Εξετάζοντας τους τύπους διαφόρων ενώσεων, είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι αριθμός ατόμωντου ίδιου στοιχείου στα μόρια διαφορετικών ουσιών δεν είναι πανομοιότυπο. Για παράδειγμα, HCl, NH 4 Cl, H 2 S, H 3 PO 4, κ.λπ. Ο αριθμός των ατόμων υδρογόνου σε αυτές τις ενώσεις κυμαίνεται από 1 έως 4. Αυτό δεν είναι χαρακτηριστικό μόνο του υδρογόνου.
Πώς μπορείτε να μαντέψετε ποιον δείκτη να βάλετε δίπλα στον προσδιορισμό ενός χημικού στοιχείου;Πώς παράγονται οι τύποι μιας ουσίας; Αυτό είναι εύκολο να γίνει όταν γνωρίζετε το σθένος των στοιχείων που συνθέτουν το μόριο μιας δεδομένης ουσίας.
– είναι η ιδιότητα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου να προσαρτάται, να διατηρείται ή να αντικαθιστά χημικές αντιδράσειςορισμένος αριθμός ατόμων ενός άλλου στοιχείου. Η μονάδα σθένους είναι το σθένος ενός ατόμου υδρογόνου. Επομένως, μερικές φορές ο ορισμός του σθένους διατυπώνεται ως εξής: σθένος – Αυτή είναι η ιδιότητα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου να προσκολλά ή να αντικαθιστά έναν ορισμένο αριθμό ατόμων υδρογόνου.
Εάν ένα άτομο υδρογόνου είναι συνδεδεμένο με ένα άτομο ενός δεδομένου στοιχείου, τότε το στοιχείο είναι μονοσθενές, εάν δύο – δισθενής καικαι τα λοιπά. Οι ενώσεις υδρογόνου δεν είναι γνωστές για όλα τα στοιχεία, αλλά σχεδόν όλα τα στοιχεία σχηματίζουν ενώσεις με οξυγόνο Ο. Το οξυγόνο θεωρείται ότι είναι συνεχώς δισθενές.
Σταθερό σθένος:
Εγώ –
H, Na, Li, K, Rb, Cs
II –
O, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd
III –
B, Al, Ga, In
Τι να κάνετε όμως εάν το στοιχείο δεν συνδυάζεται με το υδρογόνο; Στη συνέχεια, το σθένος του απαιτούμενου στοιχείου καθορίζεται από το σθένος γνωστό στοιχείο. Τις περισσότερες φορές βρίσκεται χρησιμοποιώντας το σθένος του οξυγόνου, επειδή στις ενώσεις το σθένος του είναι πάντα 2. Για παράδειγμα,δεν είναι δύσκολο να βρεθεί το σθένος των στοιχείων στις ακόλουθες ενώσεις: Na 2 O (σθένος του Na – 1, Ο – 2), Al 2 O 3 (σθένος του Αλ – 3, Ο – 2).
Ο χημικός τύπος μιας δεδομένης ουσίας μπορεί να συνταχθεί μόνο με τη γνώση του σθένους των στοιχείων. Για παράδειγμα, είναι εύκολο να δημιουργηθούν τύποι για ενώσεις όπως CaO, BaO, CO, επειδή ο αριθμός των ατόμων στα μόρια είναι ο ίδιος, αφού τα σθένη των στοιχείων είναι ίσα.
Τι γίνεται αν τα σθένη είναι διαφορετικά; Πότε ενεργούμε σε μια τέτοια περίπτωση; Είναι απαραίτητο να θυμάστε τον ακόλουθο κανόνα: στον τύπο οποιουδήποτε χημική ένωσητο γινόμενο του σθένους ενός στοιχείου και του αριθμού των ατόμων του στο μόριο είναι ίσο με το γινόμενο του σθένους και του αριθμού των ατόμων ενός άλλου στοιχείου. Για παράδειγμα, εάν είναι γνωστό ότι το σθένος του Mn σε μια ένωση είναι 7, και το Ο – 2, τότε ο τύπος της ένωσης θα μοιάζει με αυτό: Mn 2 O 7.
Πώς πήραμε τη φόρμουλα;
Ας εξετάσουμε έναν αλγόριθμο για τη σύνθεση τύπων κατά σθένος για αυτούς που αποτελούνται από δύο χημικά στοιχεία.
Υπάρχει ένας κανόνας ότι ο αριθμός των σθένεων ενός χημικού στοιχείου είναι ίσος με τον αριθμό των σθένεων ενός άλλου. Ας εξετάσουμε το παράδειγμα του σχηματισμού ενός μορίου που αποτελείται από μαγγάνιο και οξυγόνο.
Θα συνθέσουμε σύμφωνα με τον αλγόριθμο:
1. Καταγράφουμε τα σύμβολα των χημικών στοιχείων το ένα δίπλα στο άλλο:
2.
Βάζουμε τους αριθμούς του σθένους τους πάνω από τα χημικά στοιχεία (το σθένος ενός χημικού στοιχείου βρίσκεται στον πίνακα Περιοδικός Πίνακας Mendelev, σε μαγγάνιο –
7, στο οξυγόνο –
2.
3. Να βρείτε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο (τον μικρότερο αριθμό που διαιρείται με το 7 και το 2 χωρίς υπόλοιπο). Αυτός ο αριθμός είναι 14. Τον διαιρούμε με τα σθένη των στοιχείων 14: 7 = 2, 14: 2 = 7, 2 και 7 θα είναι οι δείκτες για τον φώσφορο και το οξυγόνο, αντίστοιχα. Αντικαθιστούμε δείκτες.
Γνωρίζοντας το σθένος ενός χημικού στοιχείου, ακολουθώντας τον κανόνα: σθένος ενός στοιχείου × ο αριθμός των ατόμων του στο μόριο = σθένος ενός άλλου στοιχείου × ο αριθμός των ατόμων αυτού του (άλλου) στοιχείου, μπορείτε να προσδιορίσετε το σθένος ενός άλλου.
Mn 2 O 7 (7 2 = 2 7).
Η έννοια του σθένους εισήχθη στη χημεία πριν γίνει γνωστή η δομή του ατόμου. Έχει πλέον διαπιστωθεί ότι αυτή η ιδιότητα ενός στοιχείου σχετίζεται με τον αριθμό των εξωτερικών ηλεκτρονίων. Για πολλά στοιχεία, το μέγιστο σθένος προκύπτει από τη θέση αυτών των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.
Έχετε ακόμα ερωτήσεις; Θέλετε να μάθετε περισσότερα για το σθένος;
Για να λάβετε βοήθεια από έναν δάσκαλο -.
blog.site, κατά την πλήρη ή μερική αντιγραφή υλικού, απαιτείται σύνδεσμος στην αρχική πηγή.
ΟΡΙΣΜΟΣ
Κάτω από σθένοςαναφέρεται στην ιδιότητα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου για προσθήκη ή αντικατάσταση συγκεκριμένο αριθμόάτομα ενός άλλου στοιχείου.
Ως εκ τούτου, το μέτρο του σθένους μπορεί να είναι ο αριθμός χημικοί δεσμοίσχηματίζεται από ένα δεδομένο άτομο με άλλα άτομα. Έτσι, επί του παρόντος, το σθένος ενός χημικού στοιχείου συνήθως κατανοείται ως η ικανότητά του (με στενότερη έννοια, ένα μέτρο της ικανότητάς του) να σχηματίζει χημικούς δεσμούς (Εικ. 1). Στην αναπαράσταση της μεθόδου του δεσμού σθένους, η αριθμητική τιμή του σθένους αντιστοιχεί στον αριθμό ομοιοπολικούς δεσμούςότι σχηματίζεται ένα άτομο.
Ρύζι. 1. Σχηματικός σχηματισμός μορίων νερού και αμμωνίας.
Πίνακας σθένους χημικών στοιχείων
Αρχικά, ως μονάδα σθένους λήφθηκε το σθένος του υδρογόνου. Το σθένος ενός άλλου στοιχείου εκφράστηκε με τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου που ένα άτομο αυτού του στοιχείου προσθέτει στον εαυτό του ή αντικαθιστά (το λεγόμενο σθένος υδρογόνου). Για παράδειγμα, στις ενώσεις της σύνθεσης HCl, H 2 O, NH 3, CH 4, το σθένος υδρογόνου του χλωρίου είναι ένα, το οξυγόνο - δύο, το άζωτο - τρία, ο άνθρακας - τέσσερα.
Στη συνέχεια αποφασίστηκε ότι το σθένος του επιθυμητού στοιχείου θα μπορούσε επίσης να προσδιοριστεί από το οξυγόνο, το σθένος του οποίου, κατά κανόνα, είναι ίσο με δύο. Στην περίπτωση αυτή, το σθένος ενός χημικού στοιχείου υπολογίζεται ως το διπλάσιο του αριθμού των ατόμων οξυγόνου που μπορούν να προσκολλήσουν ένα άτομο αυτού του στοιχείου (το λεγόμενο σθένος οξυγόνου). Για παράδειγμα, στις ενώσεις της σύνθεσης N 2 O, CO, SiO 2, SO 3, το σθένος οξυγόνου του αζώτου είναι ένα, άνθρακας - δύο, πυρίτιο - τέσσερα, θείο - έξι.
Στην πραγματικότητα, αποδείχθηκε ότι τα περισσότερα χημικά στοιχεία έχουν διαφορετικές τιμές σθένους σε ενώσεις υδρογόνου και οξυγόνου: για παράδειγμα, το σθένος του θείου στο υδρογόνο είναι δύο (H 2 S) και στο οξυγόνο - έξι (SO 3). Επιπλέον, τα περισσότερα στοιχεία παρουσιάζουν διαφορετικά σθένη στις ενώσεις τους. Για παράδειγμα, ο άνθρακας σχηματίζει δύο οξείδια: το μονοξείδιο του CO και το διοξείδιο του CO 2. Στο πρώτο από τα οποία το σθένος του άνθρακα είναι II, και στο δεύτερο - τέσσερα. Από αυτό προκύπτει ότι, κατά κανόνα, είναι αδύνατο να χαρακτηριστεί το σθένος ενός στοιχείου με οποιονδήποτε αριθμό.
Τα υψηλότερα και τα χαμηλότερα σθένη χημικών στοιχείων
Οι τιμές του υψηλότερου και του χαμηλότερου σθένους ενός χημικού στοιχείου μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας τον Περιοδικό Πίνακα D.I. Μεντελέεφ. Το υψηλότερο σθένος ενός στοιχείου συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας στην οποία βρίσκεται και το χαμηλότερο είναι η διαφορά μεταξύ του αριθμού 8 και του αριθμού της ομάδας. Για παράδειγμα, το βρώμιο βρίσκεται στην ομάδα VIIA, που σημαίνει ότι το υψηλότερο σθένος του είναι VII και το χαμηλότερο είναι το I.
Υπάρχουν στοιχεία με τα λεγόμενα. σταθερό σθένος(μέταλλα των ομάδων ΙΑ και ΙΙΑ, αλουμίνιο, υδρογόνο, φθόριο, οξυγόνο), τα οποία στις ενώσεις τους εμφανίζουν μια ενιαία κατάσταση οξείδωσης, η οποία τις περισσότερες φορές συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας του Περιοδικού Πίνακα D.I. Mendeleev, όπου βρίσκονται).
Τα στοιχεία που χαρακτηρίζονται από πολλές τιμές σθένους (και όχι πάντα το υψηλότερο και το χαμηλότερο σθένος) ονομάζονται μεταβλητό σθένος. Για παράδειγμα, το θείο χαρακτηρίζεται από σθένος II, IV και VI.
Για να είναι πιο εύκολο να θυμάστε πόσα και ποια σθένη είναι χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου χημικού στοιχείου, χρησιμοποιήστε πίνακες σθένους χημικών στοιχείων, οι οποίοι μοιάζουν με αυτό:
Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1
| Ασκηση | Το Valence III είναι χαρακτηριστικό: α) Ca; β) P; γ) Ο; δ) Si; |
| Λύση | α) Το ασβέστιο είναι μέταλλο. Χαρακτηρίζεται από τη μόνη δυνατή τιμή σθένους, που συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας στον Περιοδικό Πίνακα D.I. Mendeleev, στο οποίο βρίσκεται, δηλ. Το σθένος του ασβεστίου είναι II. Η απάντηση είναι λανθασμένη. β) Ο φώσφορος είναι αμέταλλο. Αναφέρεται σε μια ομάδα χημικών στοιχείων με μεταβλητό σθένος: το υψηλότερο προσδιορίζεται από τον αριθμό της ομάδας στον Περιοδικό Πίνακα D.I. Mendeleev, στο οποίο βρίσκεται, δηλ. ισούται με V, και η μικρότερη είναι η διαφορά μεταξύ του αριθμού 8 και του αριθμού της ομάδας, δηλ. ίσο με III. Αυτή είναι η σωστή απάντηση. |
| Απάντηση | Επιλογή (β) |
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2
| Ασκηση | Το Valence III είναι χαρακτηριστικό των: α) Be; β) F; γ) Al; δ)Γ; |
| Λύση | Για να δώσουμε τη σωστή απάντηση στην ερώτηση που τέθηκε, θα εξετάσουμε κάθε μία από τις προτεινόμενες επιλογές ξεχωριστά. α) Το βηρύλλιο είναι μέταλλο. Χαρακτηρίζεται από τη μόνη δυνατή τιμή σθένους, που συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας στον Περιοδικό Πίνακα D.I. Mendeleev, στο οποίο βρίσκεται, δηλ. Το σθένος του βηρυλλίου είναι II. Η απάντηση είναι λανθασμένη. β) Το φθόριο είναι αμέταλλο. Χαρακτηρίζεται από τη μόνη δυνατή τιμή σθένους ίση με I. Η απάντηση είναι λανθασμένη. γ) Το αλουμίνιο είναι μέταλλο. Χαρακτηρίζεται από τη μόνη δυνατή τιμή σθένους, που συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας στον Περιοδικό Πίνακα D.I. Mendeleev, στο οποίο βρίσκεται, δηλ. Το σθένος του αλουμινίου είναι III. Αυτή είναι η σωστή απάντηση. |
| Απάντηση | Επιλογή (γ) |
Από τα υλικά του μαθήματος θα μάθετε ότι η σταθερότητα της σύνθεσης μιας ουσίας εξηγείται από την παρουσία ορισμένων δυνατοτήτων σθένους στα άτομα των χημικών στοιχείων. εξοικειωθείτε με την έννοια του «σθένους ατόμων χημικών στοιχείων»· μάθετε να προσδιορίζετε το σθένος ενός στοιχείου χρησιμοποιώντας τον τύπο μιας ουσίας εάν είναι γνωστό το σθένος ενός άλλου στοιχείου.
Θέμα: Αρχικές χημικές ιδέες
Μάθημα: Σθένος χημικών στοιχείων
Η σύνθεση των περισσότερων ουσιών είναι σταθερή. Για παράδειγμα, ένα μόριο νερού περιέχει πάντα 2 άτομα υδρογόνου και 1 άτομο οξυγόνου - H 2 O. Τίθεται το ερώτημα: γιατί οι ουσίες έχουν σταθερή σύσταση;
Ας αναλύσουμε τη σύνθεση των προτεινόμενων ουσιών: H 2 O, NaH, NH 3, CH 4, HCl. Όλα αποτελούνται από άτομα δύο χημικών στοιχείων, ένα εκ των οποίων είναι υδρογόνο. Μπορεί να υπάρχουν 1,2,3,4 άτομα υδρογόνου ανά άτομο ενός χημικού στοιχείου. Αλλά σε καμία ουσία δεν θα υπάρξει ανά άτομο υδρογόνουπρέπει πολλά άτομα ενός άλλουχημικό στοιχείο. Έτσι, ένα άτομο υδρογόνου μπορεί να προσκολλήσει στον εαυτό του έναν ελάχιστο αριθμό ατόμων ενός άλλου στοιχείου, ή μάλλον, μόνο ενός.
