Как определять валентность

Чтобы определять валентность, нужно посмотреть, сколько химических связей образует атом элемента. Валентность — это число связей, которое атом создаёт с другими атомами. Записывают её римскими цифрами без знака: водород одновалентен (I), кислород двухвалентен (II). Если знаешь валентности элементов, ты можешь составить формулу вещества; и наоборот — по готовой формуле определить валентность. Дальше по шагам разберём, как определять валентность по формуле, по таблице Менделеева, как составлять формулы самому и не путать валентность со степенью окисления.

Что такое валентность простыми словами

Представь, что каждый атом — это человечек с определённым числом рук. У водорода одна рука, у кислорода — две, у азота — три, у углерода — четыре. Чтобы получилась устойчивая молекула, все руки должны быть заняты: за каждую руку атом держится за руку соседа. Одна связь — это одно рукопожатие, и свободных, «висящих в воздухе» рук в молекуле не остаётся.

В молекуле воды H₂O кислород держит за руки два атома водорода. У кислорода две руки (валентность II), у каждого водорода — одна (валентность I). Две руки кислорода заняты двумя атомами водорода — всё сходится.

А почему не бывает молекулы H₃O? Потому что у кислорода всего две руки — третьему водороду просто не за что схватиться. Валентность как раз и подсказывает, сколько атомов может соединиться друг с другом.

Валентность всегда целое число и всегда положительное. Никаких плюсов и минусов — именно это отличает её от степени окисления, о которой поговорим ниже.

Постоянная и переменная валентность

У части элементов валентность всегда одна и та же — её надо просто запомнить, как таблицу умножения.

Мини-справочник постоянных валентностей:

• I: H (водород), Na (натрий), K (калий), Ag (серебро)
• II: O (кислород), Ca (кальций), Mg (магний), Zn (цинк), Ba (барий)
• III: Al (алюминий)

Другие элементы меняют валентность в разных соединениях — это переменная валентность. Например, железо Fe бывает II и III (FeO и Fe₂O₃), медь Cu — I и II, сера S — II, IV и VI, а фосфор — III и V.

Как понять, какая валентность у переменного элемента в конкретном веществе? По формуле — этим и займёмся в следующем разделе. А ещё её указывают римской цифрой в скобках прямо в названии: «оксид железа(III)» — значит, железо здесь трёхвалентно.

Бытовой пример: рыжая ржавчина на велосипеде — это в основном оксид железа Fe₂O₃, где железо трёхвалентно. А в других условиях железо даёт FeO, где оно двухвалентно. Один и тот же металл — разная валентность в разных соединениях.

Как определять валентность по формуле

Это главный навык. Правило: суммарное число связей одного элемента равно суммарному числу связей другого. Проще на примере.

Возьмём оксид CuO (медь и кислород). Кислород всегда II. Атом кислорода один — значит, со стороны кислорода 2 «руки». Медь тоже должна дать 2 руки. Атом меди один, поэтому его валентность — II.

Теперь Cu₂O. Кислород один, валентность II — снова 2 руки. Меди два атома, и вместе они дают 2 руки, то есть на каждый атом по одной. Медь одновалентна (I).

Алгоритм по формуле:

1. Найди элемент с известной валентностью (чаще всего это кислород — II, или водород — I).
2. Умножь его валентность на число его атомов (индекс) — получишь общее число связей.
3. Раздели это число на количество атомов второго элемента — получишь его валентность.

Пример P₂O₅: кислород II × 5 атомов = 10. Фосфора 2 атома, значит 10 / 2 = 5. Фосфор пятивалентен (V).

Пример SO₃: кислород II × 3 = 6, серы 1 атом, 6 / 1 = 6. Сера здесь шестивалентна (VI).

Пример через водород, NH₃: водород I × 3 = 3, азота 1 атом, 3 / 1 = 3. Азот трёхвалентен (III).

Пример Fe₂O₃: кислород II × 3 = 6, железа 2 атома, 6 / 2 = 3. Железо здесь трёхвалентно (III) — это та самая рыжая ржавчина. А в оксиде FeO кислород даёт 2 связи на один атом железа, значит железо двухвалентно (II). Так по формуле всегда можно узнать валентность даже у переменного элемента.

Как составить формулу вещества по валентности

Обратная задача: валентности знаешь — нужно собрать формулу. Здесь помогает приём «крест-накрест».

Составим оксид алюминия. У алюминия III, у кислорода II. Меняем цифры местами и ставим индексами — получаем Al₂O₃. Проверка: 2 × 3 = 3 × 2 = 6. Сходится.

Составим оксид серы(VI): сера VI, кислород II. Крест-накрест даёт S₂O₆, но индексы можно сократить на 2 — получается SO₃. Всегда сокращай индексы до наименьших целых.

Составим оксид кальция: кальций II, кислород II. Цифры одинаковые, крест-накрест даёт Ca₂O₂, сокращаем — CaO. Когда валентности совпадают, индексы всегда равны единице.

Как определять высшую валентность по таблице Менделеева

Открой короткопериодную таблицу и найди номер группы элемента. Для многих элементов высшая валентность равна номеру группы.

• Сера в VI группе — высшая валентность VI (в SO₃).
• Хлор в VII группе — высшая VII (в Cl₂O₇).
• Фосфор в V группе — высшая V (в P₂O₅).
• Азот в V группе — и тут ловушка.

Важные исключения, которые стоит выучить наизусть:

• Азот N — несмотря на V группу, максимальная валентность IV, а не V. Пятивалентным по числу связей азот быть не может.
• Кислород O — всегда II, хотя стоит в VI группе.
• Фтор F — всегда I.
• Водород H — всегда I.

Эти факты постоянно встречаются в заданиях, поэтому держи их в голове.

Чем валентность отличается от степени окисления

Восьмиклассники часто путают эти два понятия, а на контрольной за это теряют баллы.

• Валентность — число связей. Всегда положительная, пишется римскими цифрами: II, III. Знака не имеет.
• Степень окисления — условный заряд атома. Имеет знак и пишется арабскими цифрами со знаком: +2, −2.

В молекуле водорода H₂ валентность водорода — I (одна связь между двумя атомами), а степень окисления — 0 (атомы одинаковые, заряд никуда не смещается). Значения не всегда совпадают: в перекиси водорода H₂O₂ валентность кислорода — II, а степень окисления — −1.

В 8 классе чаще требуется именно валентность, особенно когда составляешь формулы оксидов. Но помни: валентность и степень окисления — это разные характеристики, и путать их нельзя.

Частые ошибки на ОГЭ и контрольных

• Пишут валентность со знаком (+II). Валентность знака не имеет — знак есть только у степени окисления.
• Считают азот пятивалентным в HNO₃. По числу связей максимум IV.
• Забывают, что кислород всегда II, и пытаются «подгонять» его валентность под другой элемент.
• Путают индекс и коэффициент. Индекс (маленькая цифра снизу, H₂O) показывает число атомов в молекуле, а коэффициент (большая цифра спереди, 2H₂O) — число молекул. На валентность влияет только индекс.
• Забывают сократить индексы в формуле или проверить её «крест-накрест».

Вывод и следующий шаг

Чтобы определять валентность: запомни постоянные (H — I, O — II, Al — III), для остальных считай по формуле через кислород или водород, а высшую бери по номеру группы — не забывая про исключения (N, O, F). Валентность — это число связей без знака, и не путай её со степенью окисления.

Следующий шаг — научиться расставлять коэффициенты, ведь без валентности не составить формулу, а без формулы не уравнять реакцию. Загляни в тему Как расставлять коэффициенты в уравнениях и потренируйся на карточках из набора «Химичка 3.0».

Больше тем и порядок изучения — в путеводителе химия 8 класс.

🎁 ЛИД-МАГНИТ: скачай бесплатную шпаргалку «Валентности 40 элементов на одной странице» — распечатай и держи под рукой на контрольной.

Автор: Василий Аистов, основатель Химички.