Come determinare la valenza nei composti con le formule. Possibilità di valenza di atomi di elementi chimici

Il concetto di "valenza" si è formato in chimica dall'inizio del XIX secolo. Lo scienziato inglese E. Frankland ha notato che tutti gli elementi possono formare solo un certo numero di legami con gli atomi di altri elementi. Lo chiamava "potere connettivo". Successivamente, lo scienziato tedesco F. A. Kekule studiò il metano e giunse alla conclusione che un atomo di carbonio può attaccare solo quattro atomi di idrogeno in condizioni normali.

Lo chiamava di base. La basicità del carbonio è quattro. Cioè, il carbonio può formare quattro legami con altri elementi.

Il concetto è stato ulteriormente sviluppato nelle opere di D. I. Mendeleev. Dmitry Ivanovich ha sviluppato la teoria dei cambiamenti periodici nelle proprietà delle sostanze semplici. Ha definito la forza di connessione come la capacità di un elemento di attaccare un certo numero di atomi di un altro elemento.

Definizione secondo la tavola periodica

La tavola periodica consente di determinare facilmente la basicità degli elementi. Per questo hai bisogno saper leggere la tavola periodica. La tabella ha otto gruppi in verticale e punti in orizzontale. Se il periodo è composto da due righe, viene chiamato grande e se è composto da una - piccolo. Gli elementi verticalmente in colonne, in gruppi sono distribuiti in modo non uniforme. La valenza è sempre indicata da numeri romani.

Per determinare la valenza, devi sapere di cosa si tratta. Per i metalli dei sottogruppi principali è sempre costante, mentre per i non metalli e i metalli dei sottogruppi secondari può essere variabile.

La costante è uguale al numero del gruppo. Una variabile può essere maggiore o minore. La variabile più alta è uguale al numero del gruppo e quella più bassa è calcolata dalla formula: otto meno il numero del gruppo . Durante la definizione, tieni presente:

• per l'idrogeno è uguale a I;
• l'ossigeno ha II.

Se il composto ha un atomo di idrogeno o di ossigeno, non è difficile determinarne la valenza, soprattutto se abbiamo un idruro o un ossido di fronte a noi.

Formula e algoritmo

La valenza più piccola per quegli elementi che si trovano a destra e sopra nella tabella. Al contrario, se l'elemento è più basso ea sinistra, sarà più alto. Per definirla è necessario seguire l'algoritmo universale:

Esempio: prendi il composto di ammoniaca - NH3. Sappiamo che l'atomo di idrogeno ha una valenza costante ed è uguale a I. Moltiplichiamo I per 3 (il numero di atomi): il multiplo più piccolo è 3. Per l'azoto in questa formula, l'indice è uguale a uno. Da qui la conclusione: dividiamo 3 per 1 e otteniamo che per l'azoto è uguale a IIII.

Il valore di idrogeno e ossigeno è sempre facile da determinare. È più difficile quando deve essere determinato senza di loro. Per esempio , composto SiCl4. Come determinare la valenza degli elementi in questo caso? Il cloro è nel gruppo 7. Ciò significa che la sua valenza è 7 o 1 (otto meno il numero del gruppo). Il silicio è nel quarto gruppo, il che significa che il suo potenziale di legame è quattro. Diventa logico che il cloro mostri la valenza più bassa in questa situazione ed è uguale a I.

Nei moderni libri di testo di chimica c'è sempre una tabella di valenza degli elementi chimici. Questo semplifica notevolmente il compito per gli studenti. L'argomento è studiato in terza media - nel corso di chimica inorganica.

Viste moderne

Idee moderne sulla valenza in base alla struttura degli atomi. Un atomo è costituito da un nucleo e da elettroni orbitanti.

Il nucleo stesso è formato da protoni e neutroni, che determinano il peso atomico. Affinché una sostanza sia stabile, i suoi livelli di energia devono essere pieni e avere otto elettroni.

Quando interagiscono, gli elementi cercano la stabilità e donano i loro elettroni spaiati o li accettano. L'interazione avviene secondo il principio "che è più facile" - dare o ricevere elettroni. Dipende anche da come cambia la valenza nella tavola periodica. Il numero di elettroni spaiati nell'orbitale di energia esterno è uguale al numero del gruppo.

Come esempio

sodio metallo alcalinoè nel primo gruppo del sistema periodico di Mendeleev. Ciò significa che ha un elettrone spaiato nel livello di energia esterno. Il cloro è nel settimo gruppo. Ciò significa che il cloro ha sette elettroni spaiati. Per completare il livello di energia, al cloro manca esattamente un elettrone. Il sodio gli dona il suo elettrone e diventa stabile nel composto. Il cloro guadagna un elettrone in più e diventa anche stabile. Di conseguenza, compaiono un legame e una forte connessione - NaCl - il famoso sale da cucina. La valenza di cloro e sodio in questo caso sarà pari a 1.

Uno dei temi importanti nello studio delle tematiche scolastiche è il corso di valenza. Questo sarà discusso nell'articolo.

Valenza - che cos'è?

Valenza in chimica significa la proprietà degli atomi di un elemento chimico di legare a sé gli atomi di un altro elemento. Tradotto dal latino - forza. Si esprime in numeri. Ad esempio, la valenza dell'idrogeno sarà sempre uguale a uno. Se prendiamo la formula dell'acqua - H2O, può essere rappresentata come H - O - H. Un atomo di ossigeno è stato in grado di legare a se stesso due atomi di idrogeno. Ciò significa che il numero di legami creati dall'ossigeno è due. E la valenza di questo elemento sarà uguale a due.

A sua volta, l'idrogeno sarà bivalente. Il suo atomo può essere collegato solo a un atomo di un elemento chimico. In questo caso, ossigeno. Più precisamente, gli atomi, a seconda della valenza dell'elemento, formano coppie di elettroni. Quante di queste coppie si formano - tale sarà la valenza. Il valore numerico è chiamato indice. L'ossigeno ha un indice di 2.

Come determinare la valenza degli elementi chimici secondo la tabella di Dmitry Mendeleev

Osservando la tavola periodica degli elementi, puoi vedere le righe verticali. Sono chiamati gruppi di elementi. La valenza dipende anche dal gruppo. Gli elementi del primo gruppo hanno la prima valenza. Il secondo è il secondo. Terzo - terzo. E così via.

Ci sono anche elementi con un indice di valenza costante. Ad esempio, idrogeno, gruppo alogeno, argento e così via. Devono essere appresi.

Come determinare la valenza degli elementi chimici mediante formule?

A volte è difficile determinare la valenza dalla tavola periodica. Quindi devi guardare la formula chimica specifica. Prendi l'ossido FeO. Qui, il ferro, come l'ossigeno, ha un indice di valenza di due. Ma nell'ossido di Fe2O3 è diverso. Il ferro sarà trivalente.

È sempre necessario ricordare diversi modi per determinare la valenza e non dimenticarli. Conosci i suoi valori numerici costanti. Quali elementi li hanno. E, naturalmente, usa la tabella degli elementi chimici. E studia anche le singole formule chimiche. È meglio rappresentarli in forma schematica: H - O - H, per esempio. Quindi le connessioni sono visibili. E il numero di trattini (trattini) sarà il valore numerico della valenza.

Per imparare a comporre formule chimiche, è necessario scoprire gli schemi in base ai quali gli atomi degli elementi chimici sono collegati tra loro in determinati rapporti. Per fare ciò, confrontiamo la composizione qualitativa e quantitativa dei composti le cui formule sono HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (Fig. 12.1)

In termini di composizione qualitativa, queste sostanze sono simili: ciascuna delle molecole contiene atomi di idrogeno. Tuttavia, la loro composizione quantitativa non è la stessa. Gli atomi di cloro, ossigeno, azoto, carbonio sono collegati rispettivamente a uno, due, tre e quattro atomi di idrogeno.

Questo modello è stato notato all'inizio dell'XI secolo. J.Dalton. Nel tempo, I. Ya. Berzelius ha scoperto che il maggior numero di atomi collegati a un atomo di un elemento chimico non supera un certo valore. Nel 1858, E. Frankland chiamò la capacità degli atomi di legare o sostituire un certo numero di altri atomi come "forza di collegamento" Termine "valenza"(dal lat. valenzia-"forza") fu proposto nel 1868 dal chimico tedesco K. G. Wichelhaus.

Valenza è una proprietà comune degli atomi. Caratterizza la capacità degli atomi chimicamente (mediante forze di valenza) di interagire tra loro.

La valenza di molti elementi chimici è stata determinata sulla base di dati sperimentali sulla composizione quantitativa e qualitativa delle sostanze. per unità di valenza la valenza dell'atomo di idrogeno sarebbe accettata. Se un atomo di un elemento chimico è connesso a due atomi monovalenti, la sua valenza è due. Se è collegato a tre atomi monovalenti, allora è trivalente, ecc.

Il valore più alto della valenza degli elementi chimici è VIII .

La valenza è indicata da numeri romani. Indichiamo la valenza nelle formule dei composti considerati:

Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che molti elementi in diversi composti mostrano valori di valenza diversi. Cioè, ci sono elementi chimici con valenza costante e variabile.

È possibile determinare la valenza dalla posizione di un elemento chimico nel sistema periodico? Il valore massimo della valenza dell'elemento coincide con il numero del gruppo del sistema periodico in cui si trova. Tuttavia, ci sono delle eccezioni: azoto, ossigeno, fluoro, rame e alcuni altri elementi. Ricorda: il numero del gruppo è indicato da un numero romano sopra la corrispondente colonna verticale della tavola periodica.

In questa pagina, materiale sugli argomenti:

La valenza è la capacità degli atomi di attaccare a se stessi un certo numero di altri atomi.

Un atomo di un altro elemento monovalente si combina con un atomo di un elemento monovalente(HCl) . Due atomi monovalenti si combinano con un atomo di un elemento bivalente(H2O) o un atomo bivalente(CaO) . Ciò significa che la valenza di un elemento può essere rappresentata come un numero che mostra con quanti atomi di un elemento monovalente può combinarsi un atomo di un dato elemento. La valenza di un elemento è il numero di legami che un atomo forma:

N / a – monovalente (un legame)

H – monovalente (un legame)

o - bivalente (due legami per atomo)

S - esavalente (forma sei legami con atomi vicini)

Regole per la determinazione della valenza
elementi nelle connessioni

1. Valenza idrogeno prendi per io(unità). Quindi, secondo la formula dell'acqua H 2 O, due atomi di idrogeno sono attaccati a un atomo di ossigeno.

2. Ossigeno nei suoi composti mostra sempre valenza II. Pertanto, il carbonio nel composto di CO 2 (anidride carbonica) ha una valenza di IV.

3. valenza più altaè uguale a numero del gruppo .

4. valenza inferioreè uguale alla differenza tra il numero 8 (il numero di gruppi nella tabella) e il numero del gruppo in cui si trova questo elemento, cioè 8 - N gruppi .

5. Per i metalli nei sottogruppi "A", la valenza è uguale al numero del gruppo.

6. Nei non metalli si manifestano principalmente due valenze: superiore e inferiore.

Ad esempio: lo zolfo ha una valenza VI maggiore e una minore (8 - 6) pari a II; il fosforo mostra valenze V e III.

7. La valenza può essere costante o variabile.

La valenza degli elementi deve essere nota per comporre le formule chimiche dei composti.

Algoritmo per la formulazione di un composto di ossido di fosforo

Caratteristiche della compilazione di formule chimiche di composti.

1) L'elemento che si trova nella tabella di Mendeleev a destra e in alto mostra la valenza più bassa e l'elemento situato a sinistra e in basso mostra la valenza più alta.

Ad esempio, in combinazione con l'ossigeno, lo zolfo mostra una valenza VI maggiore e l'ossigeno una II inferiore. Quindi la formula per l'ossido di zolfo sarebbe COSÌ 3.

Nella combinazione di silicio con carbonio, il primo mostra una valenza IV più alta e il secondo - un IV inferiore. Quindi la formula – SiC. È il carburo di silicio, la base dei materiali refrattari e abrasivi.

2) L'atomo di metallo è al primo posto nella formula.

2) Nelle formule dei composti, l'atomo non metallico, che mostra la valenza più bassa, viene sempre al secondo posto, e il nome di tale composto termina con "id".

Per esempio,CaO - ossido di calcio, NaCl - cloruro di sodio, PbS - solfuro di piombo.

Ora tu stesso puoi scrivere le formule di qualsiasi composto di metalli con non metalli.

Obiettivi della lezione.

Didattico:

• sulla base delle conoscenze degli studenti, ripetere il concetto di “formula chimica”;
• promuovere la formazione del concetto di "valenza" tra gli studenti e la capacità di determinare la valenza degli atomi degli elementi secondo le formule delle sostanze;
• focalizzare l'attenzione degli scolari sulla possibilità di integrare corsi di chimica e matematica.

Sviluppando:

• continuare la formazione delle competenze per formulare definizioni;
• spiegare il significato dei concetti studiati e spiegare la sequenza di azioni nel determinare la valenza secondo la formula di una sostanza;
• contribuire all'arricchimento del vocabolario, allo sviluppo delle emozioni, alle capacità creative;
• sviluppare la capacità di evidenziare il principale, l'essenziale, confrontare, generalizzare, sviluppare la dizione, il discorso.

Educativo:

• promuovere un senso di cameratismo, la capacità di lavorare collettivamente;
• aumentare il livello di educazione estetica degli studenti;
• guidare gli studenti verso uno stile di vita sano.

Risultati di apprendimento pianificati:

1. Gli studenti dovrebbero essere in grado di formulare la definizione di "valenza", conoscere la valenza di atomi di idrogeno e ossigeno nei composti, determinare da essa la valenza di atomi di altri elementi in composti binari,
2. Essere in grado di spiegare il significato del concetto di "valenza" e la sequenza di azioni nel determinare la valenza degli atomi degli elementi secondo le formule delle sostanze.

Concetti introdotti nella lezione per la prima volta: valenza, valenza costante e variabile.

Moduli organizzativi: conversazione, compiti individuali, lavoro indipendente.

Mezzi di educazione: algoritmo per la determinazione della valenza.

Attrezzatura dimostrativa: modelli ball-and-stick di molecole di acido cloridrico, acqua, ammoniaca, metano.

Attrezzatura per gli studenti: su ogni tabella “Algoritmo per la determinazione della valenza”.

Compito avanzato: compito individuale - preparare una relazione sull'argomento "Evoluzione del concetto di "valenza".

Durante le lezioni

I. Fase approssimativa e motivazionale.

1. Conversazione frontale con gli studenti sul tema “Formula chimica”.

Esercizio: Cosa c'è scritto qui? (Dimostrazione del docente di formule stampate su fogli separati).

2. Lavoro individuale sulle schede di tre studenti sul tema “Peso molecolare relativo”. (Fai la soluzione alla lavagna.) Controllo dell'insegnante.

Carta numero 1. Calcolare il peso molecolare relativo di queste sostanze: NaCl, K 2 O.

Dati di riferimento:

• Ar(Na) = 23
• Ar (Cl) = 35,5
• Ar(K) = 39
• Ar(O) = 16

Carta numero 2. Calcolare il peso molecolare relativo di queste sostanze: CuO, SO 2.

Dati di riferimento:

• Ar(Cu) = 64
• Ar(O) = 16
• Ar(S)=3 2

Carta numero 3. Calcolare il peso molecolare relativo di queste sostanze: CH 4 , NO.

Dati di riferimento:

• Ar (C) = 12
• Ar(H) = 1
• Ar(N) = 14
• Ar(O) = 16

3. Lavoro indipendente degli studenti sui quaderni.

Il compito è di natura informatico-informatica (la condizione è scritta nell'handout).

L'efficacia dei dentifrici nella prevenzione della carie può essere paragonata al contenuto di fluoruro attivo in essi contenuto, che può interagire con lo smalto dei denti. Il dentifricio “Crest” (made in USA) contiene, come indicato sulla confezione, SnF 2 , e il dentifricio “FM extra DENT” (made in Bulgaria) contiene NaF. Calcola quale di queste due paste è più efficace per la prevenzione della carie.

Visita medica: uno studente legge la soluzione oralmente.

II. Fase operativa ed esecutiva.

1. Spiegazione dell'insegnante. Formulazione del problema.

Il concetto di valenza.

- Finora abbiamo utilizzato formule già pronte fornite nel libro di testo. Le formule chimiche possono essere derivate sulla base dei dati sulla composizione delle sostanze. Ma molto spesso, quando si compilano formule chimiche, vengono prese in considerazione le leggi a cui obbediscono gli elementi, collegandosi tra loro.

Esercizio: confrontare la composizione qualitativa e quantitativa nelle molecole: HCl, H 2 O, NH 3, CH 4.

Intervista agli studenti:

Cosa hanno in comune le molecole?

Risposta suggerita: La presenza di atomi di idrogeno.

– In che cosa differiscono l'uno dall'altro?

Risposta suggerita:

• HCl - un atomo di cloro contiene un atomo di idrogeno,
• H 2 O - un atomo di ossigeno contiene due atomi di idrogeno,
• NH 3 - un atomo di azoto contiene tre atomi di idrogeno,
• CH 4 - un atomo di carbonio contiene quattro atomi di idrogeno.

Dimostrazione di modelli ball-and-stick.

Problema: Perché atomi diversi contengono un numero diverso di atomi di idrogeno?

(Ascolta le risposte degli studenti.)

Conclusione: Gli atomi hanno una diversa capacità di contenere un certo numero di altri atomi nei composti. Questo si chiama valenza. La parola "valenza" deriva dal lat. valenzia - forza.

Voce del taccuino:

La valenza è la proprietà degli atomi di contenere un certo numero di altri atomi in un composto.

La valenza è indicata da numeri romani.

Note alla lavagna e nei quaderni:

La valenza dell'atomo di idrogeno è presa come unità e quella dell'ossigeno è II.

2. Evoluzione del concetto di “valenza” (posto per studenti).

– All'inizio del 19° secolo, J. Dalton formulò la legge dei rapporti multipli, da cui ne conseguì che ogni atomo di un elemento può combinarsi con uno, due, tre, ecc. atomi di un altro elemento (come, ad esempio, nei composti di atomi con idrogeno da noi considerati).

A metà del XIX secolo, quando furono determinati i pesi relativi esatti degli atomi (I.Ya. Berzelius e altri), divenne chiaro che il maggior numero di atomi con cui un dato atomo può combinarsi non supera un certo valore, a seconda della sua natura. Questa capacità di legare o sostituire un certo numero di altri atomi fu chiamata da E. Frankland nel 1853 "valenza".

Poiché a quel tempo non erano noti composti per l'idrogeno in cui sarebbe stato associato a più di un atomo di qualsiasi altro elemento, l'atomo di idrogeno è stato scelto come standard, avente una valenza di 1.

Alla fine degli anni '50. XIX secolo d.C. Cooper e A. Kekule hanno postulato il principio della tetravalenza costante del carbonio nei composti organici. Il concetto di valenza costituiva una parte importante della teoria della struttura chimica di A.M. Butlerov nel 1861

Legge periodica D.I. Mendeleev nel 1869 rivelò la dipendenza della valenza di un elemento dalla sua posizione nel sistema periodico.

V. Kossel, A. Werner, G. Lewis hanno contribuito all'evoluzione del concetto di “valenza” in diversi anni.

Dagli anni '30. Nel 20° secolo, le idee sulla natura e la natura della valenza erano in costante espansione e approfondimento. Progressi significativi furono fatti nel 1927, quando W. Geytler e F. London eseguirono il primo calcolo quantistico-chimico della molecola di idrogeno H 2 .

3. Determinazione della valenza di atomi di elementi in composti.

Regola per determinare la valenza: il numero di unità di valenza di tutti gli atomi di un elemento è uguale al numero di unità di valenza di tutti gli atomi di un altro elemento.

Algoritmo per determinare la valenza.

4. Un esercizio: determinare la valenza degli elementi nelle sostanze ( apparato di addestramento: Gli alunni vanno alla lavagna in catena). Incarico in dispensa.

SiH 4 , CrO 3 , H 2 S, CO 2 , CO, SO 3 , SO 2 , Fe 2 O 3 , FeO, HCl, HBr, Cl 2 O 5 , Cl 2 O 7 , PH 3 , K 2 O, Al 2 O 3 , P 2 O 5 , NO 2 , N 2 O 5 , Cr 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , SiH 4 , Mn 2 O 7 , MnO, CuO, N 2 O 3.

III. Fase valutativo-riflessiva.

Prova primaria di padronanza della conoscenza.

Entro tre minuti, devi completare una delle tre attività a tua scelta. Scegli solo l'attività che puoi gestire. Incarico in dispensa.

• Livello riproduttivo ("3"). Determina la valenza degli atomi degli elementi chimici secondo le formule dei composti: NH 3, Au 2 O 3, SiH 4, CuO.
• Livello di applicazione ("4"). Dalla serie sopra, scrivi solo quelle formule in cui gli atomi di metallo sono bivalenti: MnO, Fe 2 O 3, CrO 3, CuO, K 2 O, CaH 2.
• Livello creativo ("5"). Trova uno schema nella sequenza di formule: N 2 O, NO, N 2 O 3 e annota le valenze su ciascun elemento.

Controllo selettivo. Un consulente tra gli studenti controlla 4 quaderni di studenti utilizzando un modello già pronto.

Lavora sugli errori. Le risposte sono sul retro della lavagna.

IV. Riassumendo la lezione.

Intervista agli studenti:

• Quale problema ci siamo posti all'inizio della lezione?
• A quale conclusione siamo giunti?
• Definisci "valenza".
• Qual è la valenza di un atomo di idrogeno? Ossigeno?
• Come determinare la valenza di un atomo in un composto?

Valutazione del lavoro degli studenti nel complesso e dei singoli studenti.

Compiti a casa: § 4, pp. 23–25, es. a pagina 25.

- Grazie per la lezione. Arrivederci.