1.3.6. Валентность, степень окисления
Валентность элемента – это способность его атомов образовывать химические связи с другими атомами.
Валентность определяется числом связей, которые способен образовать данный атом в соединении с другими атомами. Водород во всех своих соединениях одновалентен, то есть, способен образовывать одну связь. Если элемент присоединяет к себе 1 атом водорода (например, хлор в соединении НIС1I), то он считается одновалентным, если присоединяет два атома водорода (например, сера в соединении Н2ISII), то он считается двухвалентным, три атома – трехвалентным (PIIIH3I) и т.д.
Валентность в соединениях определяют по отношению и к другим элементам, валентность которых известна. Например, если кислород проявляет валентность, равную двум, то в соединении FеO железо двухвалентно.
FеIIOII
Зная валентность элементов, можно составить формулу соединения. При этом нужно учитывать, что в соединениях, состоящих из атомов двух элементов, произведение валентности на число атомов одного элемента должно быть равно произведению валентности на число атомов другого элемента.
Значительно чаще используется понятие степень окисления.
Степень окисления – это условный заряд, который приобретает атом, соединяясь с другими атомами.
(Подробно о степени окисления см. в главе 10 «Окислительно-восстановительные реакции»).
Имеются определенные правила, по которым можно определить степень окисления данного атома в веществе.
Следует помнить:
1. Степень окисления атомов в простых веществах (например, Н2, N2, Са) равна нулю.
2. Степень окисления водорода в химических соединениях обычно равна + 1 (в гидридах, соединениях водорода с металлами, например, CaH2, AlH3 степень окисления водорода –1)
3. Степень окисления кислорода в химических соединениях обычно равна – 2. (в пероксидах, например, Na2O2 ,степень окисления кислорода –1, а во фтороиде кислорода OF2 равна +2).
4. Степень окисления металлов в соединениях обычно положительна.
5. Степень окисления атомов неметаллов в сложных соединениях может быть как положительной, так и отрицательной.
6. Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле вещества равна нулю.
Исходя из того, что суммa степеней окисления атомов в молекуле должна быть равной нулю, можно легко определить степень окисления элемента в соединении по известным степеням окисления других элементов.
Например, степень окисления азота в аммиаке NН3 равна –3, так как сумма степеней окисления всех атомов водорода равна + 3.
Степень окисления атома серы в Н2SО4 равна + 6, поскольку сумма степеней окисления четырех атомов кислорода –8, сумма степеней окисления двух атомов водорода +2, а алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле должна быть равна нулю:
+1 x 2
Н2SО4
+ 2 + x +(–8) = 0 х = + 6.
Степень окисления атома азота в соединении N2O5 равна +5, так как сумма степеней окисления пяти атомов кислорода –10, следовательно, сумма степеней окисления двух атомов азота равна +10, а каждого атома + 5:
2х + (–10) = 0
2х = +10 х = +5.
1.4. Уравнения химических реакций
Уравнение химической реакции – это описание химической реакции с помощью химических формул.
Уравнение химической реакции состоит из двух частей, соединенных знаком равенства. Слева от знака равенства приводятся формулы исходных веществ, а справа – формулы веществ, образующихся в результате реакции, или продуктов реакции. Уравнения показывают не только какие вещества вступают в реакцию, и какие получаются в результате, но и указывают на их количество.
Число атомов каждого элемента в левой и правой частях реакции должно быть одинаковым.
Цифра, стоящая перед формулой любого химического вещества в уравнении химической реакции и показывающая число частиц (а также количество частиц), обозначенных химическойформулой называется стехиометрическим коэффициентом.
Подбор коэффициентов в химических уравнениях осуществляется с помощью простых рассуждений. После того, как написаны формулы исходных веществ и продуктов реакции, расставляются соответствующие стехиометрические коэффициенты. При этом добиваются равенства числа атомов в левой и правой частях уравнения.
Для нахождения неизвестного количества вещества по уравнениям реакций и известному количеству одного из участников реакции, составляют соответствующие пропорции.
Например, требуется определить число моль атомов водорода, необходимое для получения пяти моль молекул водорода по реакции, представленной следующим уравнением:
2Н = Н2.
Из уравнения реакции следует, что из двух атомов (двух моль атомов) водорода образуется одна молекула (один моль молекул) водорода.
Из пропорции: