Powód częstej chęci jedzenia słodyczy. Dlaczego masz ochotę na słodycze i czym możesz je zastąpić? Czego brakuje w organizmie? Kto bardziej kocha słodycze?
Wartościowość– zdolność elementów do przyłączania do siebie innych elementów.
Mówienie w prostym języku, jest to liczba pokazująca, ile pierwiastków może przyłączyć się do siebie dany atom.
Kluczową kwestią w chemii jest prawidłowe zapisanie wzorów związków.
Jest kilka zasad, które nam to ułatwią prawidłowy skład formuły
- Wartościowość wszystkich metali głównych podgrup jest równa numerowi grupy:
Na rysunku przedstawiono przykład podgrupy głównej i drugorzędnej grupy I.
2. Wartościowość tlenu wynosi dwa
3. Wartościowość wodoru wynosi jeden
4. Niemetale wykazują dwa rodzaje wartościowości:
- Najniższy (8. grupa)
- Najwyższy (równy numerowi grupy)
A) W związkach z metalami niemetale wykazują niższą wartościowość!
B) W związkach binarnych suma wartościowości atomu jednego rodzaju jest równa sumie wartościowości atomu innego rodzaju!
Wartościowość aluminium wynosi trzy (aluminium jest metalem Grupa III). Wartościowość tlenu wynosi dwa. Suma wartościowości dwóch atomów glinu wynosi 6. Suma wartościowości trzech atomów tlenu również wynosi 6.
1) Określ wartościowość pierwiastków w związkach:
Wartościowość aluminium wynosi III. We wzorze 1 atom => wartościowość całkowita jest również równa 3. Zatem dla wszystkich atomów chloru wartościowość będzie również równa 3 (reguła związków binarnych). 3:3=1. Wartościowość chloru wynosi 1.
Wartościowość tlenu wynosi 2. W związku są 3 atomy tlenu => całkowita wartościowość wynosi 6. Dla dwóch atomów całkowita wartościowość wynosi 6 => dla jednego atomu żelaza - 3 (6:2 = 3)
2) Ułóż wzory na związek składający się z:
sodu i tlenu
Wartościowość tlenu wynosi II.
Sód jest metalem pierwszej grupy podgrupy głównej => jego wartościowość wynosi I.
Różne pierwiastki chemiczne różnią się zdolnością do tworzenia wiązań chemicznych, czyli łączenia się z innymi atomami. Dlatego w substancjach złożonych mogą występować tylko w określonych proporcjach. Zastanówmy się, jak określić wartościowość za pomocą układu okresowego.
Istnieje taka definicja wartościowości: jest to zdolność atomu do tworzenia określonej liczby wiązań chemicznych. W przeciwieństwie do , ilość ta jest zawsze tylko dodatnia i jest oznaczona cyframi rzymskimi.
Tę cechę wodoru przyjmuje się jako jednostkę, którą przyjmuje się jako równą I. Właściwość ta pokazuje, z iloma jednowartościowymi atomami może łączyć się dany pierwiastek. Dla tlenu wartość ta jest zawsze równa II.
Aby dokonać prawidłowego zapisu, konieczna jest znajomość tej cechy wzory chemiczne substancje i równania. Znajomość tej ilości pomoże ustalić związek między liczbą atomów różne rodzaje w cząsteczce.
Pojęcie to powstało w chemii w XIX wieku. Frankland stworzył teorię wyjaśniającą kombinację atomów w różnych proporcjach, ale jego poglądy na temat „siły wiązania” nie były zbyt rozpowszechnione. Decydująca rola w rozwoju teorii przypadła Kekuli. Właściwość tworzenia określonej liczby wiązań nazwał zasadowością. Kekulé uważał, że jest to podstawowa i niezmienna właściwość każdego rodzaju atomu. Butlerov dokonał ważnych uzupełnień do teorii. Wraz z rozwojem tej teorii możliwe stało się wizualne przedstawienie cząsteczek. Było to bardzo pomocne w badaniu struktury różnych substancji.
W jaki sposób układ okresowy może być pomocny?
Wartościowość można znaleźć, patrząc na numer grupy w wersji krótkoterminowej. Dla większości elementów, dla których cecha ta jest stała (przyjmuje tylko jedną wartość), pokrywa się ona z numerem grupy.
Właściwości takie mają główne podgrupy. Dlaczego? Numer grupy odpowiada liczbie elektronów w powłoce zewnętrznej. Elektrony te nazywane są elektronami walencyjnymi. Odpowiadają za zdolność łączenia się z innymi atomami.
Grupa składa się z elementów o podobnej strukturze powłoki elektronicznej, a ładunek jądrowy rośnie od góry do dołu. W formie krótkoterminowej każda grupa jest podzielona na podgrupy główne i drugorzędne. Przedstawicielami głównych podgrup są elementy s i p, przedstawiciele podgrup bocznych mają elektrony na orbitali d i f.
Jak określić wartościowość pierwiastki chemiczne jeśli to się zmieni? Może pokrywać się z numerem grupy lub być równy numerowi grupy minus osiem, a także przyjmować inne wartości.
Ważny! Im wyżej i na prawo element, tym mniejsza jego zdolność do tworzenia relacji. Im bardziej jest przesunięty w dół i w lewo, tym jest większy.
Sposób, w jaki zmienia się wartościowość w układzie okresowym danego atomu, zależy od struktury jego powłoki elektronowej. Na przykład siarka może być dwu-, cztero- i sześciowartościowa.
W stanie podstawowym (niewzbudzonym) siarki dwa niesparowane elektrony znajdują się w podpoziomie 3p. W tym stanie może łączyć się z dwoma atomami wodoru i tworzyć siarkowodór. Jeśli siarka przejdzie w stan bardziej wzbudzony, wówczas jeden elektron przejdzie do wolnego podpoziomu 3d i pozostaną 4 niesparowane elektrony.
Siarka stanie się czterowartościowa. Jeśli dodasz mu jeszcze więcej energii, wówczas kolejny elektron przesunie się z podpoziomu 3s do 3d. Siarka przejdzie w jeszcze bardziej wzbudzony stan i stanie się sześciowartościowa.
Stałe i zmienne
Czasami zdolność do tworzenia wiązań chemicznych może się zmienić. Zależy to od tego, w jakim związku znajduje się dany pierwiastek. Na przykład siarka w H2S jest dwuwartościowa, w SO2 czterowartościowa, a w SO3 sześciowartościowa. Największa z tych wartości nazywana jest najwyższą, a najmniejsza – najniższą. Najwyższą i najniższą wartościowość według układu okresowego można ustalić w następujący sposób: najwyższa pokrywa się z numerem grupy, a najniższa jest równa 8 minus numer grupy.
Jak określić wartościowość pierwiastków chemicznych i czy się zmienia? Musimy ustalić, czy mamy do czynienia z metalem, czy niemetalem. Jeśli jest to metal, należy ustalić, czy należy on do podgrupy głównej, czy drugorzędnej.
- Metale głównych podgrup mają stałą zdolność do tworzenia wiązań chemicznych.
- Dla metali podgrup drugorzędnych - zmienne.
- W przypadku niemetali jest on również zmienny. W większości przypadków nabiera ono dwóch znaczeń – wyższego i niższego, ale czasami może tak być większa liczba opcje. Przykładami są siarka, chlor, brom, jod, chrom i inne.
W związkach najniższą wartościowość wykazuje pierwiastek znajdujący się odpowiednio wyżej i po prawej stronie układu okresowego, najwyższą zaś pierwiastek znajdujący się po lewej stronie i niżej.
Często zdolność do tworzenia wiązań chemicznych nabiera więcej niż dwóch znaczeń. Wtedy nie będziesz w stanie ich rozpoznać na podstawie tabeli, ale będziesz musiał się ich nauczyć. Przykłady takich substancji:
- węgiel;
- siarka;
- chlor;
- brom.
Jak określić wartościowość pierwiastka we wzorze związku? Jeśli znane są inne składniki substancji, nie jest to trudne. Na przykład musisz obliczyć tę właściwość dla chloru w NaCl. Sód jest pierwiastkiem głównej podgrupy pierwszej grupy, a więc jest jednowartościowy. W związku z tym chlor w tej substancji może również tworzyć tylko jedno wiązanie i również jest jednowartościowy.
Ważny! Jednak nie zawsze można znaleźć tę właściwość dla wszystkich atomów w złożonej substancji. Weźmy jako przykład HClO4. Znając właściwości wodoru, możemy jedynie ustalić, że ClO4 jest resztą jednowartościową.
Jak inaczej można znaleźć tę wartość?
Umiejętność tworzenia określonej liczby połączeń nie zawsze pokrywa się z numerem grupy, a w niektórych przypadkach trzeba się jej po prostu nauczyć. Tutaj dalej pomoc nadejdzie tabela wartościowości pierwiastków chemicznych, która pokazuje wartości tej wartości. Podręcznik chemii dla klasy 8 podaje wartości zdolności łączenia się z innymi atomami najpopularniejszych typów atomów.
| 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 |
| Kr | 2, 3, 6 |
| S | 2, 4, 6 |
| N | 3, 4 |
| P | 3, 5 |
| Sn, Pb | 2, 4 |
| Cl, Br, I | 1, 3, 5, 7 |
Aplikacja
Warto powiedzieć, że chemicy obecnie prawie nie posługują się pojęciem wartościowości według układu okresowego. Zamiast tego pojęcie stopnia utlenienia stosuje się do określenia zdolności substancji do tworzenia określonej liczby zależności, dla substancji o strukturze - kowalencji, a dla substancji o strukturze jonowej - ładunku jonowego.
Rozważana koncepcja służy jednak celom metodologicznym. Za jego pomocą łatwo jest wyjaśnić, dlaczego atomy różne rodzajełączą się w obserwowanych przez nas proporcjach i dlaczego te stosunki są różne dla różnych związków.
NA ten moment podejście, zgodnie z którym łączenie pierwiastków w nowe substancje zawsze wyjaśniano za pomocą wartościowości według układu okresowego, niezależnie od rodzaju wiązania w związku, jest przestarzałe. Teraz wiemy, że istnieją wiązania jonowe, kowalencyjne i metaliczne różne mechanizmyłączenie atomów w cząsteczki.
Przydatne wideo
Podsumujmy to
Korzystając z układu okresowego nie można określić zdolności wszystkich pierwiastków do tworzenia wiązań chemicznych. Dla tych, które według układu okresowego wykazują jedną wartościowość, w większości przypadków jest ona równa numerowi grupy. Jeśli istnieją dwie opcje tej wartości, może ona być równa numerowi grupy lub ośmiu minus numer grupy. Istnieją również specjalne tabele, dzięki którym można sprawdzić tę cechę.
Wartościowość to zdolność atomu tego elementu tworzą określoną liczbę wiązań chemicznych.
Mówiąc obrazowo, wartościowość to liczba „rąk”, którymi atom przylega do innych atomów. Naturalnie atomy nie mają żadnych „rąk”; ich rolę pełni tzw. elektrony walencyjne.
Można to powiedzieć inaczej: Wartościowość to zdolność atomu danego pierwiastka do przyłączania określonej liczby innych atomów.
Należy jasno zrozumieć następujące zasady:
Istnieją pierwiastki o stałej wartościowości (jest ich stosunkowo niewiele) i elementy o wartościowości zmiennej (jest ich większość).
Należy pamiętać o elementach o stałej wartościowości:
Pozostałe pierwiastki mogą wykazywać różną wartościowość.
Najwyższa wartościowość pierwiastka w większości przypadków pokrywa się z numerem grupy, w której element się znajduje.
Na przykład mangan występuje w grupa VII(podgrupa boczna), najwyższa wartościowość Mn wynosi siedem. Krzem należy do grupy IV (podgrupa główna), jego najwyższa wartościowość wynosi cztery.
Należy jednak pamiętać, że najwyższa wartościowość nie zawsze jest jedyną możliwą. Na przykład najwyższa wartościowość chloru wynosi siedem (upewnij się o tym!), ale znane są związki, w których ten pierwiastek wykazuje wartościowość VI, V, IV, III, II, I.
Ważne jest, aby pamiętać o kilku wyjątki: maksymalna (i jedyna) wartościowość fluoru to I (a nie VII), tlen - II (a nie VI), azot - IV (zdolność azotu do wykazywania wartościowości V to popularny mit, który można spotkać nawet w niektórych szkołach podręczniki).
Wartościowość i stopień utlenienia nie są pojęciami identycznymi.
Pojęcia te są dość zbliżone, ale nie należy ich mylić! Stopień utlenienia ma znak (+ lub -), wartościowość nie; stopień utlenienia pierwiastka w substancji może wynosić zero, wartościowość wynosi zero tylko wtedy, gdy mamy do czynienia z izolowanym atomem; wartość liczbowa stopnia utlenienia może NIE pokrywać się z wartościowością. Na przykład wartościowość azotu w N2 wynosi III, a stopień utlenienia = 0. Wartościowość węgla w kwasie mrówkowym wynosi = IV, a stopień utlenienia = +2.
Jeśli znana jest wartościowość jednego z pierwiastków w związku binarnym, można znaleźć wartościowość drugiego.
Odbywa się to po prostu. Pamiętaj o formalnej zasadzie: iloczyn liczby atomów pierwszego pierwiastka w cząsteczce i jego wartościowości musi być równy podobnemu iloczynowi drugiego pierwiastka.
W związku A x B y: wartościowość (A) x = wartościowość (B) y
Przykład 1. Znajdź wartościowość wszystkich pierwiastków w związku NH 3.
Rozwiązanie. Znamy wartościowość wodoru - jest ona stała i równa I. Wartościowość H mnożymy przez liczbę atomów wodoru w cząsteczce amoniaku: 1 3 = 3. Zatem dla azotu iloczyn 1 (liczba atomów N) przez X (wartościowość azotu) również powinna wynosić 3. Oczywiście X = 3. Odpowiedź: N(III), H(I).
Przykład 2. Znajdź wartościowość wszystkich pierwiastków w cząsteczce Cl 2 O 5.
Rozwiązanie. Tlen ma stałą wartościowość (II), cząsteczka tego tlenku zawiera pięć atomów tlenu i dwa atomy chloru. Niech wartościowość chloru = X. Utwórzmy równanie: 5 2 = 2 X. Oczywiście X = 5. Odpowiedź: Cl(V), O(II).
Przykład 3. Znajdź wartościowość chloru w cząsteczce SCl 2, jeśli wiadomo, że wartościowość siarki wynosi II.
Rozwiązanie. Gdyby autorzy problemu nie podali nam wartościowości siarki, nie byłoby możliwe jego rozwiązanie. Zarówno S, jak i Cl są pierwiastkami o zmiennej wartościowości. Biorąc pod uwagę Dodatkowe informacje, rozwiązanie konstruuje się według schematu z przykładów 1 i 2. Odpowiedź: Cl(I).
Znając wartościowość dwóch pierwiastków, możesz utworzyć wzór na związek binarny.
W przykładach 1 - 3 wyznaczyliśmy wartościowość ze wzoru, teraz spróbujmy wykonać procedurę odwrotną.
Przykład 4. Napisz wzór na związek wapnia i wodoru.
Rozwiązanie. Znane są wartościowości wapnia i wodoru - odpowiednio II i I. Niech wzór żądanego związku będzie Ca x H y. Ponownie układamy dobrze znane równanie: 2 x = 1 y. Jako jedno z rozwiązań tego równania możemy przyjąć x = 1, y = 2. Odpowiedź: CaH 2.
„Dlaczego dokładnie CaH 2? - pytasz. - Przecież warianty Ca 2 H 4 i Ca 4 H 8, a nawet Ca 10 H 20 nie zaprzeczają naszej regule!”
Odpowiedź jest prosta: weź minimum możliwa wartość x i y. W podanym przykładzie te minimalne (naturalne!) wartości wynoszą dokładnie 1 i 2.
„Więc związki takie jak N 2 O 4 czy C 6 H 6 są niemożliwe?” – pytasz. „Czy te wzory należy zastąpić NO 2 i CH?”
Nie, są możliwe. Ponadto N 2 O 4 i NO 2 są całkowicie różne substancje. Ale wzór CH w ogóle nie odpowiada żadnej naprawdę stabilnej substancji (w przeciwieństwie do C 6 H 6).
Pomimo tego wszystkiego, co zostało powiedziane, w większości przypadków można kierować się zasadą: bierz najmniejsze wartości indeksy.
Przykład 5. Napisz wzór na związek siarki i fluoru, jeśli wiadomo, że wartościowość siarki wynosi sześć.
Rozwiązanie. Niech wzór związku będzie wynosił S x F y . Podano wartościowość siarki (VI), wartościowość fluoru jest stała (I). Formułujemy równanie ponownie: 6 x = 1 y. Łatwo zrozumieć, że najmniejsze możliwe wartości zmiennych to 1 i 6. Odpowiedź: SF 6.
Tutaj są wszystkie główne punkty.
Teraz sprawdź sam! Sugeruję przejście przez skrót test na temat „Walencja”.
Pojęcie wartościowość pochodzi od łacińskiego słowa „valentia” i było znane już w połowie XIX wieku. Pierwsza „obszerna” wzmianka o wartościowości pojawiła się w pracach J. Daltona, który argumentował, że wszystkie substancje składają się z atomów połączonych ze sobą w określonych proporcjach. Następnie Frankland wprowadził samo pojęcie wartościowości, które znalazł dalszy rozwój w pracach Kekule, który mówił o związku między wartościowością a wiązaniem chemicznym, A.M. Butlerov, który w swojej teorii struktury związki organiczne powiązana wartościowość z reaktywnością jednego lub drugiego związek chemiczny i D.I. Mendelejewa (w układzie okresowym pierwiastków chemicznych najwyższą wartościowość pierwiastka określa numer grupy).
DEFINICJA
Wartościowość to liczba wiązań kowalencyjnych, jakie może utworzyć atom w połączeniu z wiązaniem kowalencyjnym.
Wartościowość pierwiastka zależy od liczby niesparowanych elektronów w atomie, ponieważ biorą one udział w tworzeniu wiązań chemicznych między atomami w cząsteczkach związków.
Stan podstawowy atomu (stan o minimalnej energii) charakteryzuje się konfiguracją elektronową atomu, która odpowiada położeniu pierwiastka w układzie okresowym. Stan wzbudzony to nowy stan energetyczny atomu, z nowym rozkładem elektronów na poziomie walencyjnym.
Konfiguracje elektronowe elektronów w atomie można przedstawić nie tylko w formie formuły elektroniczne, ale także za pomocą elektronicznych formuł graficznych (energia, ogniwa kwantowe). Każda komórka oznacza orbital, strzałka wskazuje elektron, kierunek strzałki (w górę lub w dół) wskazuje spin elektronu, wolna komórka reprezentuje wolny orbital, który może zająć elektron pod wpływem wzbudzenia. Jeśli w komórce znajdują się 2 elektrony, takie elektrony nazywamy sparowanymi, jeśli jest 1 elektron, nazywamy je niesparowanymi. Na przykład:
6 do 1s 2 2s 2 2p 2
Orbitale się wypełniają w następujący sposób: najpierw jeden elektron o tych samych spinach, a następnie drugi elektron o przeciwnych spinach. Ponieważ podpoziom 2p ma trzy orbitale z ta sama energia, wówczas każdy z dwóch elektronów zajmował jeden orbital. Jeden orbital pozostał wolny.
Wyznaczanie wartościowości pierwiastka za pomocą elektronicznych wzorów graficznych
Wartościowość pierwiastka można określić za pomocą wzorów elektronowo-graficznych na konfiguracje elektronowe elektronów w atomie. Rozważmy dwa atomy - azot i fosfor.
7 N 1s 2 2s 2 2p 3
Ponieważ Wartościowość pierwiastka zależy od liczby niesparowanych elektronów, dlatego wartościowość azotu wynosi III. Ponieważ atom azotu nie ma pustych orbitali, stan wzbudzony nie jest możliwy dla tego pierwiastka. Jednakże III nie jest maksymalną wartościowością azotu, maksymalna wartościowość azotu wynosi V i jest określona przez numer grupy. Dlatego należy pamiętać, że za pomocą elektronicznych wzorów graficznych nie zawsze możliwe jest określenie najwyższej wartościowości, a także wszystkich wartościowości charakterystycznych dla tego pierwiastka.
15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
W stanie podstawowym atom fosforu ma 3 niesparowane elektrony, dlatego wartościowość fosforu wynosi III. Jednakże w atomie fosforu występują wolne orbitale d, dlatego elektrony znajdujące się na podpoziomie 2s mogą łączyć się w pary i zajmować wolne orbitale podpoziomu d, tj. wejść w stan podekscytowania.
Teraz atom fosforu ma 5 niesparowanych elektronów, dlatego fosfor ma również wartościowość V.
Elementy posiadające wiele wartości wartościowości
Elementy grup IVA – VIIA mogą mieć kilka wartościowości i z reguły wartościowość zmienia się w krokach co 2 jednostki. Zjawisko to wynika z faktu, że elektrony uczestniczą parami w tworzeniu wiązania chemicznego.
W przeciwieństwie do elementów głównych podgrup, elementy podgrup B w większości związków nie wykazują wyższej wartościowości równej numerowi grupy, na przykład miedzi i złota. Ogólnie rzecz biorąc, elementy przejściowe wykazują dużą różnorodność właściwości chemiczne, co można wytłumaczyć dużym zestawem wartościowości.
Rozważmy elektroniczne wzory graficzne pierwiastków i ustalmy, dlaczego pierwiastki mają różną wartościowość (ryc. 1).
Zadania: wyznaczyć możliwości wartościowości atomów As i Cl w stanie podstawowym i wzbudzonym.