Η ιδιότητα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου να προσκολλούν στον εαυτό τους έναν ορισμένο αριθμό ατόμων άλλων στοιχείων ονομάζεται σθένος.
Ορισμένα χημικά στοιχεία έχουν σταθερές τιμές σθένους (για παράδειγμα, υδρογόνο (I) και οξυγόνο (II)), άλλα μπορούν να εμφανίσουν αρκετές τιμές σθένους (για παράδειγμα, σίδηρος (II, III), θείο (II, IV, VI ), άνθρακα (II, IV)), ονομάζονται στοιχεία με μεταβλητό σθένος. Οι τιμές σθένους ορισμένων χημικών στοιχείων δίνονται στο σχολικό βιβλίο.
Γνωρίζοντας τα σθένη των χημικών στοιχείων, είναι δυνατόν να εξηγήσουμε γιατί μια ουσία έχει έναν τέτοιο χημικό τύπο. Για παράδειγμα, ο τύπος του νερού είναι H 2 O. Ας προσδιορίσουμε τις δυνατότητες σθένους ενός χημικού στοιχείου χρησιμοποιώντας παύλες. Το υδρογόνο έχει σθένος I και το οξυγόνο έχει σθένος II: H- και -O-. Κάθε άτομο μπορεί να χρησιμοποιήσει πλήρως τις δυνατότητές του σθένους εάν υπάρχουν δύο άτομα υδρογόνου ανά άτομο οξυγόνου. Η αλληλουχία των συνδέσεων των ατόμων σε ένα μόριο νερού μπορεί να αναπαρασταθεί ως ο τύπος: H-O-H.
Ένας τύπος που δείχνει την αλληλουχία των ατόμων σε ένα μόριο ονομάζεται γραφικός(ή κατασκευαστικός).
Ρύζι. 1. Γραφικός τύπος νερού
Γνωρίζοντας τον τύπο μιας ουσίας που αποτελείται από άτομα δύο χημικών στοιχείων και το σθένος ενός από αυτά, μπορείτε να προσδιορίσετε το σθένος του άλλου στοιχείου.
Παράδειγμα 1.Ας προσδιορίσουμε το σθένος του άνθρακα στην ουσία CH4. Γνωρίζοντας ότι το σθένος του υδρογόνου είναι πάντα ίσο με το I, και ο άνθρακας έχει συνδέσει 4 άτομα υδρογόνου στον εαυτό του, μπορούμε να πούμε ότι το σθένος του άνθρακα είναι ίσο με IV. Το σθένος των ατόμων υποδεικνύεται με ρωμαϊκό αριθμό πάνω από το σύμβολο του στοιχείου: .
Παράδειγμα 2.Ας προσδιορίσουμε το σθένος του φωσφόρου στην ένωση P 2 O 5. Για να το κάνετε αυτό πρέπει να κάνετε τα εξής:
1. πάνω από το πρόσημο του οξυγόνου, γράψτε την τιμή του σθένους του – II (το οξυγόνο έχει σταθερή τιμή σθένους).
2. πολλαπλασιάζοντας το σθένος του οξυγόνου με τον αριθμό των ατόμων οξυγόνου στο μόριο, βρείτε τον συνολικό αριθμό των μονάδων σθένους – 2·5=10.
3. διαιρέστε τον συνολικό αριθμό μονάδων σθένους που προκύπτει με τον αριθμό των ατόμων φωσφόρου στο μόριο – 10:2=5.
Έτσι, το σθένος του φωσφόρου σε αυτή την ένωση είναι ίσο με V – .
1. Emelyanova E.O., Iodko A.G. Οργάνωση γνωστική δραστηριότηταμαθητές στα μαθήματα χημείας των τάξεων 8-9. Υποστηρικτικές σημειώσειςμε πρακτικές εργασίες, τεστ: Μέρος Ι. - Μ.: Σχολικός Τύπος, 2002. (σελ. 33)
2. Ushakova O.V. Τετράδιο εργασιών Χημείας: 8η τάξη: στο σχολικό βιβλίο του Π.Α. Orzhekovsky και άλλοι «Χημεία. 8η τάξη» / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; κάτω από. εκδ. καθ. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (σελ. 36-38)
3. Χημεία: 8η τάξη: σχολικό βιβλίο. για γενική εκπαίδευση ιδρύματα / Π.Α. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Ποντάκ. M.: AST: Astrel, 2005.(§16)
4. Χημεία: inorg. χημεία: σχολικό βιβλίο. για την 8η τάξη. γενική εκπαίδευση ιδρύματα / Γ.Ε. Ρουτζίτης, Φ.Γ. Φέλντμαν. – M.: Education, OJSC “Moscow Textbooks”, 2009. (§§11,12)
5. Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά. Τόμος 17. Χημεία / Κεφ. εκδ.V.A. Volodin, Ved. επιστημονικός εκδ. I. Leenson. – Μ.: Avanta+, 2003.
Πρόσθετοι πόροι ιστού
1. Ενιαία συλλογή ψηφιακών εκπαιδευτικών πόρων ().
2. Ηλεκτρονική έκδοση του περιοδικού «Chemistry and Life» ().
Εργασία για το σπίτι
1. σελ.84 Αρ. 2από το σχολικό βιβλίο «Χημεία: 8η τάξη» (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).
2. Με. 37-38 Νο. 2,4,5,6από ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝστη χημεία: 8η τάξη: στο σχολικό βιβλίο Π.Α. Orzhekovsky και άλλοι «Χημεία. 8η τάξη» / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; κάτω από. εκδ. καθ. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
Ένας χημικός τύπος αντανακλά τη σύνθεση (δομή) μιας χημικής ένωσης ή απλής ουσίας. Για παράδειγμα, H 2 O - δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου. Οι χημικοί τύποι περιέχουν επίσης ορισμένες πληροφορίες σχετικά με τη δομή της ουσίας: για παράδειγμα, Fe(OH) 3, Al 2 (SO 4) 3 - αυτοί οι τύποι υποδεικνύουν ορισμένες σταθερές ομάδες (OH, SO 4) που αποτελούν μέρος της ουσίας - της μόριο, τύπος ή δομική μονάδα (FU ή SE).
Μοριακός τύποςδείχνει τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου σε ένα μόριο. Ο μοριακός τύπος περιγράφει μόνο ουσίες με μοριακή δομή (αέρια, υγρά και ορισμένα στερεά). Η σύνθεση μιας ουσίας με ατομική ή ιοντική δομή μπορεί να περιγραφεί μόνο με σύμβολα μονάδων τύπου.
Μονάδες τύπουυποδεικνύουν την απλούστερη σχέση μεταξύ του αριθμού των ατόμων διαφορετικών στοιχείων σε μια ουσία. Για παράδειγμα, η μονάδα τύπου του βενζολίου είναι CH, ο μοριακός τύπος είναι C 6 H 6.
Δομικός (γραφικός) τύποςδείχνει τη σειρά σύνδεσης των ατόμων σε ένα μόριο (καθώς και σε FE και CE) και τον αριθμό των δεσμών μεταξύ των ατόμων.
Η εξέταση τέτοιων τύπων οδήγησε στην ιδέα του σθένος(valentia - δύναμη) - ως η ικανότητα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου να προσκολλά στον εαυτό του έναν ορισμένο αριθμό άλλων ατόμων. Τρεις τύποι σθένους μπορούν να διακριθούν: στοιχειομετρικός (συμπεριλαμβανομένης της κατάστασης οξείδωσης), δομικός και ηλεκτρονικός.
Στοιχειομετρικό σθένος.Μια ποσοτική προσέγγιση για τον προσδιορισμό του σθένους αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατή μετά την καθιέρωση της έννοιας του «ισοδύναμου» και τον ορισμό της σύμφωνα με το νόμο των ισοδυνάμων. Με βάση αυτές τις έννοιες, μπορούμε να εισαγάγουμε μια ιδέα για στοιχειομετρικό σθένοςείναι ο αριθμός των ισοδυνάμων που ένα δεδομένο άτομο μπορεί να προσαρτήσει στον εαυτό του ή είναι ο αριθμός των ισοδυνάμων σε ένα άτομο. Τα ισοδύναμα καθορίζονται από τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου, τότε V сх σημαίνει στην πραγματικότητα τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου (ή σωματιδίων ισοδύναμων με αυτό) με τα οποία αλληλεπιδρά ένα δεδομένο άτομο.
V stx = Z B ή V stx = . (1.1)
Για παράδειγμα, στο SO 3 ( S= +6), το Z B (S) είναι ίσο με 6 V stx (S) = 6.
Το ισοδύναμο του υδρογόνου είναι 1, άρα για τα στοιχεία των παρακάτω ενώσεων, Z B (Cl) = 1, Z B (O) = 2, Z B (N) = 3, και Z B (C) = 4. Η αριθμητική τιμή του Το στοιχειομετρικό σθένος συνήθως υποδηλώνεται με λατινικούς αριθμούς:
I I I II III I IV I
HCl, H2O, NH3, CH4.
Σε περιπτώσεις όπου ένα στοιχείο δεν συνδυάζεται με το υδρογόνο, το σθένος του στοιχείου που αναζητείται προσδιορίζεται από το στοιχείο του οποίου το σθένος είναι γνωστό. Τις περισσότερες φορές βρίσκεται χρησιμοποιώντας οξυγόνο, καθώς το σθένος του στις ενώσεις είναι συνήθως ίσο με δύο. Για παράδειγμα, στις συνδέσεις:
II II III II IV II
CaO Al 2 O 3 CO 2.
Κατά τον προσδιορισμό του στοιχειομετρικού σθένους ενός στοιχείου χρησιμοποιώντας τον τύπο μιας δυαδικής ένωσης, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι το συνολικό σθένος όλων των ατόμων ενός στοιχείου πρέπει να είναι ίσο με το συνολικό σθένος όλων των ατόμων ενός άλλου στοιχείου.
Γνωρίζοντας το σθένος των στοιχείων, μπορείτε να δημιουργήσετε τον χημικό τύπο μιας ουσίας. Κατά τη σύνταξη χημικών τύπων, μπορείτε να ακολουθήσετε την ακόλουθη διαδικασία:
1. Γράψτε δίπλα στα χημικά σύμβολα των στοιχείων που απαρτίζουν την ένωση: KO AlCl AlO ;
2. Το σθένος τους υποδεικνύεται πάνω από τα σύμβολα των χημικών στοιχείων:
I II III I III II
3. Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω κανόνα, προσδιορίστε το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο των αριθμών που εκφράζουν το στοιχειομετρικό σθένος και των δύο στοιχείων (2, 3 και 6, αντίστοιχα).
