Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Постоянная валентность означает, что элемент проявляет одно и то же значение во всех устойчивых соединениях, которые разбирают в школьном курсе. Эти четырнадцать элементов и служат опорой при определении валентности остальных: зная валентность водорода и кислорода, можно вычислить валентность их партнёра по формуле соединения. Отдельно отметим кислород: его валентность равна II даже в пероксиде водорода H2O2, где каждый атом кислорода связан с одним атомом водорода и одним атомом кислорода, то есть образует две связи. Степень окисления при этом другая, об этом в таблице 5. Единственное соединение школьного курса, где кислород отступает от валентности II, — оксид углерода CO: там он образует три связи, отдавая неподелённую электронную пару на свободную орбиталь углерода.
Тёмным цветом выделена высшая валентность элемента. Обратите внимание на две строки, где часто ошибаются. Азот: его высшая валентность равна IV, а не V, несмотря на положение в пятой группе. Углерод: в оксиде углерода CO его валентность равна III, а не II, потому что связь в этой молекуле тройная — две связи образованы по обменному механизму и одна по донорно-акцепторному. Значение II, которое приводят для CO во многих таблицах, получено формальным подсчётом по формуле и структуре молекулы не соответствует. Разбор обоих случаев — в таблицах 4 и 5.
Правило работает для элементов главных подгрупп. Сумма высшей валентности по кислороду и валентности в водородном соединении для неметаллов IV–VII групп равна восьми: у серы это VI и II, у хлора VII и I. Это удобный способ проверки. Исключения из правила приведены в таблице 4. Для элементов побочных подгрупп правило в общем виде не действует: у них в образовании связей участвуют электроны не только внешнего, но и предвнешнего уровня.
Первые три строки нужно просто запомнить: это самые частые ошибки. Особенно азот, потому что в школьных таблицах ему регулярно приписывают валентность V по формуле азотной кислоты HNO3. Число V там относится к степени окисления, а не к валентности: атом азота в азотной кислоте образует четыре связи, а не пять. Подробный разбор — в таблице 5.
Валентность — число химических связей, которые атом образует в соединении. Она не имеет знака и не может быть нулевой в соединении. Степень окисления — условный заряд, вычисленный в предположении, что все связи полностью ионные; она имеет знак и может быть нулевой. Из-за разных принципов подсчёта величины совпадают далеко не всегда. Поэтому при разборе задания важно понимать, о какой именно величине идёт речь.
Валентность кислотного остатка равна числу атомов водорода в формуле кислоты. Это правило позволяет быстро составлять формулы солей: валентность металла и валентность остатка перекрёстно дают индексы. Гидроксогруппа OH во всех основаниях одновалентна, поэтому число групп OH в формуле основания равно валентности металла.
Валентность химического элемента — это число химических связей, которые атом образует с другими атомами в соединении. У части элементов она постоянна и её достаточно запомнить, у остальной части меняется от соединения к соединению и определяется по формуле. Ниже приведены таблицы постоянных и переменных валентностей с примерами, правило определения по номеру группы вместе с исключениями из него, а также разбор того, чем валентность отличается от степени окисления — эти две величины постоянно путают, и именно на этом чаще всего теряют баллы.
Простое рабочее определение: валентность показывает, сколько связей атом образует в данном соединении. За единицу принят водород — он всегда образует одну связь. Поэтому валентность любого элемента можно измерить числом атомов водорода, которые с ним соединяются.
В молекуле HCl с хлором соединён один атом водорода — валентность хлора I.
В молекуле H2O с кислородом соединены два атома водорода — валентность кислорода II.
В молекуле NH3 с азотом соединены три атома водорода — валентность азота III.
В молекуле CH4 с углеродом соединены четыре атома водорода — валентность углерода IV.
Валентность обозначают римскими цифрами и записывают над символом элемента. Она не имеет знака: не бывает валентности «минус два». В соединении валентность не может равняться нулю, поскольку связи существуют.
Элементы делятся на две группы: с постоянной валентностью, приведённые в таблице 1, и с переменной, приведённые в таблице 2. Четырнадцать элементов первой таблицы стоит запомнить — они служат опорой для определения валентности всех остальных.
Для элементов главных подгрупп действует правило: высшая валентность равна номеру группы. Соответствие номера группы, формулы высшего оксида и водородного соединения приведено в таблице 3.
Высшая валентность = номер группы.
Валентность в летучем водородном соединении для неметаллов = 8 − номер группы.
Проверка: сумма этих двух валентностей для неметаллов IV–VII групп равна восьми.
Сера в VI группе. Высшая валентность VI, что подтверждается формулой высшего оксида SO3. Валентность в водородном соединении: 8 − 6 = 2, отсюда формула H2S.
Хлор в VII группе. Высшая валентность VII, высший оксид Cl2O7. Валентность в водородном соединении: 8 − 7 = 1, формула HCl.
Правило относится только к главным подгруппам. Для элементов побочных подгрупп оно в общем виде не действует, потому что у них в образовании связей участвуют электроны не только внешнего, но и предвнешнего энергетического уровня. Именно поэтому железо, хром и марганец проявляют несколько валентностей, не выводимых из номера группы простым способом.
Если известна валентность одного элемента в формуле, валентность второго вычисляется. Работает правило: произведение валентности на число атомов одинаково для обоих элементов.
Определим валентность серы в SO3. Кислород двухвалентен, атомов кислорода три: 2 × 3 = 6 связей. Атом серы один, значит его валентность VI.
Определим валентность железа в Fe2O3. Кислород: 2 × 3 = 6 связей. Атомов железа два: 6 : 2 = 3, валентность железа III.
Определим валентность фосфора в P2O5. Кислород: 2 × 5 = 10 связей. Атомов фосфора два: 10 : 2 = 5, валентность фосфора V.
Правило «валентность равна номеру группы» имеет исключения, и три из них встречаются в заданиях постоянно. Полный список — в таблице 4.
Кислород стоит в шестой группе, но соединений с валентностью выше II не образует. Это верно и для пероксида водорода H2O2, где каждый атом кислорода образует одну связь с водородом и одну с соседним атомом кислорода — всего две.
Фтор — самый электроотрицательный элемент, и во всех соединениях он образует ровно одну связь. Валентность фтора всегда I, поэтому он и попал в таблицу постоянных валентностей.
Это самое частое место ошибок. Азот находится в пятой группе, и по правилу ему полагалась бы валентность V. Но на втором энергетическом уровне нет d-подуровня, куда мог бы перейти электрон при распаривании, поэтому больше четырёх связей атом азота образовать не может.
Четвёртая связь у азота возникает по донорно-акцепторному механизму за счёт неподелённой электронной пары. Именно так устроен ион аммония NH4+ и молекула азотной кислоты HNO3: азот образует в них четыре связи, а не пять.
Число V, которое приписывают азоту в азотной кислоте, — это его степень окисления, а не валентность. Различие разобрано в следующем разделе.
Похожая по природе ошибка встречается и с оксидом углерода CO. Ему часто приписывают валентность углерода II, получая её формальным делением по формуле. На самом деле связь между атомами в CO тройная: две связи образованы по обменному механизму, третья — по донорно-акцепторному за счёт неподелённой пары кислорода и свободной орбитали углерода. Валентность обоих атомов в этой молекуле равна III, а степень окисления углерода составляет +2.
Это две разные величины, которые в школьных задачах часто путают, а во многих таблицах из интернета просто смешивают.
Во многих простых соединениях численные значения совпадают, и это создаёт иллюзию, что величины взаимозаменяемы. Случаи расхождения приведены в таблице 5, вот наиболее показательные.
Азотная кислота HNO3: валентность азота IV, степень окисления +5.
Ион аммония NH4+: валентность азота та же IV, а степень окисления уже −3. Число связей одинаково, а смещение электронов противоположное, потому что водород менее электроотрицателен, чем азот, а кислород — более.
Простое вещество азот N2: валентность III, степень окисления 0. Связи есть, а смещения электронов между одинаковыми атомами нет.
Практический совет для заданий: если в вопросе есть знак «плюс» или «минус» перед числом, речь идёт о степени окисления. Если число записано римской цифрой без знака и спрашивают о числе связей — о валентности.
Обратная задача: валентности известны, нужна формула. Порядок действий одинаков для оксидов, солей и оснований.
Оксид алюминия. Алюминий III, кислород II. НОК равно 6. Индексы: 6 : 3 = 2 для алюминия и 6 : 2 = 3 для кислорода. Формула Al2O3.
Сульфат кальция. Кальций II, кислотный остаток SO4 тоже II по таблице 6. НОК равно 2, индексы по единице. Формула CaSO4.
Фосфат кальция. Кальций II, остаток PO4 III. НОК равно 6. Индексы: 3 и 2. Формула Ca3(PO4)2.
Школьная таблица валентностей — это удобная учебная модель, а не строго определённая физическая величина. Знать об этом полезно, потому что при переходе к вузовскому курсу формулировки меняются.
Международный союз теоретической и прикладной химии определяет валентность как максимальное число одновалентных атомов, например атомов водорода или хлора, которые могут соединиться с атомом данного элемента. Это определение зафиксировано в терминологическом своде союза.
Существенная деталь: единого количественного определения валентности в химии до сих пор нет. Профильная рабочая группа международного союза, специально созданная для выработки такого определения, рассмотрела несколько альтернативных вариантов и показала, что они дают разные значения для одних и тех же соединений.
Отсюда практический вывод для школьника и абитуриента. Таблица валентностей отвечает требованиям школьного курса и заданий экзамена, но не является справочником физических констант. В вузовском курсе те же вопросы решаются через электронное строение атома, тип химической связи и степень окисления, а понятие валентности используется в более узком смысле — как число образованных ковалентных связей.
Для элементов главных подгрупп высшая валентность равна номеру группы, а валентность в летучем водородном соединении для неметаллов равна восьми минус номер группы. Исключения составляют кислород, фтор и азот, а также элементы побочных подгрупп. Соответствие групп и формул приведено в таблице 3.
Валентность I: водород, фтор, литий, натрий, калий, серебро. Валентность II: кислород, бериллий, магний, кальций, барий, цинк. Валентность III: бор и алюминий. Полный список с примерами соединений — в таблице 1.
Высшая валентность азота равна IV. Пять связей атом азота образовать не может, поскольку на втором энергетическом уровне отсутствует d-подуровень. Значение V, которое часто приписывают азоту в азотной кислоте, относится к степени окисления, а не к валентности.
Валентность — число образованных связей, она без знака. Степень окисления — условный заряд атома при допущении, что все связи ионные, она со знаком. В азотной кислоте валентность азота IV, а степень окисления +5. В ионе аммония валентность та же IV, а степень окисления −3.
В соединении — нет, поскольку связи существуют. Нулевой может быть степень окисления: например, у атомов в простых веществах H2, N2, O2. При этом валентность в них не нулевая: в молекуле азота она равна III.
Кислород не образует соединений, в которых был бы связан более чем двумя связями. Это одно из трёх исключений из правила соответствия номеру группы наряду с фтором и азотом.
Найти наименьшее общее кратное валентностей двух элементов и разделить его на валентность каждого. Полученные числа станут индексами. Для алюминия III и кислорода II наименьшее общее кратное равно шести, индексы 2 и 3, формула Al2O3.
Она равна числу атомов водорода в формуле кислоты. У остатка NO3 валентность I, у SO4 и CO3 — II, у PO4 — III. Гидроксогруппа OH одновалентна. Сводка приведена в таблице 6.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.