Что такое валентность и как она связана с формулой
Валентность — это число химических связей, которые атом образует с другими атомами. Её записывают римской цифрой: I, II, III и так далее. Валентность не имеет знака, она всегда положительное число.
Химическая формула и валентность связаны так: сумма единиц валентности всех атомов одного элемента равна сумме единиц валентности атомов другого. В воде H₂O два атома водорода дают 2×I = 2, один атом кислорода даёт 1×II = 2. Числа совпали, значит формула верная.
В структурной формуле каждая чёрточка между атомами означает одну единицу валентности. Вода: H–O–H, у кислорода две чёрточки, у каждого водорода по одной. Углекислый газ: O=C=O, у углерода четыре чёрточки, то есть валентность IV, у кислорода по две.
Высшую валентность элемента часто можно узнать по номеру группы в периодической системе. У хлора (группа VII) она равна VII, у фосфора (группа V) равна V.
Постоянная и переменная валентность элементов
У одних элементов валентность во всех соединениях одна и та же, у других меняется. Постоянные значения в 8 классе нужно знать наизусть:
- I: H, Li, Na, K, Rb, Ag, а также F
- II: O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn
- III: Al
Переменную валентность имеют, например, Fe (II и III), Cu (I и II), S (II, IV, VI), C (II и IV), P (III и V), Cl (I, III, V, VII), Cr (II, III, VI). У таких элементов валентность указывают в названии: «оксид железа (III)». Если скобок нет, валентность считают по формуле.
Часть групп атомов тоже имеет свою валентность. Гидроксогруппа OH — I, как в Ca(OH)₂ и NaOH. Кислотный остаток SO₄ в серной кислоте H₂SO₄ — II, потому что у него два атома водорода. Остаток хлороводородной кислоты Cl — I. По этому правилу составляют и формулы кислот, и формулы солей, например Na₂SO₄.
Как определить валентность по формуле: разбор
Задание: определить валентность железа в соединении Fe₂O₃.
- Находим элемент с известной валентностью. Кислород почти всегда двухвалентен: II.
- Считаем общее число единиц у кислорода: индекс 3, значит 3 × II = 6.
- Железа в формуле два атома, поэтому делим 6 на 2: валентность железа III.
- Проверяем: 2 × III = 6 и 3 × II = 6. Числа равны, ответ верный.
Так же решаются задания вида «K₂S — валентность калия?». Сера в сульфидах II, атом один, всего II. Атомов калия два, значит II ÷ 2 = I. Индекс 2 у калия не равен его валентности, он только показывает число атомов.
Задания «установите соответствие между формулой и валентностью» решаются так же: для каждой формулы выполни эти четыре шага и затем сопоставь результат с вариантами.
Составление формул по валентности: оксиды, гидриды, сульфиды
Задание: составить формулу оксида фосфора (V).
- Пишем символы и валентности: P (V), O (II).
- Находим наименьшее общее кратное чисел 5 и 2. Это 10.
- Делим на валентность каждого элемента: для фосфора 10 ÷ 5 = 2, для кислорода 10 ÷ 2 = 5. Это индексы.
- Получаем P₂O₅. Проверка: 2 × V = 10, 5 × II = 10.
То же правило работает для формул оксидов (оксид железа: FeO при валентности II и Fe₂O₃ при III), оксидов серы (SO₂ при IV, SO₃ при VI) и других бинарных соединений. Если у элемента постоянная валентность, называть её в условии не нужно.
Примеры с постоянными валентностями:
- гидрид бария: Ba (II), H (I), формула BaH₂
- фосфид натрия: Na (I), P (III), формула Na₃P
- сульфид алюминия: Al (III), S (II), формула Al₂S₃
Если оба индекса получились кратными одному числу, их сокращают. Магний и кислород дают не Mg₂O₂, а MgO. Подробнее о том, как соединения делятся на оксиды, кислоты, основания и соли, читай в теме классы неорганических соединений.
Где ошибаются чаще всего
Путают индекс и валентность. В Na₂S валентность натрия I, а не 2. Индекс говорит, сколько атомов в формуле, а валентность считают через общую сумму единиц.
Не сокращают индексы. Для серы (IV) и кислорода получается S₂O₄ только до сокращения. Правильная формула SO₂.
Смешивают валентность и степень окисления. Валентность — положительное число без знака, степень окисления пишут со знаком: +1, −2. В пероксиде водорода H₂O₂ кислород двухвалентен (H–O–O–H), а степень окисления у него −1. Про степени окисления подробно рассказано в теме окислительно-восстановительные реакции.
Берут одну валентность для элемента с переменной. Железо в FeO и Fe₂O₃ имеет разные валентности: II и III. Смотри на название или находи валентность по партнёру с постоянной валентностью.
Какие задания присылают по этой теме
Чаще всего ученики присылают определение валентности по формуле бинарных соединений: BeCl₂, AlCl₃, Cr₂O₃, TiCl₄, WCl₆. Вторая группа заданий — составление формул оксидов, гидридов, фосфидов и сульфидов по названию, например хрома (II) и хрома (III). Встречаются также таблицы с постоянной и переменной валентностью, формулы молекул по описанию состава и расчёт массовой доли элемента по формуле, например в CaCO₃. Для связи валентности с типом связи полезна тема химическая связь.
Найди своё задание в списке выше: у похожих есть полный ход решения, и достаточно подставить свои элементы. Если похожего нет, сфотографируй условие и отправь на сайт, получишь решение с шагами.