Das Konzept der Wertigkeit eines Elements in einer Verbindung. Valenzmöglichkeiten von Atomen chemischer Elemente

Die chemische Formel gibt die Zusammensetzung (Struktur) einer chemischen Verbindung oder eines einfachen Stoffes wieder. Zum Beispiel H 2 O - zwei Wasserstoffatome sind mit einem Sauerstoffatom verbunden. Chemische Formeln enthalten auch einige Informationen über die Struktur der Substanz: zum Beispiel Fe (OH) 3, Al 2 (SO 4) 3 - diese Formeln geben einige stabile Gruppen (OH, SO 4) an, aus denen die Substanz - ihr Molekül - besteht , die Formel oder Struktureinheit (PU oder SU).

Molekularformel gibt die Anzahl der Atome jedes Elements im Molekül an. Die Summenformel beschreibt nur Stoffe mit molekularer Struktur (Gase, Flüssigkeiten und einige Feststoffe). Die Zusammensetzung eines Stoffes mit atomarer oder ionischer Struktur kann nur durch die Symbole der Formeleinheiten beschrieben werden.

Formeleinheiten geben das einfachste Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome verschiedener Elemente in einem Stoff an. Beispielsweise ist die Formeleinheit von Benzol CH, die Summenformel ist C 6 H 6.

Strukturelle (grafische) Formel gibt die Reihenfolge der Verbindungen von Atomen in einem Molekül (sowie in FE und CE) und die Anzahl der Bindungen zwischen Atomen an.

Die Betrachtung solcher Formeln führte zu der Idee von Wertigkeit(valentia - Stärke) - wie wäre es mit der Fähigkeit eines Atoms eines bestimmten Elements, eine bestimmte Anzahl anderer Atome an sich zu binden. Drei Arten von Wertigkeiten können unterschieden werden: stöchiometrisch (einschließlich des Oxidationsgrades), strukturell und elektronisch.

Stöchiometrische Wertigkeit. Eine quantitative Herangehensweise an die Definition der Wertigkeit wurde nach der Etablierung des Begriffs "Äquivalent" und seiner Definition nach dem Äquivalentgesetz möglich. Basierend auf diesen Konzepten kann man das Konzept von einführen stöchiometrische Wertigkeit ist die Anzahl der Äquivalente, die zu sich selbst addiert werden können gegebenes Atom, oder ist die Anzahl der Äquivalente im Atom. Äquivalente werden durch die Anzahl der Wasserstoffatome bestimmt, dann bedeutet V stx eigentlich die Anzahl der Wasserstoffatome (oder äquivalenten Teilchen), mit denen dieses Atom wechselwirkt.

V stx \u003d Z B oder V stx \u003d. (1.1)

Beispielsweise ist in SO 3 ( S= +6) Z B (S) gleich 6 V stx (S) = 6.

Das Äquivalent von Wasserstoff ist 1, also für die Elemente in den Verbindungen unten ZB (Cl) = 1, ZB (O) = 2, ZB (N) = 3 und ZB (C) = 4. Der Zahlenwert der Stöchiometrie Die Wertigkeit wird normalerweise mit römischen Ziffern angegeben:

I I I II III I IV I

HCl, H 2 O, NH 3, CH 4.

In den Fällen, in denen sich das Element nicht mit Wasserstoff verbindet, wird die Wertigkeit des gewünschten Elements durch das Element bestimmt, dessen Wertigkeit bekannt ist. Am häufigsten wird es von Sauerstoff gefunden, da seine Wertigkeit in Verbindungen normalerweise gleich zwei ist. Zum Beispiel in Verbindungen:

IIIIIIIIIIVII

CaO Al 2 O 3 CO 2 .

Bei der Bestimmung der stöchiometrischen Wertigkeit eines Elements anhand der Formel einer binären Verbindung ist zu beachten, dass die Gesamtwertigkeit aller Atome eines Elements gleich der Gesamtwertigkeit aller Atome eines anderen Elements sein muss.

Wenn man die Wertigkeit der Elemente kennt, ist es möglich, die chemische Formel einer Substanz zusammenzustellen. Beim Zusammenstellen chemischer Formeln können Sie wie folgt vorgehen:

1. Schreiben Sie neben die chemischen Symbole der Elemente, aus denen die Verbindung besteht: KO AlCl AlO;

2. Obige Symbole chemische Elemente ihre Wertigkeit niederlegen:

I II III I III II

3. Bestimmen Sie anhand der obigen Regel das kleinste gemeinsame Vielfache der Zahlen, die die stöchiometrische Wertigkeit beider Elemente ausdrücken (2, 3 bzw. 6).

Indem man das kleinste gemeinsame Vielfache durch die Wertigkeit des entsprechenden Elements dividiert, erhält man die Indizes:

I II III I III II

K 2 O AlCl 3 Al 2 O 3 .

Beispiel 1 Schreiben Sie die Formel für Chloroxid und wissen Sie, dass Chlor darin siebenwertig und Sauerstoff zweiwertig ist.

Lösung. Wir finden das kleinste Vielfache der Zahlen 2 und 7 - es ist gleich 14. Teilen wir das kleinste gemeinsame Vielfache durch die stöchiometrische Wertigkeit des entsprechenden Elements, finden wir die Indizes: für Chloratome 14/7 = 2, für Sauerstoffatome 14 /2 = 7.

Die Oxidformel ist -Cl 2 O 7.

Oxidationszustand charakterisiert auch die Zusammensetzung des Stoffes und entspricht der stöchiometrischen Wertigkeit mit Pluszeichen (für ein Metall oder ein elektropositiveres Element in einem Molekül) oder einem Minuszeichen.

 = ±V stx. (1.2)

w ist durch V stx definiert, also durch das Äquivalent, und das bedeutet, dass w(Н) = ±1; weiter, w aller anderen Elemente in verschiedene Verbindungen. Insbesondere ist es wichtig, dass eine Reihe von Elementen immer oder fast immer konstante Oxidationsstufen aufweisen.

Es ist nützlich, sich die folgenden Regeln zur Bestimmung von Oxidationsstufen zu merken.

1. w(H) = ±1 (. w = +1 in H 2 O, HCl; . w = –1 in NaH, CaH 2);

2. F(Fluor) in allen Verbindungen hat w = -1, andere Halogene mit Metallen, Wasserstoff und andere elektropositivere Elemente haben auch w = -1.

3. Sauerstoff in herkömmlichen Verbindungen hat. w \u003d -2 (Ausnahmen sind Wasserstoffperoxid und seine Derivate - H 2 O 2 oder BaO 2, bei denen Sauerstoff eine Oxidationsstufe von -1 hat, sowie Sauerstofffluorid OF 2, bei der die Oxidationsstufe von Sauerstoff + ist 2).

4. Alkalimetalle (Li - Fr) und Erdalkalimetalle (Ca - Ra) haben immer einen Oxidationszustand gleich der Gruppennummer, dh +1 bzw. +2;

5. Al, Ga, In, Sc, Y, La und Lanthanide (außer Ce) – w = +3.

6. Die höchste Oxidationsstufe eines Elements ist gleich der Gruppennummer des Periodensystems und die niedrigste = (Gruppennummer - 8). Zum Beispiel das höchste w (S) \u003d +6 in SO 3, das niedrigste w \u003d -2 in H 2 S.

7. Oxidationszustände einfache Substanzen gleich Null genommen.

8. Die Oxidationsstufen von Ionen sind gleich ihrer Ladung.

9. Die Oxidationsstufen der Elemente in der Verbindung kompensieren sich gegenseitig, so dass ihre Summe für alle Atome in einem Molekül oder einer neutralen Formeleinheit Null ist und für ein Ion - seine Ladung. Dies kann verwendet werden, um eine unbekannte Oxidationsstufe aus bekannten zu bestimmen und Multielementverbindungen zu formulieren.

Beispiel 2 Bestimmen Sie den Oxidationsgrad von Chrom im Salz K 2 CrO 4 und im Ion Cr 2 O 7 2 -.

Lösung. Wir akzeptieren w (K) \u003d +1; w (O) \u003d -2. Für die Struktureinheit K 2 CrO 4 gilt:

2 . (+1) + X + 4 . (-2) \u003d 0, also X \u003d w (Cr) \u003d +6.

Für das Cr 2 O 7 2 -Ion haben wir: 2 . X + 7 . (-2) \u003d -2, X \u003d w (Cr) \u003d +6.

Das heißt, der Oxidationszustand von Chrom ist in beiden Fällen gleich.

Beispiel 3 Bestimmen Sie die Oxidationsstufe von Phosphor in den Verbindungen P 2 O 3 und PH 3.

Lösung. In der Verbindung P 2 O 3 w (O) \u003d -2. Aufgrund der Tatsache, dass die algebraische Summe der Oxidationsstufen des Moleküls gleich Null sein muss, finden wir die Oxidationsstufe von Phosphor: 2. X + 3 . (-2) \u003d 0, also X \u003d w (P) \u003d +3.

In der PH 3 -Verbindung ist w(H) = +1, daher X + 3. (+1) = 0. X = w (P) = –3.

Beispiel 4 Schreiben Sie die Formeln der Oxide auf, die durch thermische Zersetzung der unten aufgeführten Hydroxide erhalten werden können:

H 2 SiO 3 ; Fe(OH) 3 ; H 3 AsO 4 ; H2WO4; Cu(OH)2.

Lösung. H 2 SiO 3 - bestimmen Sie den Oxidationszustand von Silizium: w (H) \u003d +1, w (O) \u003d -2, von hier: 2. (+1) + X + 3 . (-2) = 0.w(Si) = X = +4. Wir stellen die Formel von Oxid-SiO 2 zusammen.

Fe (OH) 3 - die Ladung der Hydroxogruppe ist -1, daher w (Fe) \u003d +3 und die Formel des entsprechenden Oxids ist Fe 2 O 3.

H 3 AsO 4 - der Oxidationsgrad von Arsen in Säure: 3. (+1) +X+ 4 . (-2) = 0,X=w(As) = +5. Somit lautet die Formel des Oxids As 2 O 5.

H 2 WO 4 -w(W) in Säure ist +6, somit ist die Formel des entsprechenden Oxids WO 3 .

Cu (OH) 2 - da es zwei Hydroxogruppen gibt, deren Ladung -1 ist, daher w (Cu) \u003d +2 und die Oxidformel -CuO.

Die meisten Elemente haben mehrere Oxidationsstufen.

Überlegen Sie, wie Sie anhand der Tabelle D.I. Mendelejew ist es möglich, die wichtigsten Oxidationsstufen der Elemente zu bestimmen.

Stabile Oxidationsstufen Elemente der Hauptuntergruppen kann nach folgenden Regeln bestimmt werden:

1. Die Elemente der Gruppen I-III haben die einzigen Oxidationsstufen - positiv und gleich groß wie die Gruppennummern (mit Ausnahme von Thallium, das w \u003d +1 und +3 hat).

Für Elemente der Gruppen IV-VI gibt es neben einer positiven Oxidationsstufe, die der Gruppennummer entspricht, und einer negativen, die der Differenz zwischen der Nummer 8 und der Gruppennummer entspricht, auch Zwischenoxidationsstufen, die sich normalerweise um 2 unterscheiden Einheiten. Für die Gruppe IV sind die Oxidationsstufen jeweils +4, +2, -2, -4; für Elemente der Gruppe V jeweils -3, -1 +3 +5; und für Gruppe VI - +6, +4, -2.

3. Elemente der Gruppe VII haben alle Oxidationsstufen von +7 bis -1, die sich durch zwei Einheiten unterscheiden, d.h. +7, +5, +3, +1 und -1. In der Gruppe der Halogene wird Fluor freigesetzt, das keine positiven Oxidationsstufen hat und in Verbindungen mit anderen Elementen nur in einer Oxidationsstufe -1 vorliegt. (Es gibt mehrere Halogenverbindungen mit gleichmäßigen Oxidationsstufen: ClO, ClO 2 usw.)

Elemente seitliche Untergruppen Es gibt keine einfache Beziehung zwischen stabilen Oxidationsstufen und der Gruppenzahl. Bei einigen Elementen der sekundären Nebengruppen sollte man sich einfach stabile Oxidationsstufen merken. Zu diesen Elementen gehören:

Cr (+3 und +6), Mn (+7, +6, +4 und +2), Fe, Co und Ni (+3 und +2), Cu (+2 und +1), Ag (+1). ), Au (+3 und +1), Zn und Cd (+2), Hg (+2 und +1).

Um Formeln für Drei- und Mehrelementverbindungen nach Oxidationsstufen zu formulieren, ist es notwendig, die Oxidationsstufen aller Elemente zu kennen. Die Anzahl der Atome von Elementen in der Formel ergibt sich dabei aus der Bedingung, dass die Summe der Oxidationsstufen aller Atome gleich der Ladung der Formeleinheit (Molekül, Ion) ist. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass in einer ungeladenen Formeleinheit K-, Cr- und O-Atome mit den Oxidationsstufen +1, +6 bzw. -2 vorhanden sind, wird diese Bedingung durch die Formeln K 2 CrO 4 erfüllt , K 2 Cr 2 O 7 , K 2 Cr 3 O 10 und viele andere; analog zu diesem Ion mit einer Ladung von -2, das Cr +6 und O - 2 enthält, die Formeln CrO 4 2 -, Cr 2 O 7 2 -, Cr 3 O 10 2 -, Cr 4 O 13 2 - usw. wird entsprechen.

3. Elektronische Wertigkeit v - die Anzahl der chemischen Bindungen, die von einem bestimmten Atom gebildet werden.

Zum Beispiel im Molekül H 2 O 2 H ¾ O

V stx (O) \u003d 1, V c.h. (O) \u003d 2, V .(O) = 2

Das heißt, es gibt chemische Verbindungen, bei denen die stöchiometrischen und elektronischen Wertigkeiten nicht übereinstimmen; dazu gehören beispielsweise Komplexverbindungen.

