Тема 6. Валентность и степень окисления химических элементов

Постоянная валентность, определение валентности по формуле, степень окисления. 100 заданий на отработку.

Простыми словами

Валентность — это число «рук», которыми атом держится за соседей. У водорода одна рука, у кислорода две. Поэтому в воде $H - O - H$ кислород держит два атома водорода — получается $H_{2} O$ .

Валентность — способность атома образовывать определённое число химических связей с другими атомами. Обозначается римской цифрой: $H I$ , $O II$ .

Постоянная и переменная валентность

Элементы	Валентность
H, Na, K, Li, Ag, F	I
O, Mg, Ca, Ba, Zn, Be	II
Al, B	III

У многих элементов (Fe, Cu, S, N, P, C, Cl, Mn) валентность переменная: в $FeO$ железо II, в $F e_{2} O_{3}$ — III. Её находят по формуле.

Запомните три строки: I — водород, щелочные металлы (Li, Na, K), серебро, фтор; II — кислород и «двойки» таблицы (Be, Mg, Ca, Ba) плюс цинк; III — алюминий.

Валентность по формуле

В бинарном соединении $A_{x} B_{y}$ число единиц валентности у обоих элементов одинаково:

x \cdot v_{A} = y \cdot v_{B}

индекс × валентность слева = индекс × валентность справа

где $x$ , $y$ — индексы, $v_{A}$ , $v_{B}$ — валентности элементов A и B.

Находим валентность железа в

F e_{2} O_{3}

$FeO$ : кислород II, атом один → $1 \cdot 2 = 2$ единицы; железо одно → $2 : 1$ = II.
$F e_{2} O_{3}$ : $3 \cdot 2 = 6$ единиц; атомов Fe два → $6 : 2$ = III.
$S O_{3}$ : $3 \cdot 2 = 6$ ; сера одна → VI.

Формула по валентностям

Надписываем валентности: $Al III O II$ .
Находим НОК валентностей: $НОК (3, 2) = 6$ .
Делим НОК на каждую валентность: $6 : 3 = 2$ — индекс Al; $6 : 2 = 3$ — индекс O.
Формула: $A l_{2} O_{3}$ .

Фосфор(V) и кислород: $НОК (5, 2) = 10$ → $P_{2} O_{5}$ . Кальций(II) и хлор(I): $НОК (2, 1) = 2$ → $CaC l_{2}$ . Углерод(IV) и кислород: $НОК (4, 2) = 4$ → $C O_{2}$ .

Если валентности равны, индексы равны 1: $CaO$ , а не $C a_{2} O_{2}$ . Индексы по валентностям всегда берут наименьшими.

Степень окисления

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, если считать все связи ионными. В отличие от валентности, у неё есть знак: $H + 1_{2} O - 2$ .

Кислород в большинстве соединений $- 2$ ; водород $+ 1$ ; металлы — всегда плюс (Na, K: $+ 1$ ; Mg, Ca, Zn: $+ 2$ ; Al: $+ 3$ ); в простом веществе — $0$ ; сумма степеней окисления в молекуле — $0$ .

$H_{2} S O_{4}$ : $2 \cdot (+ 1) + x + 4 \cdot (- 2) = 0$ → $x = + 6$ . Степень окисления серы $+ 6$ .

Примеры заданий

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Какова валентность элемента водород в его соединениях?

Показать ответ

Ответ: I
Решение. Валентность водород постоянна и равна I.

Определите валентность Fe в соединении FeO (оксид железа), если валентность кислорода равна II.

Показать ответ

Ответ: II
Решение. Единиц валентности кислорода: 1×2=2. На 1 атом(а/ов) Fe: 2÷1=2 → валентность Fe = II.

Составьте формулу оксида, если валентность натрия равна I, а кислорода — II.

NaO₂
Na₃O₂
Na₂O
Na₂O₂

Показать ответ

Ответ: Na₂O
Решение. НОК(1,2) → индекс Na = 2, индекс O = 1 → формула Na₂O.

Какова степень окисления кислорода в большинстве его соединений?

+2
−2
+3
+1

Показать ответ

Ответ: −2
Решение. В подавляющем большинстве соединений кислород имеет степень окисления −2 (исключения — пероксиды и соединения со фтором, в школьном курсе не рассматриваются).

Какова валентность элемента кислород в его соединениях?

Показать ответ

Ответ: II
Решение. Валентность кислород постоянна и равна II.

Определите валентность Fe в соединении Fe₂O₃ (оксид железа), если валентность кислорода равна II.

Показать ответ

Ответ: III
Решение. Единиц валентности кислорода: 3×2=6. На 2 атом(а/ов) Fe: 6÷2=3 → валентность Fe = III.

Составьте формулу оксида, если валентность калия равна I, а кислорода — II.

KO₂
K₂O
K₂O₂
K₃O₂

Показать ответ

Ответ: K₂O
Решение. НОК(1,2) → индекс K = 2, индекс O = 1 → формула K₂O.

Какова степень окисления водорода в большинстве его соединений?

−1
+5
0
+1

Показать ответ

Ответ: +1
Решение. В соединениях с неметаллами водород почти всегда имеет степень окисления +1 (исключение — гидриды активных металлов, напр. NaH).