Total valens. Konstant og variabel valens

Der er elementer, hvis valens altid er konstant, og der er meget få af dem. Men alle andre elementer udviser variabel valens.

Flere lektioner på siden

Et atom af et andet monovalent grundstof er kombineret med et atom af et monovalent grundstof(HCl) . Et atom af et divalent grundstof kombineres med to atomer af et monovalent grundstof.(H2O) eller et divalent atom(CaO) . Det betyder, at et grundstofs valens kan repræsenteres som et tal, der viser, hvor mange atomer af et monovalent grundstof et atom af et givet grundstof kan kombineres med. Et grundstofs skaft er antallet af bindinger, som et atom danner:

Na – monovalent (en binding)

H – monovalent (en binding)

O – divalent (to bindinger pr. atom)

S – hexavalent (danner seks bindinger med naboatomer)

Regler for bestemmelse af valens
elementer i forbindelser

1. Skaft brint forvekslet med jeg(enhed). Derefter, i overensstemmelse med formlen for vand H 2 O, er to hydrogenatomer knyttet til et oxygenatom.

2. Ilt i sine forbindelser altid udviser valens II. Derfor har kulstoffet i forbindelsen CO 2 (kuldioxid) en valens på IV.

3. Supreme skaft lig med gruppenummer .

4. Laveste valens er lig med forskellen mellem tallet 8 (antallet af grupper i tabellen) og tallet på den gruppe, hvori dette element er placeret, dvs. 8 — N grupper .

5. For metaller i "A" undergrupperne er akslen lig med gruppenummeret.

6. Ikke-metaller udviser generelt to valenser: højere og lavere.

Billedligt talt er et skaft antallet af "arme", som et atom klamrer sig til andre atomer med. Naturligvis har atomer ingen "hænder"; deres rolle spilles af den såkaldte. valenselektroner.

Du kan sige det anderledes: er et atoms evne til at binde et bestemt antal andre atomer.

Følgende principper skal forstås klart:

Der er elementer med konstant valens (som der er relativt få af) og elementer med variabel valens (hvoraf størstedelen er).

Elementer med konstant valens skal huskes.

I denne artikel vil vi se på metoderne og forstå hvordan man bestemmer valens elementer i det periodiske system.

I kemi er det accepteret, at valensen af ​​kemiske grundstoffer kan bestemmes af gruppen (søjlen) i det periodiske system. I virkeligheden svarer et elements valens ikke altid til gruppenummeret, men i de fleste tilfælde vil en vis valens ved hjælp af denne metode give det korrekte resultat, ofte elementer, afhængigt af forskellige faktorer, har mere end én valens.

Valensenheden antages at være valensen af ​​et hydrogenatom lig med 1, det vil sige, at hydrogen er monovalent. Derfor angiver et grundstofs valens, hvor mange brintatomer et atom i det pågældende grundstof er forbundet med. For eksempel HCl, hvor chlor er monovalent; H2O, hvor oxygen er divalent; NH3, hvor nitrogen er trivalent.

Sådan bestemmes valens ved hjælp af det periodiske system.

Det periodiske system indeholder kemiske grundstoffer, der er placeret i det ifølge visse principper og love. Hvert element står på plads, hvilket er bestemt af dets karakteristika og egenskaber, og hvert element har sit eget nummer. Vandrette linjer kaldes perioder, som stiger fra første linje og ned. Hvis en periode består af to rækker (som angivet ved nummerering på siden), så kaldes en sådan periode stor. Hvis den kun har én række, kaldes den lille.

Derudover er der grupper i tabellen, hvoraf der er otte i alt. Elementer er placeret i lodrette søjler. Her er deres placering ujævn - på den ene side er der flere elementer (hovedgruppe), på den anden - færre (sidegruppe).

Valens er et atoms evne til at danne et vist antal kemiske bindinger med atomer fra andre grundstoffer.

at bruge det periodiske system vil hjælpe dig med at forstå viden om typerne af valens.

For elementer af sekundære undergrupper (og disse omfatter kun metaller) skal valensen huskes, især da den i de fleste tilfælde er lig med I, II, sjældnere III. Du bliver også nødt til at huske valenserne af kemiske elementer, der har mere end to betydninger. Eller hold altid en tabel med elementvalenser ved hånden.

Algoritme til bestemmelse af valens ved hjælp af formlerne for kemiske grundstoffer.

1. Skriv formlen for en kemisk forbindelse ned.

2. Angiv den kendte valens af elementer.

3. Find det mindste fælles multiplum af valens og indeks.

4. Find forholdet mellem det mindste fælles multiplum og antallet af atomer i det andet grundstof. Dette er den ønskede valens.

5. Tjek ved at gange valensen og indekset for hvert element. Deres produkter skal være ens. Eksempel:

Lad os bestemme valensen af ​​svovlbrinteelementer.

1. Lad os skrive formlen:

3. Find det mindste fælles multiplum:

4. Find forholdet mellem det mindste fælles multiplum og antallet af svovlatomer:

5. Lad os tjekke:

Tabel over karakteristiske valensværdier for nogle atomer af kemiske forbindelser.

Elementer	Valence	Eksempler på forbindelse
		H2, HF, Li20, NaCI, KBr
O, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn		H 2 O, MgCl 2, CaH 2, SrBr 2, BaO, ZnCl 2
		CO 2, CH4, SiO 2, SiCl 4
		CrCl 2, CrCl 3, CrO 3
		H2S, SO2, SO3
		NH3, NH4Cl, HNO3
		PH 3, P 2 O 5, H 3 PO 4
		SnCl 2, SnCl 4, PbO, PbO 2
		HCl, ClF 3, BrF 5, IF 7

VALENS(latinsk valentia - styrke) et atoms evne til at vedhæfte eller erstatte et vist antal andre atomer eller grupper af atomer.

I mange årtier har begrebet valens været et af de grundlæggende, grundlæggende begreber i kemi. Alle studerende i kemi skal støde på dette koncept. Først forekom det dem ret simpelt og utvetydigt: brint er monovalent, oxygen er divalent osv. En af manualerne til ansøgere siger dette: "Valens er antallet af kemiske bindinger dannet af et atom i en forbindelse." Men hvad er så, i overensstemmelse med denne definition, valensen af ​​carbon i jerncarbid Fe 3 C, i jerncarbonyl Fe 2 (CO) 9, i de længe kendte salte K 3 Fe(CN) 6 og K 4 Fe( CN) 6? Og selv i natriumchlorid er hvert atom i NaCl-krystallen bundet til seks andre atomer! Så mange definitioner, selv dem, der er trykt i lærebøger, skal anvendes meget omhyggeligt.

I moderne publikationer kan man finde forskellige, ofte inkonsekvente, definitioner. For eksempel dette: "Valens er atomers evne til at danne et vist antal kovalente bindinger." Denne definition er klar og utvetydig, men den gælder kun for forbindelser med kovalente bindinger. Valensen af ​​et atom bestemmes af det samlede antal elektroner involveret i dannelsen af ​​en kemisk binding; og antallet af elektronpar, som et givet atom er forbundet med til andre atomer; og antallet af dets uparrede elektroner, der deltager i dannelsen af ​​fælles elektronpar. En anden hyppigt forekommende definition af valens som antallet af kemiske bindinger, hvorved et givet atom er forbundet med andre atomer, volder også vanskeligheder, da det ikke altid er muligt klart at definere, hvad en kemisk binding er. Det er jo ikke alle forbindelser, der har kemiske bindinger dannet af elektronpar. Det enkleste eksempel er ioniske krystaller, såsom natriumchlorid; i den danner hvert natriumatom en binding (ionisk) med seks kloratomer og omvendt. Skal brintbindinger betragtes som kemiske bindinger (for eksempel i vandmolekyler)?

Spørgsmålet opstår om, hvad valensen af ​​et nitrogenatom kan være lig med i overensstemmelse med dets forskellige definitioner. Hvis valens bestemmes af det samlede antal elektroner involveret i dannelsen af ​​kemiske bindinger med andre atomer, så skal den maksimale valens af et nitrogenatom betragtes som lig med fem, da nitrogenatomet kan bruge alle fem af dets eksterne elektroner - to s-elektroner og tre p-elektroner - ved dannelse af kemiske elektroner. Hvis valens bestemmes af antallet af elektronpar, som et givet atom er forbundet med andre, så er den maksimale valens af et nitrogenatom i dette tilfælde fire. I dette tilfælde danner tre p-elektroner tre kovalente bindinger med andre atomer, og en anden binding dannes på grund af to 2s-elektroner af nitrogen. Et eksempel er reaktionen af ​​ammoniak med syrer for at danne en ammoniumkation. Endelig, hvis valens kun bestemmes af antallet af uparrede elektroner i et atom, så kan valensen af ​​nitrogen ikke være mere end tre, da N-atomet ikke kan have mere. end tre uparrede elektroner (excitation af 2s-elektronen kan kun forekomme på niveau med n = 3, hvilket er energetisk yderst ugunstigt). I halogenider danner nitrogen således kun tre kovalente bindinger, og der er ikke sådanne forbindelser som NF 5, NCl 5 eller NBr 5 (i modsætning til de fuldstændig stabile PF 3, PCl 3 og PBr 3). Men hvis et nitrogenatom overfører en af ​​dets 2s elektroner til et andet atom, vil den resulterende N+ kation have fire uparrede elektroner, og valensen af ​​denne kation vil være fire. Dette sker for eksempel i et molekyle af salpetersyre. Således fører forskellige definitioner af valens til forskellige resultater selv for simple molekyler.

Hvilken af ​​disse definitioner er "korrekt", og er det overhovedet muligt at give en entydig definition for valens? For at besvare disse spørgsmål er det nyttigt at tage en udflugt ind i fortiden og overveje, hvordan begrebet "valens" ændrede sig med udviklingen af ​​kemi.

Ideen om elementernes valens (som dog ikke fik anerkendelse på det tidspunkt) blev først udtrykt i midten af ​​det 19. århundrede. Engelske kemiker E. Frankland: han talte om en vis "mætningskapacitet" af metaller og ilt. Efterfølgende begyndte valens at blive forstået som et atoms evne til at binde eller erstatte et vist antal andre atomer (eller grupper af atomer) for at danne en kemisk binding. En af skaberne af teorien om kemisk struktur, Friedrich August Kekule, skrev: "Valens er en grundlæggende egenskab ved atomet, en egenskab lige så konstant og uforanderlig som selve atomvægten." Kekule anså valensen af ​​et grundstof for at være en konstant værdi. I slutningen af ​​1850'erne mente de fleste kemikere, at valensen (dengang kaldet "atomicitet") af kulstof var 4, valensen af ​​ilt og svovl var 2, og halogenerne var 1. I 1868 foreslog den tyske kemiker K. G. Wichelhaus at bruge udtrykket "atomicitet" i stedet for "valens" (på latin valentia - styrke). Men i lang tid blev det næsten ikke brugt, i det mindste i Rusland (i stedet talte de for eksempel om "affinitetsenheder", "antal ækvivalenter", "antal aktier" osv.). Det er væsentligt, at i Encyclopedic Dictionary of Brockhaus og Efron(næsten alle artikler om kemi i denne encyklopædi blev gennemgået, redigeret og ofte skrevet af D.I. Mendeleev) der er ingen artikel om "valens" overhovedet. Det findes heller ikke i Mendeleevs klassiske værk. Grundlæggende om kemi(han nævner kun lejlighedsvis begrebet "atomicitet", uden at dvæle ved det i detaljer og uden at give det en entydig definition).

For klart at vise de vanskeligheder, der fulgte med begrebet "valens" helt fra begyndelsen, er det passende at citere, hvad der var populært i begyndelsen af ​​det 20. århundrede. i mange lande på grund af forfatterens store pædagogiske talent, den amerikanske kemiker Alexander Smiths lærebog, udgivet af ham i 1917 (i russisk oversættelse - i 1911, 1916 og 1931): “Intet begreb i kemi har modtaget så mange uklare og upræcise definitioner som begrebet valens " Og videre i afsnittet Nogle mærkværdigheder i synspunkter om valens forfatteren skriver:

”Da begrebet valens først blev konstrueret, troede man - helt fejlagtigt - at hvert element har én valens. Derfor, når vi overvejede par af forbindelser som CuCl og CuCl 2, eller ... FeCl 2 og FeCl 3, gik vi ud fra den antagelse, at kobber Altid er divalent, og jern er trivalent, og på dette grundlag fordrejede de formlerne for at tilpasse dem til denne antagelse. Således blev formlen for kobbermonochlorid skrevet (og er ofte skrevet den dag i dag) som følger: Cu 2 Cl 2. I dette tilfælde har formlerne for to kobberchloridforbindelser i en grafisk repræsentation form: Cl–Cu–Cu–Cl og Cl–Cu–Cl. I begge tilfælde rummer hvert kobberatom (på papiret) to enheder og er derfor divalent (på papiret). Ligeledes... en fordobling af formlen FeCl 2 gav Cl 2 > Fe-Fe 2, hvilket gjorde det muligt for os at betragte... jern som trivalent." Og så kommer Smith til enhver tid en meget vigtig og relevant konklusion: ”Det er helt i strid med den videnskabelige metode at opfinde eller fordreje fakta for at understøtte en idé, som ikke er baseret på erfaring, men er resultatet af ren formodning. Men videnskabshistorien viser, at sådanne fejl ofte observeres."

En gennemgang af ideerne fra begyndelsen af ​​århundredet om valens blev givet i 1912 af den russiske kemiker L.A. Chugaev, som modtog verdensomspændende anerkendelse for sit arbejde med komplekse forbindelsers kemi. Chugaev viste tydeligt de vanskeligheder, der er forbundet med definitionen og anvendelsen af ​​begrebet valens:

"Valens er et udtryk, der bruges i kemi i samme betydning som "atomicitet" for at betegne det maksimale antal brintatomer (eller andre monoatomiske atomer eller monoatomiske radikaler), som et atom af et givet grundstof kan være i direkte forbindelse med (eller som det er i stand til at erstatte ). Ordet valens bruges også ofte i betydningen en valensenhed eller en affinitetsenhed. Således siger de, at ilt har to, nitrogen tre osv. Ordene valens og "atomicitet" blev tidligere brugt uden nogen skelnen, men da selve begreberne udtrykt af dem mistede deres oprindelige enkelhed og blev mere komplicerede, forblev i en række tilfælde kun ordet valens i brug... Komplikationen af begrebet valens begyndte med erkendelsen af, at valens er en variabel størrelse... og i sagens forstand er det altid udtrykt som et heltal."

Kemikere vidste, at mange metaller har variabel valens, og de burde for eksempel have talt om divalent, trivalent og hexavalent chrom. Chugaev sagde, at selv i tilfælde af kulstof var det nødvendigt at erkende muligheden for, at dets valens kan være forskellig fra 4, og CO er ikke den eneste undtagelse: "Divalent kulstof er meget sandsynligt indeholdt i carbilaminer CH 3 -N=C, i fulminatsyre og dens salte C=NOH, C=NOMe osv. Vi ved, at triatomisk carbon også eksisterer...” I en diskussion af den tyske kemiker I. Thieles teori om "partielle" eller partielle valenser talte Chugaev om det som "et af de første forsøg udvider det klassiske valensbegreb og udvider det til tilfælde, hvor det som sådan er uanvendeligt. Hvis Thiele kom til behovet... at tillade "fragmenteringen" af valensenheder, så er der en hel række fakta, der tvinger os i en anden forstand til at udlede begrebet valens fra de snævre rammer, hvori det oprindeligt var indeholdt. Vi har set, at studiet af de simpleste (for det meste binære...) forbindelser dannet af kemiske grundstoffer for hver af disse sidstnævnte tvinger os til at antage visse, altid små og selvfølgelig hele værdier af deres valens. Sådanne værdier er generelt set meget få (elementer, der udviser mere end tre forskellige valenser er sjældne)... Erfaringen viser dog, at når alle de ovennævnte valensenheder skal betragtes som mættede, vil evnen hos de molekyler, der dannes i denne sagen for yderligere tilføjelse har endnu ikke nået grænsen. Således tilsætter metalsalte vand, ammoniak, aminer... og danner forskellige hydrater, ammoniak... osv. komplekse forbindelser, som vi nu klassificerer som komplekse. Eksistensen af ​​sådanne forbindelser, der ikke passer ind i rammerne af den enkleste idé om valens, krævede naturligvis dens udvidelse og indførelsen af ​​yderligere hypoteser. En af disse hypoteser, foreslået af A. Werner, er, at der sammen med de vigtigste eller grundlæggende valensenheder også er andre, sekundære. Sidstnævnte er normalt angivet med en stiplet linje."

Faktisk, hvilken valens skal for eksempel tildeles til koboltatomet i dets chlorid, som tilsatte seks molekyler ammoniak for at danne forbindelsen CoCl 3 6NH 3 (eller, hvad er det samme, Co(NH 3) 6 Cl 3) ? I den er et koboltatom kombineret samtidigt med ni klor- og nitrogenatomer! D.I. Mendeleev skrev ved denne lejlighed om de lidt undersøgte "kræfter af resterende affinitet." Og den schweiziske kemiker A. Werner, som skabte teorien om komplekse forbindelser, introducerede begreberne hoved (primær) valens og sekundær (sekundær) valens (i moderne kemi svarer disse begreber til oxidationstilstanden og koordinationsnummeret). Begge valenser kan være variable, og i nogle tilfælde er det meget vanskeligt eller endda umuligt at skelne dem.

Dernæst berører Chugaev R. Abeggs teori om elektrovalens, som kan være positiv (i højere iltforbindelser) eller negativ (i forbindelser med brint). Desuden er summen af ​​de højeste valenser af grundstoffer for oxygen og brint for gruppe IV til VII lig med 8. Præsentationen i mange lærebøger i kemi er stadig baseret på denne teori. Afslutningsvis nævner Chugaev kemiske forbindelser, for hvilke begrebet valens er praktisk talt uanvendeligt - intermetalliske forbindelser, hvis sammensætning "ofte udtrykkes med meget ejendommelige formler, der meget lidt minder om almindelige valensværdier. Det er for eksempel følgende forbindelser: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7 osv.

En anden berømt russisk kemiker I.A. Kablukov påpegede nogle vanskeligheder med at bestemme valens i sin lærebog Grundlæggende principper for uorganisk kemi, udgivet i 1929. Hvad angår koordinationsnummeret, så lad os (i russisk oversættelse) citere den lærebog, der blev udgivet i Berlin i 1933 af en af ​​grundlæggerne af den moderne løsningsteori, den danske kemiker Niels Bjerrum:

"Almindelige valenstal giver ingen idé om de karakteristiske egenskaber, som mange atomer udviser i talrige komplekse forbindelser. For at forklare atomers eller ioners evne til at danne komplekse forbindelser, blev der introduceret en ny speciel talrække for atomer og ioner, forskellig fra de sædvanlige valenstal. I komplekse sølvioner... er de fleste af dem direkte bundet til det centrale metalatom to atom eller to grupper af atomer, for eksempel Ag(NH 3) 2 +, Ag(CN) 2 –, Ag(S 2 O 3) 2 –... For at beskrive denne binding er begrebet koordinationsnummer og tildele et koordinationsnummer på 2 til Ag + ioner centralt atom, kan være neutrale molekyler (NH 3) og ioner (CN –, S 2 O 3 –). Den divalente kobberion Cu ++ og den trivalente guldion Au +++ har i de fleste tilfælde et koordinationstal på 4. Et atoms koordinationsnummer indikerer naturligvis endnu ikke, hvilken slags binding der findes mellem det centrale atom og andre atomer eller grupper af atomer forbundet med det; men det viste sig at være et fremragende værktøj til systematikken af ​​komplekse forbindelser."

A. Smith giver meget klare eksempler på komplekse forbindelsers "særlige egenskaber" i sin lærebog:

"Betragt følgende "molekylære" platinforbindelser: PtCl 4 2NH 3, PtCl 4 4NH 3, PtCl 4 6NH 3 og PtCl 4 2KCl. En nærmere undersøgelse af disse forbindelser afslører en række bemærkelsesværdige egenskaber. Den første forbindelse i opløsning nedbrydes praktisk talt ikke til ioner; den elektriske ledningsevne af dets opløsninger er ekstremt lav; sølvnitrat producerer ikke AgCl-udfældning med det. Werner accepterede, at chloratomerne er bundet til platinatomet ved almindelige valenser; Werner kaldte dem de vigtigste, og ammoniakmolekylerne er forbundet med platinatomet med yderligere, sekundære valenser. Denne forbindelse har ifølge Werner følgende struktur:

Store parenteser angiver integriteten af ​​en gruppe atomer, et kompleks, der ikke går i opløsning, når forbindelsen opløses.

Den anden forbindelse har andre egenskaber end den første; dette er en elektrolyt, den elektriske ledningsevne af dens opløsninger er af samme størrelsesorden som den elektriske ledningsevne af opløsninger af salte, der nedbrydes til tre ioner (K ​​2 SO 4, BaCl 2, MgCl 2); sølvnitrat udfælder to ud af fire atomer. Ifølge Werner er der tale om en forbindelse med følgende struktur: 2– + 2Cl–. Her har vi en kompleks ion, kloratomerne i den udfældes ikke af sølvnitrat, og dette kompleks danner en indre sfære af atomer omkring kernen - Pt-atomet; i forbindelsen danner de kloratomer, der spaltes i form af ioner, atomernes ydre kugle, hvorfor vi skriver dem uden for store parenteser. Hvis vi antager, at Pt har fire hovedvalenser, så bruges kun to i dette kompleks, mens de to andre holdes af de to ydre kloratomer. I den første forbindelse bruges alle fire valenser af platin i selve komplekset, som et resultat af hvilket denne forbindelse ikke er en elektrolyt.

I den tredje forbindelse udfældes alle fire kloratomer af sølvnitrat; den høje elektriske ledningsevne af dette salt viser, at det producerer fem ioner; det er indlysende, at dets struktur er som følger: 4– + 4Cl – ... I den komplekse ion er alle ammoniakmolekyler bundet til Pt ved hjælp af sekundære valenser; svarende til platinets fire hovedvalenser er der fire kloratomer i den ydre sfære.

I den fjerde forbindelse udfælder sølvnitrat slet ikke klor, den elektriske ledningsevne af dets opløsninger indikerer nedbrydning til tre ioner, og udvekslingsreaktioner afslører kaliumioner. Vi tilskriver denne forbindelse følgende struktur 2– + 2K +. I den komplekse ion anvendes de fire hovedvalenser af Pt, men da hovedvalenserne af to kloratomer ikke bruges, kan to positive monovalente ioner (2K +, 2NH 4 + osv.) bibeholdes i den ydre sfære. ”

De givne eksempler på slående forskelle i egenskaberne af udadtil lignende platinkomplekser giver en idé om de vanskeligheder, som kemikere stødte på, når de forsøgte entydigt at bestemme valens.

Efter skabelsen af ​​elektroniske ideer om strukturen af ​​atomer og molekyler begyndte begrebet "elektrovalens" at blive meget brugt. Da atomer både kan give og acceptere elektroner, kan elektrovalens være enten positiv eller negativ (i dag bruges begrebet oxidationstilstand i stedet for elektrovalens). Hvor konsistente var de nye elektroniske ideer om valens med de tidligere? N. Bjerrum skriver i den allerede citerede lærebog om dette: ”Der er en vis afhængighed mellem de sædvanlige valenstal og de nye tal, der er indført - elektrovalens og koordinationstal - men de er på ingen måde identiske. Det gamle begreb om valens er opdelt i to nye begreber." Ved denne lejlighed gjorde Bjerrum en vigtig note: ”Koordinationstallet for kulstof er i de fleste tilfælde 4, og dets elektrovalens er enten +4 eller –4. Da begge tal normalt falder sammen for et kulstofatom, er kulstofforbindelser uegnede til at studere forskellen mellem disse to begreber."

Inden for rammerne af den elektroniske teori om kemisk binding, udviklet i værker af den amerikanske fysiske kemiker G. Lewis og den tyske fysiker W. Kossel, dukkede begreber som donor-acceptor (koordination) binding og kovalens op. I overensstemmelse med denne teori blev et atoms valens bestemt af antallet af dets elektroner, der deltager i dannelsen af ​​fælles elektronpar med andre atomer. I dette tilfælde blev den maksimale valens af et grundstof betragtet som lig med antallet af elektroner i atomets ydre elektronskal (det falder sammen med nummeret på gruppen i det periodiske system, som dette grundstof tilhører). Ifølge andre ideer, baseret på kvantekemiske love (de blev udviklet af de tyske fysikere W. Heitler og F. London), skal ikke alle eksterne elektroner tælles, men kun uparrede (i atomets jord eller exciterede tilstand) ; Det er netop den definition, der gives i en række kemiske leksika.

Der kendes dog fakta, som ikke passer ind i denne simple ordning. I en række forbindelser (for eksempel i ozon) kan et elektronpar således ikke indeholde to, men tre kerner; i andre molekyler kan den kemiske binding udføres af en enkelt elektron. Det er umuligt at beskrive sådanne forbindelser uden at bruge kvantekemiens apparat. Hvordan kan vi for eksempel bestemme valensen af ​​atomer i forbindelser som pentaboran B 5 H 9 og andre boraner med "bro"-bindinger, hvor et brintatom er bundet til to boratomer på én gang; ferrocen Fe(C 5 H 5) 2 (et jernatom med en oxidationstilstand på +2 er bundet til 10 carbonatomer på én gang); jernpentacarbonyl Fe(CO)5 (jernatomet i nul-oxidationstilstanden er bundet til fem carbonatomer); Natriumpentacarbonylchromat Na 2 Cr(CO) 5 (oxidationstilstand for chrom-2)? Sådanne "ikke-klassiske" tilfælde er slet ikke usædvanlige. Efterhånden som kemien udviklede sig, blev sådanne "valensovertrædere" og forbindelser med forskellige "eksotiske valenser" flere og flere.

For at omgå nogle vanskeligheder blev der givet en definition, ifølge hvilken det, når man bestemmer et atoms valens, er nødvendigt at tage højde for det samlede antal uparrede elektroner, ensomme elektronpar og ledige orbitaler involveret i dannelsen af ​​kemiske bindinger. Ledige orbitaler er direkte involveret i dannelsen af ​​donor-acceptor-bindinger i en række komplekse forbindelser.

En af konklusionerne er, at udviklingen af ​​teori og erhvervelsen af ​​nye eksperimentelle data førte til, at forsøg på at opnå en klar forståelse af arten af ​​valens opdelte dette begreb i en række nye begreber, såsom hoved- og sekundærvalens, ionisk valens og kovalens, koordinationstal og grad af oxidation mv. Det vil sige, at begrebet "valens" er "delt" i en række uafhængige begreber, som hver især opererer i et bestemt område." Tilsyneladende har det traditionelle begreb valens kun en klar og utvetydig betydning for forbindelser, hvor alle kemiske bindinger er to-center (dvs. forbinder kun to atomer), og hver binding udføres af et par elektroner placeret mellem to naboatomer, i andre ord - for kovalente forbindelser som HCl, CO 2, C 5 H 12 osv.

Den anden konklusion er ikke helt sædvanlig: Begrebet "valens", selvom det bruges i moderne kemi, har meget begrænset anvendelse, forsøg på at give det en utvetydig definition "til alle lejligheder" er ikke særlig produktive og er næppe nødvendige. Det er ikke for ingenting, at forfatterne til mange lærebøger, især dem, der er udgivet i udlandet, overhovedet undværer dette begreb eller begrænser sig til at påpege, at begrebet "valens" hovedsageligt har historisk betydning, mens kemikere nu hovedsageligt bruger det mere udbredte, selvom det er noget kunstigt, begrebet "grad" oxidation."

Ilya Leenson

Indtil nu har du brugt de kemiske formler for stoffer, der er angivet i lærebogen, eller dem, som læreren fortalte dig. Hvordan komponerer man kemiske formler korrekt?

Kemiske formler for stoffer udarbejdes på baggrund af viden om stoffets kvalitative og kvantitative sammensætning. Der er et stort antal stoffer naturligt, det er umuligt at huske alle formlerne. Dette er ikke nødvendigt! Det er vigtigt at kende et bestemt mønster, efter hvilket atomer er i stand til at kombinere med hinanden for at danne nye kemiske forbindelser. Denne evne kaldes valens.

Valence– egenskaben ved grundstoffers atomer til at vedhæfte et vist antal atomer af andre grundstoffer

Lad os overveje modeller af molekyler af nogle stoffer, såsom vand, metan og kuldioxid.

Det kan ses, at i et vandmolekyle binder et oxygenatom to brintatomer. Derfor er dens valens to. I et metanmolekyle binder et carbonatom fire brintatomer, dets valens i dette stof er fire. Valensen af ​​brint er i begge tilfælde lig med én. Kulstof udviser den samme valens i kuldioxid, men i modsætning til metan, binder kulstofatomet to oxygenatomer, da valensen af ​​oxygen er to.

Der er grundstoffer, hvis valens ikke ændres i forbindelser. Sådanne elementer siges at have konstant valens. Hvis valensen af ​​et grundstof kan være forskellig, er disse elementer med variabel valens. Valensen af ​​nogle kemiske grundstoffer er angivet i tabel 2. Valens er normalt angivet med romertal.

Tabel 2. Valens af nogle kemiske grundstoffer

Element symbol	Valence	Element symbol	Valence
H, Li, Na, K, F, Ag	jeg	C, Si, Sn, Pb	II, IV
Be, Mg, Ca, Ba, Zn, O	II	N	I, II, III, IV
Al, B	III	P, As, Sb	III, V
S	II, IV, VI	Cl	I, II, III, IV, V, VII
Br, I	I, III, V	Ti	II, III, IV

Det er værd at bemærke, at den højeste valens af et grundstof numerisk falder sammen med ordenstallet for gruppen af ​​det periodiske system, hvori det er placeret. For eksempel er kulstof i gruppe IV, dets højeste valens er IV.

Der er tre undtagelser:

• nitrogen– er i gruppe V, men dens højeste valens er IV;
• ilt– er i gruppe VI, men dens højeste valens er II;
• fluor– er i gruppe VII, men dens højeste valens er I.

Baseret på det faktum, at alle grundstoffer er placeret i otte grupper af det periodiske system, kan valens tage værdier fra I til VIII.

Udarbejde formler for stoffer ved hjælp af valens

For at kompilere formler for stoffer ved hjælp af valens, vil vi bruge en bestemt algoritme:

Bestemmelse af valens ved hjælp af formlen for et stof

For at bestemme valensen af ​​elementer ved hjælp af formlen for et stof, er den omvendte procedure nødvendig. Lad os også overveje det ved hjælp af algoritmen:

Da vi studerede dette afsnit, overvejede vi komplekse stoffer, der kun indeholder to typer atomer af kemiske elementer. Formler for mere komplekse stoffer er sammensat forskelligt.

Binære forbindelser – forbindelser, der indeholder to typer atomer af grundstoffer

For at bestemme rækkefølgen af ​​sekvensen af ​​forbindelser af atomer bruges strukturelle (grafiske) formler for stoffer. I sådanne formler er valenserne af elementer angivet med valensstreger (bindestreger). For eksempel kan et vandmolekyle repræsenteres som

N─O─N

Den grafiske formel viser kun rækkefølgen af ​​forbindelse af atomer, men ikke strukturen af ​​molekyler. I rummet kan sådanne molekyler se anderledes ud. Således har et vandmolekyle den kantede strukturformel:

• Valence– evnen hos grundstoffers atomer til at binde et vist antal atomer af andre kemiske grundstoffer
• Der er elementer med konstant og variabel valens
• Den højeste valens af et kemisk grundstof falder sammen med dets gruppenummer i det periodiske system af kemiske grundstoffer D.I. Mendeleev. Undtagelser: nitrogen, oxygen, fluor
• Binære forbindelser– forbindelser, der indeholder to typer atomer af kemiske grundstoffer
• Grafiske formler afspejler rækkefølgen af ​​bindinger af atomer i et molekyle ved hjælp af valensstrøg
• Strukturformlen afspejler den faktiske form af molekylet i rummet

Lektionens emne: "Valence. Bestemmelse af valens ved formlerne for deres forbindelser"

Lektionstype: undersøgelse og primær konsolidering af ny viden

Organisationsformer: samtale, individuelle opgaver, selvstændig

Lektionens mål:

Didaktisk:

Baseret på elevernes viden, gentag begreberne "kemisk formel";

At hjælpe eleverne med at udvikle begrebet "valens" og evnen til at bestemme valensen af ​​grundstoffers atomer ved hjælp af formlerne for stoffer;

Fokuser elevernes opmærksomhed på muligheden for at integrere kemi- og matematikkurser.

Uddannelsesmæssigt:

Fortsæt med at udvikle færdighederne til at formulere definitioner;

Forklar betydningen af ​​de undersøgte begreber og forklar rækkefølgen af ​​handlinger ved bestemmelse af valens ved hjælp af formlen for et stof;

Bidrage til berigelse af ordforråd, udvikling af følelser, kreative evner;

Udvikle evnen til at fremhæve det vigtigste, væsentlige, sammenligne, generalisere, udvikle diktion og tale.

Uddannelsesmæssigt:

Fremme en følelse af kammeratskab og evnen til at arbejde kollektivt;

Øge niveauet af æstetisk uddannelse af studerende;

Orientere eleverne mod en sund livsstil.

Planlagte læringsudbytte:

Emne: kender definitionen af ​​"valens".

Kunne bestemme valensen af ​​grundstoffer ved hjælp af formlerne for binære forbindelser. Kend valensen af ​​nogle kemiske grundstoffer.

Meta-fag: at udvikle evnen til at arbejde ved hjælp af en algoritme til at løse pædagogiske og kognitive problemer.

Personligt: ​​dannelse af en ansvarlig holdning til læring, elevernes parathed til selvuddannelse baseret på motivation for at lære.

Hovedtyper af elevaktiviteter. Bestem valensen af ​​grundstoffer i binære forbindelser.

Grundlæggende begreber: valens, konstant og variabel valens.

Udstyr til studerende: lærebog G.E. Rudzitis, F.G. Feldman "Kemi. 8. klasse." - M.: Uddannelse, 2015; på hver tabel "Algoritme til bestemmelse af valens" (bilag 2); uddelingsmateriale.

Lektionens fremskridt	Læreraktiviteter	Elevaktiviteter
1.Organisatorisk øjeblik	Læreren byder eleverne velkommen, bestemmer klarhed til lektionen, skaber et gunstigt mikroklima i klasseværelset	Hils på læreren og vis klarhed til lektionen
2. Opdatering af viden	Frontalsamtale med elever om det afsluttede emne "Kemisk formel". Opgave 1: Hvad står der her? Læreren demonstrerer formler trykt på separate ark papir (bilag 1). Opgave 2: individuelt arbejde med kort (to elever arbejder ved tavlen). Efter at have gennemført beregningerne, tjek. Kort nr. 1. Beregn den relative molekylvægt af disse stoffer: NaCl, K2O. Kort nr. 2. Beregn den relative molekylvægt af disse stoffer: CuO, SO2.	Eleverne besvarer lærerens spørgsmål, læser formler på "kemisk sprog" Eleverne modtager kort: den første mulighed er nr. 1, den anden mulighed er nr. 2 og færdiggør opgaverne. To elever går hen til tavlen og laver beregninger på tavlens bagside. Når de udfører opgaverne, tjekker de alt sammen for korrekthed, hvis der er fejl, finder de måder at eliminere dem på.
3. At studere nyt materiale	1. Lærerens forklaring. Redegørelse for problemet. Begrebet valens. Indtil nu har vi brugt færdige formler givet i lærebogen. Kemiske formler kan udledes baseret på data om sammensætningen af ​​stoffer. Men oftest, når man udarbejder kemiske formler, tages der hensyn til de mønstre, som elementerne adlyder, når de forbindes med hinanden. Øvelse: sammenligne den kvalitative og kvantitative sammensætning i molekyler: HCl, H2O, NH3, CH4. Hvad har molekyler til fælles? Hvordan er de forskellige fra hinanden? Problem: Hvorfor har forskellige atomer forskelligt antal brintatomer? Konklusion: Atomer har forskellige evner til at holde et vist antal andre atomer i forbindelser. Dette kaldes valens. Ordet "valens" kommer fra lat. valentia - styrke. Skriv definitionen i din notesbog: Valens er atomernes egenskab til at indeholde et vist antal andre atomer i en forbindelse. Valens er angivet med romertal. Valensen af ​​brintatomet antages at være én, og iltens er to. 1. Bemærk valensen af ​​et kendt element: I 2. find det samlede antal valensenheder for et kendt element: 3. Det samlede antal valensenheder divideres med antallet af atomer i et andet grundstof, og dets valens findes:	Lærerne lytter Tilstedeværelse af brintatomer. HCl - et kloratom indeholder et brintatom H2O - et oxygenatom indeholder to hydrogenatomer NH3 - et nitrogenatom indeholder tre hydrogenatomer CH4 - et carbonatom indeholder fire hydrogenatomer. De løser problemet, gør sig antagelser og kommer sammen med læreren frem til en konklusion. Skriv definitionen ned og lyt til lærerens forklaringer. Brug algoritmen til at bestemme valens, skriv formlen i en notesbog og bestem valensen af ​​elementerne Lyt til lærerens forklaringer
4.Primær verifikation af erhvervet viden	Øvelse 1: bestemme valensen af ​​grundstoffer i stoffer. Opgaven ligger i håndbogen. Øvelse 2: Inden for tre minutter skal du udføre en af ​​tre opgaver efter eget valg. Vælg kun den opgave, du kan klare. Opgaven ligger i håndbogen. Påføringslag ("4"). Kreativt niveau ("5"). Læreren tjekker tilfældigt elevernes notesbøger og giver karakterer for korrekt udførte opgaver.	simulator: studerende kommer til tavlen i en kæde og bestemmer valensen af ​​elementer i de foreslåede formler Studerende udfører de foreslåede opgaver og vælger det niveau, som de efter deres mening er i stand til. Analyser svarene sammen med læreren
5. Opsummering af lektionen	Samtale med elever: Hvilket problem stillede vi i begyndelsen af ​​lektionen? Hvilken konklusion er vi nået frem til? Definer "valens". Hvad er valensen af ​​et brintatom? Ilt? Hvordan bestemmer man valensen af ​​et atom i en forbindelse? Vurdering af elevernes arbejde som helhed og individuelle elever.	Besvar lærerens spørgsmål. Analyser deres arbejde i klassen.
6. Hjemmearbejde	§ 16, fhv. 1, 2, 5, testopgaver	Skriv opgaven ned i din dagbog
7.Refleksion	Organiserer elevernes valg af en passende vurdering af deres holdning til lektionen og tilstand efter lektionen (bilag 3, print for hver)	Evaluer deres følelser efter lektionen

Litteratur:

Gara N. N. Kemi: lektioner i 8. klasse: en manual for lærere / N. N. Gara. - M.: Uddannelse, 2014.

Test og måling af materialer. Kemi 8. klasse/komp. N.P. Troegubova. - M.: VAKO, 2013.

Rudzitis G.E., Feldman F.G. "Kemi. 8. klasse." - M.: Uddannelse, 2015.

Troegubova N.P. Lektionens udvikling i kemi, klasse 8. - M.: VAKO, 2014.

Journal "Biology" - www.1september.ru - teknologi til personlighedsorienteret læring.

Bilag 1

Hvad betyder følgende post?

a) 4H; 7Fe; H2; 4H2 b) NaCI; AlBr3; FeS

Bilag 2

Valensbestemmelsesalgoritme.

Valensbestemmelsesalgoritme	Eksempel
1. Skriv formlen for stoffet ned.
2. Angiv elementets kendte valens
3. Find antallet af valensenheder af atomer i et kendt grundstof ved at gange grundstoffets valens med antallet af dets atomer		2 II Cu2O
4. Divider antallet af valensenheder for atomerne med antallet af atomer i det andet grundstof. Det resulterende svar er den ønskede valens	2 I II H2S	2 I II Cu2O
5. Lav en kontrol, det vil sige, tæl antallet af valensenheder for hvert element	I II H2S (2=2)	I II Cu2O (2=2)

I timen arbejdede jeg: aktivt/passivt

Er jeg: tilfreds/utilfreds med mit arbejde i klassen?

Lektionen virkede kort/lang for mig

I lektionen: ikke træt/træt

Mit humør: er blevet bedre / er blevet dårligere

Lektionsmaterialet var klart/uforståeligt for mig, interessant/kedeligt.

Uddelingsmateriale.

Øvelse 1: bestemme valensen af ​​grundstoffer i stoffer:

SiH4, CrO3, H2S, CO2, CO, SO3, SO2, Fe2O3, FeO, HCl, HBr, Cl2O5, Cl2O7, РН3, K2O, Al2O3, P2O5, NO2, N2O5, Cr2O3, SiO2, B2O3, SiO2, MnO, MnO, MnO, CuO, N2O3.

Øvelse 2:

Inden for tre minutter skal du udføre en af ​​tre opgaver efter eget valg. Vælg kun den opgave, du kan klare.

Reproduktionsniveau ("3"). Bestem valensen af ​​atomer af kemiske elementer ved hjælp af formlerne for forbindelser: NH3, Au2O3, SiH4, CuO.

Påføringslag ("4"). Fra den givne række skal du kun skrive de formler ned, hvor metalatomerne er divalente: MnO, Fe2O3, CrO3, CuO, K2O, CaH2.

Kreativt niveau ("5"). Find et mønster i rækkefølgen af ​​formler: N2O, NO, N2O3 og sæt valenserne over hvert element.