Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §16

Валентность химических элементов. Определение валентности элементов по формулам их соединений

Вопросы

Вспомните химические формулы известных вам простых и сложных веществ.

Простые вещества — это вещества, состоящие из атомов одного химического элемента.

Примеры:

• Водород — (H₂)

• Кислород — (O₂)

• Азот — (N₂)

• Хлор — (Cl₂)

• Железо — (Fe)

• Алюминий — (Al)

• Углерод (в виде графита или алмаза) — (C)

• Сера — (S₈)

Сложные вещества — это вещества, состоящие из атомов разных химических элементов.

Примеры:

• Вода — (H₂O)

• Углекислый газ — (CO₂)

• Поварая соль (хлорид натрия) — (NaCl)

• Сероводород — (H₂S)

• Гидроксид натрия — (NaOH)

• Серная кислота — (H₂SO₄)

• Оксид железа(III) — (Fe₂O₃)

• Алюминий оксид — (Al₂O₃)

Эти формулы помогают отличать простые вещества от сложных и использовать их при составлении уравнений химических реакций.

Стр. 60

Подумай, ответь, выполни

1. Что такое валентность химических элементов? Поясните, почему валентность водорода принята за единицу.

Валентность — это свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого химического элемента. Она показывает, сколько связей атом элемента может образовать с другими атомами. Валентность водорода принята за единицу, потому что его атом может присоединяться только к одному атому другого элемента, образуя одну химическую связь (например, в молекулах HCl, H₂O). Это простейший и удобный эталон, на основе которого можно сравнивать способность других элементов соединяться с водородом.

2. При взаимодействии магния с водой один атом магния замещает два атома водорода в молекуле воды. Какова валентность магния?

Если один атом магния замещает два атома водорода, то это значит, что он может образовать две связи, то есть его валентность равна двум. Валентность магния — II. Это подтверждается, например, формулой MgO (магний соединяется с кислородом, который тоже двухвалентен), где оба элемента уравновешивают друг друга по валентности.

3. Выпишите элементы, имеющие постоянную валентность, равную I: Na, Cu, S, K, H, Cl.

Постоянную валентность, равную I, имеют следующие элементы из предложенного списка: Na (натрий), K (калий), H (водород), Cl (хлор).

Элементы Cu (медь) и S (сера) могут проявлять переменную валентность, поэтому не входят в этот перечень.

4. Выпишите элементы, имеющие постоянную валентность, равную II: Ca, Na, O, S, Ba, Fe.

Постоянную валентность II имеют: Ca (кальций), O (кислород), Ba (барий).

Элементы Na (одновалентен), S и Fe проявляют переменную валентность, поэтому не подходят для этого списка.

5. Определите валентность металлов в следующих оксидах: Cu₂O, Na₂O, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃.

Для определения валентности используем формулу: валентность кислорода — II, а общее число единиц валентности кислорода делим на число атомов металла в формуле:

• (Cu₂O): 1 атом кислорода × 2 (валентность O) = 2; 2 атома меди: 2 / 2 = I → Cu — I

• (Na₂O): 1 × 2 = 2; 2 атома натрия: 2 / 2 = I → Na — I

• (Al₂O₃): 3 × 2 = 6; 2 атома алюминия: 6 / 2 = III → Al — III

• (FeO): 1 × 2 = 2; 1 атом железа: 2 / 1 = II → Fe — II

• (Fe₂O₃): 3 × 2 = 6; 2 атома железа: 6 / 2 = III → Fe — III

Стр. 60

Тестовые задания

1. Формула одного из оксидов фосфора — P₂O₃. Валентность фосфора в этом соединении равна: 1) 2; 2) 3; 3) 5; 4) 6.

Формула оксида: P₂O₃. Валентность кислорода всегда равна II.

Общее число единиц валентности всех атомов кислорода: 3 × 2 = 6.

В соединении 2 атома фосфора, значит 6 / 2 = 3 — валентность фосфора.

Правильный ответ: 2) 3

2. Установите соответствие между химической формулой соединения и валентностью серы в этом соединении:

1) SO₃     A. II

2) H₂S     B. IV

3) SO₂     C. VI

В H₂S сера соединена с двумя атомами водорода, каждый из которых имеет валентность I. Суммарная валентность водорода — 2, значит валентность серы — II → 2) H₂S — A. II

В SO₂: 2 атома кислорода × II = 4; 1 атом серы — валентность IV → 3) SO₂ — B. IV

В SO₃: 3 атома кислорода × II = 6; 1 атом серы — валентность VI → 1) SO₃ — C. VI

Правильное соответствие:

1) SO₃ — C. VI

2) H₂S — A. II

3) SO₂ — B. IV

Стр. 60

С помощью Интернета

Используя Интернет и другие источники информации, ознакомьтесь с биографией Эдуарда Франкленда.

Эдуард Франкленд — пионер химической валентности и основатель органического металлоорганического синтеза

Эдуард Франкленд (Edward Frankland) родился 18 января 1825 года в городе Ланкастер, Англия. Он происходил из небогатой семьи, рано потерял отца и воспитывался матерью. С юных лет проявлял интерес к науке и самостоятельно изучал химию, экспериментируя в домашних условиях. Его путь в большую науку начался благодаря обучению у известного химика Лионеля Плейфэра, под чьим руководством Франкленд стал ассистентом и получил первые серьёзные знания.

Формальное образование он получил в Королевском колледже в Лондоне, а затем продолжил обучение в Германии, в лаборатории Юстуса Либиха в Гисене — одном из центров мировой химии того времени. Именно там Франкленд получил блестящую подготовку в области аналитической химии и познакомился с новейшими методами исследований.

В 1852 году Эдуард Франкленд предложил революционную на тот момент идею: атомы химических элементов обладают определённым числом соединительных способностей — валентностью. Это означало, что каждый элемент может соединяться с другим строго определённым числом атомов. Он ввёл само понятие "соединительная сила", которое позднее стало известно как валентность. Это открытие заложило основу для систематического подхода к построению химических формул, стало ключевым для развития органической и неорганической химии и дало новое направление в преподавании предмета.

Франкленд одним из первых начал изучать металлоорганические соединения — вещества, в которых атом металла связан с органическим радикалом. В 1849 году он синтезировал диэтилцинк (Zn(C₂H₅)₂) — одно из первых таких соединений. Его исследования в этой области стали краеугольным камнем будущей химии органометаллических соединений, которая впоследствии сыграла огромную роль в синтезе пластмасс, полимеров и в развитии катализаторов.

Кроме научных исследований, Франкленд также активно занимался общественной деятельностью. Он был сторонником улучшения санитарных условий в городах, особенно качества питьевой воды, и принимал участие в разработке стандартов для водоснабжения. Это привело его к тесному сотрудничеству с государственными структурами, а его работа в этой сфере принесла значительные плоды для общественного здравоохранения Великобритании.

Эдуард Франкленд занимал различные почётные посты. Он был профессором Королевского колледжа, членом Лондонского королевского общества, а также рыцарем (получил титул "сэр"). Среди его учеников были будущие знаменитые химики, включая Дмитрия Менделеева, с которым он переписывался и обменивался научными идеями.

Франкленд также был автором многочисленных научных трудов. Его стиль отличался строгостью и вниманием к деталям. Он стремился не только экспериментировать, но и дать теоретическое обоснование химическим явлениям, что было важно для развития науки как системы знаний.

Скончался Эдуард Франкленд 9 августа 1899 года. Его вклад в химию оказался фундаментальным: идея валентности легла в основу построения периодической системы химических элементов, а его опыты с металлоорганикой стали предвестниками современных технологий в органическом синтезе.

Сегодня имя Франкленда занимает почётное место в истории химии, его труды изучают в школьных и университетских курсах, а введённое им понятие "валентность" стало одним из ключевых в химической науке.

Стр. 61