Как определить валентность химических элементов?

Валентность химических элементов – это способность у атомов хим. элементов образовывать некоторое число химических связей. Принимает значения от 1 до 8 и не может быть равна 0.

Определяется числом электронов атома затраченых на образование хим. связей с другим атомом. Валентность это реальная величина. Обозначается римскими цифрами (I ,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Валентность химических элементов (Таблица)

Как можно определить валентность в соединениях:

  • Валентность водорода (H) постоянна всегда 1. Отсюда в соединении H2O валентность O равна 2.
  • Валентность кислорода (O) постоянна всегда 2. Отсюда в соединении СО2 валентность С равно 4.
  • Высшая валентность всегда равна № группы.
  • Низшая валентность равна разности между числом 8 (количество групп в Таблице Менделеева) и номером группы, в которой находится элемент.
  • У металлов в подгруппах А таблицы Менделеева, валентность = № группы.
  • У неметаллов обычно две валентности: высшая и низшая.

Валентность химических элементов для ЕГЭ

Валентность химических элементов может быть постоянной и переменной. Постоянная в основном у металлов главных подгрупп, переменная у неметаллов и металлов побочных подгруп.

Валентность химических элементов для ЕГЭ

Таблица валентности химических элементов

Атомный № Химический элемент Символ Валентность химических элементов Примеры соединений
1 Водород / Hydrogen H I HF
2 Гелий / Helium He отсутствует
3 Литий / Lithium Li I Li2O
4 Бериллий / Beryllium Be II BeH2
5 Бор / Boron B III BCl3
6 Углерод / Carbon C IV, II CO2, CH4
7 Азот / Nitrogen N III, IV NH3
8 Кислород / Oxygen O II H2O, BaO
9 Фтор / Fluorine F I HF
10 Неон / Neon Ne отсутствует
11 Натрий / Sodium Na I Na2O
12 Магний / Magnesium Mg II MgCl2
13 Алюминий / Aluminum Al III Al2O3
14 Кремний / Silicon Si IV SiO2, SiCl4
15 Фосфор / Phosphorus P III, V PH3, P2O5
16 Сера / Sulfur S VI, IV, II H2S, SO3
17 Хлор / Chlorine Cl I, III, V, VII HCl, ClF3
18 Аргон / Argon Ar отсутствует
19 Калий / Potassium K I KBr
20 Кальций / Calcium Ca II CaH2
21 Скандий / Scandium Sc III Sc2S3
22 Титан / Titanium Ti II, III, IV Ti2O3, TiH4
23 Ванадий / Vanadium V II, III, IV, V VF5, V2O3
24 Хром / Chromium Cr II, III, VI CrCl2, CrO3
25 Марганец / Manganese Mn II, III, IV, VI, VII Mn2O7, Mn2(SO4)3
26 Железо / Iron Fe II, III FeSO4, FeBr3
27 Кобальт / Cobalt Co II, III CoI2, Co2S3
28 Никель / Nickel Ni II, III, IV NiS, Ni(CO)4
29 Медь / Copper Сu I, II CuS, Cu2O
30 Цинк / Zinc Zn II ZnCl2
31 Галлий / Gallium Ga III Ga(OH)3
32 Германий / Germanium Ge II, IV GeBr4, Ge(OH)2
33 Мышьяк / Arsenic As III, V As2S5, H3AsO4
34 Селен / Selenium Se II, IV, VI, H2SeO3
35 Бром / Bromine Br I, III, V, VII HBrO3
36 Криптон / Krypton Kr VI, IV, II KrF2, BaKrO4