Koordination und elektronische Valenz werden in den Themen „Chemische Bindung“ und „Komplexe Verbindungen“ ausführlicher behandelt.

Betrachtet man die Formeln verschiedener Verbindungen, ist das leicht zu erkennen Anzahl der Atome dasselbe Element in den Molekülen verschiedener Substanzen ist nicht dasselbe. Zum Beispiel HCl, NH 4 Cl, H 2 S, H 3 PO 4 usw. Die Anzahl der Wasserstoffatome in diesen Verbindungen variiert von 1 bis 4. Dies ist nicht nur für Wasserstoff typisch.

Wie kann man erraten, welcher Index neben der Bezeichnung eines chemischen Elements zu setzen ist? Wie werden die Formeln eines Stoffes gebildet? Dies ist einfach, wenn Sie die Wertigkeit der Elemente kennen, aus denen das Molekül einer bestimmten Substanz besteht.

– ist eine Eigenschaft des Atoms gegebenes Element anbringen, behalten oder ersetzen chemische Reaktionen eine bestimmte Anzahl von Atomen eines anderen Elements. Die Einheit der Wertigkeit ist die Wertigkeit des Wasserstoffatoms. Daher wird manchmal die Definition der Valenz wie folgt formuliert: Wertigkeit – Dies ist die Eigenschaft eines Atoms eines bestimmten Elements, eine bestimmte Anzahl von Wasserstoffatomen anzulagern oder zu ersetzen.

Wenn ein Wasserstoffatom an ein Atom eines bestimmten Elements gebunden ist, dann ist das Element einwertig, wenn zwei vorhanden sind – zweiwertig und etc. Wasserstoffverbindungen sind nicht für alle Elemente bekannt, aber fast alle Elemente gehen mit Sauerstoff O Verbindungen ein. Sauerstoff gilt als ständig zweiwertig.

Permanente Wertigkeit:

ich – H, Na, Li, K, Rb, Cs
II – O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III – B, Al, Ga, In

Aber was tun, wenn sich das Element nicht mit Wasserstoff verbindet? Dann die Wertigkeit erforderliches Element bestimmt durch die Wertigkeit eines bekannten Elements. Meistens wird es mit der Wertigkeit von Sauerstoff gefunden, da seine Wertigkeit in Verbindungen immer 2 ist. Zum Beispiel, Es wird nicht schwierig sein, die Wertigkeit der Elemente in den folgenden Verbindungen zu finden: Na 2 O (Wertigkeit Na – 1,O – 2), Al 2 O 3 (Al – 3,O – 2).

Die chemische Formel eines bestimmten Stoffes kann nur zusammengestellt werden, wenn man die Wertigkeit der Elemente kennt. Beispielsweise lassen sich Formeln für Verbindungen wie CaO, BaO, CO leicht formulieren, da die Anzahl der Atome in den Molekülen gleich ist, da die Wertigkeiten der Elemente gleich sind.

Was ist, wenn die Wertigkeiten unterschiedlich sind? Wann handeln wir in einem solchen Fall? Muss mich erinnern nächste Regel: In der Formel jeder chemischen Verbindung ist das Produkt der Wertigkeit eines Elements mit der Anzahl seiner Atome im Molekül gleich dem Produkt der Wertigkeit mit der Anzahl der Atome eines anderen Elements. Wenn zum Beispiel bekannt ist, dass die Wertigkeit von Mn in einer Verbindung 7 ist, und O – 2, dann sieht die Verbindungsformel so aus Mn 2 O 7.

Wie sind wir auf die Formel gekommen?

Betrachten Sie den Algorithmus zum Erstellen von Formeln nach Wertigkeit für solche, die aus zwei chemischen Elementen bestehen.

Es gibt eine Regel, dass die Anzahl der Valenzen in einem chemischen Element gleich der Anzahl der Valenzen in einem anderen ist. Betrachten Sie das Beispiel der Bildung eines Moleküls, das aus Mangan und Sauerstoff besteht.
Wir werden gemäß dem Algorithmus komponieren:

1. Als nächstes schreiben wir die Symbole der chemischen Elemente:

MnO

2. Über den chemischen Elementen setzen wir die Zahlen ihrer Wertigkeit (die Wertigkeit eines chemischen Elements findet man im Periodensystem von Mendelev, für Mangan – 7, haben Sauerstoff – 2.

3. Finden Sie das kleinste gemeinsame Vielfache (die kleinste Zahl, die ohne Rest durch 7 und durch 2 teilbar ist). Diese Zahl ist 14. Wir teilen sie durch die Wertigkeiten der Elemente 14: 7 \u003d 2, 14: 2 \u003d 7, 2 und 7 sind Indizes für Phosphor bzw. Sauerstoff. Wir ersetzen Indizes.

