Розмежування понять валентність, заряд йона, ступінь окиснення

Поняття Валентності.

А. Означення за 7 клас.

 Валентність – це здатність атомів одного елемента приєднувати певну кількість атомів інших елементів.

Наприклад, а) СаО – один атом Кальцію приєднує один атом Оксигену;б) CaBr₂ – один атом Кальцію приєднує два атоми Брому.

Б. Означення за 8 клас, коли ми розібралися з ковалентним зв’язком,

який утворюється за рахунок об’єднання неспарених зовнішніх валентних електронів, з утворенням спільної хмари.

 Валентність – це кількість спільних електронних пар (хмар) між атомамив ковалентних сполуках.

Наприклад, а) Атоми в молекулі HCI об’єднуються однією спільною парою. Отже, обидва атоми одновалентні;

б) В молекулі O₂ атоми об’єднуються двома спільними парами. Отже, атоми О - двовалентні;в) В молекулі NH₃ атоми об’єднуються трьома спільними парами: у кожного атому Гідрогену по одній спільній парі, а у атому Нітрогену три спільні пари. Отже, Н -одновалентний, а N -тривалентний.

Примітка: для йонних сполук поняття валентності є умовним.

В. Характеристики валентності.

> Позначають римськими цифрами;

> Пишуть над хімічним знаком ( символом ), над його великою літерою;

> Має тільки ціле значення від І до VIII;

> Стосується окремих атомів та груп атомів (ОН -гідроксогрупа, оксиге -новмісних кислотних залишків);

> Визначається переважно: а) для металічних елементів за № групи,б) для неметалічних елементів або за № групи →вища валентність, або(№ групи – 8 ) → нижча валентність.

Г. Застосовується для складання хімічних формул (ХФ) молекул бінарних ( з двох елементів) сполук, солей, о кислот, основ.

Порада. На практиці для складання ХФ(хімічних формул) за валентністю можна скористатися : ▪ або алгоритмом з використанням поняття НСК (найменшого спільного кратного), ▪ або «правилом хреста»: натрій оксид – Na(І) О(ІІ) →Na₂О; сульфур(VI) оксид → S(VI) O(II)→S₂O₆ спрощуємо (зменшуємо в два рази)→ SO₃, ▪ або для складання ХФ основ, кислот, солей скористатися таблицею Розчинності (форзац ІІ). Гарно, якщо така таблиця має ще й колонку з назвами аніонів.

Понятття Заряду йона.

А. Це поняття виникає з означення йону.

Йон- заряджена частинка, на яку перетворюється атом, втрачаючи або приєднуючи електрони. (8 клас)

Позитивні йони Н⁺ та Меⁿ⁺ (металів), їх назвали катіонами. Негативні йони ОН^- та к.з.^n-(кислотних залишків), їх назвали аніонами.

Отже. різнойменно заряджені йони перебуватимуть у вузлах кристалічних ґраток (КҐ) йонних сполук: основ, солей, основних оксидів.А також, на йони розпадатимуться у воді ковалентні полярні молекули кислот. (9 клас).

Б. Характеристики заряду йона.

> Позначається арабською цифрою.

> Має обов’язково знак (+) або ( - )

> Пишуть вгорі збоку за частинкою: спочатку число, потім знак (+ чи -)

Наприклад: ≡ а ) Катіони: H⁺¹ →гідроген – йон, Ca²⁺ →кальцій – йон,Fe³⁺ → ферум(ІІІ) – йон, AI(OH)²⁺ → гідроксоалюміній – йон, Fe(OH)₂⁺¹-> дигідроксоферум(ІІІ) - йон; ≡ б) Аніони: F^-1→ флоурид – йон, CO₃^2- → карбонат – йон, HS^-1 →гідрогенсульфід – йон, H₂PO₄^-1 →дигідрогенортофосфат – йон.

> Співпадає з валентністю атома елемента або валентністю групи атомів. 

 > Можна знайти в таблиці Розчинності кислот, основ, солей у воді.

В. Застосовується при складанні рівнянь:1) дисоціації, 2) реакцій йонного обміну.3) в рівняннях гідролізу солей.

Поняття Ступеня окиснення (С.О.).

А. Означення.

Ступінь окиснення (С.О.) – це умовне число, яке показує ○ а) для йонних сполук - скільки електронів ( е^- ) перейшло від атомів металів (Ме) до атомів неметалів (нМе); ○ б) для ковалентних сполук – скільки елек- тронних хмар (пар) змістилося від менш (ЕН) електронегативного атому нМе до більш ЕН атому неМе.

Примітка. Для ковалентних сполук поняття ступеня окиснення є умовним.

Б. Характеристики Ступеня окиснення (С.О.).

> Позначають арабською цифрою.

> Пишуть зверху збоку за елементом: спочатку знак (+ або -), потім число.

> Може мати будь – яке значення: від’ємне, нуль, додатнє, навіть дробове.

> Стосується кожного елементу окремо ( груп атомів – ні, не стосується).

> Не завжди співпадає з валентністю.

> Визначається за кількістю неспарених електронів за графічною формулою (конфігурацією) атома.

> Можна обчислити, вивчивши 6 правил.( Додаються).

В. Застосовується. * При складанні рівнянь окисно- відновних реакцій. *У схемах процесів, що відбуваються в гальванічних елементах. *У схемах процесів, що відбуваються під час електролізу розчинів або розплавів речовин.

Г. Правила обчислення ступеня окиснення(С.О.).

Це особисто мій варіант правил. Легкий у запам’ятовуванні та застосуванні.^. Враховує усі можливі випадки потрібні для обчислень.Перше і останнє правила повинні бути саме на цих місцях, решта нумеруються у довільному порядку.

① На останньому місті пишуть електронегативний елемент (це неметал), тобто, буде знак (-). Кількість (числове значення за знаком (-) ) рахуємо за формулою: (8 - № групи, в якій знаходиться елемент-неметал).

HBr^-1 ; SiO₂^-2 ; PCI₅^-1 ; CS₂^-2; Mg₃N₂^-3 ; BaH₂^-1.

Примітка : це правило добре працює і тоді, коли у складі молекули елемент, про який немає свого персонального правила.

② Метали (елементи- метали та перехідні елементи) завжди електропозитивні, тобто буде знак (+). Кількість (числове значення за знаком (+)) переважно рахуємо за № групи елемента.

Для елементів побічних підгруп в основному нижчий С.О. = +2, вищий = №групи. Na₂⁺S; W⁺⁶O₃ ; Fe⁺²O; Fe₂⁺³O₃; Ag⁺¹NO_3.

③ Гідроген у сполуках з неметалами має С.О. (+1); у сполуках з металами має С.О. (-1). H₂⁺Se ; H₃⁺PO₄; NaOH⁺; NH₃⁺; NaH^-1 ; Ва⁺²Н₂^-1 .

④ Оксиген практично завжди має С.О. (- 2). Крім, як з більш за нього електронегативним Флуором, С.О. Оксигену тоді (+2) та в пероксидах С.О. Оксигену ( -1). MnO₂^-2: CI₂O₇^-2; H₂SO₄^-2; O⁺²F₂^-1 ; Н₂⁺О₂^-1 .

⑤.Прості речовини мають С.О. (0 → нуль). O₃⁰ ; Mg⁰ ; P₄⁰ ; N₂⁰ ; C⁰.

⑥ Молекула в цілому (як і атом) електронейтральна. Тобто, сума усіх позитивних зарядів = сумі усіх негативних зарядів.

Таким чином можна обчислити С.О. третього елемента, якщо молекула трьохатомна. Cr₂⁺³S₃^-2 (у сумі виходить: [(+6) + (-6)]=0);

Li₂⁺S⁺⁴O₃^-2 ( у сумі виходить: [(+2) + (+4) +(-6)] = 0). Приклад. Щоб обчислити С.О. елемента в молекулі з трьох атомів. Zn⁺²C^xO₃^-2 ( у сумі виходить:[(+2) + ( х ) + 3(-2)] = 0; обчилюємо х; х = (+4)). Отже, С.О. Карбону = (+4).→ Zn⁺²C⁺⁴O₃^-2.

Примітка: Істотна відмінність між металами (Ме) і неметалами (нМе) полягає в тому, що атоми Ме можуть тільки віддавати валентні електрони, перетворюючись на позитивні йони.

Атоми ж неметалів легше приймають недостаючі до 8 електрони (е^-), перетворюючись на негативні йони. Які будуть у складі [(-идів) чи (-ідів)]: хлориди, броміди, нітриди, гідриди, сульфіди…

 Але атоми нМе також можуть і втрачати електрони, перетворюючись на елементи з позитивним С.О., наприклад, у складі оксигеновмісних кислотних залишків. Тобто, (-атів) або (-ітів): сульфатів, сульфітів, карбонатів, нітратів, нітритів…

Дуже корисна вправа на порівняння розглянутих понять.

Речовина	Валентність	Заряд йона	С.О.
Основний оксид	К(І) О(ІІ)→ К2О	К2+О2-	К2+О-2
Сіль	Cr(III) S(II)→ Cr2S3	Cr23+S32-	Cr2+3S3-2
Основа	Fe(III) OH(I)→ Fe(OH)3	Fe3+(OH-)3	Fe+3(O-2H+)3
Кислота	H(I) PO4(III)→ H3PO4	H3+PO43-	H3+PxO4-2; x= +5;  H3+P+5O4-2
Сіль	AI(III) SO3(II) AI2(SO3)3	AI23+(SO32-)3	AI2+3(SxO3-2)3; x=+4  AI2+3(S+4O3-2)3