Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 7 клас. Повні уроки>>Хімія: Валентність хімічних елементів. Визначення валентності за формулами бінарних сполук. Повні уроки

Мета уроку

1.    Засвоїти поняття валентність;
2.    Навчити визначати валентність елементів за формулами їх сполук;
3.    Повторити, поглибити знання про будову речовини;

Хід уроку

Валентність хімічних елементів

Валентність елемента - це його здатність утворювати певне число хімічних зв'язків. За кількістю рисок у вже знайомих нам формулах декількох молекул видно, що водень і хлор одновалентних, кисень - двовалентний, а азот - трьохвалентний.

Валентність визначається як кількість електронних пар, якими даний атом пов'язаний з іншими атомами.

Малюнок 1. Таблиця валентних кутів.

Оскільки в хімічному зв'язку беруть участь тільки електрони зовнішніх оболонок, такі електрони називають валентними. Одинична (проста) ковалентний зв'язок виникає, коли атоми ділять між собою одну пару валентних електронів.

Структурні формули наглядно показують послідовність зв'язування атомів в молекулі і валентність елементів, проте якщо така докладна інформація не потрібна, молекули можна записувати у вигляді скорочених хімічних формул. Наприклад, вже знайомі нам молекули в цьому випадку виглядають так:
H₂      Cl₂     O₂    H₂O    N₂H₄     N₂H₂    N₂

Цифра, що стоїть внизу праворуч від символу елемента, називається індексом. Індекс показує, скільки атомів даного елемента міститься в молекулі. Індекс 1 ніколи не пишуть. Такі формули називають скороченими, але частіше - молекулярними формулами, тому що вони відображають склад (але не структуру!) молекул. Молекулярні формули можна складати за валентністю входять до них елементів. І навпаки, знаючи валентності елементів, можна правильно скласти з них молекулу.

Але як визначають валентності елементів? Для цього можна скористатися нашими знаннями про будову зовнішніх електронних оболонок атомів, як ми це вже робили при визначенні валентностей водню, хлору, натрію, фтору, кисню та азоту в їх конкретних хімічних сполуках.

Малюнок 2. Періодична система хімічних елементів.

Деякі елементи виявляють в будь-яких з'єднаннях одну і ту ж валентність. Такі, наприклад, водень, натрій, калій, срібло, фтор (валентність I); або магній, кальцій (валентність II). Інші елементи можуть - в залежності від партнерів по хімічній реакції - проявляти кілька різних валентностей.

У той час, коли хіміки ще нічого не знали про будову атомів, вони успішно визначили валентності багатьох елементів за даними хімічного аналізу.

Аналіз дозволяє з'ясувати склад з'єднання, тобто кількісне співвідношення атомів різних елементів у молекулі - молекулярну формулу. Робиться це шляхом точного визначення маси кожного елемента в зразку, ретельно очищеному від домішок інших речовин. З методикою аналізу ви докладно познайомитеся в 10 класі. Зараз же ми скористаємося результатами вже проведеного аналізу для визначення валентності, наприклад, азоту.
Припустимо, аналіз чистого зразка газу аміаку дає для його молекули молекулярну формулу NH3. Можна скористатися тією обставиною, що валентність водню завжди I (традиційно валентність позначають римськими цифрами). Оскільки водень завжди одновалентен, його атоми в цьому з'єднанні не можуть бути пов'язані між собою. Значить, вони пов'язані з азотом. Висновок: валентність азоту III.

Ще одне спостереження: кисень у всіх з'єднаннях двовалентний. Тому, наприклад, в поєднанні SO2 валентність сірки може бути тільки IV (валентність кисню II помножити на 2 атоми кисню = 4), а в з'єднанні SO3 валентність сірки - VI (валентність кисню II помножити на 3 атоми кисню = 6).

У більш складних випадках можна дати лише часткову відповідь, але і він буває корисний. Наприклад, про з'єднання HClO4 ми можемо лише сказати, що залишок ClO4 - одновалентний (так як ми відняли від нього одновалентних атом водню). У поєднанні H2SO4 залишок SO4 - двовалентний (відняли два одновалентних атома водню). Тому для визначення валентності якого-небудь елемента годяться тільки його прості з'єднання з воднем і киснем, що містять тільки один атом досліджуваного елемента. Вимога простоти досить істотно. Наприклад, за складом з'єднання СН4 (метан) можна правильно укласти, що елемент вуглець чотиривалентним. Але існує і складне з'єднання вуглецю С6Н4 (бензол), за яким судити про валентності вуглецю тільки з результатів аналізу важко.

Будь ласка, перегляне цей науковий відео матеріал

На таблиці, що приведена нижче - валентності деяких елементів, які традиційно записуються римськими цифрами. Для елементів зі змінною валентністю перша цифра - найбільш поширена валентність. У дужках дані валентності, що зустрічаються рідше. Зірочками позначені елементи з постійною валентністю.

Отже тепер ви знаєте достатньо, щоб правильно визначати валентності багатьох елементів за правилом октету та за електронною будовою їх атомів. Можна так і надходити в подальшому, не обтяжуючи себе завчанням валентностей найважливіших елементів. Але на практиці їх простіше вивчити, щоб не витрачати щоразу час на малювання електронних формул і структур Льюїса.

Контролюючий блок №1

1.    Розкрийте поняття «валентність».
2.    Які електрони називають валентними?
3.    Як називается цифра, що стоїть внизу праворуч від символу елемента?
4.    Якими цифрами традиційно записується валентність?

Визначення валентності за формулами бінарних сполук

Адже  зараз розберемося в тому, як складають молекулярні формули за вже відомим валентності елементів. Нам потрібно навчитися робити це для складних речовин, що складаються з двох елементів.
Наприклад, треба записати формулу сполуки заліза (III) з киснем (з'єднання елементів з киснем називаються оксидами). Запишемо хімічні символи заліза (Fe) і кисню (O), а над символами поставимо валентності цих елементів. Потім перемістимо вниз і хрест-навхрест значення валентностей, записавши їх справа (і внизу) близько символів елементів у вигляді індексів:

Малюнок 3. Формула сполуки оксиду заліза (III)

Малюнок 4. Оксид заліза III (зовнішній вигляд)

Тепер зробимо перевірку. Два атома 3-х валентного заліза дадуть в сумі (2 х III = 6) вільних валентностей і стільки ж вільних валентностей (3 х II = 6) забезпечать три атома II-х валентного кисню. Вільних, невикористаних валентностей у атомів не залишилося. Значить, формула оксиду заліза (III) складена правильно: Fe2O3.

Фактично, завдання зводиться до пошуку найменшого спільного кратного для валентностей двох елементів. Пояснимо це на ще одному прикладі. Напишемо формулу сполуки сірки (VI) з киснем:
VI    II
S₂   O₆
На перший погляд здається, що формула складено правильно. Насправді для чисел 2 і 6 є найменше спільне кратне - 6, тому обидва індекси можна скоротити вдвічі:
 VI  II
S  O₃
Тепер молекулярна формула оксиду сірки (VI) написана правильно.

   
Малюнок 5. Просторова модель молекули -SO3

На цьому відео ви можете спостерігати горіння сірки в кисні

Контролюючий блок №2

1.    Наведіть приклади валентності таких хімічних елементів: водень, срібло, ртуть, берилій, кисень, свинець, алюміній, вуглець.
2.    Запишіть формулу сполуки заліза (III) з киснем.

Список джерел

1.    Зайцев І.Д., Асєєв Г.Г. "Фізико-хімічні властивості бінарних і багатокомпонентних розчинів неорганічних речовин" М.: Хімія, 2008
2.    Карапетьянц М.Х. Дракіно С.І. Загальна та неорганічна хімія. М.: Хімія 2004
3.    Левіна Р.Я., Скварченко В.Р., Шабаров Ю.С. "Практичні роботи з органічної хімії" Вип.5, М.: ІМУ, 2000
Урок на тему: " Валентність хімічних елементів.  Визначення валентності за формулами бінарних сполук " підготувала вчитель хімії Гончар Олена Петрівна м. Львів

Відредаговано та надіслано Горбатко С. М.

Над уроком працювали

Горбатко С. М.

Гончар О. П.

Зонков В.А.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.