Как определить валентность

Валентность — это способность атома химического элемента присоединять к себе определённое число атомов другого элемента. Проще говоря, валентность показывает, сколько «связей» может образовать атом.

Например, в молекуле воды H₂O кислород соединён с двумя атомами водорода. У водорода валентность всегда I, значит кислород в воде имеет валентность II.

Чтобы определить валентность, обычно используют несколько правил.

1. Запомнить постоянные валентности некоторых элементов

Некоторые элементы почти всегда имеют одну и ту же валентность:

Валентность I:
водород H, натрий Na, калий K, литий Li, фтор F.

Валентность II:
кислород O, магний Mg, кальций Ca, барий Ba, цинк Zn.

Валентность III:
алюминий Al, бор B.

Например:

NaCl — натрий имеет валентность I, хлор здесь тоже I.

CaO — кальций имеет валентность II, кислород II.

Al₂O₃ — алюминий имеет валентность III, кислород II.

2. Использовать водород и кислород как ориентиры

Чаще всего валентность определяют по соединениям с водородом или кислородом.

У водорода валентность обычно I.

Примеры:

HCl — хлор I, потому что соединён с одним атомом водорода.

H₂S — сера II, потому что с ней соединены два атома водорода.

NH₃ — азот III, потому что с ним соединены три атома водорода.

CH₄ — углерод IV, потому что с ним соединены четыре атома водорода.

У кислорода валентность обычно II.

Примеры:

CO₂ — кислород II. В молекуле два атома кислорода, значит всего: 2 × II = IV. Поэтому углерод имеет валентность IV.

SO₃ — три атома кислорода дают 3 × II = VI. Значит сера здесь VI.

N₂O₅ — пять атомов кислорода дают 5 × II = X. На два атома азота приходится X, значит один атом азота имеет валентность V.

3. Пользоваться правилом: произведения валентностей и индексов равны

В бинарном соединении, где есть два элемента, можно использовать правило:

индекс первого элемента × его валентность = индекс второго элемента × его валентность

Например, нужно определить валентность железа в Fe₂O₃.

Кислород почти всегда имеет валентность II.

В формуле Fe₂O₃ три атома кислорода:

3 × II = VI.

Значит на два атома железа приходится VI:

VI : 2 = III.

Следовательно, железо в Fe₂O₃ имеет валентность III.

Другой пример: CuO.

Кислород II. Индекс у кислорода 1, значит общая валентность кислорода II. У меди тоже индекс 1, значит медь имеет валентность II.

CuO — медь II.

А в Cu₂O:

кислород II, его один атом. На два атома меди приходится II:

II : 2 = I.

Значит медь в Cu₂O имеет валентность I.

4. Если элемент имеет переменную валентность, смотреть по формуле

Многие элементы могут иметь разные валентности.

Например:

FeO — железо II.

Fe₂O₃ — железо III.

SO₂ — сера IV.

SO₃ — сера VI.

CO — углерод II.

CO₂ — углерод IV.

То есть нельзя всегда сказать, что у железа или серы только одна валентность. Нужно смотреть на конкретное соединение.

5. Как определить валентность по формуле: пошагово

Допустим, дана формула P₂O₅. Нужно определить валентность фосфора.

1. Кислород имеет валентность II.

2. В формуле пять атомов кислорода.

3. Считаем: 5 × II = X.

4. Фосфора два атома.

5. Делим: X : 2 = V.

6. Значит фосфор имеет валентность V.

Ответ: в P₂O₅ фосфор пятивалентен.

Ещё пример: MnO₂.

1. Кислород имеет валентность II.

2. Два атома кислорода дают: 2 × II = IV.

3. Марганец один, значит его валентность IV.

Ответ: Mn в MnO₂ имеет валентность IV.

6. Как составить формулу по валентности

Иногда нужно не определить валентность, а наоборот — составить формулу вещества.

Например, нужно составить формулу оксида алюминия.

Алюминий имеет валентность III, кислород II.

Записываем:

Al O

Ставим валентности крест-накрест:

Al₂O₃

Получается формула Al₂O₃.

Ещё пример: кальций и хлор.

Кальций II, хлор I.

Ca Cl

Крест-накрест:

CaCl₂

Формула: CaCl₂.

7. Важно не путать валентность и степень окисления

Валентность и степень окисления — похожие, но не совсем одинаковые понятия. В школьной химии их часто используют рядом, но валентность показывает число связей, а степень окисления связана с условным зарядом атома в соединении.

Например, кислород обычно двухвалентен, но степень окисления у него чаще всего −2. У водорода валентность I, а степень окисления обычно +1.

Кратко

Чтобы определить валентность:

1. Запомнить, что H обычно I, O обычно II.

2. Найти элемент с известной валентностью.

3. Умножить его валентность на индекс.

4. Полученное число разделить на индекс элемента, валентность которого нужно найти.

5. Если элемент переменной валентности, обязательно смотреть на конкретную формулу вещества.

Пример:

Fe₂O₃

O = II

3 × II = VI

VI : 2 = III

Значит Fe = III.