Koncept "valencije" formiran je u hemiji sa početkom XIX veka. Engleski naučnik E. Frankland primetio je da svi elementi mogu formirati samo određeni broj veza sa atomima drugih elemenata. On je to nazvao "vezna sila". Kasnije je njemački naučnik F.A. Kekule proučavao metan i došao do zaključka da jedan atom ugljika može dodati normalnim uslovima samo četiri atoma vodika.
On je to nazvao osnovnošću. Osnova ugljenika je četiri. To jest, ugljenik može formirati četiri veze sa drugim elementima.
Dalji razvoj Koncept primljen u djelima D.I. Mendelejeva. Dmitrij Ivanovič je razvio doktrinu o periodične promene svojstva jednostavne supstance. On je definisao silu povezivanja kao sposobnost elementa da pričvrsti određeni broj atoma drugog elementa.
Određivanje iz periodnog sistema
Periodični sistem olakšava određivanje osnovnosti elemenata. Za ovo vam je potrebno biti u stanju da čita periodni sistem. Tabela ima osam grupa vertikalno, a periodi su raspoređeni horizontalno. Ako se period sastoji od dva reda, onda se naziva velikim, a ako se sastoji od jednog, naziva se malim. Elementi su vertikalno raspoređeni neravnomjerno u stupcima i grupama. Valencija je uvijek označena rimskim brojevima.
Da biste odredili valenciju, morate znati šta je to. Za metale glavnih podgrupa ona je uvijek konstantna, ali za nemetale i metale sekundarnih podgrupa može biti promjenjiva.
Konstanta je jednaka broju grupe. Varijabla može biti veća ili niža. Najviša varijabla jednaka je broju grupe, a najniža se izračunava po formuli: osam minus broj grupe . Prilikom određivanja, morate zapamtiti:
- za vodonik je jednak I;
- za kiseonik - II.
Ako spoj ima atom vodika ili kisika, tada određivanje njegove valencije nije teško, pogotovo ako imamo hidrid ili oksid.
Formula i algoritam
Najmanja valencija je za one elemente koji se nalaze desno i više u tabeli. I obrnuto, ako je element niži i lijevo, tada će biti viši. da ga definišem, morate slijediti univerzalni algoritam:
Primjer: uzmimo spoj amonijaka - NH3. Znamo da atom vodonika ima konstantnu valenciju i da je jednak I. I množimo sa 3 (broj atoma) - najmanji višekratnik je 3. Dušik u ovoj formuli ima indeks jedan. Otuda zaključak: dijelimo 3 sa 1 i nalazimo da je za dušik jednako IIII.
Vrijednost vodonika i kisika uvijek je lako odrediti. Teže je kada se treba odrediti bez njih. Na primjer , spoj SiCl4. Kako odrediti valenciju elemenata u ovom slučaju? Hlor je u grupi 7. To znači da je njegova valencija ili 7 ili 1 (osam minus broj grupe). Silicijum je u četvrtoj grupi, što znači da je njegov potencijal za stvaranje veza četiri. Postaje logično da hlor u ovoj situaciji pokazuje najnižu valenciju i da je jednak I.
Savremeni udžbenici hemije uvijek sadrže tabelu valencije hemijskih elemenata. Ovo učenicima znatno olakšava zadatak. Tema se izučava u osmom razredu - zna se neorganska hemija.
Moderne reprezentacije
Moderne reprezentacije o valentnosti na osnovu strukture atoma. Atom se sastoji od jezgra i elektrona koji rotiraju u orbitalama.
Samo jezgro se sastoji od protona i neutrona, koji određuju atomsku težinu. Da bi supstanca bila stabilna, njeni energetski nivoi moraju biti ispunjeni i imati osam elektrona.
Kada su u interakciji, elementi teže stabilnosti i ili se odriču svojih nesparenih elektrona ili ih prihvataju. Interakcija se odvija po principu "što je lakše" - davanje ili prihvatanje elektrona. Ovo također određuje kako se valencija mijenja u periodnom sistemu. Broj nesparenih elektrona u vanjskoj energetskoj orbitali jednak je broju grupe.
Kao primjer
Alkalni metal natrijum nalazi se u prvoj grupi Mendeljejevljevog periodnog sistema. To znači da ima jedan nespareni elektron na svom vanjskom energetskom nivou. Hlor je u sedmoj grupi. To znači da hlor ima sedam nesparenih elektrona. Hloru je potreban tačno jedan elektron da dovrši svoj energetski nivo. Natrijum mu predaje svoj elektron i postaje stabilan u spoju. Hlor dobija dodatni elektron i takođe postaje stabilan. Kao rezultat toga, pojavljuje se veza i jaka veza - NaCl - poznati sol. Valentnost hlora i natrijuma u ovom slučaju će biti jednaka 1.
Jedan hemijski element spajaju ili zamjenjuju određeni broj atoma drugog.
Jedinicom valencije se uzima valencija atoma vodika jednaka 1, odnosno vodonik je jednovalentan. Prema tome, valencija elementa pokazuje na koliko je atoma vodika povezan jedan atom elementa u pitanju. Na primjer, HCl, gdje je hlor jednovalentan; H2O, gde je kiseonik dvovalentan; NH 3, gdje je azot trovalentan.
Tabela elemenata sa konstantnom valentnošću.
Formule supstanci mogu se sastaviti prema valencijama njihovih sastavnih elemenata. I obrnuto, znajući valencije elemenata, od njih možete sastaviti kemijsku formulu.
Algoritam za sastavljanje formula supstanci po valenciji.
1. Zapišite simbole elemenata.
2. Odredite valentnost elemenata uključenih u formulu.
3. Pronađite najmanji zajednički višekratnik numeričke vrijednosti valence.
4. Pronađite odnose između atoma elemenata tako što ćete pronađeni najmanji zajednički višekratnik podijeliti odgovarajućim valencijama elemenata.
5. Zapišite indekse elemenata u hemijskoj formuli.
primjer: Hajde da napravimo hemijsku formulu fosfor-oksida.
1. Zapišite simbole:
2. Odredimo valencije:
4. Nađimo odnose između atoma:
5. Zapišite indekse:
Algoritam za određivanje valencije pomoću formula hemijskih elemenata.
1. Zapišite formulu hemijsko jedinjenje.
2. Označiti poznatu valencu elemenata.
3. Pronađite najmanji zajednički višekratnik valencije i indeksa.
4. Pronađite omjer najmanjeg zajedničkog višekratnika i broja atoma drugog elementa. Ovo je željena valencija.
5. Provjerite množenjem valencije i indeksa svakog elementa. Njihovi proizvodi moraju biti jednaki.
primjer: Odredimo valencu vodonik sulfidnih elemenata.
1. Napišimo formulu:
H 2 S
2. Označimo poznatu valenciju:
H 2 S
3. Pronađite najmanji zajednički višekratnik:
H 2 S
4. Pronađite omjer najmanjeg zajedničkog višekratnika i broja atoma sumpora:
H 2 S
5. Uradimo provjeru.
Različiti hemijski elementi razlikuju se po svojoj sposobnosti da formiraju hemijske veze, odnosno da se kombinuju sa drugim atomima. Stoga u složenim tvarima mogu biti prisutni samo u određenim omjerima. Hajde da shvatimo kako odrediti valenciju koristeći periodni sistem.
Postoji takva definicija valencije: to je sposobnost atoma da formira određeni broj kemijskih veza. Za razliku od , ova veličina je uvijek samo pozitivna i označava se rimskim brojevima.
Ova karakteristika za vodonik se koristi kao jedinica, koja se uzima jednaka I. Ovo svojstvo pokazuje s koliko monovalentnih atoma se dati element može kombinirati. Za kiseonik, ova vrijednost je uvijek jednaka II.
Neophodno je poznavati ovu karakteristiku da bi se pravilno snimalo hemijske formule supstance i jednačine. Poznavanje ove količine pomoći će da se uspostavi odnos između broja atoma razne vrste u molekulu.
Ovaj koncept je nastao u hemiji u 19. veku. Frankland je započeo teoriju objašnjavajući kombinaciju atoma u različitim proporcijama, ali njegove ideje o "sili vezivanja" nisu bile previše raširene. Odlučujuća uloga u razvoju teorije pripala je Kekuli. Svojstvo formiranja određenog broja veza nazvao je osnovnošću. Kekulé je vjerovao da je to fundamentalno i nepromjenjivo svojstvo svake vrste atoma. Važni dodaci Butlerov je dao doprinos teoriji. S razvojem ove teorije postalo je moguće vizualno prikazati molekule. Ovo je mnogo pomoglo u proučavanju strukture razne supstance.
Kako periodni sistem može pomoći?
Valentnost možete pronaći gledajući broj grupe u kratkotrajnoj verziji. Za većinu elemenata za koje je ova karakteristika konstantna (zauzima samo jednu vrijednost), ona se poklapa s brojem grupe.
Takva svojstva imaju glavne podgrupe. Zašto? Broj grupe odgovara broju elektrona u vanjskoj ljusci. Ovi elektroni se nazivaju valentnim elektronima. Oni su odgovorni za sposobnost povezivanja s drugim atomima.
Grupa se sastoji od elemenata sa sličnom strukturom elektronske ljuske, a nuklearni naboj raste od vrha do dna. U kratkoročnom obliku, svaka grupa je podijeljena na glavne i sekundarne podgrupe. Predstavnici glavnih podgrupa su s i p elementi, predstavnici sporednih podgrupa imaju elektrone u d i f orbitalama.
Kako odrediti valencu hemijskih elemenata ako se promijeni? Može se podudarati s brojem grupe ili biti jednak broju grupe minus osam, a može imati i druge vrijednosti.
Bitan!Što je element viši i desno, to je manja njegova sposobnost formiranja odnosa. Što se više pomera prema dole i ulevo, to je veće.
Način na koji se mijenja valencija u periodnom sistemu za određeni tip atoma ovisi o strukturi njegove elektronske ljuske. Sumpor, na primjer, može biti dvo-, tetra- i heksavalentan.
U osnovnom (nepobuđenom) stanju sumpora, dva nesparena elektrona nalaze se u 3p podnivou. U tom stanju može se spojiti sa dva atoma vodika i formirati sumporovodik. Ako sumpor pređe u pobuđenije stanje, tada će se jedan elektron premjestiti na slobodni 3d podnivo i bit će 4 nesparena elektrona.
Sumpor će postati četverovalentan. Ako mu date još više energije, onda će se drugi elektron pomaknuti sa 3s podnivoa na 3d. Sumpor će preći u još uzbuđenije stanje i postati heksavalentan.
Konstantno i varijabilno
Ponekad se sposobnost stvaranja hemijskih veza može promijeniti. Zavisi od toga u koje je jedinjenje element uključen. Na primjer, sumpor u H2S je dvovalentan, u SO2 je četverovalentan, au SO3 je heksavalentan. Najveća od ovih vrijednosti naziva se najviša, a najmanja najniža. Najviša i najniža valencija prema periodnom sistemu mogu se utvrditi na sljedeći način: najveća se poklapa sa brojem grupe, a najniža je jednaka 8 minus broj grupe.
Kako odrediti valenciju hemijskih elemenata i da li se ona mijenja? Moramo ustanoviti da li imamo posla sa metalom ili nemetalom. Ako se radi o metalu, potrebno je utvrditi da li pripada glavnoj ili sekundarnoj podgrupi.
- Metali glavnih podgrupa imaju stalnu sposobnost stvaranja hemijskih veza.
- Za metale sekundarnih podgrupa - varijabilno.
- Za nemetale je također varijabilna. U većini slučajeva ima dva značenja - više i niže, ali ponekad može biti veći broj opcije. Primjeri su sumpor, hlor, brom, jod, hrom i drugi.
U jedinjenjima, najnižu valenciju pokazuje element koji je viši i desno u periodnom sistemu, respektivno, najvišu je onaj koji je lijevo i niže.
Često sposobnost formiranja hemijskih veza ima više od dva značenja. Tada ih nećete moći prepoznati sa stola, ali ćete ih morati naučiti. Primjeri takvih supstanci:
- ugljenik;
- sumpor;
- klor;
- brom.
Kako odrediti valenciju elementa u formuli spoja? Ako se zna za druge komponente supstance, to nije teško. Na primjer, trebate izračunati ovo svojstvo za hlor u NaCl. Natrijum je element glavne podgrupe prve grupe, pa je jednovalentan. Shodno tome, hlor u ovoj supstanci takođe može stvoriti samo jednu vezu i takođe je jednovalentan.
Bitan! Međutim, nije uvijek moguće otkriti ovo svojstvo za sve atome u kompleksna supstanca. Uzmimo HClO4 kao primjer. Poznavajući svojstva vodonika, možemo samo utvrditi da je ClO4 monovalentni ostatak.
Kako drugačije možete saznati ovu vrijednost?
Sposobnost formiranja određenog broja veza ne poklapa se uvijek s brojem grupe, au nekim slučajevima će se jednostavno morati naučiti. Ovdje će u pomoć priskočiti tablica valencije kemijskih elemenata koja prikazuje vrijednosti ove vrijednosti. Udžbenik hemije za 8. razred daje vrijednosti za sposobnost kombinovanja sa drugim atomima najčešćih vrsta atoma.
| H, 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 |
Aplikacija
Vrijedi reći da hemičari trenutno jedva koriste koncept valencije prema periodnom sistemu. Umjesto toga, za sposobnost tvari da se formira određeni broj odnosima se koristi koncept oksidacionog stanja, za supstance sa strukturom - kovalentnost, a za supstance sa jonskom strukturom - naboj jona.
Međutim, koncept koji se razmatra koristi se u metodološke svrhe. Uz njegovu pomoć lako je objasniti zašto atomi različite vrste kombinuju u omjerima koje opažamo i zašto su ti omjeri različiti za različite spojeve.
On ovog trenutka pristup prema kojem se kombinacija elemenata u nove supstance uvijek objašnjavala valentnošću prema periodnom sistemu, bez obzira na vrstu veze u spoju, je zastario. Sada znamo da za jonske, kovalentne, metalne veze postoje različiti mehanizmi spajanje atoma u molekule.
Koristan video
Hajde da sumiramo
Koristeći periodni sistem, nije moguće odrediti sposobnost formiranja hemijskih veza za sve elemente. Za one koji pokazuju jednu valentnost prema periodnom sistemu, ona je u većini slučajeva jednaka broju grupe. Ako postoje dvije opcije za ovu vrijednost, onda ona može biti jednaka broju grupe ili osam minus broj grupe. Postoje i posebne tabele pomoću kojih možete saznati ovu karakteristiku.
Gledajući formule raznih spojeva, to je lako primijetiti broj atoma istog elementa u molekulima različitih supstanci nije identičan. Na primjer, HCl, NH 4 Cl, H 2 S, H 3 PO 4, itd. Broj atoma vodonika u ovim jedinjenjima varira od 1 do 4. Ovo nije karakteristično samo za vodonik.
Kako možete pogoditi koji indeks staviti pored oznake hemijskog elementa? Kako se prave formule tvari? To je lako učiniti kada znate valenciju elemenata koji čine molekul date supstance.
– Ovo je svojstvo atoma datog elementa da veže, zadrži ili zamijeni određeni broj atoma drugog elementa u kemijskim reakcijama. Jedinica valencije je valencija atoma vodika. Stoga se ponekad definicija valencije formuliše na sljedeći način: valence – Ovo je svojstvo atoma datog elementa da veže ili zamijeni određeni broj atoma vodika.
Ako je jedan atom vodika vezan za jedan atom datog elementa, tada je element jednovalentan, ako su dva – dvovalentni i itd. Jedinjenja vodonika nisu poznata za sve elemente, ali skoro svi elementi formiraju jedinjenja sa kiseonikom O. Smatra se da je kiseonik stalno dvovalentan.
Konstantna valencija:
I –
H, Na, Li, K, Rb, Cs
II –
O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III –
B, Al, Ga, In
Ali što učiniti ako se element ne kombinira s vodonikom? Zatim valencija potreban element određena valentnošću poznatog elementa. Najčešće se nalazi pomoću valencije kisika, jer je u jedinjenjima njegova valencija uvijek 2. Na primjer, nije teško pronaći valenciju elemenata u sljedećim jedinjenjima: Na 2 O (valencija Na – 1, O – 2), Al 2 O 3 (valencija Al – 3, O – 2).
Hemijska formula date supstance može se sastaviti samo poznavanjem valencije elemenata. Na primjer, lako je kreirati formule za spojeve kao što su CaO, BaO, CO, jer je broj atoma u molekulima isti, jer su valencije elemenata jednake.
Šta ako su valencije različite? Kada postupiti u takvom slučaju? Treba zapamtiti sledeće pravilo: u formuli bilo kojeg kemijskog spoja, proizvod valencije jednog elementa na broj njegovih atoma u molekuli jednak je proizvodu valencije brojem atoma drugog elementa. Na primjer, ako je poznato da je valencija Mn u spoju 7, a O – 2, tada će formula spoja izgledati ovako: Mn 2 O 7.
Kako smo došli do formule?
Razmotrimo algoritam za sastavljanje formula po valentnosti za jedinjenja koja se sastoje od dva hemijska elementa.
Postoji pravilo da je broj valencija jednog hemijskog elementa jednak broju valencija drugog. Razmotrimo primjer formiranja molekule koja se sastoji od mangana i kisika.
Komponovaćemo u skladu sa algoritmom:
1. Zapisujemo simbole hemijskih elemenata jedan pored drugog:
2.
Preko hemijskih elemenata stavljamo brojeve njihove valencije (valentnost hemijskog elementa može se naći u tabeli periodnog sistema Mendeljeva, za mangan –
7, na kiseoniku –
2.
3. Pronađite najmanji zajednički višekratnik (najmanji broj koji je djeljiv sa 7 i 2 bez ostatka). Ovaj broj je 14. Podijelimo ga sa valencijama elemenata 14: 7 = 2, 14: 2 = 7, 2 i 7 će biti indeksi za fosfor i kisik, respektivno. Zamjenjujemo indekse.
Poznavajući valenciju jednog kemijskog elementa, slijedeći pravilo: valencija jednog elementa × broj njegovih atoma u molekuli = valencija drugog elementa × broj atoma ovog (drugog) elementa, možete odrediti valenciju drugog.
Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).
Koncept valencije uveden je u hemiju prije nego što je postala poznata struktura atoma. Sada je utvrđeno da je ovo svojstvo elementa povezano s brojem vanjskih elektrona. Za mnoge elemente, maksimalna valencija proizlazi iz položaja ovih elemenata u periodnom sistemu.
Imate još pitanja? Želite li saznati više o valentnosti?
Za pomoć od tutora -.
blog.site, pri kopiranju materijala u cijelosti ili djelimično, potrebna je veza do originalnog izvora.
Prvi kamen spoticanja za studente hemije. Velika greška je pristup kada učenik ne pokušava razumjeti valentnost, očekujući da će se znanje o tome primijeniti samo od sebe. Ali ovaj pristup je pogrešan, jer bez razumijevanja ovoga dolazimo u ćorsokak naše nesposobnosti da sastavimo čak i najjednostavniju formulu.
Šta je "valencija" elemenata?
Valencija je riječ koju su naučnici preuzeli latinski jezik, što u prevodu znači snaga i prilika. Naravno, naziv nije slučajan i može nam uvelike pomoći u razumijevanju suštine pojma. Uostalom, valencija karakterizira atom sa stanovišta njegove sposobnosti da formira veze s drugim atomima. Drugim riječima, valencija se može smatrati sposobnošću atoma da formira veze kroz koje se pojavljuju molekuli.
Odrediti valencija elementa uvijek samo rimskim brojevima. Njegovu vrijednost za različite atome možete vidjeti u posebnoj tabeli.
Koje su karakteristike valencije elemenata?
Sve supstance koje imaju valenciju karakteriše činjenica da je ona ili konstantna (u svim vezama) ili promenljiva. Konstantna valencija je karakteristika vrlo male grupe supstanci (vodonik, fluor, natrijum, kalij, kiseonik, itd. Na svetu postoji mnogo više atoma koji imaju promenljivu valenciju. U različitim reakcijama, u interakciji sa različitim atomima, oni postaju različiti Na primjer, dušik u jedinjenju NH3 ima valenciju III, budući da je vezan za tri atoma, au prirodi dolazi sa valentnošću od 1 do 4. Opet, različite valencije su češća pojava.
Utjecaj valencije elemenata u hemijskim reakcijama.
Čak i nakon što su naučnici saznali da atom nije najmanja čestica na svijetu, već su radili s ovim konceptom. Shvatili su da postoji unutrašnji faktor, što utiče na protok hemijska reakcija razne supstance. Zbog činjenice da su naučnici drugačije vidjeli strukturu molekula, koncept „ valencija elementa“doživjela nekoliko metamorfoza.
Valencija tvari određena je brojem vanjskih elektrona atoma. Broj elektrona koji atom ima, maksimalan broj veza koje može napraviti. Dakle, "valencija" se odnosi na broj elektronskih parova atoma.
Iako se elektronska teorija pojavila mnogo kasnije, nakon "cijepanja" atoma na manje čestice, naučnici su i dalje bili prilično uspješni u određivanju valencije u većini slučajeva. U tome su uspjeli zahvaljujući hemijskoj analizi supstanci.
Bio je to težak posao: prije svega, bilo je potrebno odrediti masu elementa u njegovom čistom obliku. Dalje, koristeći hemijska analiza, naučnici su utvrdili kakav je sastav jedinjenja, pa su tek tada mogli izračunati koliko atoma sadrži molekul supstance.
Ova metoda se još uvijek koristi, ali nije univerzalna. To čini zgodnim definiranje elementa u jednostavno povezivanje supstance. Na primjer, sa monovalentnim vodonikom ili dvovalentnim kisikom.
Ali čak i kada se radi s kiselinama, metoda nije posebno uspješna. Ne, možemo ga djelomično koristiti, na primjer, pri određivanju valencije spojeva kiselih ostataka.
To izgleda ovako: koristeći saznanje da je valencija kisika uvijek jednaka dva, lako možemo izračunati valencu cijelog kiselinskog ostatka. Na primjer, u H 2 SO 3 valencija SO 3 je I, u HClO 3 valencija ClO 3 je I.
Valencija elemenata u formulama.
Kao što smo već rekli, koncept “ valencija elemenata"vezano za elektronsku strukturu atoma. Ali ovo nije jedina vrsta veze koja postoji u prirodi. Hemičarima su poznati i jonski, kristalni i drugi oblici strukture materije. Za takve strukture valencija više nije toliko relevantna, ali kada radimo s formulama molekularnih reakcija, to svakako moramo uzeti u obzir.
Da bismo napravili formulu, moramo urediti sve indekse koji balansiraju broj atoma koji ulaze u reakciju. Samo znajući valentnost supstanci možemo ispravno postaviti indekse. Suprotno tome, znajući molekularnu formulu i imajući indekse, možete saznati valenciju elemenata koji čine tvar.
Za izvođenje takvih proračuna važno je zapamtiti da će valencije oba elementa koji ulaze u reakciju biti jednake, što znači da je za pretragu potrebno pronaći najmanji zajednički višekratnik.
Na primjer, uzmimo željezni oksid. IN hemijska veza Uključujemo gvožđe i kiseonik. U ovoj reakciji gvožđe ima valenciju III, a kiseonik II. Lakim proračunima utvrđujemo da je najmanji zajednički višekratnik 6. To znači da formula izgleda kao Fe 2 O 3.
Neobični načini određivanja valencije elemenata.
Ima više nestandardnih, ali zanimljive načine određivanje valencije supstance. Ako dobro poznajete svojstva elementa, tada možete čak i vizualno odrediti valencu. Na primjer, bakar. Njegovi oksidi će biti crveni i crni, a hidroksidi žuti i plavi.
Vidljivost.
Da bi valencija elementa bilo jasnije, preporučuju pisanje strukturnih formula. Stvarajući ih mi pišemo simboli atoma, a zatim nacrtajte linije na osnovu valencije. Tamo svaka linija označava veze svakog od elemenata i ispada vrlo jasno.