Как находится валентность металла

Как самостоятельно определить валентность по таблице Менделеева

Различные химические элементы отличаются по своей способности создавать химические связи, то есть соединяться с другими атомами. Поэтому в сложных веществах они могут находиться только в определенных соотношениях. Разберемся, как определить валентность по таблице Менделеева.

Что такое валентность?

Существует такое определение валентности: это способность атома к образованию определенного числа химических связей. В отличие от степени окисления, эта величина всегда только положительная и обозначается римскими цифрами.

В качестве единицы используется эта характеристика для водорода, которая принята равной I. Это свойство показывает, с каким числом одновалентных атомов может соединиться данный элемент. Для кислорода эта величина всегда равна II.

Знать эту характеристику необходимо, чтобы верно записывать химические формулы веществ и уравнения реакций. Знание этой величины поможет установить соотношение между числом атомов различных типов в молекуле.

Данное понятие возникло в химии в XIX веке. Начало теории, объясняющей соединение атомов в различных соотношениях, положил Франкленд, но его идеи о «связывающей силе» не были очень распространены. Решающая роль в развитии теории принадлежала Кекуле. Он называл свойство образовывать некоторое количество связей основностью. Кекуле считал, что это фундаментальное и неизменное свойство каждого вида атомов. Важные дополнения к теории сделал Бутлеров. С развитием этой теории стало возможным наглядно изображать молекулы. Это очень помогло в изучении строения различных веществ.

Чем поможет периодическая таблица?

Находить валентность можно, посмотрев на номер группы в короткопериодном варианте. Для большинства элементов, у которых эта характеристика постоянная (принимает только одно значение), она совпадает с номером группы.

Такие свойства имеют металлы главных подгрупп. Почему? Номер группы соответствует числу электронов на внешней оболочке. Эти электроны называются валентными. Именно они отвечают за возможность соединяться с другими атомами.

Группу составляют элементы с похожим устройством электронной оболочки, а сверху вниз возрастает заряд ядра. В короткопериодной форме каждая группа делится на главную и побочную подгруппы. Представители главных подгрупп — это s и p-элементы, представители побочных подгрупп имеют электроны на d и f-орбиталях.

Как определить валентность химических элементов, если она меняется? Она может совпадать с номером группы или равняться номеру группы минус восемь, а также принимать другие значения.

Важно! Чем выше и правее элемент, тем его свойство образовывать взаимосвязи меньше. Чем он более смещен вниз и влево, тем она больше.

То, как изменяется валентность в таблице Менделеева для конкретного вида атома, зависит от структуры его электронной оболочки. Сера, например, может быть двух-, четырех- и шестивалентной.

Читайте также:  Как определить посеребрение или серебро

В основном (невозбужденном) состоянии у серы два неспаренных электрона находятся на подуровне 3р. В таком состоянии она может соединиться с двумя атомами водорода и образовать сероводород. Если сера перейдет в более возбужденное состояние, то один электрон перейдет на свободный 3d-подуровень, и неспаренных электронов станет 4.

Сера станет четырехвалентной. Если сообщить ей еще больше энергии, то еще один электрон перейдет с подуровня 3s на 3d. Сера перейдет в еще более возбужденное состояние и станет шестивалентной.

Постоянная и переменная

Иногда способность к образованию химических связей может меняться. Она зависит от того, в какое соединение входит элемент. Например, сера в составе H2S двухвалентна, в составе SO2 четырехвалентна, а в SO3 — шестивалентна. Наибольшее из этих значений называется высшим, а наименьшая — низшим. Высшую и низшую валентности по таблице Менделеева можно установить так: высшая совпадает с номером группы, а низшая равняется 8 минус номер группы.

Как определить валентность химических элементов и то, изменяется ли она? Нужно установить, имеем мы дело с металлом или неметаллом. Если это металл, нужно установить, относится он к главной или побочной подгруппе.

  • У металлов главных подгрупп способность к образованию химических взаимосвязей постоянная.
  • У металлов побочных подгрупп — переменная.
  • У неметаллов — также переменная. В большинстве случаев она принимает два значения — высшее и низшее, но иногда может быть и большее число вариантов. Примеры — сера, хлор, бром, йод, хром и другие.

Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства

В соединениях низшую валентность проявляет тот элемент, который находится выше и правее в периодической таблице, соответственно, высшую — тот, который левее и ниже.

Часто способность образовывать химические связи принимает больше двух значений. Тогда по таблице узнать их не получится, а нужно будет выучить. Примеры таких веществ:

Как определить валентность элемента в формуле соединения? Если она известна для других составляющих вещества, это несложно. Например, требуется рассчитать это свойство для хлора в NaCl. Натрий — элемент главной подгруппы первой группы, поэтому он одновалентен. Следовательно, хлор в этом веществе тоже может создать только одну связь и тоже одновалентен.

Важно! Однако так не всегда можно узнать это свойство для всех атомов в сложном веществе. Для примера возьмем HClO4. Зная свойства водорода, можно только установить, что ClO4 — одновалентный остаток.

Как еще узнать эту величину?

Способность образовывать определенное количество связей не всегда совпадает с номером группы, и в некоторых случаях ее придется просто заучить. Здесь на помощь придет таблица валентности химических элементов, где приведены значения этой величины. В учебнике химии за 8 класс приведены значения способности соединяться с другими атомами наиболее распространенных видов атомов.

Н, F, Li, Na, K 1
O, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn 2
B, Al 3
C, Si 4
Cu 1, 2
Fe 2, 3
Cr 2, 3, 6
S 2, 4, 6
N 3, 4
P 3, 5
Sn, Pb 2, 4
Cl, Br, I 1, 3, 5, 7
Читайте также:  Как добыть металл кобальт

Применение

Стоит сказать, что ученые-химики в настоящее время понятие валентности по таблице Менделеева почти не используют. Вместо него для способности вещества образовывать определенное число взаимосвязей применяют понятие степени окисления, для веществ с ковалентной структурой — ковалентность, а для веществ ионного строения — заряд иона.

Однако рассматриваемое понятие применяют в методических целях. С его помощью легко объяснить, почему атомы разных видов соединяются в тех соотношениях, которые мы наблюдаем, и почему эти соотношения для разных соединений различны.

На данный момент подход, согласно которому соединение элементов в новые вещества всегда объяснялось с помощью валентности по таблице Менделеева независимо от типа связи в соединении, устарел. Сейчас мы знаем, что для ионной, ковалентной, металлической связей существуют разные механизмы объединения атомов в молекулы.

Полезное видео

Подведем итоги

По таблице Менделеева определить способность к образованию химических связей возможно не для всех элементов. Для тех, которые проявляют одну валентность по таблице Менделеева, она в большинстве случаев равна номеру группы. Если есть два варианта этой величины, то она может быть равна номеру группы или восемь минус номер группы. Существуют также специальные таблицы, по которым можно узнать эту характеристику.

Источник

Валентность

Понятие валентности

Валентность — это способность атома химического элемента образовывать определенное число химических связей с другими атомами.

Рассмотрим структурную формулу H2SO4, с помощью которой можно определить, как атомы связаны между собой в веществе:

Исходя из структуры, можно сделать выводы:

атомы водорода H имеют одну химическую связь, то есть одновалентны;

сера S имеет шесть химических связей, то есть шестивалентна;

каждый атом кислорода O имеет две химические связи — двухвалентен.

Валентность обозначается римской цифрой над знаком химического элемента в формуле. Например:

Атом натрия имеет валентность, равную 1, а атом кислорода — равную 2.

Постоянная и переменная валентность

Среди всех элементов выделяют две группы: с постоянной и переменной валентностью.

У элементов с постоянной валентностью в любом соединении она одинакова. Эти элементы и проявляемую ими валентность придется выучить.

O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn

Переменная валентность меняется в зависимости от соединения. Элементов с переменной валентностью большинство. Как правило, они характеризуются высшей, промежуточной и низшей валентностью:

высшая валентность для элементов главных подгрупп совпадает с номером группы (№гр);

низшая валентность вычисляется по формуле: 8 − №гр;

промежуточная валентность — число между низшей и высшей валентностью. Обычно промежуточные валентности соответствуют четности группы.

Пример: как определить валентность по таблице Менделеева

Сера S располагается в группе VIА таблицы Менделеева. Значит:

высшая валентность серы равна VI;

вычислим низшую валентность: 8 − 6 = 2. Низшая валентность равна II;

сера расположена в группе VI — это четное число. Значит, промежуточными валентностями будут все четные числа между низшей и высшей валентностью. В случае с серой между числами 2 и 6 расположено только одно четное число — 4. Промежуточная валентность серы — IV.

Читайте также:  Как вычислить массу атома меди

В таблице собрали все возможные валентности для некоторых химических элементов.

Как определить валентность химического элемента с переменной валентностью в соединении

Определим валентность азота в соединении N2O3.

Над элементами с постоянной валентностью подпишем ее значение, в нашем случае это кислород:

Общее число валентностей каждого элемента в соединении должно совпадать. Находится общее число валентностей с помощью умножения валентности на число атомов данного химического элемента в соединении.

Считаем: общее число валентностей кислорода равно 2 · 3. Значит, общее число валентностей азота в данном соединении будет равно x · 2. Получаем уравнение: х · 2 = 2 · 3.

Вычислим х в получившемся уравнении:

Валентность азота в данном химическом соединении равна трем.

Встречаются бинарные соединения (то есть соединения, состоящие только из двух видов атомов), в которых неизвестны валентности обоих атомов элементов. Как найти валентности химических элементов в этом случае?

Для определения значения валентности необходимо запомнить, что неметаллы в бинарных соединениях, расположенные на втором месте, проявляют свою низшую валентность.

Например, в сульфидах (FeS) сера расположена на втором месте и проявляет низшую валентность, равную двум.

Тогда валентность железа в данном сульфиде можно рассчитать по приведенному выше алгоритму — ее значение равно двум.

В хлоридах (например, AgCl) хлор проявляет низшую валентность, равную единице.

Как составить формулу химического соединения по значениям валентностей элементов

Составим формулу оксида фосфора (V).

Записываем обозначения элементов и над ними указываем валентности. Валентность фосфора в данном соединении указана в названии вещества (V), а валентность кислорода всегда равна II.

Находим НОК валентностей, в нашем случае 5 · 2 = 10. Для удобства запишем его над формулой:

Делим НОК на валентность каждого элемента, а результат записываем в индекс:

10 : 5 = 2 — индекс фосфора;

10 : 2 = 5 — индекс кислорода.

Вопросы для самопроверки

Что такое валентность в химии? Можно ли сказать, что валентность и степень окисления — это одно и то же?

Как узнать высшую и низшую валентность какого-либо химического элемента?

Назовите три химических элемента с валентностью, равной единице.

Среди перечисленных химических элементов выберите те, у которых валентность переменная: K, S, Al, Cu, Ca, P, Si, Mn, Mg, O.

Определите значения валентностей каждого химического элемента в следующих соединениях: FeCl3, Cl2O7, CuS, AlP.

Составьте химические формулы веществ:

Хлорид железа (II).

Оксид углерода (IV).

Верно ли, что значение высшей валентности химических элементов увеличивается по периоду слева направо в таблице Менделеева?

Тему «Валентность» проходят на уроках химии в 8-м классе, и без ее понимания сложно двигаться дальше, а уж тем более сдавать государственные экзамены. Онлайн-курс подготовки к ЕГЭ по химии от Skysmart поможет освежить знания за все годы школьной программы, заполнить пробелы и снять стресс перед экзаменом. Вводный урок бесплатный!

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни