Как найти минимальную валентность

Правила
определения валентности

Вале́нтность
(от лат. valēns «имеющий
силу») — способность атомов химических элементов
образовывать определённое число химических связей
с атомами других элементов.

·       
Валентность атомов фтора всегда равна  I

·       
Li,
Na, K, F,H, Rb, Cs—
одновалентны;

·       
Be,
Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, O, Ra —
обладают валентностью, равной II;

·       
Al,
B Ga,
In
— трехвалентны.

·       
Максимальная
валентность для атомов данного элемента совпадает с номером группы, в которой
он находится в Периодической системе. Например, для Са это II, для серы
— VI, для
хлора — VII. Исключений
из этого правила тоже немало:

-элемент
VI группы,
О, имеет валентность II (в H₃O+ — III);
— одновалентен F(вместо VII);
— двух- и трехвалентно обычно железо, элемент VIII группы;
— N может удержать возле себя только 4 атома, а не 5, как следует из номера группы;
— одно- и двухвалентна медь, расположенная в I группе.

·       
Минимальное
значение валентности для элементов, у которых она переменная, определяется по
формуле:  № группы в ПС — 8. Так, низшая валентность серы 8 — 6 = 2, фтора
и других галогенов — (8  — 7) = 1, азота и фосфора — (8 — 5)= 3 и так
далее.

·       
В
соединении сумма единиц валентности атомов одного элемента должна
соответствовать суммарной валентности другого (или общее число валентностей
одного химического элемента равно общему числу валентностей атомов другого
химического элемента). Так, в молекуле воды Н-О-Н валентность Н равна I, таких
атомов 2, значит, всего единиц валентности у водорода 2 (1×2=2). Такое же
значение имеет и валентность кислорода.

·       
При
соединении металлов с неметаллами последние проявляют низшую валентность

·       
В
соединении, состоящем из атомов двух видов, элемент, расположенный на втором
месте, обладает низшей валентностью.  Так при соединении неметаллов между
собой, низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в ПСХЭ
Менделеева правее и выше,  а высшую соответственно левее и ниже.

·       
Валентность
кислотного остатка совпадает с количеством атомов Н в формуле кислоты,
валентность группы OH равна I.

·       
В
соединении, образованном атомами трех элементов, тот атом, который находится в
середине формулы, называют центральным. Непосредственно с ним связаны атомы О,
а с кислородом образуют связи остальные атомы.

·       

·       

Правила
определения степени окисления химических элементов.

Степень окисления — это условный заряд атомов химического
элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединения состоят
только из ионов. Степени окисления могут
иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, причём знак ставится
перед числом:-1, -2, +3, в отличие от заряда иона, где знак ставится после числа.
Степени окисления металлов в соединениях всегда положительные, высшая степень
окисления соответствует номеру группы периодической системы, где находится
данный элемент (исключая некоторые элементы: золото Au⁺³ (I группа),
Cu⁺² (II), из VIII группы степень окисления +8 может быть только у
осмия Os и рутения Ru).
Степени неметаллов могут быть как положительными так и отрицательными, в
зависимости от того с каким атомом он соединён: если с атомом металла то всегда
отрицательная, если с неметаллом-то может быть и +, и -. При определении
степеней окисления необходимо использовать следующие правила:

1.    
Степень
окисления любого элемента в простом веществе равна 0.

2.    
Сумма
степеней окисления всех атомов, входящих в состав частицы (молекул, ионов и т.
д.) равна заряду этой частицы.

3.    
Сумма
степеней окисления всех атомов в составе нейтральной молекулы равна 0.

4.    
Если
соединение образовано двумя элементами, то у элемента с большей
электроотрицательностью степень окисления меньше нуля, а у элемента с меньшей
электроотрицательностью – больше нуля.

5.    
Максимальная
положительная степень окисления любого элемента равна номеру группы в
периодической системе элементов, а минимальная отрицательная равна N– 8, где N
– номер группы.

6.    
Степень
окисления фтора в соединениях равна -1.

7.    
Степень
окисления щелочных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия) равна +1.

8.    
Степень
окисления металлов главной подгруппы II группы периодической системы (магния,
кальция, стронция, бария) равна +2.

9.    
Степень
окисления алюминия равна +3.

10. Степень
окисления водорода в соединениях равна +1 (исключение – соединения с металлами
NaH, CaH₂, в этих соединениях степень окисления у водорода равна -1).

11. Степень окисления
кислорода равна –2 (исключения – перекиси H₂O₂, Na₂O₂,
BaO₂ в них степень окисления кислорода равна -1, а в соединении с
фтором — +2).

12. В молекулах алгебраическая сумма степеней
окисления элементов с учётом числа их атомов равна 0.

Пример. Определить
степени окисления в соединении K₂Cr₂O₇ .
У двух химических элементов калия и кислорода степени окисления постоянны и
равны соответственно +1 и -2. Число степеней окисления у кислорода равна
(-2)·7=(-14), у калия (+1)·2=(+2). Число положительных степеней окисления равно
числу отрицательных. Следовательно (-14)+(+2)=(-12). Значит у атома хрома число
положительных степеней равно 12, но атомов 2, значит на один атом приходится
(+12):2=(+6), записываем степени окисленя над элементами  К⁺₂Cr⁺⁶₂O^-2₇

Определение валентности

Определение валентности по химическим формулам соединений

Для бинарных соединений, т. е. образованных двумя элементами типа  (где а, b — индексы; х, у — валентности), произведение индекса на валентность одного элемента равно произведению индекса на валентность другого элемента. Здесь соблюдается равенство ах = by. Поэтому, если три величины (скажем, а, b, х) известны, то можно найти четвертую: у = ах/b.

Если в формуле бинарного соединения нет индексов, то валентности элементов одинаковые. Зная валентность одного элемента, можно написать валентность другого, например:

Если валентность одного элемента равна единице, то валентность другого элемента равна индексу при одновалентном элементе, например:

Определение возможной валентности элемента по его положению в таблице Менделеева

1. Максимальная или высшая валентность элемента часто равна номеру группы таблицы Менделеева, в которой расположен элемент. (Группы элементов — это вертикальные столбцы в таблице.) Например, высшие валентности некоторых элементов следующие: Si(IV), P(V), S(VI), Cl(VII).
2. У элементов V—VII групп в дополнение к высшей валентности, равной номеру группы, бывает другая валентность, представляющая разность: 8 — № группы, т. е. у фосфора Р(III), у серы S(II), у хлора Сl(I). Как правило, это низшая валентность.

Чтобы составить химическую формулу бинарного соединения, надо знать последовательность элементов в формуле (какой элемент первый) и их валентность.

Правила очередности элементов в формуле и проявляемая валентность следующие.

•  1) Первым записывают металл, за ним — неметалл: FeO, AI₂O₃, Cu₂S.
•  2) Если в формуле одни неметаллы, то сначала пишут символ элемента, расположенного в таблице Менделеева левее и ниже: NO₂, РСl₅, CS₂, НСl, SiF₄, PBr₃.
•  3) Обычно 1-й элемент в формуле бинарного соединения проявляет свою высшую (или большую) валентность, а 2-й элемент проявляет низшую валентность

Примеры определения валентности

Пример 1.
Составьте формулу соединения (т.е. вещества) алюминия с кислородом (оксида алюминия).

Решение. Алюминий — металл, поэтому он 1-й в формуле: Аl_аО_b. Валентности кислорода (II) и алюминия (III) — постоянные, следовательно, вид формулы:

Минимальные целые числа, удовлетворяющие равенству а • III = b • II, это а = 2, b = 3. Здесь валентность одного элемента равна индексу при другом элементе, х = b, у = а. Следовательно, искомая формула: Аl₂O₃.

Пример 2.
Составьте формулу соединения серы с кислородом при условии, что сера проявляет свою высшую валентность.

Решение. Сера и кислород — неметаллы. В таблице Менделеева сера находится ниже кислорода, она 1-я в формуле SaOb.  Высшая валентность серы равна номеру ее группы (VI) в таблице Менделеева:

Минимальные целые числа, удовлетворяющие равенству а • VI = b • II, это а = 1, b = 3. Здесь валентность одного элемента не равна индексу при другом элементе, х ≠ b, у ≠ а. Искомая формула: SO₃.

Пример 3.
Составьте формулу соединения серы с фосфором, в котором валентность фосфора — V.

Решение. Оба элемента S и Р — неметаллы. Первым в формуле записываем фосфор, так как он находится левее, чем сера, в таблице Менделеева: PaSb.

Валентность фосфора P(V) указана в задании. Сера (2-й элемент в формуле) проявляет свою низшую валентность S(II). Чтобы удовлетворялось равенство ах = by для соединения , индексы должны быть а = 2, b = 5. Искомая формула: P₂S₅.

Пример 4.
Составьте химические формулы бинарных соединений с кислородом (оксидов) следующих элементов: a) Li; б) Са; в) Sn(IV); г) С(II); д) Р(III); е) P(V).

Решение. Во всех этих формулах кислород — 2-й в формуле. Там, где валентности элементов нечетные, индекс при кислороде равен валентности соответствующего элемента, а индекс при элементе равен двум — валентности кислорода. В формулах оксидов веществ б) и г) индексов нет, т.к. валентности элементов одинаковые и равны II. В формуле оксида олова, чтобы суммарная валентность кислорода равнялась валентности олова, пишем при кислороде индекс «2».  Формулы оксидов:

Конспект урока «Определение валентности на примерах».

Следующая тема: «Степень окисления химических элементов».