Er zijn verschillende definities van het concept ‘valentie’. Meestal verwijst deze term naar het vermogen van atomen van één element om een ​​bepaald aantal atomen van andere elementen te hechten. Vaak hebben degenen die net scheikunde studeren een vraag: hoe bepaal je de valentie van een element? Dit is gemakkelijk te doen als u een paar regels kent.

Valences constant en variabel

Laten we eens kijken naar de verbindingen HF, H2S en CaH2. In elk van deze voorbeelden hecht één waterstofatoom slechts één atoom van een ander chemisch element aan zichzelf, wat betekent dat de valentie ervan gelijk is aan één. De valentiewaarde wordt in Romeinse cijfers boven het symbool van het chemische element geschreven.

In het bovenstaande voorbeeld is het fluoratoom gebonden aan slechts één eenwaardig H-atoom, wat betekent dat de valentie ervan ook gelijk is aan 1. Het zwavelatoom in H2S hecht al twee H-atomen aan zichzelf, dus het is in deze verbinding tweewaardig. Calcium in zijn hydride CaH2 is ook gebonden aan twee waterstofatomen, wat betekent dat de valentie twee is.

Zuurstof is in de overgrote meerderheid van zijn verbindingen tweewaardig, dat wil zeggen dat het twee chemische bindingen vormt met andere atomen.

In het eerste geval hecht het zwavelatoom twee zuurstofatomen aan zichzelf, dat wil zeggen dat het in totaal 4 chemische bindingen vormt (één zuurstof vormt twee bindingen, wat zwavel betekent - twee keer 2), dat wil zeggen dat de valentie 4 is.

In de SO3-verbinding hecht zwavel al drie O-atomen, daarom is de valentie 6 (drie keer vormt het twee bindingen met elk zuurstofatoom). Het calciumatoom hecht slechts één zuurstofatoom en vormt er twee bindingen mee, wat betekent dat de valentie ervan dezelfde is als die van O, dat wil zeggen gelijk aan 2.

Merk op dat het H-atoom in elke verbinding monovalent is. De valentie van zuurstof is altijd (behalve het hydroniumion H3O(+)) gelijk aan 2. Calcium vormt twee chemische bindingen met zowel waterstof als zuurstof. Dit zijn elementen met constante valentie. Naast de reeds aangegeven, hebben de volgende constante valentie:

• Li, Na, K, F - eenwaardig;
• Be, Mg, Ca, Zn, Cd - hebben een valentie van II;
• B, Al en Ga zijn driewaardig.

Het zwavelatoom heeft, in tegenstelling tot de beschouwde gevallen, in combinatie met waterstof de valentie II, en kan met zuurstof vier- of zeswaardig zijn. Van atomen van dergelijke elementen wordt gezegd dat ze een variabele valentie hebben. Bovendien valt de maximale waarde in de meeste gevallen samen met het nummer van de groep waarin het element zich bevindt Periodiek systeem(regel 1).

Er zijn veel uitzonderingen op deze regel. Element 1 van groep koper vertoont dus valenties van zowel I als II. IJzer, kobalt, nikkel, stikstof en fluor hebben daarentegen een maximale valentie die kleiner is dan het groepsnummer. Dus voor Fe, Co, Ni zijn dit II en III, voor N - IV en voor fluor - I.

De minimale valentiewaarde komt altijd overeen met het verschil tussen het getal 8 en het groepsnummer (regel 2).

Het is mogelijk om ondubbelzinnig te bepalen wat de valentie is van de elementen waarvoor het variabel is, alleen door de formule van een bepaalde stof.

Bepaling van de valentie in een binaire verbinding

Laten we eens kijken hoe we de valentie van een element in een binaire (van twee elementen) verbinding kunnen bepalen. Hierbij zijn twee opties mogelijk: in een verbinding is de valentie van de atomen van één element exact bekend, of zijn beide deeltjes variabele valentie.

Geval één:

Geval twee:

Bepaling van de valentie met behulp van de deeltjesformule met drie elementen.

Niet iedereen chemische substanties bestaan ​​uit diatomische moleculen. Hoe bepaal je de valentie van een element in een deeltje dat uit drie elementen bestaat? Laten we deze vraag bekijken aan de hand van het voorbeeld van de formules van twee verbindingen K2Cr2O7.

Als de formule in plaats van kalium ijzer of een ander element met variabele valentie bevat, moeten we weten wat de valentie van het zuurresidu is. U moet bijvoorbeeld de valenties van de atomen van alle elementen berekenen in combinatie met de formule FeSO4.

Opgemerkt moet worden dat de term "valentie" vaker wordt gebruikt in de organische chemie. Bij het samenstellen van formules voor anorganische verbindingen wordt vaak het concept van ‘oxidatietoestand’ gebruikt.

Het eerste struikelblok voor scheikundestudenten. Een grote fout is de aanpak waarbij de student de valentie niet probeert te begrijpen, in de verwachting dat de kennis hierover zichzelf dan zal toepassen. Maar deze benadering is onjuist, omdat we, zonder dit te begrijpen, op de doodlopende weg terechtkomen van ons onvermogen om zelfs de eenvoudigste formule samen te stellen.

Wat is de ‘valentie’ van elementen?

Valentie- een woord dat door wetenschappers is overgenomen Latijnse taal, wat vertaald kracht en kansen betekent. Natuurlijk is de naam niet toevallig en kan hij ons enorm helpen de essentie van de term te begrijpen. Valentie karakteriseert immers een atoom vanuit het oogpunt van zijn vermogen om bindingen te vormen met andere atomen. Met andere woorden, valentie kan worden beschouwd als het vermogen van een atoom om bindingen te vormen waardoor moleculen verschijnen.

Aanwijzen element valentie altijd alleen in Romeinse cijfers. Je kunt de waarde ervan voor verschillende atomen zien in een speciale tabel.

Wat zijn de kenmerken van de valentie van elementen?

Alle stoffen die valentie hebben, worden gekenmerkt door het feit dat deze constant (in alle verbindingen) of variabel is. Constante valentie is een kenmerk van een zeer kleine groep stoffen (waterstof, fluor, natrium, kalium, zuurstof, enz.). Er zijn veel meer atomen in de wereld die een variabele valentie hebben. In verschillende reacties, die in wisselwerking staan ​​met verschillende atomen, worden ze anders Stikstof in een verbinding NH3 heeft bijvoorbeeld een valentie III, omdat het gebonden is aan drie atomen, en in de natuur heeft het een valentie van 1 tot 4. Opnieuw zijn verschillende valenties een vaker voorkomend verschijnsel.

De invloed van de valentie van elementen in chemische reacties.

Zelfs nadat wetenschappers ontdekten dat een atoom niet het kleinste deeltje ter wereld is, werkten ze al met dit concept. Ze begrepen dat dat zo was interne factor, wat de stroom beïnvloedt chemische reactie verschillende stoffen. Vanwege het feit dat wetenschappers de structuur van het molecuul anders zagen, werd het concept van “ element valentie"meerdere metamorfoses meegemaakt.

De valentie van een stof wordt bepaald door het aantal buitenste elektronen van een atoom. Het aantal elektronen dat een atoom heeft, het maximale aantal verbindingen dat het kan maken. ‘Valentie’ verwijst dus naar het aantal elektronenparen van atomen.

Hoewel de elektronische theorie veel later verscheen, na de ‘splitsing’ van het atoom in kleinere deeltjes, waren wetenschappers in de meeste gevallen nog steeds behoorlijk succesvol in het bepalen van de valentie. Daarin zijn ze geslaagd dankzij chemische analyse van stoffen.

Het was hard werken: allereerst was het nodig om de massa van het element erin te bepalen Zuivere vorm. Vervolgens bepaalden wetenschappers met behulp van chemische analyse wat de samenstelling van de verbinding was, en pas toen konden ze berekenen hoeveel atomen een molecuul van de stof bevatte.

Deze methode wordt nog steeds gebruikt, maar is niet universeel. Dit maakt het handig om een ​​element in te definiëren eenvoudige verbinding stoffen. Bijvoorbeeld met eenwaardige waterstof, of tweewaardige zuurstof.

Maar zelfs bij het werken met zuren is de methode niet bijzonder succesvol. Nee, we kunnen het gedeeltelijk gebruiken, bijvoorbeeld wanneer het bepalen van de valentie verbindingen van zuurresten.

Het ziet er zo uit: met de wetenschap dat de valentie van zuurstof altijd gelijk is aan twee, kunnen we eenvoudig de valentie van het gehele zuurresidu berekenen. In H 2 SO 3 is de valentie van SO 3 bijvoorbeeld I, en in HСlO 3 is de valentie van ClO 3 I.

Valentie van elementen in formules.

Zoals we hierboven al zeiden, is het concept “ valentie van elementen"gerelateerd aan de elektronische structuur van het atoom. Maar dit is niet het enige type verbinding dat in de natuur bestaat. Chemici zijn ook bekend met ionische, kristallijne en andere vormen van structuur van materie. Voor dergelijke structuren is valentie niet langer zo relevant, maar als we met formules voor moleculaire reacties werken, moeten we er zeker rekening mee houden.

Om een ​​formule te maken, moeten we alle indices rangschikken die het aantal atomen dat bij de reactie betrokken is, in evenwicht brengen. Alleen als we de valentie van stoffen kennen, kunnen we de indices correct plaatsen. Omgekeerd kunt u, als u de molecuulformule kent en indices heeft, de valentie ontdekken van de elementen waaruit de stof bestaat.

Om dergelijke berekeningen uit te voeren, is het belangrijk om te onthouden dat de valenties van beide elementen die in de reactie betrokken zijn gelijk zullen zijn, wat betekent dat het voor het zoeken noodzakelijk is om het kleinste gemene veelvoud te vinden.

Laten we bijvoorbeeld ijzeroxide nemen. Onze chemische binding omvat ijzer en zuurstof. Bij deze reactie heeft ijzer de valentie III en zuurstof de valentie II. Door eenvoudige berekeningen bepalen we dat het kleinste gemene veelvoud 6 is. Dit betekent dat de formule lijkt op Fe 2 O 3.

Ongebruikelijke manieren om de valentie van elementen te bepalen.

Er zijn meer niet-standaard exemplaren, maar interessante manieren het bepalen van de valentie van een stof. Als je de eigenschappen van een element goed kent, kun je de valentie zelfs visueel bepalen. Bijvoorbeeld koper. De oxiden zullen rood en zwart zijn, en de hydroxiden zullen geel en blauw zijn.

Zichtbaarheid.

Om te element valentie was duidelijker, ze raden aan om te schrijven structuurformules. Door ze te creëren, schrijven we symbolen atomen, en teken dan lijnen op basis van valentie. Daar geeft elke lijn de verbindingen van elk van de elementen aan en dat blijkt heel duidelijk.

Uit het lesmateriaal leer je dat de constantheid van de samenstelling van een stof verklaard wordt door de aanwezigheid van bepaalde valentiemogelijkheden in de atomen van chemische elementen; kennis maken met het concept van “valentie van atomen van chemische elementen”; leer de valentie van een element bepalen met behulp van de formule van een stof als de valentie van een ander element bekend is.

Onderwerp: Initiële chemische ideeën

Les: Valentie van chemische elementen

De samenstelling van de meeste stoffen is constant. Een watermolecuul bevat bijvoorbeeld altijd 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom - H 2 O. De vraag rijst: waarom hebben stoffen een constante samenstelling?

Laten we de samenstelling van de voorgestelde stoffen analyseren: H 2 O, NaH, NH 3, CH 4, HCl. Ze bestaan ​​allemaal uit atomen van twee chemische elementen, waarvan er één waterstof is. Er kunnen 1,2,3,4 waterstofatomen per atoom van een chemisch element zijn. Maar dat zal in geen enkel opzicht zo zijn per waterstofatoom moet meerdere atomen van een ander chemish element. Een waterstofatoom kan dus een minimum aantal atomen van een ander element aan zichzelf hechten, of beter gezegd, slechts één.

De eigenschap van atomen van een chemisch element om een ​​bepaald aantal atomen van andere elementen aan zichzelf te hechten, wordt genoemd valentie.

Sommige chemische elementen hebben constante valentiewaarden (bijvoorbeeld waterstof(I) en zuurstof(II)), andere kunnen meerdere valentiewaarden vertonen (bijvoorbeeld ijzer(II,III), zwavel(II,IV,VI ), koolstof(II, IV)), worden ze elementen genoemd met variabele valentie. De valentiewaarden van sommige chemische elementen worden gegeven in het leerboek.

Als je de valenties van chemische elementen kent, is het mogelijk uit te leggen waarom een ​​stof precies deze heeft chemische formule. De formule van water is bijvoorbeeld H 2 O. Laten we dit aangeven valentie mogelijkheden scheikundig element met behulp van streepjes. Waterstof heeft een valentie van I, en zuurstof heeft een valentie van II: H- en -O-. Elk atoom kan zijn valentievermogen volledig benutten als er twee waterstofatomen per zuurstofatoom zijn. De volgorde van verbindingen van atomen in een watermolecuul kan worden weergegeven als de formule: H-O-H.

Een formule die de volgorde van atomen in een molecuul weergeeft, wordt genoemd grafisch(of structureel).

Rijst. 1. Grafische formule van water

Als je de formule kent van een stof die bestaat uit atomen van twee chemische elementen en de valentie van een daarvan, kun je de valentie van het andere element bepalen.

Voorbeeld 1. Laten we de valentie van koolstof in de stof CH4 bepalen. Wetende dat de valentie van waterstof altijd gelijk is aan I, en dat koolstof vier waterstofatomen aan zichzelf heeft gehecht, kunnen we zeggen dat de valentie van koolstof gelijk is aan IV. De valentie van atomen wordt aangegeven door een Romeins cijfer boven het elementteken: .

Voorbeeld 2. Laten we de valentie van fosfor in de verbinding P 2 O 5 bepalen. Om dit te doen, moet u het volgende doen:

1. Noteer boven het teken zuurstof de waarde van zijn valentie – II (zuurstof heeft een constante valentiewaarde);

2. vermenigvuldig de valentie van zuurstof met het aantal zuurstofatomen in het molecuul, vind totaal aantal valentie-eenheden – 2·5=10;

3. deel het resulterende totale aantal valentie-eenheden door het aantal fosforatomen in het molecuul – 10:2=5.

De valentie van fosfor in deze verbinding is dus gelijk aan V –.

1. Emelyanova E.O., Iodko A.G. Organisatie van cognitieve activiteit van studenten in scheikundelessen in groep 8-9. Basisnotities met praktische taken, tests: Deel I. - M.: School Press, 2002. (p. 33)

2. Ushakova O.V. Scheikundewerkboek: groep 8: naar het leerboek van P.A. Orzjekovski en anderen. “Chemie. 8e leerjaar” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzjekovski; onder. red. prof. VADER. Orzjekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (p. 36-38)

3. Scheikunde: groep 8: leerboek. voor algemeen vormend onderwijs instellingen / P.A. Orzjekovski, L.M. Meshcherjakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005.(§16)

4. Chemie: inorg. scheikunde: leerboek. voor groep 8. algemene educatie instellingen / G.E. Rudzitis, F.G. Veldman. – M.: Onderwijs, OJSC “Moscow Textbooks”, 2009. (§§11,12)

5. Encyclopedie voor kinderen. Deel 17. Scheikunde / Hoofdstuk. ed.V.A. Volodin, Ved. wetenschappelijk red. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

Aanvullende webbronnen

1. Uniforme verzameling van digitale leermiddelen ().

2. Elektronische versie van het tijdschrift “Chemistry and Life” ().

Huiswerk

1. p.84 nr. 2 uit het leerboek "Chemie: 8e leerjaar" (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).

2. Met. 37-38 nr. 2,4,5,6 van Werkboek in scheikunde: 8e leerjaar: naar het leerboek P.A. Orzjekovski en anderen. “Chemie. 8e leerjaar” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzjekovski; onder. red. prof. VADER. Orzjekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

Als je naar chemische elementen kijkt, zul je merken dat het aantal atomen van hetzelfde element in verschillende stoffen varieert. Hoe schrijf je de formule correct en maak je geen fout in de index van het chemische element? Dit is gemakkelijk te doen als je een idee hebt van wat valentie is.

Waar is valentie voor nodig?

De valentie van chemische elementen is het vermogen van de atomen van een element om chemische bindingen te vormen, dat wil zeggen om andere atomen aan zichzelf te hechten. Een kwantitatieve maatstaf voor de valentie is het aantal bindingen dat een bepaald atoom vormt met andere atomen of atoomgroepen.

Momenteel is valentie een getal covalente bindingen(inclusief die welke voortkomen uit het donor-acceptormechanisme) waardoor een bepaald atoom met andere is verbonden. In dit geval wordt geen rekening gehouden met de polariteit van de bindingen, wat betekent dat de valentie geen teken heeft en niet gelijk kan zijn aan nul.

Een covalente chemische binding is een binding die tot stand komt door de vorming van gedeelde (bindende) elektronenparen. Als er één gemeenschappelijk elektronenpaar tussen twee atomen is, wordt zo’n binding een enkele binding genoemd; als er twee zijn, wordt het een dubbele binding genoemd; als er drie zijn, wordt het een drievoudige binding genoemd.

Hoe vind je valentie?

De eerste vraag die leerlingen van groep 8 bezighoudt die scheikunde zijn gaan studeren, is: hoe kunnen we de valentie van chemische elementen bepalen? De valentie van een chemisch element kan worden bekeken in een speciale tabel met de valentie van chemische elementen

Rijst. 1. Tabel met de valentie van chemische elementen

De valentie van waterstof wordt als één aangenomen, aangezien een waterstofatoom één binding met andere atomen kan vormen. De valentie van andere elementen wordt uitgedrukt door een getal dat aangeeft hoeveel waterstofatomen een atoom van een bepaald element aan zichzelf kan hechten. De valentie van chloor in een waterstofchloridemolecuul is bijvoorbeeld gelijk aan één. Daarom ziet de formule voor waterstofchloride er als volgt uit: HCl. Omdat zowel chloor als waterstof een valentie van één hebben, wordt er geen index gebruikt. Zowel chloor als waterstof zijn eenwaardig, omdat één waterstofatoom overeenkomt met één chlooratoom.

Laten we een ander voorbeeld bekijken: de valentie van koolstof in methaan is vier, de valentie van waterstof is altijd één. Daarom moet naast waterstof de index 4 worden geplaatst. De formule van methaan ziet er dus als volgt uit: CH 4.

Veel elementen vormen verbindingen met zuurstof. Zuurstof is altijd tweewaardig. Daarom wordt in de formule van water H 2 O, waar altijd eenwaardige waterstof en tweewaardige zuurstof worden aangetroffen, naast de waterstof de index 2 geplaatst. Dit betekent dat het watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom.

Rijst. 2. Grafische formule van water

Niet alle chemische elementen hebben een constante valentie; voor sommige kan deze variëren afhankelijk van de verbindingen waarin het element wordt gebruikt. Elementen met constante valentie omvatten waterstof en zuurstof, elementen met variabele valentie omvatten bijvoorbeeld ijzer, zwavel en koolstof.

Hoe bepaal je de valentie met behulp van de formule?

Als je geen valentietabel voor je hebt, maar wel een formule chemische verbinding, dan is het mogelijk om de valentie te bepalen met behulp van de formule. Laten we als voorbeeld de formule mangaanoxide – Mn 2 O 7 nemen

Rijst. 3. Mangaanoxide

Zoals je weet is zuurstof tweewaardig. Om erachter te komen welke valentie mangaan heeft, is het noodzakelijk om de valentie van zuurstof te vermenigvuldigen met het aantal gasatomen in deze verbinding:

We delen het resulterende getal door het aantal mangaanatomen in de verbinding. Het blijkt:

Gemiddelde score: 4.5. Totaal ontvangen beoordelingen: 923.