Как обозначается валентность. Современные представления о валентности

Валентность. Определение валентности. Элементы с постоянной валентностью.

Образно говоря, валентность - это число "рук", которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких "рук" у атомов нет; их роль играют т. н. валентные электроны.

Можно сказать иначе: валентность - это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.

Необходимо четко усвоить следующие принципы:

Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить:

Остальные элементы могут проявлять разную валентность.

Высшая валентность элемента в большинстве случаев совпадает с номером группы, в которой находится данный элемент.

Например, марганец находится в VII группе (побочная подгруппа), высшая валентность Mn равна семи. Кремний расположен в IV группе (главная подгруппа), его высшая валентность равна четырем.

Следует помнить, однако, что высшая валентность не всегда является единственно возможной. Например, высшая валентность хлора равна семи (убедитесь в этом!), но известны соединения, в которых этот элемент проявляет валентности VI, V, IV, III, II, I.

Важно запомнить несколько исключений : максимальная (и единственная) валентность фтора равна I (а не VII), кислорода - II (а не VI), азота - IV (способность азота проявлять валентность V - популярный миф, который встречается даже в некоторых школьных учебниках).

Валентность и степень окисления - это не тождественные понятия.

Эти понятия достаточно близки, но не следует их путать! Степень окисления имеет знак (+ или -), валентность - нет; степень окисления элемента в веществе может быть равна нулю, валентность равна нулю лишь в случае, если мы имеем дело с изолированным атомом; численное значение степени окисления может НЕ совпадать с валентностью. Например, валентность азота в N 2 равна III, а степень окисления = 0. Валентность углерода в муравьиной кислоте = IV, а степень окисления = +2.

Если известна валентность одного из элементов в бинарном соединении, можно найти валентность другого.

Делается это весьма просто. Запомните формальное правило: произведение числа атомов первого элемента в молекуле на его валентность должно быть равно аналогичному произведению для второго элемента .

Пример 1 . Найти валентности всех элементов в соединении NH 3 .

Решение . Валентность водорода нам известна - она постоянна и равна I. Умножаем валентность Н на число атомов водорода в молекуле аммиака: 1 3 = 3. Следовательно, для азота произведение 1 (число атомов N) на X (валентность азота) также должно быть равно 3. Очевидно, что Х = 3. Ответ: N(III), H(I).

Пример 2 . Найти валентности всех элементов в молекуле Cl 2 O 5 .

Решение . У кислорода валентность постоянна (II), в молекуле данного оксида пять атомов кислорода и два атома хлора. Пусть валентность хлора = Х. Составляем уравнение: 5 2 = 2 Х. Очевидно, что Х = 5. Ответ: Cl(V), O(II).

Пример 3 . Найти валентность хлора в молекуле SCl 2 , если известно, что валентность серы равна II.

Решение . Если бы авторы задачи не сообщили нам валентность серы, решить ее было бы невозможно. И S, и Cl - элементы с переменной валентностью. С учетом дополнительной информации, решение строится по схеме примеров 1 и 2. Ответ: Cl(I).

Зная валентности двух элементов, можно составить формулу бинарного соединения.

В примерах 1 - 3 мы по формуле определяли валентность, попробуем теперь проделать обратную процедуру.

Пример 4 . Составьте формулу соединения кальция с водородом.

Решение . Валентности кальция и водорода известны - II и I соответственно. Пусть формула искомого соединения - Ca x H y . Вновь составляем известное уравнение: 2 x = 1 у. В качестве одного из решений этого уравнения можно взять x = 1, y = 2. Ответ: CaH 2 .

"А почему именно CaH 2 ? - спросите вы. - Ведь варианты Ca 2 H 4 и Ca 4 H 8 и даже Ca 10 H 20 не противоречат нашему правилу!"

Ответ прост: берите минимально возможные значения х и у. В приведенном примере эти минимальные (натуральные!) значения как раз и равны 1 и 2.

"Значит, соединения типа N 2 O 4 или C 6 H 6 невозможны? - спросите вы. - Следует заменить эти формулы на NO 2 и CH?"

Нет, возможны. Более того, N 2 O 4 и NO 2 - это совершенно разные вещества. А вот формула СН вообще не соответствует никакому реальному устойчивому веществу (в отличие от С 6 Н 6).

Несмотря на все сказанное, в большинстве случаев можно руководствоваться правилом: берите наименьшие значения индексов.

Пример 5 . Составьте формулу соединения серы с фтором, если известно, что валентность серы равна шести.

Решение . Пусть формула соединения - S x F y . Валентность серы дана (VI), валентность фтора постоянна (I). Вновь составляем уравнение: 6 x = 1 y. Несложно понять, что наименьшие возможные значения переменных - это 1 и 6. Ответ: SF 6 .

Вот, собственно, и все основные моменты.

А теперь проверьте себя! Предлагаю пройти небольшой тест по теме "Валентность" .

Есть элементы, валентность которых всегда постоянна, и их совсем немного. Но все остальные элементы проявляют переменную валентность.

Больше уроков на сайте

С одним атомом одновалентного элемента соединяется один атом другого одновалентного элемента (HСl ). С атомом двухвалентного элемента соединяются два атома одновалентного (H 2 O) или один атом двухвалентного (CaO). Значит, валентность элемента можно представить как число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента может соединяться атом данного элемента. Вал элемента – это число связей, которое образует атом:

Na – одновалентен (одна связь)

H – одновалентен (одна связь)

O – двухвалентен (две связи у каждого атома)

S – шестивалентна (образует шесть связей с соседними атомами)

Правила определения валентности
элементов в соединениях

1. Вал водорода принимают за I (единицу). Тогда в соответствии с формулой воды Н 2 О к одному атому кислорода присоединено два атома водорода.

2. Кислород в своих соединениях всегда проявляет валентность II . Поэтому углерод в соединении СО 2 (углекислый газ) имеет валентность IV.

3. Высшая вал равна номеру группы .

4. Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в таблице) и номером группы, в которой находится данный элемент, т.е. 8 — N группы .

5. У металлов, находящихся в «А» подгруппах, вал равна номеру группы.

6. У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая.

Образно говоря, вал — это число «рук», которыми атом цепляется за другие атомы. Естественно, никаких «рук» у атомов нет; их роль играют т. н. валентные электроны.

Можно сказать иначе: — это способность атома данного элемента присоединять определенное число других атомов.

Необходимо четко усвоить следующие принципы:

Существуют элементы с постоянной валентностью (их относительно немного) и элементы с переменной валентностью (коих большинство).

Элементы с постоянной валентностью необходимо запомнить.

Валентность – это способность атомов присоединять к себе определенное число других атомов.

С одним атомом одновалентного элемента соединяется один атом другого одновалентного элемента (HСl ). С атомом двухвалентного элемента соединяются два атома одновалентного (H 2 O) или один атом двухвалентного (CaO). Значит, валентность элемента можно представить как число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента может соединяться атом данного элемента. Валентность элемента – это число связей, которое образует атом:

Na – одновалентен (одна связь)

H – одновалентен (одна связь)

O – двухвалентен (две связи у каждого атома)

S – шестивалентна (образует шесть связей с соседними атомами)

Правила определения валентности
элементов в соединениях

1. Валентность водорода принимают за I (единицу). Тогда в соответствии с формулой воды Н 2 О к одному атому кислорода присоединено два атома водорода.

2. Кислород в своих соединениях всегда проявляет валентность II . Поэтому углерод в соединении СО 2 (углекислый газ) имеет валентность IV.

3. Высшая валентность равна номеру группы .

4. Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в таблице) и номером группы, в которой находится данный элемент, т.е. 8 - N группы .

5. У металлов, находящихся в «А» подгруппах, валентность равна номеру группы.

6. У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая.

Например: сера имеет высшую валентность VI и низшую (8 – 6), равную II; фосфор проявляет валентности V и III.

7. Валентность может быть постоянной или переменной.

Валентность элементов необходимо знать, чтобы составлять химические формулы соединений.

Алгоритм составления формулы соединения оксида фосфора

Последовательность действий	Составление формулы оксида фосфора
1. Написать символы элементов	Р О
2. Определить валентности элементов	V II P O
3. Найти наименьшее общее кратное численных значений валентностей	5 2 = 10
4. Найти соотношения между атомами элементов путем деления найденного наименьшего кратного на соответствующие валентности элементов	10: 5 = 2, 10: 2 = 5; P: О = 2: 5
5. Записать индексы при символах элементов	Р 2 О 5
6. Формула соединения (оксида)	Р 2 О 5

Запомните!

Особенности составления химических формул соединений.

1) Низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в таблице Д.И.Менделеева правее и выше, а высшую валентность – элемент, расположенный левее и ниже.

Например, в соединении с кислородом сера проявляет высшую валентность VI, а кислород – низшую II. Таким образом, формула оксида серы будет SO 3.

В соединении кремния с углеродом первый проявляет высшую валентность IV, а второй – низшую IV. Значит, формула – SiC. Это карбид кремния, основа огнеупорных и абразивных материалов.

2) Атом металла стоит в формуле на первом месте.

2) В формулах соединений атом неметалла, проявляющий низшую валентность, всегда стоит на втором месте, а название такого соединения оканчивается на «ид».

Например, СаО – оксид кальция, NaCl – хлорид натрия, PbS – сульфид свинца.

Теперь вы сами можете написать формулы любых соединений металлов с неметаллами.

Тема урока: «Валентность. Определение валентности по формулам их соединений»

Тип урока : изучение и первичное закрепление новых знаний

Организационные формы: беседа, индивидуальные задания, самостоятельная

Цели урока:

Дидактические:

Опираясь на знания учащихся, повторить понятия “химическая формула”;

Способствовать формированию у учащихся понятия “валентность” и умению определять валентность атомов элементов по формулам веществ;

Акцентировать внимание школьников на возможности интеграции курсов химии, математики.

Развивающие:

Продолжить формирование умений формулировать определения;

Разъяснять смысл изученных понятий и объяснять последовательность действий при определении валентности по формуле вещества;

Способствовать обогащению словарного запаса, развитию эмоций, творческих способностей;

Развивать умение выделять главное, существенное, сравнивать, обобщать, развивать дикцию, речь.

Воспитательные:

Воспитывать чувство товарищества, умение работать коллективно;

Повысить уровень эстетического воспитания учащихся;

Ориентировать учащихся на здоровый образ жизни.

Планируемые результаты обучения:

Предметные: знать определение понятия «валентность».

Уметь определять валентность элементов по формулам бинарных соединений. Знать валентность некоторых химических элементов.

Метапредметные: формировать умение работать по алгоритму для решения учебных и познавательных задач.

Личностные: формирование ответственного отношения к учению, готовности учащихся к самообразованию на основе мотивации к обучению.

Основные виды деятельности учащихся. Определять валентность элементов в бинарных соединениях.

Основные понятия: валентность, постоянная и переменная валентность.

Оборудование для учащихся: учебник Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 8 класс». - М.: Просвещение, 2015; на каждом столе “Алгоритм определения валентности” (приложение 2); раздаточный материал.

Ход урока	Деятельность учителя	Деятельность учащихся
1.Организационный момент	Учитель приветствует учащихся, определяет готовность к уроку, создает благоприятный микроклимат в классе	Приветствуют учителя, демонстрируют готовность к уроку
2.Актуализация знаний	Фронтальная беседа с учащимися по пройденной теме “Химическая формула”. Задание 1: Что здесь написано? Учитель демонстрирует формулы, отпечатанные на отдельных листах (приложение 1). Задание 2: индивидуальная работа по карточкам (двое учащихся работают у доски). После окончания расчетов проверка. Карточка № 1. Рассчитайте относительную молекулярную массу данных веществ: NaCl, K2O. Карточка № 2. Рассчитайте относительную молекулярную массу данных веществ: CuO, SO2.	Учащиеся отвечают на вопросы учителя, читают формулы на «химическом языке» Учащиеся получают карточки: первый вариант - № 1, второй вариант - № 2 и выполняют задания. Двое учащихся выходят к доске и производят расчеты на обратной стороне доски. Когда выполнят задания, проверяют все вместе правильность, если есть ошибки, находят пути их устранения.
3.Изучение нового материа	1. Объяснение учителя. Постановка проблемы. Понятие о валентности. До сих пор мы пользовались готовыми формулами, приведёнными в учебнике. Химические формулы можно вывести на основании данных о составе веществ. Но чаще всего при составлении химических формул учитываются закономерности, которым подчиняются элементы, соединяясь между собой. Задание: сравните качественный и количественный состав в молекулах: HCl , H2O, NH3, CH4. Что общего в составе молекул? Чем они отличаются друг от друга? Проблема: Почему различные атомы удерживают различное количество атомов водорода? Вывод: У атомов разная способность удерживать определённое количество других атомов в соединениях. Это и называется валентностью. Слово “валентность” происходит от лат. valentia - сила. Запишите определение в тетрадь: Валентность - это свойство атомов удерживать определённое число других атомов в соединении. Валентность обозначается римскими цифрами. Валентность атома водорода принята за единицу, а у кислорода - два. 1.Отметить валентность известного элемента: I 2. найти общее число единиц валентности известного элемента: 3.общее число единиц валентности делят на количество атомов другого элемента и узнают его валентность:	Слушают учителя Наличие атомов водорода. HCl - один атом хлора удерживает один атом водорода H2O - один атом кислорода удерживает два атома водорода NH3 - один атом азота удерживает три атома водорода CH4 - один атом углерода удерживает четыре атома водорода. Фиксируют проблему, высказывают предположения, совместно с учителем приходят к выводу. Записывают определение, слушают объяснения учителя. Используя алгоритм определения валентности, записывают в тетрадь формулу и определяют валентность элементов Слушают объяснения учителя
4.Первичная проверка усвоенных знаний	Упражнение 1: определить валентность элементов в веществах. Задание в раздаточном материале. Упражнение 2: В течение трёх минут необходимо выполнить одно из трёх заданий по выбору. Выбирайте только то задание, с которым вы справитесь. Задание в раздаточном материале. Прикладной уровень (“4”). Творческий уровень (“5”). Учитель выборочно проверяет тетради учащихся, за правильно выполненные задания ставит оценки.	тренажёр: ученики цепочкой выходят к доске и определяют валентности элементов в предложенных формулах Учащиеся выполняют предложенные задания, выбирая тот уровень, на который, по их мнению, они способны. Анализируют ответы вместе с учителем
5.Подведение итогов урока	Беседа с учащимися: Какую проблему мы поставили в начале урока? К какому выводу мы пришли? Дать определение “валентности”. Чему равна валентность атома водорода? Кислорода? Как определить валентность атома в соединении? Оценка работы учащихся в целом и отдельных учащихся.	Отвечают на вопросы учителя. Анализируют свою работу на уроке.
6.Домашнее задание	§ 16, упр. 1, 2, 5, тестовые задания	Записывают задание в дневник
7.Рефлексия	Организует выбор учащимися адекватной оценки своего отношения к уроку и состояния после проведенного урока (приложение 3, распечатать для каждого)	Выполняют оценку своих ощущений после проведенного урока

Литература:

Гара Н. Н. Химия: уроки в 8 классе: пособие для учителя / Н. Н. Гара. - М.: Просвещение, 2014.

Контрольно-измерительные материалы. Химия 8 класс/Сост. Н.П. Троегубова. - М.: ВАКО, 2013.

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. «Химия. 8 класс». - М.: Просвещение, 2015.

Троегубова Н.П. Поурочные разработки по химии 8 класс. - М.: ВАКО, 2014.

Журнал «Биология» - www.1september.ru - технология личностно-ориентированного обучения.

Приложение 1

Что означает следующая запись?

а) 4H; 7Fe; H2; 4H2 б) NaCl; AlBr3; FeS

Приложение 2

Алгоритм определения валентности.

Алгоритм определения валентности	Пример
1. Запишите формулу вещества.
2. Обозначьте известную валентность элемента
3. Найдите число единиц валентности атомов известного элемента, умножив валентность элемента на количество его атомов		2 II Cu2O
4. Поделите число единиц валентности атомов на количество атомов другого элемента. Полученный ответ и является искомой валентностью	2 I II H2S	2 I II Cu2O
5. Сделайте проверку, то есть подсчитайте число единиц валентностей каждого элемента	I II H2S (2=2)	I II Cu2O (2=2)

На уроке я работал: активно/пассивно

Своей работой на уроке я: доволен/не доволен

Урок для меня показался: коротким/длинным

За урок я: не устал/устал

Мое настроение: стало лучше/стало хуже

Материал урока мне был: понятен/не понятен, интересен/скучен.

Раздаточный материал.

Упражнение 1: определить валентность элементов в веществах:

SiH4, CrO3, H2S, CO2, CO, SO3, SO2, Fe2O3, FeO, HCl, HBr, Cl2O5, Cl2O7, РН3, K2O, Al2O3, P2O5, NO2, N2O5, Cr2O3, SiO2, B2O3, SiH4, Mn2O7, MnO, CuO, N2O3.

Упражнение 2:

В течение трёх минут необходимо выполнить одно из трёх заданий по выбору. Выбирайте только то задание, с которым вы справитесь.

Репродуктивный уровень (“3”). Определите валентность атомов химических элементов по формулам соединений: NH3, Au2O3, SiH4, CuO.

Прикладной уровень (“4”). Из приведённого ряда выпишите только те формулы, в которых атомы металлов двухвалентны: MnO, Fe2O3 , CrO3, CuO, K2O, СаH2.

Творческий уровень (“5”). Найдите закономерность в последовательности формул: N2O, NO, N2O3 и проставьте валентности над каждым элементом.

Одного химического элемента присоединять или замещать определённое количество атомов другого.

За единицу валентности принята валентность атома водорода , равная 1, то есть водород одновалентен. Поэтому валентность элемента указывает на то, со сколькими атомами водорода соединён один атом рассматриваемого элемента. Например, HCl , где хлор - одновалентен; H 2O , где кислород - двухвалентен; NH 3 , где азот - трёхвалентен.

Таблица элементов с постоянной валентностью.

Формулы веществ можно составлять по валентностям входящих в них элементов. И наоборот, зная валентности элементов, можно составить из них химическую формулу.

Алгоритм составления формул веществ по валентности.

1. Записать символы элементов.

2. Определить валентности входящих в формулу элементов.

3. Найти наименьшее общее кратное численных значений валентности.

4. Найти соотношения между атомами элементов путём деления найденного наименьшего общего кратного на соответствующие валентности элементов.

5. Записать индексы элементов в химической формуле.

Пример: составим химическую формулу оксида фосфора.

1. Запишем символы:

2. Определим валентности:

4. Найдём соотношения между атомами:

5. Запишем индексы:

Алгоритм определения валентности по формулам химических элементов.

1. Записать формулу химического соединения.

2. Обозначить известную валентность элементов.

3. Найти наименьшее общее кратное валентности и индекса.

4. Найти соотношение наименьшего общего кратного к количеству атомов второго элемента. Это и есть искомая валентность.

5. Сделать проверку путём перемножения валентности и индекса каждого элемента. Их произведения должны быть равны.

Пример: определим валентность элементов сульфида водорода.

1. Запишем формулу:

H 2 S

2. Обозначим известную валентность:

H 2 S

3. Найдём наименьшее общее кратное:

H 2 S

4. Найдём соотношение наименьшего общего кратного к количеству атомов серы :

H 2 S

5. Сделаем проверку.