


В предыдущей главе, вы уже могли заметить, что атомы, группируясь друг с другом, не обязательно образуют двухатомные молекулы, т.е. соединяются в соотношении один к одному. В молекуле воды, например, к одному атома кислорода прикрепляется два атома водорода. Количество связей, которые атом химического элемента образует с другими атомами, называется его валентностью.
Обозначается валентность римскими цифрами — I,II, III и т.д. в соответствии со своим значением. Давайте в качестве примера рассмотрим такие соединения как хлороводород HCl, воду Н2О, аммиак NH3 и метан CH4. Смотри рисунок 7.
Рисунок 7. Трехмерные модели молекул HCl (a), H2O (б), NH3 (в) и CH4 (г)
Если схематично изобразить строение этих молекул, обозначая атомы химических элементов соответствующими им символами, а связь между ними отрезком,
получаются формулы следующего вида, называемые структурными:
Рисунок 8. Структурные формулы молекул хлороводорода, воды, аммиака и метана соответственно
Из представленных на рисунке ХХ структурных формул можно сделать вывод о том, что валентность водорода и хлора равна I, кислорода II, азота — III, углерода -IV.
Валентность химических элементов в соединениях принято указывать надстрочным индексом справа от символа химического элемента, либо над ним, как, например, это сделано ниже:
Для некоторых элементов характерна постоянная валентность, то есть в соединениях их валентность равна всегда одному и тому же числу.
Так, например, постоянная валентность, равная единице, наблюдается для ряда металлов, называемых щелочными — лития, натрия, калия, рубидия и цезия, Постоянная валентность, равная двум, наблюдается у кислорода, магния, кальция, стронция, бария, цинка. Постоянная валентность равная трем наблюдается у алюминия Al.
Элементы с переменной валентностью — это элементы, которые в разных соединениях могут иметь различные значения валентности. Следовательно, атомы этих элементов в разных соединениях могут образовывать различное число химических связей (таблица 2).
Таблица 2. Наиболее характерные значения валентности некоторых элементов
Химические элементы | Их основные валентности |
Cl, Br, I | I, III, V, VII |
S, Se | II, IV, VI |
C, Si, Sn, Pb | II, IV |
P | III, V |
Cu | I, II |
Fe | II, III |
Cr | II, III, VI |
Часто в определении валентности таких элементов в каждом отдельном случае может помочь так называемое правило валентности, согласно которому, в соединениях, образованных только двумя химическими элементами практически всегда произведение валентности одного химического элемента на количество его атомов в молекуле равно произведению валентности на количество атомов в молекуле второго элемента. Другими словами для вещества формулу которого в общем виде можно записать как AxBy с валентностями элементов А и В равными n и m соответсвенно, справедливо выражение:
X*n = y*m
Давайте в качестве примера установим валентность серы в соединениях SO2 (диоксид серы) и Al2S3 (сульфид алюминия). Как уже было сказано выше, кислород и алюминий являются элементами с постоянными валентностями. Для кислорода валентность во всех его соединениях равна двум, а алюминия трем.
Рассчитаем валентность серы в диоксиде серы обозначив ее как «х»:
Аналогично рассчитаем валентность серы в сульфиде алюминия:
Следует отметить, что правило валентности не применимо для некоторых соединений, в которых есть связи между атомами одного химического элемента. В частности, нельзя использовать правило валентности в случе такого соединения как перекись водорода поскольку его структурную формулу можно записать как Н-О-О-Н, то есть в каждой молекуле данного соединения есть связь кислород-кислород.
Очевидно, что правило валентности может быть использовано не только для нахождения валентности какого-либо элемента, но также и для составления формулы соединения, если известны валентности образующих его элементов.
Рассмотрим в качестве примера следующую задачу:
«Определите формулу соединения образованного атомами хлора и кислорода, если валентность хлора в данном соединении VII »
Решение:
Кислород имеет только одно значение валентности, равное двум, соответственно можем записать:
Наименьшее общее кратное (НОК) чисел 7 и 2 равно 14.
Индекс, относящийся к хлору, будет равен х = 14:7 = 2,
Индекс, относящийся к кислороду, будет равен y = 14:2 = 7.
Т.е. искомая формула Cl2O7.
Следует отметить тот факт, что в большинстве сложных веществ атомы одного химического друг с другом не связаны, например:
Рисунок 9. Структурные формулы молекул фосфорной кислоты, фосфина, серной кислоты и оксида хлора (VII)
какова валентность HCI ?
Добрый день! Валентность определяется у отдельного атома, а не молекулы. Конкретно в молекуле хлороводорода валентность обоих атомов равна I.