Wenn man die Wertigkeit eines chemischen Elements kennt, kann man nach der Regel: Wertigkeit eines Elements × Anzahl seiner Atome in einem Molekül = Wertigkeit eines anderen Elements × Anzahl Atome dieses (anderen) Elements die Wertigkeit bestimmen Ein weiterer.

Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).

2x = 14,

x = 7.

Das Konzept der Wertigkeit wurde in die Chemie eingeführt, bevor die Struktur des Atoms bekannt war. Es wurde nun festgestellt, dass diese Eigenschaft eines Elements mit der Anzahl der Außenelektronen zusammenhängt. Bei vielen Elementen ergibt sich die maximale Wertigkeit aus der Position dieser Elemente im Periodensystem.

Im Chemieunterricht haben Sie bereits den Begriff der Wertigkeit chemischer Elemente kennengelernt. Wir haben alles an einem Ort gesammelt nützliche Informationen zu dieser Frage. Verwenden Sie es bei der Vorbereitung auf das GIA und das Einheitliche Staatsexamen.

Valenz- und chemische Analyse

Wertigkeit- die Fähigkeit von Atomen chemischer Elemente, mit Atomen anderer Elemente chemische Verbindungen einzugehen. Mit anderen Worten, es ist die Fähigkeit eines Atoms, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit anderen Atomen einzugehen.

Aus dem Lateinischen wird das Wort "Valenz" mit "Stärke, Fähigkeit" übersetzt. Sehr wahrer Name, oder?

Das Konzept der "Valenz" ist eines der wichtigsten in der Chemie. Es wurde eingeführt, noch bevor die Struktur des Atoms den Wissenschaftlern bekannt wurde (1853). Als die Struktur des Atoms untersucht wurde, erfuhr es daher einige Veränderungen.

Aus Sicht der Elektronentheorie steht die Wertigkeit also in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der externen Elektronen eines Atoms eines Elements. Das bedeutet, dass unter "Valenz" die Anzahl der Elektronenpaare verstanden wird, durch die ein Atom an andere Atome gebunden ist.

Mit diesem Wissen konnten die Wissenschaftler die Natur der chemischen Bindung beschreiben. Es liegt in der Tatsache, dass ein Atompaar eines Stoffes ein Paar Valenzelektronen teilt.

Sie fragen sich vielleicht, wie konnten Chemiker des 19. Jahrhunderts Wertigkeit beschreiben, obwohl sie glaubten, dass es keine Teilchen gibt, die kleiner als ein Atom sind? Man kann nicht sagen, dass es so einfach war - sie verließen sich auf chemische Analysen.

Weg chemische Analyse Wissenschaftler der Vergangenheit bestimmten die Zusammensetzung einer chemischen Verbindung: wie viele Atome verschiedene Elemente die im Molekül der betreffenden Substanz enthalten sind. Dazu war es notwendig, die genaue Masse jedes Elements in einer Probe einer reinen (ohne Verunreinigungen) Substanz zu bestimmen.

Zugegeben, diese Methode ist nicht fehlerfrei. Denn definieren Auf eine ähnliche Art und Weise die Wertigkeit eines Elements ist nur in seiner möglich einfache Verbindung mit immer einwertigem Wasserstoff (Hydrid) oder immer zweiwertigem Sauerstoff (Oxid). Beispielsweise die Wertigkeit von Stickstoff in NH 3 - III, da ein Wasserstoffatom an drei Stickstoffatome gebunden ist. Und die Wertigkeit von Kohlenstoff in Methan (CH 4) ist nach demselben Prinzip IV.

Diese Methode zur Wertigkeitsbestimmung ist nur für einfache Substanzen geeignet. Aber in Säuren können wir auf diese Weise nur die Wertigkeit von Verbindungen wie Säureresten bestimmen, aber nicht alle Elemente (außer der bekannten Wasserstoffwertigkeit) einzeln.

Wie Sie bereits bemerkt haben, wird die Wertigkeit durch römische Ziffern angegeben.

Wertigkeit und Säuren

Da die Wertigkeit von Wasserstoff unverändert bleibt und Ihnen gut bekannt ist, können Sie die Wertigkeit des Säurerestes leicht bestimmen. So ist beispielsweise in H 2 SO 3 die Wertigkeit von SO 3 I, in HClO 3 die Wertigkeit von ClO 3 I.

Wenn die Wertigkeit des Säurerests bekannt ist, ist es auf ähnliche Weise einfach, die richtige Formel der Säure aufzuschreiben: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Valenz und Formeln

Der Begriff der Valenz ist nur für Substanzen molekularer Natur sinnvoll und eignet sich nicht sehr gut zur Beschreibung chemischer Bindungen in Verbindungen mit Cluster-, ionischer, kristalliner Natur usw.

Indizes in den Summenformeln von Substanzen spiegeln die Anzahl der Atome der Elemente wider, aus denen sich ihre Zusammensetzung zusammensetzt. Die Kenntnis der Wertigkeit der Elemente hilft, die Indizes richtig anzuordnen. Auf die gleiche Weise können Sie durch Betrachten der Summenformel und der Indizes die Wertigkeiten der konstituierenden Elemente benennen.

Solche Aufgaben erledigst du im Chemieunterricht in der Schule. Wenn man beispielsweise die chemische Formel einer Substanz hat, in der die Wertigkeit eines der Elemente bekannt ist, kann man leicht die Wertigkeit eines anderen Elements bestimmen.

Dazu müssen Sie sich nur daran erinnern, dass in einer Substanz molekularer Natur die Anzahl der Valenzen beider Elemente gleich ist. Verwenden Sie daher das kleinste gemeinsame Vielfache (entspricht der Anzahl der für die Verbindung erforderlichen freien Valenzen), um die Wertigkeit des Elements zu bestimmen, das Sie nicht kennen.

Nehmen wir zur Verdeutlichung die Formel von Eisenoxid Fe 2 O 3. Hier sind zwei Eisenatome mit der Wertigkeit III und 3 Sauerstoffatome mit der Wertigkeit II an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt. Ihr kleinstes gemeinsames Vielfaches ist 6.

• Beispiel: Sie haben Formeln Mn 2 O 7 . Sie kennen die Wertigkeit von Sauerstoff, es ist leicht zu berechnen, dass das kleinste gemeinsame Vielfache 14 ist, daher ist die Wertigkeit von Mn VII.

Ebenso können Sie das Gegenteil tun: die korrekte chemische Formel einer Substanz aufschreiben, wenn Sie die Wertigkeiten ihrer Bestandteile kennen.

• Beispiel: Um die Formel von Phosphoroxid richtig aufzuschreiben, berücksichtigen wir die Wertigkeit von Sauerstoff (II) und Phosphor (V). Daher ist das kleinste gemeinsame Vielfache für P und O 10. Daher hat die Formel die folgende Form: P 2 O 5.

Wenn man die Eigenschaften der Elemente, die sie in verschiedenen Verbindungen aufweisen, gut kennt, kann man ihre Wertigkeit sogar dadurch bestimmen das Auftreten solche Verbindungen.

Zum Beispiel: Kupferoxide sind rot (Cu 2 O) und schwarz (CuO) gefärbt. Kupferhydroxide sind gelb (CuOH) und blau (Cu(OH) 2) gefärbt.

Und um Ihnen kovalente Bindungen in Substanzen klarer und verständlicher zu machen, schreiben Sie ihre Strukturformeln auf. Die Striche zwischen den Elementen stellen die Bindungen (Valenzen) dar, die zwischen ihren Atomen entstehen:

Valenzmerkmale

Die Bestimmung der Wertigkeit von Elementen basiert heute auf dem Wissen über die Struktur der äußeren Elektronenhüllen ihrer Atome.

Valenz kann sein:

• konstant (Metalle der Hauptnebengruppen);
• variabel (Nichtmetalle und Metalle von Nebengruppen):
• höchste Wertigkeit;
• niedrigere Wertigkeit.

Die Konstante in verschiedenen chemischen Verbindungen bleibt:

• Wertigkeit von Wasserstoff, Natrium, Kalium, Fluor (I);
• Wertigkeit von Sauerstoff, Magnesium, Calcium, Zink (II);
• Wertigkeit von Aluminium (III).

Aber die Wertigkeit von Eisen und Kupfer, Brom und Chlor sowie vielen anderen Elementen ändert sich, wenn sie verschiedene chemische Verbindungen eingehen.

Valenz- und Elektronentheorie

Im Rahmen der Elektronentheorie wird die Wertigkeit eines Atoms anhand der Anzahl der ungepaarten Elektronen bestimmt, die an der Bildung von Elektronenpaaren mit den Elektronen anderer Atome beteiligt sind.

An der Bildung chemischer Bindungen sind nur Elektronen beteiligt, die sich auf der äußeren Hülle des Atoms befinden. Daher ist die maximale Wertigkeit eines chemischen Elements die Anzahl der Elektronen in der äußeren Elektronenhülle seines Atoms.

Das Konzept der Valenz ist eng mit dem von D. I. Mendelejew entdeckten Periodengesetz verwandt. Wenn Sie sich das Periodensystem genau ansehen, können Sie leicht feststellen: Die Position eines Elements im Periodensystem und seine Wertigkeit sind untrennbar miteinander verbunden. Die höchste Wertigkeit von Elementen, die derselben Gruppe angehören, entspricht der Ordnungszahl der Gruppe im Periodensystem.

Die niedrigste Wertigkeit erfährst du, wenn du die Gruppennummer des Elements, das dich interessiert, von der Anzahl der Gruppen im Periodensystem (es gibt acht) abziehst.

Beispielsweise stimmt die Wertigkeit vieler Metalle mit den Gruppennummern in der Tabelle der periodischen Elemente überein, zu denen sie gehören.

Wertigkeitstabelle chemischer Elemente

Ordnungsnummer Chem. Element (Ordnungszahl)	Name	chemisches symbol	Wertigkeit
1	Wasserstoff Helium / Helium Lithium / Lithium Beryllium / Beryllium Kohlenstoff / Kohlenstoff Stickstoff / Stickstoff Sauerstoff / Sauerstoff Fluor / Fluor Neon / Neon Natrium Magnesium / Magnesium Aluminium Silizium / Silizium Phosphor / Phosphor Schwefel Chlor / Chlor Argon / Argon Kalium / Kalium Kalzium / Kalzium Scandium / Scandium Titan / Titan Vanadium / Vanadium Chrom / Chrom Mangan / Mangan Eisen / Eisen Kobalt / Kobalt Nickel / Nickel Kupfer Zink / Zink Gallium / Gallium Germanium/Germanium Arsen / Arsen Selen / Selen Brom / Brom Krypton / Krypton Rubidium / Rubidium Strontium / Strontium Yttrium / Yttrium Zirkonium / Zirkonium Niob / Niob Molybdän / Molybdän Technetium / Technetium Ruthenium / Ruthenium Rhodium Palladium / Palladium Silber / Silber Cadmium / Cadmium Indium / Indium Zinn / Zinn Antimon / Antimon Tellur / Tellur Jod / Jod Xenon / Xenon Cäsium / Cäsium Barium / Barium Lanthan / Lanthan Cer / Cer Praseodym / Praseodym Neodym / Neodym Promethium / Promethium Samarien / Samarien Europium / Europium Gadolinium / Gadolinium Terbium / Terbium Dysprosium / Dysprosium Holmium / Holmium Erbium / Erbium Thulium / Thulium Ytterbium / Ytterbium Lutetium / Lutetium Hafnium / Hafnium Tantal / Tantal Wolfram / Wolfram Rhenium / Rhenium Osmium / Osmium Iridium / Iridium Platin / Platin Gold / Gold Merkur / Merkur Taille / Thallium Blei / Blei Wismut / Wismut Polonium / Polonium Astatin / Astatin Radon / Radon Francium / Francium Radium / Radium Actinium / Actinium Thorium / Thorium Proactinium / Protactinium Uranus / Uran	h	ich (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Keine Daten verfügbar Keine Daten verfügbar (II), III, IV, (V), VI

In Klammern sind jene Wertigkeiten angegeben, die die sie besitzenden Elemente selten aufweisen.

Wertigkeit und Oxidationsstufe

Wenn wir also vom Oxidationsgrad sprechen, meinen sie, dass ein Atom in einer Substanz ionischer (was wichtig ist) Natur eine bestimmte bedingte Ladung hat. Und wenn die Wertigkeit ein neutrales Merkmal ist, dann kann die Oxidationsstufe negativ, positiv oder gleich Null sein.

Interessant ist, dass für ein Atom desselben Elements je nach den Elementen, mit denen es eine chemische Verbindung eingeht, die Wertigkeit und die Oxidationsstufe gleich (H 2 O, CH 4 usw.) und unterschiedlich (H 2 O 2, HNO3).

Fazit

Wenn Sie Ihr Wissen über den Aufbau von Atomen vertiefen, lernen Sie tiefer und detaillierter über die Wertigkeit. Diese Charakterisierung chemischer Elemente ist nicht erschöpfend. Aber es hat einen großen angewandten Wert. Was haben Sie selbst mehr als einmal gesehen, Probleme gelöst und dirigiert chemische Experimente im Unterricht.

Dieser Artikel soll Ihnen helfen, Ihr Wissen über Valenz zu organisieren. Und auch, um sich daran zu erinnern, wie es bestimmt werden kann und wo Valenz verwendet wird.

Wir hoffen, dass dieses Material für Sie bei der Vorbereitung von Hausaufgaben und der Selbstvorbereitung auf Tests und Prüfungen nützlich ist.

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Konzept Wertigkeit abgeleitet von Lateinisches Wort„valentia“ und war bereits Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt. Die erste „ausführliche“ Erwähnung der Wertigkeit erfolgte in den Arbeiten von J. Dalton, der argumentierte, dass alle Substanzen aus Atomen bestehen, die in bestimmten Anteilen miteinander verbunden sind. Dann führte Frankland das eigentliche Konzept der Valenz ein, das in den Arbeiten von Kekule weiterentwickelt wurde, der über die Beziehung zwischen Valenz und chemischer Bindung, A.M. Butlerov, der in seiner Theorie der Struktur organische Verbindungen assoziierte Valenz mit der Reaktivität einer bestimmten chemischen Verbindung und D.I. Mendelejew (im Periodensystem der chemischen Elemente wird die höchste Wertigkeit eines Elements durch die Gruppennummer bestimmt).

DEFINITION

Wertigkeit ist die Anzahl der kovalenten Bindungen, die ein Atom in Kombination mit einer kovalenten Bindung bilden kann.

Die Wertigkeit eines Elements wird durch die Anzahl der ungepaarten Elektronen in einem Atom bestimmt, da sie an der Bildung einer chemischen Bindung zwischen Atomen in zusammengesetzten Molekülen beteiligt sind.

Der Grundzustand eines Atoms (der Zustand mit minimaler Energie) ist durch die elektronische Konfiguration des Atoms gekennzeichnet, die der Position des Elements im Periodensystem entspricht. Ein angeregter Zustand ist ein neuer Energiezustand eines Atoms mit einer neuen Verteilung von Elektronen innerhalb des Valenzniveaus.

Die elektronischen Konfigurationen von Elektronen in einem Atom können nicht nur in Form elektronischer Formeln, sondern auch mit Hilfe elektronengraphischer Formeln (Energie, Quantenzellen) dargestellt werden. Jede Zelle zeigt ein Orbital an, der Pfeil zeigt ein Elektron an, die Richtung des Pfeils (nach oben oder unten) zeigt den Spin des Elektrons an, eine freie Zelle zeigt ein freies Orbital an, das ein Elektron einnehmen kann, wenn es angeregt wird. Befinden sich 2 Elektronen in einer Zelle, so nennt man solche Elektronen gepaart, wenn Elektron 1 ungepaart ist. Zum Beispiel:

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Orbitale werden auf folgende Weise gefüllt: zuerst ein Elektron mit demselben Spin und dann das zweite Elektron mit entgegengesetztem Spin. Da es auf der 2p-Unterebene drei Orbitale mit gleicher Energie gibt, besetzt jedes der beiden Elektronen ein Orbital. Ein Orbital blieb frei.

Bestimmung der Wertigkeit eines Elements durch elektronengraphische Formeln

Die Wertigkeit eines Elements kann durch die elektronengraphischen Formeln der elektronischen Konfigurationen von Elektronen in einem Atom bestimmt werden. Betrachten Sie zwei Atome, Stickstoff und Phosphor.

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Denn Die Wertigkeit eines Elements wird durch die Anzahl der ungepaarten Elektronen bestimmt, daher ist die Wertigkeit von Stickstoff III. Da das Stickstoffatom keine freien Orbitale hat, ist ein angeregter Zustand für dieses Element unmöglich. III ist jedoch nicht die maximale Stickstoffwertigkeit, die maximale Stickstoffwertigkeit ist V und wird durch die Gruppennummer bestimmt. Daher ist zu beachten, dass es mit Hilfe elektronengraphischer Formeln nicht immer möglich ist, die höchste Wertigkeit sowie alle für dieses Element charakteristischen Wertigkeiten zu bestimmen.

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Im Grundzustand hat das Phosphoratom 3 ungepaarte Elektronen, daher ist die Wertigkeit von Phosphor III. Es gibt jedoch freie d-Orbitale im Phosphoratom, daher können Elektronen, die sich auf der 2s-Unterebene befinden, frei werden und freie Orbitale der d-Unterebene besetzen, d.h. in einen aufgeregten Zustand geraten.

Jetzt hat das Phosphoratom 5 ungepaarte Elektronen, daher hat Phosphor auch eine Wertigkeit gleich V.

Elemente mit mehreren Valenzwerten

Elemente der Gruppen IVA - VIIA können mehrere Wertigkeiten haben, und in der Regel ändert sich die Wertigkeit in Schritten von 2 Einheiten. Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, dass Elektronen paarweise an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt sind.

Im Gegensatz zu den Elementen der Hauptnebengruppen weisen die Elemente der B-Nebengruppen in den meisten Verbindungen keine höhere Wertigkeit gleich der Gruppennummer auf, beispielsweise Kupfer und Gold. Im Allgemeinen weisen Übergangselemente eine Vielzahl chemischer Eigenschaften auf, was durch eine große Anzahl von Wertigkeiten erklärt wird.

Betrachten Sie die elektronischen grafischen Formeln der Elemente und stellen Sie fest, in welchem ​​Zusammenhang die Elemente unterschiedliche Wertigkeiten haben (Abb. 1).

Aufgaben: die Valenzmöglichkeiten von As- und Cl-Atomen im Grund- und angeregten Zustand bestimmen.