Нивото на познания за структурата на атомите и молекулите през 19 век не ни позволи да обясним причината, поради която атомите образуват определен брой връзки с други частици. Но идеите на учените изпревариха времето си и валентността все още се изучава като един от основните принципи на химията.

От историята на появата на понятието "валентност на химичните елементи"

Изключителният английски химик от 19-ти век Едуард Франкланд въвежда термина "връзка" в научната употреба, за да опише процеса на взаимодействие на атомите един с друг. Ученият забеляза, че някои химични елементи образуват съединения със същия брой други атоми. Например, азотът добавя три водороден атомв молекула амоняк.

През май 1852 г. Франкланд изказва хипотезата, че има определен брой химически връзки, които един атом може да образува с други малки частици материя. Франкланд използва фразата "кохезионна сила", за да опише това, което по-късно ще бъде наречено валентност. Британски химик установи колко химични връзки образуват атомите на отделните елементи, познати в средата XIX век. Работата на Франкланд е важен принос към съвременната структурна химия.

Развитие на възгледите

Немският химик F.A. Кекуле доказва през 1857 г., че въглеродът е четириосновен. В най-простото му съединение, метан, възникват връзки с 4 водородни атома. Ученият използва термина „основност“, за да обозначи свойството на елементите да прикрепят строго определен брой други частици. В Русия данните са систематизирани от А. М. Бутлеров (1861). Теорията на химичните връзки получи по-нататъшно развитие благодарение на учението за периодичните промени в свойствата на елементите. Негов автор е друг изключителен Д.И.Менделеев. Той доказа тази валентност химически елементив съединенията други свойства се определят от позицията, която заемат в периодичната таблица.

Графично представяне на валентност и химична връзка

Възможността за визуално изобразяване на молекули е едно от несъмнените предимства на теорията на валентността. Първите модели се появяват през 1860 г., а от 1864 г. се използват, представляващи кръгове с химически знак вътре. Между символите на атомите е посочено тире, а броят на тези линии е равен на стойността на валентността. През същите тези години са произведени първите модели с топка и пръчка (вижте снимката вляво). През 1866 г. Кекуле предлага стереохимичен чертеж на въглеродния атом под формата на тетраедър, който включва в своя учебник по органична химия.

Валентността на химичните елементи и образуването на връзки е изследвана от Г. Луис, който публикува своите трудове през 1923 г. Това е името, дадено на най-малките отрицателно заредени частици, които изграждат обвивките на атомите. В книгата си Луис използва точки около четирите страни, за да представи валентни електрони.

Валентност на водорода и кислорода

Преди създаването си валентността на химичните елементи в съединенията обикновено се сравняваше с онези атоми, за които беше известна. За стандарти бяха избрани водород и кислород. Друг химичен елемент привлече или замени определен брой Н и О атоми.

По този начин са определени свойствата на съединения с едновалентен водород (валентността на втория елемент е обозначена с римска цифра):

  • HCl - хлор (I):
  • H 2 O - кислород (II);
  • NH3 - азот (III);
  • CH 4 - въглерод (IV).

В оксидите K 2 O, CO, N 2 O 3, SiO 2, SO 3, кислородната валентност на металите и неметалите се определя чрез удвояване на броя на добавените O атоми. Получени са следните стойности: K ( I), C (II), N (III), Si(IV), S(VI).

Как да определим валентността на химичните елементи

Има закономерности при образуването на химични връзки, включващи споделени електронни двойки:

  • Типичната валентност на водорода е I.
  • Обичайната валентност на кислорода е II.
  • За неметалните елементи най-ниската валентност може да се определи по формула 8 – номерът на групата, в която се намират в периодичната система. Най-високият, ако е възможно, се определя от номера на групата.
  • За елементи от странични подгрупи максималната възможна валентност е същата като номера на тяхната група в периодичната таблица.

Определянето на валентността на химичните елементи според формулата на съединението се извършва по следния алгоритъм:

  1. Напишете известната стойност за един от елементите над химическия символ. Например в Mn 2 O 7 валентността на кислорода е II.
  2. Изчислете общата стойност, за която трябва да умножите валентността по броя на атомите на същия химичен елемент в молекулата: 2 * 7 = 14.
  3. Определете валентността на втория елемент, за който е неизвестен. Разделете стойността, получена в стъпка 2, на броя на Mn атомите в молекулата.
  4. 14: 2 = 7. в неговия висш оксид - VII.

Постоянна и променлива валентност

Стойностите на валентността на водорода и кислорода се различават. Например сярата в съединението H 2 S е двувалентна, а във формулата SO 3 е шествалентна. Въглеродът образува CO моноксид и CO 2 диоксид с кислорода. В първото съединение валентността на С е II, а във второто е IV. Същата стойност в метан CH 4.

Повечето елементи проявяват не постоянна, а променлива валентност, например фосфор, азот, сяра. Търсенето на основните причини за това явление доведе до появата на теории за химическата връзка, идеи за валентната обвивка на електроните и молекулярните орбитали. Съществуване различни значениясъщото свойство беше обяснено от гледна точка на структурата на атомите и молекулите.

Съвременни представи за валентността

Всички атоми се състоят от положително ядро, заобиколено от отрицателно заредени електрони. Външната обвивка, която образуват, понякога е незавършена. Завършената структура е най-стабилна, съдържаща 8 електрона (октет). Възникването на химическа връзка поради споделени електронни двойки води до енергийно благоприятно състояние на атомите.

Правилото за образуване на съединения е да се завърши обвивката чрез приемане на електрони или отказ от несдвоени - в зависимост от това кой процес е по-лесен. Ако един атом осигурява отрицателни частици, които нямат двойка за образуване на химическа връзка, тогава той образува толкова връзки, колкото има несдвоени електрони. от модерни идеи, валентността на атомите на химичните елементи е способността да образуват определен брой ковалентни връзки. Например, в молекулата на сероводород H 2 S, сярата придобива валентност II (-), тъй като всеки атом участва в образуването на две електронни двойки. Знакът "-" показва привличането на електронната двойка към по-електроотрицателния елемент. За по-малко електроотрицателния, "+" се добавя към стойността на валентността.

При донорно-акцепторния механизъм процесът включва електронни двойки на един елемент и свободни валентни орбитали на друг.

Зависимост на валентността от структурата на атома

Нека разгледаме, като използваме въглерод и кислород като пример, как валентността на химичните елементи зависи от структурата на веществото. Периодичната таблица дава представа за основните характеристики на въглеродния атом:

  • химически символ - C;
  • брой елементи - 6;
  • заряд на ядрото - +6;
  • протони в ядрото - 6;
  • електрони - 6, включително 4 външни, от които 2 образуват двойка, 2 - несдвоени.

Ако въглеродният атом в CO монооксида образува две връзки, тогава се използват само 6 отрицателни частици. За да придобият октет, двойките трябва да образуват 4 външни отрицателни частици. Въглеродът има валентност IV (+) в диоксида и IV (-) в метана.

Атомният номер на кислорода е 8, валентната обвивка се състои от шест електрона, 2 от които не образуват двойки и участват в химични връзки и взаимодействия с други атоми. Типичната валентност на кислорода е II (-).

Валентност и степен на окисление

В много случаи е по-удобно да се използва понятието „степен на окисление“. Това е името, дадено на заряда на атома, който би придобил, ако всички свързващи електрони бъдат прехвърлени към елемент, който има по-висока стойност на електроотрицателност (EO). Окислително число в проста работае равно на нула. Към степента на окисление на елемент, който е по-електроотрицателен, се добавя знак „-“, към степента на окисление на елемент, който е по-малко електроотрицателен, се добавя знак „+“. Например, за металите от основните подгрупи са характерни степени на окисление и йонни заряди, равни на номера на групата със знак „+“. В повечето случаи валентността и степента на окисление на атомите в едно и също съединение са числено еднакви. Само при взаимодействие с по-електроотрицателни атоми степента на окисление е положителна, при елементи с по-ниско EO е отрицателна. Концепцията за „валентност“ често се прилага само за вещества с молекулна структура.

Хората често чуват думата „валентност“, без да разбират напълно какво представлява тя. И така, какво е валентност? Валентността е един от термините, които се използват в химическа структура. Валентността по същество определя способността на атома да се образува химични връзки. Количествено, валентността е броят на връзките, в които участва атом.

Каква е валентността на елемента

Валентността е индикатор за способността на атома да свързва други атоми, образувайки химични връзки с тях вътре в молекулата. Броят на връзките на един атом е равен на броя на неговите несдвоени електрони. Тези връзки се наричат ​​ковалентни.

Несдвоен електрон е свободен електрон във външната обвивка на атом, който се сдвоява с външен електрондруг атом. Всяка двойка такива електрони се нарича "електрон", а всеки от електроните се нарича валентност. Така дефиницията на думата „валентност“ е броят на електронните двойки, с които един атом е свързан с друг атом.

Валентността може да бъде схематично изобразена в структурни химични формули. Когато това не е необходимо, се използват прости формули, където валентността не е посочена.

Максимална валентност на химичните елементи от една група периодична таблицаМенделеев е равен на поредния номер на тази група. Атомите на един и същи елемент могат да имат различни валентности в различни химични съединения. Не се взема предвид полярността на ковалентните връзки, които се образуват. Ето защо валентността няма знак. Освен това валентността не може да бъде отрицателна стойност и равна на нула.

Понякога понятието „валентност“ се отъждествява с понятието „степен на окисление“, но това не е вярно, въпреки че понякога тези показатели съвпадат. Окислителното число е формален термин, който се отнася до възможния заряд, който един атом би получил, ако неговите електронни двойки се прехвърлят към повече електрически отрицателни атоми. Тук степента на окисление може да има някакъв знак и се изразява в зарядни единици. Този термин е често срещан в неорганична химия, тъй като в неорганичните съединения е трудно да се прецени валентността. Обратно, в органичната химия валентността се използва, защото молекулярна структурасъдържа голямо количество органични съединения.

Сега знаете каква е валентността на химичните елементи!

Цели на урока.

Дидактически:

  • Въз основа на знанията на учениците повторете понятията „химична формула“;
  • насърчаване на формирането у учениците на понятието „валентност“ и способността да се определя валентността на атомите на елементите, използвайки формулите на веществата;
  • да се фокусира вниманието на учениците върху възможността за интегриране на курсове по химия и математика.

Образователни:

  • продължават да развиват уменията за формулиране на дефиниции;
  • обяснете значението на изучаваните понятия и обяснете последователността от действия при определяне на валентността с помощта на формулата на веществото;
  • насърчават обогатяването речников запас, развитие на емоциите, креативност;
  • развиват способността да подчертават основното, същественото, сравняват, обобщават, развиват дикцията и речта.

Образователни:

  • възпитават чувство за другарство и способност за колективна работа;
  • повишаване нивото на естетическо възпитание на учениците;
  • насочва учениците към здрав образживот.

Планирани резултати от обучението:

  1. Учениците трябва да могат да формулират определението за „валентност“, да знаят валентността на водородните и кислородните атоми в съединенията и да я използват, за да определят валентността на атомите на други елементи в бинарни съединения,
  2. Да може да обясни значението на понятието „валентност“ и последователността от действия при определяне на валентността на атомите на елементите, използвайки формулите на веществата.

Концепции, въведени за първи път в клас:валентност, постоянна и променлива валентност.

Организационни форми:разговор, индивидуални задания, самостоятелна работа.

Инструменти за обучение:алгоритъм за определяне на валентността.

Демонстрационно оборудване:модели на топка и пръчка на молекули на хлороводород, вода, амоняк, метан.

Оборудване за ученици:на всяка таблица „Алгоритъм за определяне на валентността“.

Водеща задача:индивидуална задача - да подготви доклад на тема „Еволюцията на понятието „валентност“.

Напредък на урока

I. Ориентировъчно-мотивационен етап.

1. Фронтален разговор с ученици по завършената тема „Химична формула“.

Упражнение: Какво пише тук? (Демонстрация от учител на формули, отпечатани на отделни листове хартия).

2. Индивидуална работавъз основа на картите на трима ученици по темата „Относителна молекулна маса“. (Изпълнете решението на дъската).Проверка на учителя.

Карта №1. Изчислете относителното молекулно тегло на тези вещества: NaCl, K 2 O.

Справочни данни:

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

Карта №2. Изчислете относителното молекулно тегло на тези вещества: CuO, SO 2.

Справочни данни:

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

Карта номер 3. Изчислете относителното молекулно тегло на тези вещества: CH 4, NO.

Справочни данни:

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

3. Самостоятелна работаученици в тетрадки.

Задачата е с информационно-изчислителен характер (условието е записано в листовката).

Ефективността на пастите за зъби за предотвратяване на кариес може да се сравни със съдържанието на активен флуор в тях, който може да взаимодейства със зъбния емайл. паста за зъби“Crest” (произведена в САЩ) съдържа, както е посочено на опаковката, SnF 2, а пастата за зъби “FM extra DENT” (произведена в България) съдържа NaF. Изчислете коя от тези две пасти е по-ефективна за профилактика на кариес.

преглед:един ученик чете устно решението.

II. Оперативно-изпълнителен етап.

1. Обяснение на учителя. Постановка на проблема.

Концепцията за валентност.

– Досега използвахме готови формули, дадени в учебника. Химичните формули могат да бъдат изведени въз основа на данни за състава на веществата. Но най-често при изготвянето на химични формули се вземат предвид моделите, на които елементите се подчиняват, когато се свързват един с друг.

Упражнение: сравнете качествения и количествения състав в молекулите: HCl, H 2 O, NH 3, CH 4.

Разговор с ученици:

– Какво е общото между молекулите?

Предложен отговор:Наличие на водородни атоми.

– По какво се различават един от друг?

Предложен отговор:

  • HCl – един хлорен атом съдържа един водороден атом,
  • H 2 O – един кислороден атом съдържа два водородни атома,
  • NH3 – един азотен атом съдържа три водородни атома,
  • CH 4 – един въглероден атом съдържа четири водородни атома.

Демонстрация на модели с топка и пръчка.

проблем: Защо различните атоми съдържат различен брой водородни атоми?

(Слушаме отговорите на учениците.)

Заключение: Атомите имат различни способности да задържат определен брой други атоми в съединения. Това се нарича валентност. Думата „валентност“ идва от лат. валентия – сила.

Запис в бележника:

Валентността е свойството на атомите да задържат определен брой други атоми в съединение.

Валентността се обозначава с римски цифри.

Бележки на дъската и в тетрадките:

I II
H2O		 I III
H3N		 I IV
H4C

Валентността на водородния атом се приема за единица, а тази на кислорода е II.

2. Еволюция на понятието "валентност" (съобщение на ученика).

- ВЪВ началото на XIXвек Дж. Далтън формулира закона за множествените отношения, от който следва, че всеки атом на един елемент може да се комбинира с един, два, три и т.н. атоми на друг елемент (както например в съединенията на атоми с водород, които разгледахме).

В средата на 19 век, когато са определени точните относителни тегла на атомите (И. Я. Берцелиус и др.), става ясно, че най-големият брой атоми, с които даден атом може да се свърже, не надвишава определена стойност, в зависимост от естеството му. Тази способност за свързване или заместване на определен брой други атоми е наречена "валентност" от Е. Франкланд през 1853 г.

Тъй като по това време не е имало съединения, известни за водорода, в които той да е свързан с повече от един атом на всеки друг елемент, водородният атом е избран за стандарт с валентност 1.

В края на 50-те години. XIX век A.S. Купър и А. Кекуле постулират принципа на постоянната четиривалентност на въглерода в органичните съединения. Концепцията за валентността формира важна част от теорията на A.M. за химическата структура. Бутлеров през 1861 г

Периодичен закон D.I. Менделеев през 1869 г. разкрива зависимостта на валентността на даден елемент от неговата позиция в периодичната таблица.

Принос в еволюцията на концепцията за „валентност“ през годините са направени от V. Kossel, A. Werner и G. Lewis.

От 30-те години. През 20-ти век идеите за природата и характера на валентността непрекъснато се разширяват и задълбочават. Значителен напредък е постигнат през 1927 г., когато У. Хайтлер и Ф. Лондон извършват първото количествено квантово-химично изчисление на водородната молекула Н 2 .

3. Определяне на валентността на атомите на елементите в съединенията.

Правило за определяне на валентността: броят на валентните единици на всички атоми на един елемент е равен на броя на валентните единици на всички атоми на друг елемент.

Алгоритъм за определяне на валентността.

Алгоритъм за определяне на валентността

Пример
1. Запишете формулата на веществото. H2S, Cu2O
2. Посочете известната валентност на елемента аз
H2S,
3. Намерете броя на валентните единици на атомите на известен елемент, като умножите валентността на елемента по броя на неговите атоми 2
аз
H2S

2
II
Cu2O
4. Разделете броя на валентните единици на атомите на броя на атомите на другия елемент. 2
Полученият отговор е желаната валентност
H2S

2
Полученият отговор е желаната валентност
Cu2O
I II 5. Направете проверка, тоест пребройте броя на валентните единици на всеки елемент
I II
(2=2) 		H2S
Cu2O
(2=2)

4. I II Упражнение: определяне на валентността на елементите във веществата (симулатор

: учениците идват до дъската в редица). Задачата е в листовката.

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. Оценъчно-рефлексивен етап.

Първичен тест за усвояване на знанията.

Намерете модел в последователността от формули: N 2 O, NO, N 2 O 3 и поставете валентностите над всеки елемент.. Произволна проверка Студентски консултантготов шаблон

проверява 4 ученически тетрадки. Работете върху грешките.

Отговорите са на гърба на дъската.

IV. Обобщаване на урока.

  • Разговор с ученици:
  • Какъв проблем поставихме в началото на урока?
  • До какъв извод стигнахме?
  • Определете "валентност".
  • Каква е валентността на водородния атом?

Оценяване на работата на учениците като цяло и на отделните ученици.

домашна работа: § 4, стр. 23–25, пр. на страница 25.

- Благодаря ви за урока. довиждане

Една от важните теми в изучаването на училище е курсът по отношение на валентността. Това ще бъде обсъдено в статията.

Валентност - какво е това?

Валентност в химията означава свойството на атомите на един химичен елемент да свързват атоми на друг елемент към себе си. В превод от латински - сила. Изразява се в числа. Например, валентността на водорода винаги ще бъде равна на единица. Ако вземем формулата на водата - H2O, тя може да бъде представена като H - O - H. Един кислороден атом успя да свърже два водородни атома към себе си. Това означава, че броят на връзките, които кислородът създава, е две. И валентността на този елемент ще бъде равна на две.

На свой ред водородът ще бъде двувалентен. Неговият атом може да бъде свързан само с един атом на химически елемент. В случая с кислород. По-точно, атомите, в зависимост от валентността на елемента, образуват двойки електрони. Колко такива двойки се образуват - това ще бъде валентността. Числовата стойност се нарича индекс. Кислородът има индекс 2.

Как да определим валентността на химичните елементи с помощта на таблицата на Дмитрий Менделеев

Разглеждайки периодичната таблица на елементите, ще забележите вертикални редове. Те се наричат ​​групи от елементи. Валентността също зависи от групата. Елементите от първата група имат първа валентност. Второ - второ. Трети - трети. И т.н.

Има и елементи с постоянен индекс на валентност. Например водород, халогенна група, сребро и така нататък. Определено трябва да се научат.


Как да определим валентността на химичните елементи с помощта на формули?

Понякога е трудно да се определи валентността от периодичната таблица. След това трябва да погледнете конкретната химична формула. Да вземем FeO оксид. Тук желязото, подобно на кислорода, ще има индекс на валентност две. Но при Fe2O3 оксида е различно. Желязото ще бъде фери.


Винаги трябва да помним различни начинидефиниции на валентността и не ги забравяйте. Знайте неговите постоянни числени стойности. Кои елементи ги има? И, разбира се, използвайте таблицата на химичните елементи. И също така изучавайте индивидуално химични формули. По-добре е да ги представите в схематична форма: H – O – H, например. Тогава връзките се виждат. И броят на тиретата (тирета) ще бъде числената стойност на валентността.

Валентност– способността на елементите да прикрепят други елементи към себе си.

Говорейки на прост език, това е число, показващо колко елемента даден атом може да прикрепи към себе си.

Ключовият момент в химията е правилното писане на формулите на съединенията.

Има няколко правила, които ни улесняват да съставяме правилно формули.

  1. Валентността на всички метали от основните подгрупи е равна на номера на групата:

Фигурата показва пример за главните и вторичните подгрупи от група I.

2. Валентността на кислорода е две

3. Валентността на водорода е една

4. Неметалите проявяват два вида валентност:

  • Най-ниска (8-ма група)
  • Най-висок (равен на номера на групата)

А) В съединения с метали неметалите проявяват по-ниска валентност!

Б) В бинарните съединения сборът от валентностите на един вид атоми е равен на сбора от валентностите на друг вид атоми!

Валентността на алуминия е три (алуминият е метал от група III). Валентността на кислорода е две. Сборът на валентността на два алуминиеви атома е 6. Сборът на валентността на три кислородни атома също е 6.

1) Определете валентностите на елементите в съединенията:

Валентността на алуминия е III. Във формула 1 атом => общата валентност също е равна на 3. Следователно за всички хлорни атоми валентността също ще бъде равна на 3 (правило за бинарни съединения). 3:3=1. Валентността на хлора е 1.

Валентността на кислорода е 2. В едно съединение има 3 кислородни атома => общата валентност е 6. За два атома общата валентност е 6 => за един железен атом - 3 (6:2=3)

2) Съставете формули за съединение, състоящо се от:

натрий и кислород

Валентността на кислорода е II.

Натриевият метал от първата група на главната подгрупа => неговата валентност е I.