Валентність елементів
Валентність – це число хімічних зв'язків, які атом даного елемента може утворити з іншими атомами. Вона записується римськими цифрами: I, II, III, IV…
Це одне з перших понять з хімії у 7 класі — і одне з найчастіше зазубрюваних без розуміння. Даремно, адже принцип простий.
Атом – це цеглинка з кріпленнями
Уявіть, що кожен атом – це цеглинка з певною кількістю виступів. Цеглинки з'єднуються лише тоді, коли всі виступи мають пару:
| Елемент | Валентність | Тобто цеглинка з… |
|---|---|---|
| Водень (H) | I | одним кріпленням |
| Хлор (Cl), Фтор (F) | I | одним кріпленням |
| Кисень (O) | II | двома кріпленнями |
| Сірка (S) | II (також IV та VI) | двома кріпленнями |
| Азот (N) | III | трьома кріпленнями |
| Фосфор (P) | III (також V) | трьома кріпленнями |
| Вуглець (C) | IV | чотирма кріпленнями |
І метали, які найчастіше зустрічаються в завданнях:
| Елемент | Валентність |
|---|---|
| Натрій (Na), Калій (K) | I |
| Кальцій (Ca), Магній (Mg), Цинк (Zn) | II |
| Алюміній (Al) | III |
| Залізо (Fe) | II або III |
| Мідь (Cu) | I або II |
Навіщо взагалі потрібна валентність?
Бо завдяки їй відомо, в яких пропорціях атоми з'єднуються в молекули. Кілька прикладів:
- Вода H₂O — кисень має два кріплення, водень по одному. Кисень прийме рівно два атоми водню. Не один, не три — два.
- Аміак NH₃ — азот має три кріплення, тому з'єднується з трьома атомами водню.
- Метан CH₄ — вуглець має чотири кріплення, тому бере чотири атоми водню.
- Діоксид вуглецю CO₂ — вуглець (IV) з'єднується з двома атомами кисню (по II), а кожен з цих зв'язків є подвійним.
Часта помилка: трактування формул як випадкових комбінацій для запам'ятовування. Тим часом формула завжди випливає з валентності — якщо знаєш кількість кріплень, формулу можна вивести самостійно, навіть якщо її ніколи не бачив.
Звідки береться валентність?
З будови атома. Атоми прагнуть до того, щоб їхня зовнішня електронна оболонка була повною. Водень має один електрон для «доповнення пари» — звідси один зв'язок. Кисню до комплекту бракує двох електронів — звідси два зв'язки. Вуглець може утворити чотири спільні електрони — звідси чотири. У 7 класі достатньо запам'ятати саме правило кріплень; електронне пояснення приходить пізніше і лише підтверджує його.
Як це закріпити без зазубрювання?
Найшвидше — будуючи. На Cząsteczki.pl кожен атом має видимі вільні місця для зв'язків, рівно стільки, скільки становить його валентність. Якщо спробуєте з'єднати атоми всупереч правилу, вони просто не з'єднаються. Після кількох молекул числа I, II, III, IV запам'ятовуються самі — бо ви бачили їх у дії.