Элементы с постоянной и переменной валентностью

Например, из формулы Н-О-Н видно, что каждый атом Н соединен только с одним атомом (в данном случае с кислородом). Отсюда следует, что его валентность равна 1. Атом О в молекуле воды связан с двумя одновалентными атомами Н, значит он двухвалентен. Значения валентностей записывают римскими цифрами над символами элементов:

Валентности водорода и кислорода постоянны. Впрочем, для кислорода существуют и исключения. Например, в ионе гидроксония Н3О+ кислород трехвалентен. Существуют и другие элементы с постоянной валентностью.

· Li, Na, K, F — одновалентны;

· Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn — обладают валентностью, равной II;

· Al, B — трехвалентны.

Теперь определим валентность серы в соединениях H2S, SO2 и SO3.

В первом случае один атом серы связан с двумя одновалентными атомами Н, значит его валентность равна двум. Во втором примере на один атом серы приходится два атома кислорода, который, как известно, двухвалентен. Получаем валентность серы, равную IV. В третьем случае один атом S присоединяет три атома О, значит, валентность серы равна VI (валентность атомов одного элемента помноженная на их количество).

Как видим, сера может быть двух-, четырёх- и шестивалентной:

Про такие элементы говорят, что они обладают переменной валентностью.

Правила определения валентностей

1. Максимальная валентность для атомов данного элемента совпадает с номером группы, в которой он находится в Периодической системе. Например, для Са это 2, для серы — 6, для хлора — 7. Исключений из этого правила тоже немало:
-элемент 6 группы, О, имеет валентность II (в H3O+ — III);
-одновалентен F (вместо 7);
-двух- и трехвалентно обычно железо, элемент VIII группы;
-N может удержать возле себя только 4 атома, а не 5, как следует из номера группы;
-одно- и двухвалентна медь, расположенная в I группе.

2. Минимальное значение валентности для элементов, у которых она переменная, определяется по формуле: № группы в ПС — 8. Так, низшая валентность серы 8 — 6 = 2, фтора и других галогенов — (8 — 7) = 1, азота и фосфора — (8 — 5)= 3 и так далее.

3. В соединении сумма единиц валентности атомов одного элемента должна соответствовать суммарной валентности другого.

4. В молекуле воды Н-О-Н валентность Н равна I, таких атомов 2, значит, всего единиц валентности у водорода 2 (1×2=2). Такое же значение имеет и валентность кислорода.

5. В соединении, состоящем из атомов двух видов, элемент, расположенный на втором месте, обладает низшей валентностью.

6. Валентность кислотного остатка совпадает с количеством атомов Н в формуле кислоты, валентность группы OH равна I.

7. В соединении, образованном атомами трех элементов, тот атом, который находится в середине формулы, называют центральным. Непосредственно с ним связаны атомы О, а с кислородом образуют связи остальные атомы.

Используем эти правила для выполнения заданий:

1. Определим валентности Cr и О в веществе, формула которого Cr2O3.
Точно известно, что кислород двухвалентен. Всего он образует 2×3=6 единиц валентности.
По правилу 3 два атома хрома образуют столько же валентных связей, что и кислород, то есть 6.
Разделим полученное значение на количество атомов хрома: 6÷2=3.

2. Рассмотрим, как определить валентность элементов в соединении CS2.
Здесь и S, и C обладают переменной валентностью. По правилу 4 валентность серы будет 8 — 6 = 2 (элемент, расположенный на втором месте, имеет низшую валентность). Теперь умножим полученное значение на индекс 2 (количество ат. S), получим: 2×2=4. Разделим результат на количество атомов С: 4÷1=4. Это и будет его валентность.

3. Определим валентность серы в сульфате натрия — Na2SO4.
Здесь вспоминаем правило 6. Сера — центральный атом, непосредственно с ней соединяется кислород, а уже с ним — атомы Na. Валентность О равна II, всего таких атомов 4, вместе они образуют 8 единиц валентности. Na одновалентен. Из 8 единиц валентности кислород с натрием образует 2, остальные валентные единицы приходятся на серу: 8 — 2= 6.

12. Первая попытка создать модель этих частиц принадлежала Дж. Томсону. Однако удачной в полном смысле этого слова назвать ее нельзя Эрнест Резерфорд – тот, кто предложил ядерную модель строения атома через несколько лет после того, как Томсон выдвинул свою теорию. Используя естественные источники радиоактивного излучения Резерфорд смог построить пушку, которая испускала поток альфа-частиц. Это был ящик, сделанный из свинца, внутри которого находилось радиоактивное вещество. В пушке была прорезь, благодаря которой все альфа-частицы попадали на свинцовый экран. Вылетать они могли только через прорезь. На пути этого пучка из радиоактивных частиц стояло еще несколько экранов. Они отделяли частицы, которые отклонялись от заданного ранее направления. К мишени попадал строго сфокусированный поток альфа-частиц. В качестве мишени Резерфорд использовал тонкий лист из золотой фольги. После того как частицы попадали на этот лист, они продолжали свое движение и в конечном счете попадали на люминесцентный экран, который был установлен позади этой мишени. При попадании альфа-частиц на этот экран регистрировались вспышки, по которым ученый мог судить, сколько частиц отклоняются от первоначального направления при столкновении с фольгой и какова величина этого отклонения.

Он был вынужден сделать вывод, что внутри атома большая часть массы заключена в очень плотном веществе. Схема ядерной модели строения атома предельно проста: внутри находится положительно заряженное ядро. Другие частицы, называемые электронами, вращаются вокруг этого ядра. Остальная же часть является на несколько порядков менее плотной. Расположение электронов внутри атома не является хаотичным - частицы располагаются в порядке возрастания энергии. Внутренние части атомов исследователь назвал ядра

В целом атом нейтрален. Положительный заряд ядра равен сумме отрицательных зарядов всех электронов атома. Вращение электронов происходит под действием кулоновской силы, действующей на них со стороны ядра. Скорость вращения электронов огромна. Над поверхностью ядра они образуют подобие облака. Каждый атом имеет своё электронное облако, заряженное отрицательно. По этой причине они не «слипаются», а отталкиваются друг от друга.

Резерфорд решил, что ядро атома является частицей, несущей элементарный положительный заряд +е. Эту частицу он назвал протоном.