Как составлять химические формулы. Видеоурок «Валентность химических элементов. Определение валентности по формулам соединений. Составление формул по валентности

Формулы химических соединений составляются на основе понятия «степень окисления». Степень окисления (с.о .) – это условный заряд, атома, если бы он отдал или присоеденил соответствующее число электронов.

Металлы в соединениях имеют только положительную степень окисления, т.к. металлы отдают электроны. Неметаллы имеют как положительную, так и отрицательную степень окисления (неметаллы могут как присоеденять, так и отдавать электроны). Значение максимальной степени окисления определяется, как правило, по номеру группы, в которой находится элемент.

Для неметаллов характерны несколько степеней окисления, они определяются также по номеру группы, если номер группы четный, то все степени окисления выражаются четными числами, если номер группы нечетный, то – нечетными числми:

S - неметалл, VI группа, с.о. = +6, +4, +2, 0, -2.

Cl - неметалл, VII группа, с.о. = +7, +5, +3, +1, 0, -1.

Простые вещества определяются нулевой степенью окисления. Отрицательная степень окисления также определяется исходя из номера группы. Она равна количеству электронов, которых не хватает до получения устойчивой электронной конфигурации - 8 электронов.

Для элементов побочных подгрупп высшая степень окисления определяется, как правило, номером группы, низшая для большинства элементов равна +2. Данные зависимости степеней окисления от структуры ПСЭ определяются электронным строением атомов (см. главу 2).

Свойства классов неорганических соединений

продукт реакции

Рис. 3. Генетическая связь между классами

Данная схема (рис. 3) отражает свойства классов неорганических соединений – оксидов (основных, кислотных), кислот, оснований: во взаимодействие вступают противоположные по своей природе соединения. Продуктом взаимодействия является соль.

Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород.

Основные оксиды образуются от типичных металлов. К типичным (активным) металлам относят щелочные (Li – Fr) и щелочноземельные металлы (Ca – Ra).

Рис. 4.Основные оксиды

Оксиды переходных металлов

Менее активные металлы – переходные металлы (элементы побочных подгрупп) тоже могут образовывать основные, а также кислотные и амфотерные оксиды в зависимости от степени окисления элемента.

Кислотные оксиды образуются, как правило, от неметаллов.

Рис. 6. Кислотные оксиды

Основания - сложные соединения, состоящие из ионов металла и ионов гидроксила.

Таблица 1

Основания

Получение сильных оснований

1. Оксид с водой - CaO + H 2 O® Ca(OH) 2

2. Металл с водой - 2Na + H 2 O® 2NaOH + H 2

3. Электролиз растворов соли - NaCl, KCl (см. главу 12)

В уроке рассматривается алгоритм составления химических формул веществ по известным валентностям химических элементов. Учитель объяснит два разных способа вывода химической формулы вещества.

2. определим число общих единиц валентности, оно равно наименьшему общему кратному валентностей элементов: НОК (2,4)= 4;

3. определим число атомов каждого химического элемента в молекуле, разделив число общих единиц валентности на валентность элемента;

4. запишем формулу вещества: SO 2 .

Пример 2 . Составим формулу вещества, образованного атомами фосфора (с валентностью V) и атомами кислорода.

1. Запишем знаки элементов и над ними укажем их валентности: .

2. Найдем число общих единиц валентности: НОК(2,5)=10

3. Найдем число атомов фосфора в молекуле: 10:5=2.

4. Найдем число атомов кислорода в молекуле: 10:2=5.

5. Запишем формулу вещества: .

Рис. 2. Составление химической формулы оксида фосфора

1. Емельянова Е.О., Иодко А.Г. Организация познавательной деятельности учащихся на уроках химии в 8-9 классах. Опорные конспекты с практическими заданиями, тестами: Часть I. - М.: Школьная Пресса, 2002. (с.33)

2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 36-38)

3. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005.(§16)

4. Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§§11,12)

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().

Домашнее задание

1. с.84 №№ 3,4 из учебника «Химия: 8-й класс» (П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005).

2. с. 38 № 9 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.

Составление химических формул для соединений двух химических элементов в тех случаях, когда для каждого элемента существует только одна стехиометрическая валентность.

Алгоритм действия	Составление химической формулы оксида алюминия
Установление (по названию соединения) химических символов элементов
Определение валентности атомов элементов
Указание числового отношения атомов в соединении
Составление формулы	Аl 2 О 3

Составление химических формул для соединений, которые существуют в водном растворе в виде ионов.

Алгоритм действия	Составление химической формулы сульфата алюминия
Установление (по названию соединения) химических формул ионов
Определение числа зарядов ионов
Вычисление наименьшего общего кратного
Определение дополнительных множителей
Указание числового отношения ионов
Указание стехиометрических индексов
Составление формулы	Аl 2 (SО 4 ) 3

Написание химических формул

Для указания в химических формулах стехиометрических индексов и зарядов ионов существуют следующие правила.

1. Если стехиометрический индекс относится к группе атомов, обозначающие эту группу химические символы ставятся в скобки:

С 3 Н 5 (ОН) 3 – в молекуле глицерина содержатся 3 гидроксигруппы;

Ca(NО 3) 2 – в формульной единице нитрата кальция содержатся ионы кальция и нитрат-ионы в соотношении 1: 2.

2. Данные о заряде сложного многоатомного иона в химической формуле относятся ко всему иону:

SО 4 2– – сульфат-ион – имеет двухкратный отрицательный заряд;

NН 4 + – ион аммония – имеет одинарный положительный заряд.

3. Химическая формула комплексного иона ставится в квадратные скобки, за которыми указывается его заряд; она состоит из:

– химического символа центрального атома;

– химической формулы лиганда в круглых скобках;

– нижнего индекса, указывающего число лигандов.

4– – гексацианоферрат(II)-ион; в имеющем четыре отрицательных заряда ионе шесть лигандов СN – (цианид-ион) связаны с центральным атомом Fе II (катион железа Fe 2+).

2+ – ион тетраамминмеди (II); в имеющем два положи-тельных заряда ионе четыре лиганда NH 3 (молекула аммиака) связаны с центральным атомом меди (ион Сu 2+).

4. Химическая формула воды в гидратах и кристаллогидратах отделяется точкой от химической формулы основного вещества.

CuSO 4 · 5H 2 O – пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос).

Классификация неорганических веществ и их свойства

Все неорганические вещества делятся на простые и слож­ные.

Простые вещества подразделяются на металлы, неме­таллы и инертные газы.

Важнейшими классами сложных неорганических ве­ществ являются: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гидрооксиды, соли.

Оксиды - это соединения двух элементов, один из ко­торых кислород. Общая формула оксидов:

Э m O n

где m – число атомов элемента Э;

n – число атомов кисло­рода.

Примеры оксидов: К 2 О, CaO, SO 2 , P 2 O 5

Основания – это сложные вещества, молекулы которых состоят из атома металла и одной или нескольких гидроксидных групп – ОН. Общая формула оснований:

Me (ОН) y

где у – число гидроксидных групп, равное валентности металла (Me).

Примеры оснований: NaOH, Ca(OH) 2 , Со(ОН) 3

Кислоты - это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут замещаться атомами металла.

Общая формула кислот

Н х Ас у

где Ас – кислотный остаток (от англ., acid – кислота);

х – число атомов водорода, равное валентности кислотного ос­татка.

Примеры кислот: НС1, HNO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4

Амфотерные гидроксиды – это сложные вещества, ко­торые имеют свойства кислот и свойства оснований. По­этому формулы амфотерных гидроксидов можно записы­вать в форме оснований и в форме кислот. Примеры амфотерных гидроксидов:

Zn(OH) 2 = H 2 ZnO 2

Al(OH) 3 = H 3 AlO 3

форма форма

оснований кислот

Соли – это сложные вещества, которые являются про­дуктами замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металла или продуктами замещения гидроксидных групп в молекулах оснований кислотными остатками. На­пример:

Состав нормальных солей выражается общей формулой:

Ме х (Ас) у

где х - число атомов металла; у - число кислотных остат­ков.

Примеры солей: K 3 PO 4 ; Mg SO 4 ; Al 2 (SO) 3 ; FeCl 3.

Оксиды

Например: СО – оксид углерода (II) – (читается: "ок­сид углерода два"); СО 2 – оксид углерода (IV); Fe 2 O 3 – оксид железа (III).

Если элемент имеет постоянную валентность, ее в назва­нии оксида не указывают. Например: Nа 2 О – оксид на­трия; Аl 2 О 3 – оксид алюминия.

Классификация

Все оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие (или индифферентные).

Несолеобразующие (индифферентные) оксиды - это ок­сиды, которые не образуют солей при взаимодействии с кислотами и основаниями. Их немного. Запомните четыре несолеобразующих оксида: СО, SiO, N 2 O, NO.

Солеобразующие оксиды - это оксиды, которые образу­ют соли при взаимодействии с кислотами или основания­ми. Например:

Na 2 O + 2НС1 = 2NaCl + Н 2 О

оксид кислота соль

Некоторые оксиды с водой не взаимодействуют, но им соответствуют гидроксиды, которые можно получить кос­венным (непрямым) путем. В зависимости от характера соответствующих гидроксидов все солеобразующие оксиды делятся на три типа: ос­новные, кислотные, амфотерные.

Основные оксиды - это оксиды, гидраты которых явля­ются основаниями. Например:

Урок в 8 классе

Тема: « Составление химических формул по валентности».

Цели:

закрепить умения определять валентность по формулам соединений;

ввести понятие «бинарные соединения»;

научить составлять названия бинарных соединений по их формулам;

научить составлять формулы соединений по валентности элементов.

(Вы узнаете :

какие вещества называют бинарными;

как правильно составлять название бинарного соединения;

как с помощью валентности уточняют названия веществ;

как по названию бинарных соединений составляют их формулы.

Вспомните :

что такое валентность;

как определить валентность, зная формулу вещества.)

Ход урока.

Организационный момент. Проверка домашнего задания.

Что такое валентность химических элементов?

Почему валентность водорода принята за единицу?

Какие химические элементы имеют постоянную валентность?

Какие химические элементы имеют переменную валентность?

Новая тема.

На прошлом уроке мы научились определять валентность химических элементов по формулам веществ. Определите валентность элементов в данных соединениях.

(самостоятельно, потом проверка со всем классом)

Na 2 O SO 3 Fe 2 O 3 Ag 2 O CaH 2 H 2 S

Во всех этих соединениях валентность одного элемента мы знали. А если нет химического элемента с известной валентностью? На помощь придет ПСХЭ (8 групп, металлы и неметаллы).

Правила по определению валентности:

Валентность металлов, находящихся в группе А равна номеру группы.

Неметаллы проявляют две валентности: максимальную, равную номеру группы и минимальную, равную 8 – номер группы.

Давайте посмотрим еще раз на ряд соединений, написанный на доске. Что общего в этих соединениях?

(сложные вещества; состоят из двух химических элементов)

Соединения, образованные атомами двух химических элементов называются бинарными . Приведите еще пример бинарного соединения, с которым встречаетесь каждый день (вода ).

Сейчас мы с вами научимся давать названия бинарным соединениям. В химии для названия веществ и составления формул разработаны специальные правила, которые называют номенклатурой. Лишь для небольшого числа веществ сохраняются так называемые тривиальные названия (т.е. исторически сложившиеся). С правилами химической номенклатуры мы будем знакомиться постепенно, по мере ознакомления с классификацией веществ.

Составление названий бинарных соединений (приложение 1):

Называем химический элемент, знак которого в формуле находится на втором месте. Используем его латинское название. Выделяем корень и добавляем к нему суффикс – ид.

Презентация, слайд 2.

Дать названия веществам, изображенным на доске. (Все вместе).

Давайте составим номенклатурные названия углекислого и угарного газов:

углекислый газ – СО 2 – оксид углерода;

угарный газ – СО – оксид углерода.

Получилось, что у разных веществ одинаковые названия. А такого быть не может. Что же нам делать?

Здесь поможет валентность. Определите валентность углерода в этих соединениях. Записывают: оксид углерода (IV ), оксид углерода (II ).

Зная валентность элементов, мы можем составлять формулы веществ. Составим формулу оксида азота (V ). Для этого нужно выполнить следующие действия (приложение 2, презентация, слайд 3):

Найти НОК.

Разделить НОК на валентность элементов.

Презентация, слайд 4.

Пользуясь алгоритмом, составьте формулу оксида алюминия.

Итог урока.

Определите валентность атомов хрома в соединениях:

CrO 3

CrO

Cr 2 O 3

Дайте им названия.

Проверка: презентация, слайд 6.

Домашнее задание.

§12, вопросы 4-7 стр.37 (письменно), задача 2 стр. 37.

Приложение 1. Составление названий бинарных соединений:

Называем химический элемент, знак которого в формуле находится на втором месте. Используем его латинское название. Выделяем корень и добавляем к нему суффикс –ид.

Называем химический элемент, знак которого в формуле вещества стоит на первом месте. Используем русское название в родительном падеже.

CaO – окс ид кальция

NaCl – хлор ид натрия

PbS – сульф ид свинца

Знак химического элемента

Латинское название

Русское название

Са

кальций

окс игениум

кислород

натрий

хлор ум

хлор

свинец

сульф ур

сера

Приложение 2. Составление химических формул бинарных соединений по их названиям.

оксид азота ( V )

Записать знаки химических элементов. N O

V II

Обозначить валентность элементов. N O

10

Найти НОК.

Разделить НОК на валентность элементов. [ N] 10 : V=2 [O] 10 : II = 5

Расставить индексы (справа внизу). N 2 O 5

§ 1 Валентность химических элементов

В свое время, состав всех веществ был установлен на основании данных эксперимента. Однако можно составлять химические формулы, не прибегая к предварительному выполнению сложных опытов, требующих длительной, кропотливой работы.

Если сравнить между собой формулы таких веществ, как вода H2O, оксид кальция СаО, оксид алюминия Al2O3, оксид углерода СО2, оксид фосфора Р2О5, оксид серы SО3 и оксид хлора Cl2О7, то можно заметить, что кислород во всех этих соединениях присоединяет к себе неодинаковое число атомов других химических элементов.

Для определения состава бинарных или двухэлементных, то есть состоящих из атомов двух химических элементов соединений, и составления их формул, достаточно знать валентность химических элементов.

Валентность (от латинского слова Valentia - «сила») - свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого химического элемента

Поскольку атомы в молекуле соединены между собой химическими связями, валентность определяется числом простых (одинарных) химических связей, которые данный атом образует с другими атомами.

§ 2 Определение валентности по формулам соединений

Как это можно представить себе, если не прибегать к теории строения атома? Каждый атом имеет определенное число потенциальных химических связей - валентных возможностей.

Например, водород - одну, кислород и кальций - по две, алюминий - три, углерод - четыре, фосфор - пять, сера - шесть, хлор - семь. Соединяться друг с другом эти атомы могут, только используя эти самые валентные возможности.

Поэтому атомы химических элементов и образуют соединения, подчиняясь закону постоянства состава.

Закон постоянства состава утверждает, что вещества, независимо от нахождения в природе или способа получения их в лаборатории, всегда имеют один и тот же состав.

Способность элементов проявлять то или иное значение валентности определяется строением их атомов. Поскольку строение атомов обычно изучается позднее, научимся определять валентность, исходя из положения элементов в периодической системе.

Для этого следует учитывать, что каждая группа (вертикальный столбец) элементов состоит из двух подгрупп: главной А и побочной В.

Элементы-металлы, располагающиеся в главных подгруппах I и II групп, проявляют постоянную валентность, равную номеру группы. Это же относится и к алюминию (III группа). А вот металлические элементы IV группы (главная подгруппа) олово и свинец служат исключением и проявляют переменную валентность, численно равную 2 и 4. Длямногих металлов побочных подгрупп также характерно наличие переменной валентности, однако высшее значение валентности обычно равно номеру группы!

Большая часть неметаллов, располагающихся в главных подгруппах групп с четвёртой по седьмую, проявляет переменную валентность. В ряду возможных значений валентностей неметаллов следует выделять высшую и низшую. Высшая валентность равна номеру группы, низшая - разности, полученной вычитанием числа, равного номеру группы, из числа 8. Например: высшая валентность элемента фосфора, стоящего в V группе, равна 5,

низшая: 8-5=3. Следовательно, валентность фосфора переменная - 3 и 5. Следует помнить, что высшая валентность неметаллов проявляется только в соединениях с кислородом, а низшая - в соединениях с металлами и водородом. Валентность водорода всегда во всех соединениях равна 1, валентность кислорода всегда 2.

§ 3 Составление химических формул по валентности

Для составления формул сложных веществ, состоящих из атомов двух неметаллов, следует учитывать, что высшую валентность проявит тот элемент, который стоит в периодической системе левее или ниже, а низшую - соответственно тот, который стоит правее или выше.

Составляем формулы и названия веществ по валентности, используя следующий алгоритм:

1. записываем знаки элементов (по наличию) в порядке: металл, водород, неметалл, кислород;

2. расставляем значения валентностей элементов по периодической системе химических элементов;

3. находим наименьшее общее кратное значений валентностей (наименьшее число, которое делится на оба значения валентностей), делим его на валентность каждого элемента, получаем и записываем индекс;

4. называем вещество. К латинскому корню второго элемента прибавляем суффикс ид, указываем русское название первого элемента и его валентность, если она не постоянная.

Составим формулу и название для вещества, состоящего из атомов фосфора и кислорода:

1. записываем знаки Р и О;

2. валентность фосфора высшая, равна 5, валентность кислорода, как и во всех соединениях равна 2;

3. наименьшее общее кратное 10

10/5=2, пишем индекс у знака Р

10/2=5, пишем индекс у знака О

получилось Р2О5;

4. назовем вещество: корень латинского названия кислорода «оксигениум» окс, к нему прибавляем суффикс ид, получаем оксид. Русское название первого элемента - фосфор, валентность его переменная, равная 5. Получилось название «оксид фосфора 5».

§ 4 Определение названия вещества по химической формуле

Таким образом, при составлении названия вещества, имеющего определенную химическую формулу, необходимо указывать валентность, а чтобы ее указать, необходимо определить. По периодической системе это получается не всегда. Определить валентность и составить название веществаможно, используя алгоритм:

1. указать валентность известного элемента;

2. умножить указанную валентность на соответствующий индекс;

3. полученный результат делим на индекс элемента с неизвестной валентностью;

4. называем вещество. К латинскому корню второго элемента прибавляем суффикс ид, указываем русское название первого элемента и его валентность.

Определим валентность и составим название вещества, имеющего формулу CrO3:

1. валентность кислорода постоянна и равна 2;

3. 6/1=6. Валентность хрома равна 6;

4. название вещества - оксид хрома 6.

Теперь научимся составлять формулу по названию вещества

1. записываем знаки химических элементов в нужном порядке;

2. указываем валентности, обращая внимание на название. Если валентность первого элемента переменная, она будет указана. Валентность второго элемента - низшая;

3. находим наименьшее общее кратное значений валентностей (наименьшее число, которое делится на оба значения валентностей), делим его на валентность каждого элемента, получаем и записываем индекс.

Определим формулу оксида серы:

1. записываем знаки S и О.

2. валентность серы равна 4, валентность кислорода, как и во всех соединениях - два.

3. наименьшее общее кратное 4

4/2=2, пишем индекс у знака О

4/4=1, пишем индекс у знака S;

4. получилось SО2.

Список использованной литературы:

1. Н.Е. Кузнецова. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М. Вентана-Граф, 2012.

Использованные изображения: