI, VII, VIII |
| |
45 | Родий | Rh | II, III, IV, V, VI |
| |
46 | Палладий | Pd | II, IV | ||
47 | Серебро | Ag | I, II, III | ||
48 | Кадмий | Cd | I, II | ||
49 | Индий | In | I, II, III | ||
50 | Олово | Sn | II, IV | ||
51 | Сурьма | Sb | III, V | ||
52 | Теллур | Te | II, IV, VI | ||
53 | Йод | I | I, III, V, VII | ||
54 | Ксенон | Xe | отсутствует | ||
55 | Цезий | Cs | I | Cs2O | |
56 | Барий | Ba | II | Ba(OH)2 | |
57 | Лантан | La | III | La2(SO4)3 | |
58 | Церий | Ce | III, IV | ||
59 | Празеодим | Pr | II, III, IV | ||
60 | Неодим | Nd | II, III |
Таблица валентности химических элементов (3 часть):
61 | Прометий | Pm | III | PmBr3 | |
62 | Самарий | Sm | II, III | ||
63 | Европий | Eu | II, III | ||
64 | Гадолиний | Gd | II, III | ||
65 | Тербий | Tb | II, III, IV | ||
66 | Диспрозий | Dy | II, III | ||
67 | Гольмий | Ho | III | Ho2(SO4)3 | |
68 | Эрбий | Er | III | Er2O3 | |
69 | Тулий | Tm | II, III | ||
70 | Иттербий | Yb | II, III | ||
71 | Лютеций | Lu | III | LuBr3 | |
72 | Гафний | Hf | I, II, III, IV | ||
73 | Тантал | Ta | I, II, III, IV, V |
| |
74 | Вольфрам | W | II, III, IV, V, VI |
| |
75 | Рений | Re | I, II, III, IV, V, VI, VII |
| |
76 | Осмий | Os | I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII |
| |
77 | Иридий | Ir | I, II, III, IV, V, VI |
| |
78 | Платина | Pt | II, III, IV, V, VI | ||
79 | Золото | Au | I, II, III, V | ||
80 | Ртуть | Hg | I, II | ||
81 | Таллий | Tl | I, II, III | ||
82 | Свинец | Pb | II, IV | ||
83 | Висмут | Bi | III, V | ||
84 | Полоний | Po | II, IV, VI | ||
85 | Астат | At | нет данных | ||
86 | Радон | Rn | отсутствует | ||
87 | Франций | Fr | I | FrOH | |
88 | Радий | Ra | II | Ra(OH)2 | |
89 | Актиний | Ac | III | Ac2O3 | |
90 | Торий | Th | II, III, IV | ||
91 | Протактиний | Pa | II, III, IV, V | ||
92 | Уран | U | III, IV, V, VI | ||
93 | Нептуний | Np | III, IV, V, VI, VII | ||
94 | Плутоний | Pu | III, IV, V, VI, VII | ||
95 | Америций | Am | II, III, IV, V, VI | ||
96 | Кюрий | Cm | II, III, IV | ||
97 | Берклий | Bk | III, IV | ||
98 | Калифорний | Cf | II, III, IV | ||
99 | Эйнштейний | Es | II, III | ||
100 | Фермий | Fm | II, III |
Первоначально за единицу валентности была принята валентность атома водорода. Валентность другого элемента можно при этом выразить числом атомов водорода, которое присоединяет к себе или замещает один атом этого другого элемента.
Определенная таким образом валентность называется валентностью в водородных соединениях или валентностью по водороду: так, в соединениях HCl, H2O, NH3, CH4 валентность по водороду хлора равна единице, кислорода – двум, азота – трём, углерода – четырём.
Валентность кислорода, как правило, равна двум. Поэтому, зная состав или формулу кислородного соединения того или иного элемента, можно определить его валентность как удвоенное число атомов кислорода, которое может присоединять один атом данного элемента.
Определенная таким образом валентность называется валентностью элемента в кислородных соединениях или валентностью по кислороду: так, в соединениях K2O, CO, N2O3, SiO2, SO3 валентность по кислороду калия равна единице, углерода – двум, азота – трём, кремния – четырём, серы – шести.
С точки зрения электронной теории валентность определяется числом неспаренных (валентных) электронов в основном или возбужденном состоянии.
Известны элементы, которые проявляют постоянную валентность. У большинства химических элементов валентность переменная.
Коэффициент востребованности 5 669
Таблица характерных значений валентностей некоторых атомов химических соединений.
Элементы | Валентность | Примеры соединений |
H, F, Li, Na, K | I | H2, HF, Li2O, NaCl, KBr |
O, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn | II | H2O, MgCl2, CaH2, SrBr2, BaO, ZnCl2 |
B, Al | III | BCl3, AlBr3 |
C, Si | IV | CO2, CH4, SiO2, SiCl4 |
Cu | I, II | Cu2O, CuO |
Fe | II, III | FeCl2, FeCl3 |
Cr | II, III, VI | CrCl2, CrCl3, CrO3 |
S | II, IV, VI | H2S, SO2, SO3 |
N | III, IV | NH3, NH4Cl, HNO3 |
P | III, V | PH3, P2O5, H3PO4 |
Sn, Pb | II, IV | SnCl2, SnCl4, PbO, PbO2 |
Cl, Br, I | I, III, V, VII | HCl, ClF3, BrF5, IF7 |
Теория электронов
Атомы представляют положительную основу (ядро), вокруг которой расположены отрицательно заряженные электроны. Наружная оболочка последних бывает недостроенной, а завершенная структура устойчивее, она включает восемь электронов.
Создание связи за счет общих пар электронов приводит к благоприятному состоянию атомов.
Максимальная В. — это величина Э. во внешней оболочке атома. Химические связи составляют Э., находящиеся на наружной оболочке атома. Изучив таблицу Менделеева, можно определить, что положение веществ в периодической системе и его В. взаимосвязаны.
Валентность:
- Высшая. Соответствует порядковому № группы.
- Низшая. От числа вида по табличным данным отнимают номер интересующего элемента.
- Основанием для образования соединений является прием электронов.
- Виды электронов:
- Спаренные. Расположены на одной орбитали.
- Неспаренные. Это 1 электрон на орбитали.
Когда атом отрицательно заряжен частицами без пары для взаимодействия, то они образуются в таком количестве, сколько имеется неспаренных электронов.
В молекулярной структуре водорода и серы H2S последнее вещество приобретает двойную валентность (-), потому что каждый атом участвует в образовании 2 электропар. Знак черточка или тире указывает на притяжение пары к более отрицательному элементу. У менее отрицательного к валентности добавляют знак плюс.
Тест по химии. егэ. неметаллы. ответы.
электроотрицательность элементов
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) сначала уменьшается, потом увеличивается
14. В ряду элементов мышьяк —>селен —> бром возрастает
1) атомный радиус
2) число неспаренных электронов в атоме
3) число электронных слоев в атоме
4) электроотрицательность
15. Водородное соединение состава Н2Э2 образует
1) углерод
2) кремний
3) бор
4) азот
16. Верны ли следующие суждения о галогенах?
А. Наиболее электроотрицательным среди галогенов является иод.
Б. Хлор вытесняется бромом из хлорида алюминия.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
17. Кислород не реагирует с
1) водой и оксидом кальция
2) железом и оксидом фосфора (V)
3) водородом и оксидом фосфора (III)
4) сероводородом и оксидом углерода (IV)
18. Высшему гидроксиду элемента VIIA группы соответствует формула
1) Н2ЭО3 2) Н2ЭО4 3) НЭО3 4) НЭО4
19. Верны ли следующие суждения о галогенах?
А. Фтор в соединениях проявляет как положительную, так и
отрицательную степень окисления.
Б. При нормальных условиях бром и иод являются жидкостями.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
20. Водород проявляет окислительные свойства при взаимодействии с
1) натрием 2) хлором 3) азотом 4) кислородом
21. Окислительные свойства фосфор проявляет при взаимодействии с
1) кислородом
2) магнием
3) хлором
4) серой
22. Верны ли следующие суждения о свойствах серы и хлора?
А. Максимальная валентность серы и хлора в соединениях равна номеру группы.
Б. В водородных соединениях серы и хлора связь ковалентная полярная.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
23. Фосфор проявляет окислительные свойства при реакции с
1) кальцием 2) серой 3} хлором 4) кислородом
24. При взаимодействии высшего оксида хлора с водой образуется кислота
1) НС1O 2) НС1O2 3) НСlO3 4} HClO4
25. Характерными степенями окисления хлора в его соединениях являются:
1) -1, 1, 3, 5, 7
2) — 2, 4, 6, 8
3) -3, 3, 5
4) -1, 2, 5
26. Оцените справедливость суждений о неметаллах:
А. Атомы неметалла могут участвовать в образовании как ионных,
так и ковалентных связей.
Б. Гидроксиды неметаллов имеют кислотный характер.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
27. Оцените справедливость суждений о неметаллах:
А. Чем больше заряд ядра атома, тем сильнее выражены его
неметаллические свойства.
Б. Чем сильнее выражены неметаллические свойства элемента, тем
более кислотный характер имеет его оксид.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
28. Оцените справедливость суждений о неметаллах:
А. В периоде с увеличением зарядов атомных ядер происходит
усиление неметаллических свойств элементов.
Б. В главной подгруппе с увеличением зарядов атомных ядер
происходит ослабление кислотных свойств гидроксидов.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
29. Кислотные свойства наиболее выражены у высшего гидроксида
1) азота
2) фосфора
3) мышьяка
4) сурьмы
30. Только восстановительные свойства азот проявляет в соединении
1) N2
2) NНз
3) NО2
4) НNОз
Ответы: 1-1, 2-4, 3-4, 4-3, 5-2, 6-2, 7-1, 8-1, 9-1, 10-3, 11-2, 12-4, 13-1, 14-4, 15-1, 16-4, 17-1, 18-4, 19-4, 20-1, 21-2, 22-3, 23-1, 24-4, 25-1, 26-3, 27-2, 28-3, 29-1, 30-2.