Διαιρώντας το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο με το σθένος του αντίστοιχου στοιχείου, βρίσκονται οι δείκτες:
I II III I III II
K 2 O AlCl 3 Al 2 O 3 .
Παράδειγμα 1.Δημιουργήστε μια φόρμουλα για το οξείδιο του χλωρίου, γνωρίζοντας ότι το χλώριο σε αυτό είναι επτασθενές και το οξυγόνο είναι δισθενές.
Λύση.Βρίσκουμε το μικρότερο πολλαπλάσιο των αριθμών 2 και 7 - είναι ίσο με 14. Διαιρώντας το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο με το στοιχειομετρικό σθένος του αντίστοιχου στοιχείου, βρίσκουμε τους δείκτες: για άτομα χλωρίου 14/7 = 2, για άτομα οξυγόνου 14 /2 = 7.
Ο τύπος του οξειδίου είναι -Cl 2 O 7.
Κατάσταση οξείδωσηςχαρακτηρίζει επίσης τη σύνθεση της ουσίας και ισούται με το στοιχειομετρικό σθένος με πρόσημο συν (για ένα μέταλλο ή ένα πιο ηλεκτροθετικό στοιχείο στο μόριο) ή μείον.
= ±V stx. (1.2)
Το w ορίζεται μέσω του V stx, επομένως μέσω ενός ισοδύναμου, και αυτό σημαίνει ότι w(H) = ±1; Επιπλέον, το w όλων των άλλων στοιχείων σε διάφορες ενώσεις μπορεί να βρεθεί πειραματικά. Ειδικότερα, είναι σημαντικό ένας αριθμός στοιχείων να έχει πάντα ή σχεδόν πάντα σταθερές καταστάσεις οξείδωσης.
Είναι χρήσιμο να θυμάστε τους ακόλουθους κανόνες για τον προσδιορισμό των καταστάσεων οξείδωσης.
1. w(H) = ±1 (. w = +1 σε H2O, HCl· . w = –1 σε NaH, CaH2);
2. φά(φθόριο) σε όλες τις ενώσεις έχει w = –1, τα υπόλοιπα αλογόνα με μέταλλα, υδρογόνο και άλλα πιο ηλεκτροθετικά στοιχεία έχουν επίσης w = –1.
3. Οξυγόνο σε συνηθισμένες ενώσεις έχει. w = –2 (εξαιρούνται το υπεροξείδιο του υδρογόνου και τα παράγωγά του – H 2 O 2 ή BaO 2, στα οποία το οξυγόνο έχει κατάσταση οξείδωσης –1, καθώς και το φθοριούχο οξυγόνο OF 2, στο οποίο η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι +2 ).
4. Τα μέταλλα αλκαλίων (Li – Fr) και αλκαλικών γαιών (Ca – Ra) έχουν πάντα κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας, δηλαδή +1 και +2, αντίστοιχα.
5. Al, Ga, In, Sc, Y, La και λανθανίδες (εκτός Ce) – w = +3.
6. Η υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ενός στοιχείου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού συστήματος, και η χαμηλότερη = (αριθμός ομάδας - 8). Για παράδειγμα, το υψηλότερο w (S) = +6 στο SO 3, το χαμηλότερο w = -2 στο H 2 S.
7. Οι καταστάσεις οξείδωσης απλών ουσιών θεωρούνται μηδενικές.
8. Οι καταστάσεις οξείδωσης των ιόντων είναι ίσες με τα φορτία τους.
9. Οι καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων μιας ένωσης αλληλοεξουδετερώνονται έτσι ώστε το άθροισμά τους για όλα τα άτομα σε ένα μόριο ή μονάδα ουδέτερου τύπου να είναι μηδέν και για ένα ιόν είναι το φορτίο του. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό μιας άγνωστης κατάστασης οξείδωσης από γνωστές και για τη δημιουργία τύπων για ενώσεις πολλαπλών στοιχείων.
Παράδειγμα 2.Προσδιορίστε τον βαθμό οξείδωσης του χρωμίου στο άλας K 2 CrO 4 και στο ιόν Cr 2 O 7 2 - .
Λύση.Δεχόμαστε w(K) = +1 w(O) =-2. Για τη δομική μονάδα K 2 CrO 4 έχουμε:
2 . (+1) + X + 4 . (-2) = 0, άρα X =w(Cr) = +6.
Για το ιόν Cr 2 O 7 2 - έχουμε: 2 . Χ + 7 . (-2) =-2, X =w(Cr) = +6.
Δηλαδή, η κατάσταση οξείδωσης του χρωμίου είναι ίδια και στις δύο περιπτώσεις.
Παράδειγμα 3.Προσδιορίστε τον βαθμό οξείδωσης του φωσφόρου στις ενώσεις P 2 O 3 και PH 3.
Λύση.Στην ένωση P 2 O 3 w(O) = -2. Με βάση το γεγονός ότι το αλγεβρικό άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης ενός μορίου πρέπει να είναι ίσο με μηδέν, βρίσκουμε την κατάσταση οξείδωσης του φωσφόρου: 2. Χ + 3. (-2) = 0, άρα X =w(P) = +3.
Στην ένωση PH 3 w(H) = +1, επομένως X + 3.(+1) = 0. X =w(P) =-3.
Παράδειγμα 4.Γράψτε τους τύπους των οξειδίων που μπορούν να ληφθούν με θερμική αποσύνθεση των υδροξειδίων που αναφέρονται παρακάτω:
H2SiO3; Fe(OH) 3; H3AsO4; H2WO4; Cu(OH)2.
Λύση. H 2 SiO 3 - ας προσδιορίσουμε την κατάσταση οξείδωσης του πυριτίου: w(H) = +1, w(O) =-2, επομένως: 2. (+1) + X + 3 . (-2) = 0.w(Si) = Χ = +4. Δημιουργούμε τον τύπο του οξειδίου-SiO 2.
Fe(OH) 3 - το φορτίο της υδροξοομάδας είναι ίσο με -1, επομένως w(Fe) = +3 και ο τύπος του αντίστοιχου οξειδίου είναι Fe 2 O 3.
H 3 AsO 4 - κατάσταση οξείδωσης του αρσενικού σε οξύ: 3. (+1) +X+ 4 . (-2) = 0.X=w(As) = +5. Έτσι, ο τύπος του οξειδίου είναι As 2 O 5.
Το H 2 WO 4 -w(W) σε οξύ είναι +6, επομένως ο τύπος του αντίστοιχου οξειδίου είναι WO 3.
Cu(OH) 2 - αφού υπάρχουν δύο υδροξο ομάδες, το φορτίο των οποίων είναι -1, επομένως w(Cu) = +2 και ο τύπος του οξειδίου είναι -CuO.
Τα περισσότερα στοιχεία έχουν αρκετές καταστάσεις οξείδωσης.
Ας εξετάσουμε πώς, χρησιμοποιώντας τον πίνακα D.I. Ο Mendeleev μπορεί να προσδιορίσει τις κύριες καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων.
Σταθερές καταστάσεις οξείδωσης στοιχεία των κύριων υποομάδωνμπορεί να προσδιοριστεί σύμφωνα με τους ακόλουθους κανόνες:
1. Τα στοιχεία των ομάδων I-III έχουν μόνο μία κατάσταση οξείδωσης - θετική και ίση σε αξία με τους αριθμούς της ομάδας (εκτός από το θάλλιο, που έχει w = +1 και +3).
Για στοιχεία των ομάδων IV-VI, εκτός από τη θετική κατάσταση οξείδωσης που αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας και την αρνητική, ίση με τη διαφορά μεταξύ του αριθμού 8 και του αριθμού της ομάδας, υπάρχουν επίσης ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης, που συνήθως διαφέρουν κατά 2 μονάδες. Για την ομάδα IV, οι καταστάσεις οξείδωσης είναι, αντίστοιχα, +4, +2, -2, -4. για στοιχεία της ομάδας V, αντίστοιχα -3, -1 +3 +5; και για την ομάδα VI - +6, +4, -2.
3. Τα στοιχεία της ομάδας VII έχουν όλες τις καταστάσεις οξείδωσης από +7 έως -1, που διαφέρουν κατά δύο μονάδες, δηλ. +7, +5, +3, +1 και -1. Στην ομάδα των αλογόνων απελευθερώνεται φθόριο, το οποίο δεν έχει θετικές καταστάσεις οξείδωσης και, σε ενώσεις με άλλα στοιχεία, υπάρχει μόνο σε μία κατάσταση οξείδωσης -1. (Υπάρχουν αρκετές ενώσεις αλογόνου με ομοιόμορφες καταστάσεις οξείδωσης: ClO, ClO 2, κ.λπ.)
Τα στοιχεία πλευρικές υποομάδεςΔεν υπάρχει απλή σχέση μεταξύ σταθερών καταστάσεων οξείδωσης και αριθμού ομάδας. Για ορισμένα στοιχεία δευτερευουσών υποομάδων, οι σταθερές καταστάσεις οξείδωσης θα πρέπει απλώς να θυμούνται. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν:
Cr (+3 και +6), Mn (+7, +6, +4 και +2), Fe, Co και Ni (+3 και +2), Cu (+2 και +1), Ag (+1 ), Au (+3 και +1), Zn και Cd (+2), Hg (+2 και +1).
Για τη σύνταξη τύπων για ενώσεις τριών και πολλών στοιχείων σύμφωνα με τις καταστάσεις οξείδωσης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των στοιχείων. Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των ατόμων των στοιχείων στον τύπο καθορίζεται από την προϋπόθεση ότι το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων είναι ίσο με το φορτίο της μονάδας τύπου (μόριο, ιόν). Για παράδειγμα, εάν είναι γνωστό ότι μια μονάδα τύπου αφόρτισης περιέχει άτομα K, Cr και O με καταστάσεις οξείδωσης ίσες με +1, +6 και -2, αντίστοιχα, τότε αυτή η συνθήκη θα ικανοποιηθεί από τους τύπους K 2 CrO 4, K 2 Cr 2 O 7, K 2 Cr 3 O 10 και πολλά άλλα. Ομοίως, αυτό το ιόν με φορτίο -2 που περιέχει Cr +6 και O - 2 θα αντιστοιχεί στους τύπους CrO 4 2 -, Cr 2 O 7 2 -, Cr 3 O 10 2 -, Cr 4 O 13 2 - κ.λπ.
3. Ηλεκτρονικό σθένος V 
- ο αριθμός των χημικών δεσμών που σχηματίζονται από ένα δεδομένο άτομο.
Για παράδειγμα, στο μόριο H 2 O 2 H ¾ O
V stx (O) = 1, V c.h (O) = 2, V 
.(O) = 2
Δηλαδή υπάρχουν χημικές ενώσεις στις οποίες το στοιχειομετρικό και το ηλεκτρονικό σθένος δεν συμπίπτουν. Αυτές περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, σύνθετες ενώσεις.
Ο συντονισμός και τα ηλεκτρονικά σθένη συζητούνται λεπτομερέστερα στα θέματα «Χημικός δεσμός» και «Σύνθετες ενώσεις».
Για να μάθετε πώς να συνθέτετε χημικούς τύπουςείναι απαραίτητο να ανακαλύψουμε τα μοτίβα σύμφωνα με τα οποία τα άτομα χημικών στοιχείων συνδέονται μεταξύ τους σε ορισμένες αναλογίες. Για να το κάνετε αυτό, συγκρίνετε τα ποιοτικά και ποσοτική σύνθεσηενώσεις των οποίων οι τύποι είναι HCl, H 2 O, NH 3, CH 4 (Εικ. 12.1)
Αυτές οι ουσίες είναι παρόμοιες στην ποιοτική σύνθεση: κάθε μόριο περιέχει άτομα υδρογόνου. Ωστόσο, η ποσοτική τους σύνθεση δεν είναι η ίδια. Τα άτομα χλωρίου, οξυγόνου, αζώτου και άνθρακα συνδέονται με ένα, δύο, τρία και τέσσερα άτομα υδρογόνου, αντίστοιχα.
Αυτό το μοτίβο παρατηρήθηκε στις αρχές του 11ου αιώνα. J. Dalton. Με την πάροδο του χρόνου, ο I. Ya Berzelius ανακάλυψε ότι ο μεγαλύτερος αριθμός ατόμων που συνδέονται με ένα άτομο ενός χημικού στοιχείου δεν υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή. Το 1858, ο E. Frankland ονόμασε «δύναμη σύζευξης» την ικανότητα των ατόμων να δεσμεύουν ή να αντικαθιστούν έναν ορισμένο αριθμό άλλων ατόμων "σθένος"(από λατ. βαλεντια -«δύναμη») προτάθηκε το 1868 από τον Γερμανό χημικό K. G. Wichelhaus.
Σθένος — γενική ιδιοκτησίαάτομα. Χαρακτηρίζει την ικανότητα των ατόμων να αλληλεπιδρούν χημικά (με δυνάμεις σθένους) μεταξύ τους.
Το σθένος πολλών χημικών στοιχείων προσδιορίστηκε με βάση πειραματικά δεδομένα για την ποσοτική και ποιοτική σύνθεση των ουσιών. Ανά μονάδα σθένουςτο σθένος του ατόμου του υδρογόνου έγινε αποδεκτό. Εάν ένα άτομο ενός χημικού στοιχείου συνδέεται με δύο μονοσθενή άτομα, τότε το σθένος του είναι ίσο με δύο. Αν συνδυάζεται με τρία μονοσθενή άτομα, τότε είναι τρισθενές κ.λπ.
Η υψηλότερη τιμή σθένους των χημικών στοιχείων είναι VIII .
Το σθένος υποδεικνύεται με λατινικούς αριθμούς. Ας υποδηλώσουμε το σθένος στους τύπους των ενώσεων που εξετάζονται:
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι πολλά στοιχεία σε διαφορετικές ενώσεις παρουσιάζουν διαφορετικές έννοιεςσθένος. Υπάρχουν δηλαδή χημικά στοιχεία με σταθερό και μεταβλητό σθένος.
Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί το σθένος από τη θέση ενός χημικού στοιχείου στον περιοδικό πίνακα; Η μέγιστη τιμή σθένους ενός στοιχείου συμπίπτει με τον αριθμό της ομάδας του περιοδικού πίνακα στην οποία βρίσκεται. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις - άζωτο, οξυγόνο, φθόριο, χαλκός και ορισμένα άλλα στοιχεία. Θυμάμαι: ο αριθμός της ομάδας υποδεικνύεται με λατινικό αριθμό πάνω από την αντίστοιχη κάθετη στήλη του περιοδικού πίνακα.
|
Στοιχείο |
Σθένος |
Στοιχείο |
Σθένος |
|
Υδρογόνο (Η) |
Ασβέστιο (Ca) |
||
|
Νάτριο (Na) |
Βάριο (Ba) |
||
|
Οξυγόνο (Ο) |
|||
|
Βηρύλλιο (Be) |
Αλουμίνιο (Al) |
||
|
Μαγνήσιο (Mg) |
|
Στοιχείο |
Σθένος |
Στοιχείο |
Σθένος |
|
Σίδηρος (Fe) |
|||
|
Μαγγάνιο (Mg) |
|||
|
II, III, VI Υλικό από τον ιστότοπο |
|||
|
Ασήμι (Ag) |
Φώσφορος (P) |
||
|
Χρυσός (Au) |
Αρσενικό (ως) |
||
|
Άνθρακας (C) |
|||
|
Μόλυβδος (Pb) |
Πυρίτιο (Si) |
Σε αυτή τη σελίδα υπάρχει υλικό για τα ακόλουθα θέματα: