Досега ги користевте хемиските формули на супстанции дадени во учебникот или оние што ви ги кажа наставникот. Како правилно да составите хемиски формули?
Хемиските формули на супстанциите се составуваат врз основа на знаење за квалитативниот и квантитативниот состав на супстанцијата. Има огромен број на супстанции природно, невозможно е да се запаметат сите формули. Ова не е потребно! Важно е да се знае одредена шема според која атомите можат да се комбинираат едни со други за да формираат нови хемиски соединенија. Оваа способност се нарекува валентност.
Валентност– својството на атомите на елементите да прикачуваат одреден број атоми на други елементи Размислете за модели на молекули на некои супстанции, како што се вода, метан и јаглерод диоксид.
Може да се види дека во молекула на вода, атом на кислород прикачува два атоми на водород. Според тоа, неговата валентност е два. Во молекула на метан, јаглеродниот атом прикачува четири атоми на водород, неговата валентност во оваа супстанција е четири. Валентноста на водородот во двата случаи е еднаква на еден.
Јаглеродот ја покажува истата валентност во јаглерод диоксидот, но за разлика од метанот, јаглеродниот атом прикачува два атоми на кислород, бидејќи валентноста на кислородот е два. Постојат елементи чија валентност не се менува во соединенијата. Се вели дека има такви елементи постојана валентност.Ако валентноста на некој елемент може да биде различна, тоа се елементи со променлива валентност.Валентноста на некои хемиски елементи е дадена во Табела 2. Валентноста обично се означува со римски бројки. Табела 2. Валентност на некои хемиски елементи
Вреди да се напомене дека највисоката валентност на елементот нумерички се совпаѓа со редниот број на групата на Периодниот систем во која се наоѓа. На пример, јаглеродот е во групата IV, неговата највисока валентност е IV. Постојат три исклучоци:
- азот– е во групата V, но нејзината највисока валентност е IV;
- кислород– е во групата VI, но нејзината највисока валентност е II;
- флуор– е во групата VII, но највисоката валентност е I.
Врз основа на фактот дека сите елементи се наоѓаат во осум групи на периодичниот систем, валентноста може да земе вредности од I до VIII.
Изготвување формули на супстанции со помош на валентност
За да составиме формули на супстанции користејќи валентност, ќе користиме одреден алгоритам:
Одредување на валентност со помош на формулата на супстанција
За да се одреди валентноста на елементите користејќи ја формулата на супстанцијата, неопходна е обратна постапка. Ајде да го разгледаме и користејќи го алгоритмот:
Кога го проучувавме овој дел, разгледавме сложени супстанции кои содржат само два вида атоми на хемиски елементи. Формулите за посложени супстанции се составени поинаку.
Бинарни соединенија – соединенија кои содржат два вида атоми на елементи
За да се одреди редоследот на низата соединенија на атомите, се користат структурни (графички) формули на супстанции. Во таквите формули, валентностите на елементите се означени со валентни потези (црти). На пример, молекулата на вода може да се претстави како
Графичката формула го прикажува само редоследот на поврзување на атомите, но не и структурата на молекулите. Во вселената, таквите молекули може да изгледаат поинаку. Така, молекулата на вода има аголна структурна формула:
- Валентност– способност на атомите на елементите да прикачат одреден број атоми на други хемиски елементи
- Постојат елементи со постојана и променлива валентност
- Највисоката валентност на хемискиот елемент се совпаѓа со неговиот групен број во Периодниот систем на хемиски елементи D.I. Менделеев. Исклучоци: азот, кислород, флуор
- Бинарни соединенија– соединенија кои содржат два вида атоми на хемиски елементи
- Графичките формули го рефлектираат редоследот на врските на атомите во молекулата користејќи валентни потези
- Структурната формула ја одразува вистинската форма на молекулата во вселената
Валентноста е способност на атом од даден елемент да формира одреден број хемиски врски.
Фигуративно кажано, валентноста е бројот на „раце“ со кои атомот се прилепува до другите атоми. Секако, атомите немаат никакви „раце“; нивната улога ја играат т.н. валентни електрони.
Можете да го кажете тоа поинаку: Валентноста е способност на атом од даден елемент да прикачи одреден број други атоми.
Следниве принципи мора јасно да се разберат:
Постојат елементи со постојана валентност (од кои се релативно малку) и елементи со променлива валентност (од кои повеќето се).
Мора да се запомнат елементите со постојана валентност:
Останатите елементи може да покажат различни вредности.
Највисоката валентност на елементот во повеќето случаи се совпаѓа со бројот на групата во која се наоѓа елементот.
На пример, манганот е во групата VII (странична подгрупа), највисоката валентност на Mn е седум. Силиконот се наоѓа во групата IV (главна подгрупа), неговата највисока валентност е четири.
Сепак, треба да се запомни дека највисоката валентност не е секогаш единствената можна. На пример, највисоката валентност на хлорот е седум (уверете се во ова!), но познати се соединенијата во кои овој елемент покажува валентност VI, V, IV, III, II, I.
Важно е да запомните неколку исклучоци: максималната (и единствена) валентност на флуорот е I (а не VII), кислород - II (а не VI), азот - IV (способноста на азотот да покажува валентност V е популарен мит што се среќава дури и во некои училишта учебници).
Валентноста и оксидационата состојба не се идентични поими.
Овие концепти се доста блиски, но не треба да се мешаат! Состојбата на оксидација има знак (+ или -), валентноста нема; оксидационата состојба на елемент во супстанција може да биде нула, валентноста е нула само ако имаме работа со изолиран атом; нумеричката вредност на состојбата на оксидација НЕ може да се совпаѓа со валентноста. На пример, валентноста на азот во N 2 е III, а состојбата на оксидација = 0. Валентноста на јаглеродот во мравја киселина е = IV, а состојбата на оксидација = +2.
Ако се знае валентноста на еден од елементите во бинарното соединение, може да се најде валентноста на другиот.
Ова е направено сосема едноставно. Запомнете го формалното правило: производот од бројот на атоми на првиот елемент во молекулата и неговата валентност мора да биде еднаков на сличен производ за вториот елемент.
Во соединението A x B y: валентност (A) x = валентност (B) y
Пример 1. Најдете ги валентностите на сите елементи во соединението NH 3.
Решение. Ја знаеме валентноста на водородот - таа е константна и еднаква на I. Ја множиме валентноста H со бројот на атоми на водород во молекулата на амонијак: 1 3 = 3. Затоа, за азот, производот од 1 (бројот на атоми N) со X (валентноста на азот) исто така треба да биде еднаква на 3. Очигледно, X = 3. Одговор: N(III), H(I).
Пример 2. Најдете ги валентностите на сите елементи во молекулата Cl 2 O 5.
Решение. Кислородот има постојана валентност (II), молекулата на овој оксид содржи пет атоми на кислород и два атоми на хлор. Нека валентноста на хлорот = X. Да ја создадеме равенката: 5 2 = 2 X. Очигледно, X = 5. Одговор: Cl(V), O(II).
Пример 3. Најдете ја валентноста на хлорот во молекулата SCl 2 ако се знае дека валентноста на сулфурот е II.
Решение. Ако авторите на проблемот не ни ја кажаа валентноста на сулфурот, ќе беше невозможно да се реши. И S и Cl се елементи со променлива валентност. Земајќи ги предвид дополнителните информации, решението е конструирано според шемата на примерите 1 и 2. Одговор: Cl(I).
Знаејќи ги валентностите на два елементи, можете да креирате формула за бинарно соединение.
Во примерите 1 - 3, ја одредивме валентноста користејќи ја формулата, сега да се обидеме да ја направиме обратната постапка.
Пример 4. Напишете формула за соединението на калциум и водород.
Решение. Познати се валентностите на калциум и водород - II и I, соодветно. Нека формулата на саканото соединение е Ca x H y. Повторно ја составуваме добро познатата равенка: 2 x = 1 y. Како едно од решенијата на оваа равенка, можеме да земеме x = 1, y = 2. Одговор: CaH 2.
„Зошто точно CaH 2 - прашувате - На крајот на краиштата, варијантите Ca 2 H 4 и Ca 4 H 8, па дури и Ca 10 H 20 не се во спротивност со нашето правило!
Одговорот е едноставен: земете ги минималните можни вредности на x и y. Во дадениот пример, овие минимални (природни!) вредности се точно 1 и 2.
„Значи, соединенијата како N 2 O 4 или C 6 H 6 се невозможни?
Не, тие се можни. Покрај тоа, N 2 O 4 и NO 2 се сосема различни супстанции. Но формулата CH воопшто не одговара на вистинска стабилна супстанција (за разлика од C 6 H 6).
И покрај сето она што е кажано, во повеќето случаи можете да го следите правилото: земете ги најмалите вредности на индексот.
Пример 5. Напиши формула за соединението на сулфур и флуор ако се знае дека валентноста на сулфурот е шест.
Решение. Нека формулата на соединението е S x F y. Дадена е валентноста на сулфурот (VI), валентноста на флуорот е константна (I). Повторно ја формулираме равенката: 6 x = 1 y. Лесно е да се разбере дека најмалите можни вредности на променливите се 1 и 6. Одговор: SF 6.
Тука, всушност, се сите главни точки.
Сега проверете се! Ви предлагам да поминете низ кратко тест на тема „Валентна“.
Како да се одреди валентноста на хемиските елементи? Со ова прашање се соочуваат сите кои штотуку почнуваат да се запознаваат со хемијата. Прво, ајде да дознаеме што е тоа. Валентноста може да се смета како својство на атомите на еден елемент да задржува одреден број атоми на друг елемент.
Елементи со константна и променлива валентност
На пример, од формулата H-O-H е јасно дека секој атом на H е поврзан само со еден атом (во овој случај, кислород). Следи дека неговата валентност е 1. Атомот O во молекулата на водата е поврзан со два едновалентни атоми H, што значи дека е двовалентен. Вредностите на валентноста се напишани со римски бројки над симболите на елементите:
Валенциите на водородот и кислородот се константни. Сепак, постојат исклучоци за кислород. На пример, во јонот на хидрониум H3O+, кислородот е тривалентен. Има и други елементи со постојана валентност.
- Li, Na, K, F - едновалентни;
- Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn – имаат валентност II;
- Al, B се тривалентни.
Сега да ја одредиме валентноста на сулфурот во соединенијата H2S, SO2 и SO3.
Во првиот случај, еден атом на сулфур е поврзан со два едновалентни атоми H, што значи дека неговата валентност е два. Во вториот пример, за еден атом на сулфур има два атоми на кислород, кој, како што е познато, е двовалентен. Добиваме валентност на сулфур еднаква на IV. Во третиот случај, еден атом S прикачува три О атоми, што значи дека валентноста на сулфурот е еднаква на VI (валентноста на атомите на еден елемент помножена со нивниот број).
Како што можете да видите, сулфурот може да биде ди-, тетра- и шествалентен:
Се вели дека таквите елементи имаат променлива валентност.
Правила за одредување на валентни
- Максималната валентност за атомите на даден елемент се совпаѓа со бројот на групата во која се наоѓа во Периодниот систем. На пример, за Ca е 2, за сулфур - 6, за хлор - 7. Исто така, постојат многу исклучоци од ова правило:
-елемент од групата 6, О, има валентност II (во H3O+ – III);
- едновалентен F (наместо 7);
-обично ди- и тривалентно железо, елемент од групата VIII;
-N може да држи само 4 атоми во близина на себе, а не 5, како што следува од бројот на групата;
- моно- и двовалентен бакар, сместен во групата I. - Минималната валентна вредност за елементите за кои е променлива се одредува со формулата: Група бр. во PS - 8. Така, најниската валентност на сулфур 8 - 6 = 2, флуор и други халогени - (8 - 7) = 1 , азот и фосфор - (8 – 5)= 3 и така натаму.
- Во соединение, збирот на валентните единици на атомите на еден елемент мора да одговара на вкупната валентност на другиот.
- Во молекула на вода H-O-H, валентноста на H е еднаква на I, има 2 такви атоми, што значи дека водородот има вкупно 2 валентни единици (1×2=2). Валентноста на кислородот го има истото значење.
- Во соединение кое се состои од два вида атоми, елементот лоциран на второто место има најниска валентност.
- Валентноста на киселинскиот остаток се совпаѓа со бројот на атомите на H во киселинската формула, валентноста на групата OH е еднаква на I.
- Во соединението формирано од атоми од три елементи, атомот што се наоѓа во средината на формулата се нарекува централен. Атомите O се директно поврзани со него, а останатите атоми формираат врски со кислород.
Ние ги користиме овие правила за да ги завршиме задачите.
Нивото на знаење за структурата на атомите и молекулите во 19 век не ни дозволи да ја објасниме причината зошто атомите формираат одреден број врски со други честички. Но, идеите на научниците беа пред нивното време, а валентноста сè уште се проучува како еден од основните принципи на хемијата.
Од историјата на појавата на концептот „валентност на хемиски елементи“
Извонредниот англиски хемичар од 19 век, Едвард Френкланд, го воведе терминот „врска“ во научна употреба за да го опише процесот на интеракција на атомите едни со други. Научникот забележал дека некои хемиски елементи формираат соединенија со ист број други атоми. На пример, азотот прикачува три атоми на водород за молекула на амонијак.
Во мај 1852 година, Френкленд претпоставил дека има одреден број хемиски врски што еден атом може да ги формира со други ситни честички на материјата. Френкланд ја употреби фразата „кохезивна сила“ за да го опише она што подоцна ќе се нарече валентност. Британски хемичар утврдил колку хемиски врски формираат атомите на поединечни елементи познати во средината на 19 век. Работата на Френкленд беше важен придонес за модерната структурна хемија.
Развој на погледи
Германскиот хемичар Ф.А. Кекуле во 1857 година докажал дека јаглеродот е тетрабазен. Во неговото наједноставно соединение, метанот, врските настануваат со 4 атоми на водород. Научникот го користел терминот „основност“ за да ја означи способноста на елементите да прикачат строго дефиниран број на други честички. Во Русија, податоците беа систематизирани од A. M. Butlerov (1861). Теоријата за хемиско поврзување доби дополнителен развој благодарение на доктрината за периодични промени во својствата на елементите. Нејзиниот автор е уште еден извонреден Д.И. Тој докажа дека валентноста на хемиските елементи во соединенијата и другите својства се одредуваат според положбата што ја заземаат во периодниот систем.
Графички приказ на валентност и хемиска врска
Способноста за визуелно прикажување на молекулите е една од несомнените предности на теоријата на валентност. Првите модели се појавија во 1860-тите, а од 1864 година се користат, кои претставуваат кругови со хемиски знак внатре. Помеѓу симболите на атомите, се означува цртичка, а бројот на овие линии е еднаков на вредноста на валентноста. Во истите тие години беа произведени првите модели со топка и стап (види слика лево). Во 1866 година, Кекуле предложил стереохемиски цртеж на јаглеродниот атом во форма на тетраедар, кој го вклучил во неговиот учебник Органска хемија.
Валентноста на хемиските елементи и формирањето на врски ги проучувал Г. Луис, кој ги објавил своите дела во 1923 година. Ова е името дадено на најмалите негативно наелектризирани честички кои ги сочинуваат обвивките на атомите. Во својата книга, Луис користел точки околу четирите страни за да ги претстави валентните електрони.
Валентност на водород и кислород
Пред неговото создавање, валентноста на хемиските елементи во соединенијата обично се споредувала со оние атоми по кои била позната. Како стандарди беа избрани водородот и кислородот. Друг хемиски елемент привлече или замени одреден број на атоми H и O.
На овој начин, својствата беа одредени во соединенијата со едновалентен водород (валентноста на вториот елемент е означена со римски број):
- HCl - хлор (I):
- H2O - кислород (II);
- NH 3 - азот (III);
- CH 4 - јаглерод (IV).
Во оксидите K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3, валентноста на кислородот на металите и неметалите беше одредена со удвојување на бројот на додадени атоми О. Добиени се следните вредности: K (. I), C (II), N (III), Si(IV), S(VI).
Како да се одреди валентноста на хемиските елементи
Постојат законитости во формирањето на хемиски врски кои вклучуваат споделени електронски парови:
- Типичната валентност на водородот е I.
- Вообичаената валентност на кислородот е II.
- За неметалните елементи, најниската валентност може да се одреди со формулата 8 - бројот на групата во која се наоѓаат во периодниот систем. Највисокиот, ако е можно, се одредува според бројот на групата.
- За елементите на страничните подгрупи, максималната можна валентност е иста со нивниот број на група во периодниот систем.
Одредувањето на валентноста на хемиските елементи според формулата на соединението се врши со користење на следниов алгоритам:
- Напишете ја познатата вредност за еден од елементите над хемискиот симбол. На пример, во Mn 2 O 7 валентноста на кислородот е II.
- Пресметајте ја вкупната вредност, за која треба да ја помножите валентноста со бројот на атоми на истиот хемиски елемент во молекулата: 2 * 7 = 14.
- Одреди ја валентноста на вториот елемент за кој е непознат. Поделете ја вредноста добиена во чекор 2 со бројот на атоми на Mn во молекулата.
- 14: 2 = 7. во неговиот повисок оксид - VII.
Постојана и променлива валентност
Валентните вредности за водород и кислород се разликуваат. На пример, сулфурот во соединението H 2 S е двовалентен, а во формулата SO 3 е шествалентен. Јаглеродот формира CO моноксид и CO 2 диоксид со кислород. Во првото соединение валентноста на C е II, а во втората е IV. Истата вредност во метанот CH 4.
Повеќето елементи покажуваат не константна, туку променлива валентност, на пример, фосфор, азот, сулфур. Потрагата по главните причини за овој феномен доведе до појава на теории за хемиско поврзување, идеи за валентната обвивка на електроните и молекуларните орбитали. Постоењето на различни вредности на исто својство беше објаснето од гледна точка на структурата на атомите и молекулите.
Модерни идеи за валентност
Сите атоми се состојат од позитивно јадро опкружено со негативно наелектризирани електрони. Надворешната обвивка што ја формираат понекогаш е недовршена. Завршената структура е најстабилна, која содржи 8 електрони (октет). Појавата на хемиска врска поради споделени електронски парови доведува до енергетски поволна состојба на атомите.
Правилото за формирање на соединенија е комплетирање на обвивката со прифаќање на електрони или откажување од неспарените - во зависност од тоа кој процес е полесен. Ако атомот обезбедува негативни честички кои немаат пар за да формираат хемиска врска, тогаш тој формира онолку врски колку што има неспарени електрони. Според современите концепти, валентноста на атомите на хемиските елементи е способноста да се формира одреден број на ковалентни врски. На пример, во молекулата на водород сулфид H 2 S, сулфурот добива валентност II (-), бидејќи секој атом учествува во формирањето на два електронски парови. Знакот „-“ ја означува привлечноста на електронскиот пар кон поелектронегативниот елемент. За помалку електронегативните, „+“ се додава на валентната вредност.
Со механизмот донор-акцептор, процесот вклучува електронски парови на еден елемент и слободни валентни орбитали на друг.
Зависност на валентноста од атомската структура
Да разгледаме, користејќи јаглерод и кислород како пример, како валентноста на хемиските елементи зависи од структурата на супстанцијата. Периодниот систем дава идеја за главните карактеристики на јаглеродниот атом:
- хемиски симбол - C;
- број на елемент - 6;
- основни полнење - +6;
- протони во јадрото - 6;
- електрони - 6, вклучително и 4 надворешни, од кои 2 формираат пар, 2 - неспарени.
Ако јаглеродниот атом во CO моноксид формира две врски, тогаш се користат само 6 негативни честички. За да се добие октет, паровите мора да формираат 4 надворешни негативни честички. Јаглеродот има валентност IV (+) во диоксид и IV (-) во метан.
Атомскиот број на кислород е 8, валентната обвивка се состои од шест електрони, 2 од нив не формираат парови и учествуваат во хемиски врски и интеракции со други атоми. Типичната валентност на кислородот е II (-).
Валентност и состојба на оксидација
Во многу случаи попогодно е да се користи концептот на „состојба на оксидација“. Ова е името дадено на полнежот на атомот што ќе го добие ако сите електрони за поврзување се пренесат на елемент што има повисока вредност на електронегативност (EO). Бројот на оксидација во едноставна супстанција е нула. Знакот „-“ се додава на оксидационата состојба на елементот што е повеќе електронегативен; На пример, за металите од главните подгрупи, типичните состојби на оксидација и јонските полнежи се еднакви на бројот на групата со знак „+“. Во повеќето случаи, валентноста и оксидационата состојба на атомите во истото соединение се нумерички исти. Само при интеракција со повеќе електронегативни атоми, оксидационата состојба е позитивна, а со елементи со помал ЕО е негативна. Концептот на „валентност“ често се применува само на супстанции со молекуларна структура.
Како да се одреди валентноста:
Забележете дека бројот на атоми на кислород се разликува во различни соединенија.
На пример, CO 2 и H 2 O. Во јаглерод диоксид има 1 молекула јаглерод и 2 молекули кислород, но во водата, напротив, има 2 водород и само еден кислород.
Факт е дека различни супстанции можат прикачува различен број на атоми за себе (формираат одреден број на обврзници): водород - 1 атом (1 врска), кислород - 2 атоми (2 врски) итн. Ова својство на атомите се нарекува валентност(од латинскиот „има сила“ - истиот корен како и името „Валентин“, што исто така е „има сила“).
Постои и одредена низа на оваа врска, која е изразена во структурни формули, каде врските се прикажани со цртички.
Еве ја структурната формула за вода (H 2 O):
Водородот овде е поврзан само со кислородот, но не и еден со друг. Ова значи дека секој водороден атом има една врска, таа е едновалентна.
Кислородот има две врски - тој е двовалентен.
Друга структурна (графичка) формула за јаглерод диоксид (CO 2):
Овде кислородот е двовалентен, неговите атоми се врзани само за четиривалентен јаглерод.
Тривалентниот азот во амонијакот и четиривалентниот јаглерод во метанот би изгледале вака:
Валентноста може да се означи и со римски бројки на врвот:
Знаејќи ја валентноста на една супстанција, можете лесно да ја разберете валентноста на втората:
На пример, атоми на кислород Fe 2 O 3 - 3 имаат валентност 2, што значи 3*2 = 6, а имаме 2 атоми железо, што значи дека неговата валентност е 6:2 = 3.
Сепак, валентноста на некои елементи може да биде променлива, т.е. се разликуваат. во зависност од супстанцијата со која доаѓа во контакт. Променливата валентност е означена во загради: CO 2 (IV), CO (II).
Во едноставни супстанции нема смисла да се означи валентноста. Валентноста може да биде од интерес само за молекуларни супстанции кои содржат 2 или повеќе елементи.
Уредете ја оваа лекција и/или додајте задача и добивајте пари постојано* Додајте ја вашата лекција и/или задачи и добивајте пари постојано