37 Рубидий / Rubidium Rb I RbH
38 Стронций / Strontium Sr II SrSO4
39 Иттрий / Yttrium Y III Y2O3
40 Цирконий / Zirconium Zr II, III, IV ZrI4, ZrCl2
41 Ниобий / Niobium Nb I, II, III, IV, V NbBr5
42 Молибден / Molybdenum Mo II, III, IV, V, VI Mo2O5, MoF6
43 Технеций / Technetium Tc I — VII Tc2S7
44 Рутений / Ruthenium Ru II — VIII RuO4, RuF5, RuBr3
45 Родий / Rhodium Rh I, II, III, IV, V RhS, RhF3
46 Палладий / Palladium Pd I, II, III, IV Pd2S, PdS2
47 Серебро / Silver Ag I, II, III AgO, AgF2, AgNO3
48 Кадмий / Cadmium Cd II CdCl2
49 Индий / Indium In III In2O3
50 Олово / Tin Sn II, IV SnBr4, SnF2
51 Сурьма / Antimony Sb III, IV, V SbF5, SbH3
52 Теллур / Tellurium Te VI, IV, II TeH2, H6TeO6
53 Иод / Iodine I I, III, V, VII HIO3, HI
54 Ксенон / Xenon Xe II, IV, VI, VIII XeF6, XeO4, XeF2
55 Цезий / Cesium Cs I CsCl
56 Барий / Barium Ba II Ba(OH)2
57 Лантан / Lanthanum La III LaH3
58 Церий / Cerium Ce III, IV CeO2 , CeF3
59 Празеодим / Praseodymium Pr III, IV PrF4, PrO2
60 Неодим / Neodymium Nd III Nd2O3
61 Прометий / Promethium Pm III Pm2O3
62 Самарий / Samarium Sm II, III SmO
63 Европий / Europium Eu II, III EuSO4
64 Гадолиний / Gadolinium Gd III GdCl3
65 Тербий / Terbium Tb III, IV TbF4, TbCl3
66 Диспрозий / Dysprosium Dy III Dy2O3
67 Гольмий / Holmium Ho III Ho2O3
68 Эрбий / Erbium Er III Er2O3
69 Тулий / Thulium Tm II, III Tm2O3
70 Иттербий / Ytterbium Yb II, III YO
71 Лютеций / Lutetium Lu III LuF3
72 Гафний / Hafnium Hf II, III, IV HfBr3, HfCl4
73 Тантал / Tantalum Ta I — V TaCl5, TaBr2, TaCl4
74 Вольфрам / Tungsten W II — VI WBr6, Na2WO4
75 Рений / Rhenium Re I — VII Re2S7, Re2O5
76 Осмий / Osmium Os II — VI, VIII OsF8, OsI2, Os2O3
77 Иридий / Iridium Ir I — VI IrS3, IrF4
78 Платина / Platinum Pt I, II, III, IV, V Pt(SO4)3, PtBr4
79 Золото / Gold Au I, II, III AuH, Au2O3, Au2Cl6
80 Ртуть / Mercury Hg II HgF2, HgBr2
81 Талий / Thallium Tl I, III TlCl3, TlF
82 Свинец / Lead Pb II, IV PbS, PbH4
83 Висмут / Bismuth Bi III, V BiF5,  Bi2S3
84 Полоний / Polonium Po VI, IV, II PoCl4, PoO3
85 Астат / Astatine At нет данных
86 Радон / Radon Rn отсутствует
87 Франций / Francium Fr I
88 Радий / Radium Ra II RaBr2
89 Актиний / Actinium Ac III AcCl3
90 Торий / Thorium Th II, III, IV ThO2, ThF4
91 Проактиний / Protactinium Pa IV, V PaCl5,  PaF4
92 Уран / Uranium U III, IV UF4, UO3
93 Нептуний Np III — VI NpF6, NpCl4
94 Плутоний Pu II, III, IV PuO2, PuF3, PuF4
95 Америций Am III — VI AmF3, AmO2
96 Кюрий Cm III, IV CmO2, Cm2O3
97 Берклий Bk III, IV BkF3, BkO2
98 Калифорний Cf II, III, IV Cf2O3
99 Эйнштейний Es II, III EsF3
100 Фермий Fm II, III
101 Менделевий Md II, III
102 Нобелий No II, III
103 Лоуренсий Lr III
Номер Элемент Символ Валентность химических элементов Пример
Читайте также:  Как подготовиться к ЕГЭ со словарем по биологии?

Источник: https://infotables.ru/khimiya/1071-valentnost-khimicheskikh-elementov

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Электроотрицательность  — способность атома какого-либо химического элемента в соединении оттягивать на себя электроны связанных с ним атомов других химических элементов.

Электроотрицательность, как и прочие свойства атомов химических элементов, изменяется с увеличением порядкового номера элемента периодически:

  • График выше демонстрирует периодичность изменения электроотрицательности элементов главных подгрупп в зависимости от порядкового номера элемента.
  • При движении вниз по подгруппе таблицы Менделеева электроотрицательность химических элементов уменьшается, при движении вправо по периоду возрастает.
  • Электроотрицательность отражает неметалличность элементов: чем выше значение электроотрицательности, тем более у элемента выражены неметаллические свойства.

Степень окисления

Степень окисления – условный заряд атома химического элемента  в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все связи в его молекуле ионные, т.е. все связывающие электронные пары смещены к атомам с большей электроотрицательностью.

Как рассчитать степень окисления элемента в соединении?

Степень окисления химических элементов в простых веществах всегда равна нулю.

Существуют элементы, проявляющие в сложных веществах постоянную степень окисления:

Щелочные металлы, т.е. все металлы IA группы — Li, Na, K, Rb, Cs, Fr +1
Все элементы II группы, кроме ртути: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd +2
Алюминий Al +3
Фтор F -1

Существуют химические элементы, которые проявляют в подавляющем большинстве соединений постоянную степень окисления. К таким элементам относятся:

водород H +1 Гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов, например:
кислород O -2 Пероксиды водорода и металлов: Фторид кислорода —

Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле всегда равна нулю. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.

Высшая (максимальная) степень окисления равна номеру группы. Исключения, которые не попадают под это правило, — элементы побочной подгруппы I группы, элементы побочной подгруппы VIII группы, а также кислород и фтор.

Читайте также:  Какой шаблон к сочинению по русскому языку?

Химические элементы, номер группы которых не совпадает с их высшей степенью окисления (обязательные к запоминанию)

Кислород VI +2 (в OF2)
Фтор VII
Медь I +2
Железо VIII  +6 (например K2FeO4)

Низшая степень окисления металлов всегда равна нулю, а низшая степень окисления неметаллов рассчитывается по формуле:

  • низшая степень окисления неметалла = №группы − 8

Отталкиваясь от представленных выше правил, можно установить степень окисления химического элемента в любом веществе.

Валентность

Валентность — число химических связей, которые образует атом элемента в химическом соединении.

Валентность атомов обозначается римскими цифрами: I, II, III и т.д.

Валентные возможности атома зависят от количества:

  1. неспаренных электронов
  2. неподеленных электронных пар на орбиталях валентных уровней
  3. пустых электронных орбиталей валентного уровня

Валентные возможности атома водорода

Было сказано, что на валентные возможности могут влиять три фактора — наличие неспаренных электронов, наличие неподеленных электронных пар на внешнем уровне, а также наличие вакантных (пустых) орбиталей внешнего уровня.

Мы видим на внешнем (и единственном) энергетическом уровне один неспаренный электрон. Исходя из этого, водород может точно иметь валентность, равную I. Однако на первом энергетическом уровне есть только один подуровень — s, т.е. атом водорода на внешнем уровне не имеет как неподеленных электронных пар, так и пустых орбиталей.

Таким образом, единственная валентность, которую может проявлять атом водорода, равна I.

Валентные возможности атома углерода

Рассмотрим электронное строение атома углерода. В основном состоянии электронная конфигурация его внешнего уровня выглядит следующим образом:

Т.е. в основном состоянии на внешнем энергетическом уровне невозбужденного атома углерода находится 2 неспаренных электрона. В таком состоянии он может проявлять валентность, равную II.

Однако атом углерода очень легко переходит в возбужденное состояние при сообщении ему энергии, и электронная конфигурация внешнего слоя в этом случае принимает вид:

Несмотря на то что на процесс возбуждения атома углерода тратится некоторое количество энергии, траты с избытком компенсируются при образовании четырех ковалентных связей.

По этой причине валентность IV намного более характерна для атома углерода. Так, например, валентность IV углерод имеет в молекулах углекислого газа, угольной кислоты и абсолютно всех органических веществ.

Читайте также:  Какая структура ЭССЕ по обществознанию?

Помимо неспаренных электронов и неподеленных электронных пар на валентные возможности также влияет наличие вакантных (  ) орбиталей валентного уровня.

Наличие таких орбиталей на заполняемом уровне приводит к  тому, что атом может выполнять роль акцептора электронной пары, т.е. образовывать дополнительные ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму.

Так, например, вопреки ожиданиям, в молекуле угарного газа CO связь не двойная, а тройная, что наглядно показано на следующей иллюстрации:

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома углерода:

  • Для углерода возможны валентности II, III, IV
  • Наиболее распространенная валентность углерода в соединениях IV
  • В молекуле угарного газа CO связь тройная (!), при этом одна из трех связей образована по донорно-акцепторному механизму

Валентные возможности атома азота

Как видно из иллюстрации выше, атом азота в своем обычном состоянии имеет 3 неспаренных электрона, в связи с чем логично предположить о его способности проявлять валентность, равную III. Действительно, валентность, равная трём, наблюдается в молекулах аммиака (NH3), азотистой кислоты (HNO2), треххлористого азота (NCl3) и т.д.

Выше было сказано, что валентность атома химического элемента зависит не только от количества неспаренных электронов, но также и от наличия неподеленных электронных пар.

Связано это с тем, что ковалентная химическая связь может образоваться не только, когда два атома предоставляют друг другу по одному электрону, но  также и тогда, когда один атом, имеющий неподеленную пару электронов — донор(  ) предоставляет ее другому атому с вакантной (  ) орбиталью валентного уровня (акцептору). Т.е.

для атома азота возможна также валентность IV за счет дополнительной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму. Так, например, четыре ковалентных связи, одна из которых образована по донорно-акцепторному механизму, наблюдается при образовании катиона аммония:

Несмотря на то что одна из ковалентных связей образуется по донорно-акцепторному механизму, все связи N-H в катионе аммония абсолютно идентичны и ничем друг от друга не отличаются.

Валентность, равную V, атом азота проявлять не способен. Связано это с тем, что для атома азота невозможен переход в возбужденное состояние, при котором происходит распаривание двух электронов с переходом одного из них на свободную орбиталь, наиболее близкую по уровню энергии.

Атом азота не имеет d-подуровня, а переход на 3s-орбиталь энергетически настолько затратен, что затраты энергии не покрываются образованием новых связей.

Многие  могут задаться вопросом, а какая же тогда валентность у азота, например, в молекулах азотной кислоты HNO3 или оксида азота N2O5? Как ни странно, валентность там тоже IV, что видно из нижеследующих структурных формул:

Пунктирной линией на иллюстрации изображена так называемая делокализованная π-связь. По этой причине концевые связи NO можно назвать «полуторными». Аналогичные полуторные связи имеются также в молекуле озона O3, бензола C6H6 и т.д.

Резюмируя информацию по валентным возможностям атома азота:

  1. Для азота возможны валентности I, II, III и IV
  2. Валентности V у азота не бывает!
  3. В молекулах азотной кислоты и оксида азота N2O5 азот имеет валентность IV, а степень окисления +5 (!).
  4. В соединениях, в которых атом азота четырехвалентен, одна из ковалентных связей образована по донорно-акцепторному механизму (соли аммония NH4+, азотная кислота и д.р).

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/jelektrootricatelnost-stepen-okislenija-valentnost

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector