Валентность. Химические формулы — § 19, Химия 7 класс, Оспанова: разбор и ответы
Ookul.kz · разбор уроков
Қазақша

Разберём любой номер вместе!

§ 19. Валентность. Химические формулы

Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 7: Относительная атомная масса. Простейшие химические формулы. Страницы 96–101.

Чему научишься

  • Читать химическую формулу и объяснять, что показывают индексы и коэффициент.
  • Объяснять, что такое валентность, и находить валентности по таблице.
  • Составлять формулы бинарных соединений (например оксидов) по валентности.
  • Определять валентность элемента по готовой формуле.

Разминка

  • Какие простые вещества состоят из двухатомных молекул? Водород H₂, азот N₂, кислород O₂, фтор F₂, хлор Cl₂, бром Br₂, иод I₂. Эти формулы стоит выучить.
  • Как записать «один атом углерода»? Просто символом C. Для обозначения атома достаточно знака элемента.
  • Чем отличаются записи O₂ и 2O? O₂ — одна молекула кислорода из двух атомов. 2O — два отдельных атома кислорода.

💡 Формула — это как пароль к веществу. Прочитал её — и знаешь, какие атомы и сколько штук в молекуле.

Разбираемся

Формула: что в ней зашифровано

Химическая формула — условная запись состава вещества с помощью символов элементов и индексов. Она показывает, из каких элементов состоит вещество (качественный состав) и сколько атомов каждого в молекуле (количественный).

  • Индекс — маленькая цифра внизу справа от знака. Он говорит, сколько атомов этого элемента в молекуле. Если индекса нет, значит атом один.
  • Коэффициент — большая цифра перед формулой. Он говорит, сколько всего молекул (или свободных атомов).
Запись Что значит Как читают
H₂ 1 молекула: 2 атома водорода «аш-два»
SO₃ 1 молекула: 1 атом серы и 3 атома кислорода «эс-о-три»
K₂SO₄ 2 атома калия, 1 атом серы, 4 атома кислорода «калий-два-эс-о-четыре»
3NH₃ 3 молекулы аммиака, в каждой по 1 атому азота и 3 водорода (всего 3 атома N и 9 атомов H) «три-эн-аш-три»

⚠️ Частая ошибка. Путают индекс и коэффициент. Индекс «прилип» к знаку элемента и меняет состав молекулы. Коэффициент стоит перед всей формулой и меняет только число молекул. H₂O — вода, а 2H₂O — две молекулы воды.

Валентность: сколько «рук» у атома

Валентность — это способность атома присоединять определённое число атомов другого элемента. Единица измерения — валентность водорода: у водорода она равна I. Если атом присоединяет два атома водорода, он двухвалентен, три — трёхвалентен и так далее.

Смотрим на примеры (валентность пишут римской цифрой над элементом):

Формула Хлор Cl Сера S Азот N Углерод C
HCl I
H₂S II
NH₃ III
CH₄ IV

Закономерность простая: сколько атомов водорода «держит» один атом элемента, такова и его валентность.

Водородные соединения есть не у всех элементов, зато почти все соединяются с кислородом. Кислород всегда двухвалентен, поэтому валентность определяют и по нему. В оксидах MgO и CaO на один атом металла приходится один атом кислорода, значит, магний и кальций двухвалентны.

📌 Кислород всегда II, водород всегда I. На этих двух «якорях» держится почти вся работа с валентностью.

Постоянная и переменная валентность

У многих элементов валентность в соединениях одна и та же. У других она меняется. Сера в SO₂ четырёхвалентна, а в SO₃ шестивалентна. Если валентность переменная, её пишут в скобках после названия: FeO — оксид железа (II), Fe₂O₃ — оксид железа (III).

Валентность Элементы
Постоянная
I H, Na, K, Li
II O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn
III Al, B
Переменная
I и II Cu
II и III Fe, Co, Ni
II и IV C, Sn, Pb, Si
III и V P
II, III и VI Cr
II, IV и VI S

🌟 Железо в FeO и Fe₂O₃ ведёт себя по-разному, поэтому ржавчина (в основном Fe₂O₃) и «окалина» (FeO) разные вещества. Хром из Актюбинской области тоже мастер на перемены: у него валентности II, III и VI.

Бинарные соединения и алгоритм составления формулы

Вещество из двух элементов называют бинарным соединением. Типичные примеры — оксиды (соединения элемента с кислородом).

Чтобы составить формулу, нужны валентности. Алгоритм на примере оксидов натрия, алюминия и фосфора (V):

  1. Пишем символы рядом: NaO, AlO, PO.
  2. Ставим над ними валентности: Na — I, Al — III, P — V; у кислорода везде II.
  3. Находим наименьшее общее кратное (НОК) двух валентностей: для Na и O это 2, для Al и O это 6, для P и O это 10.
  4. Делим НОК на валентность каждого элемента, получаем индексы. Индекс 1 не пишем.

Для остальных получаем:

Оксид Валентности НОК Индексы Формула
натрия Na I, O II 2 2 : 1 Na₂O
алюминия Al III, O II 6 2 : 3 Al₂O₃
фосфора (V) P V, O II 10 2 : 5 P₂O₅

📌 Главная проверка: валентность умножить на индекс должно быть одинаково у обоих элементов. В Al₂O₃: 3·2=2·3=6.

Обратная задача: находим валентность по формуле

Если формула известна, а валентность одного элемента нет, делаем наоборот.

  1. Пишем формулу и валентность известного элемента.
  2. Считаем общее число единиц валентности: валентность умножаем на индекс.
  3. Делим это число на индекс второго элемента. Получаем его валентность.

Пример: Fe₂O₃. Кислород II, атомов три, значит 2·3=6. Это 6 единиц валентности приходится на 2 атома железа, поэтому 6:2=3. Железо в этом оксиде трёхвалентно.

👨‍👩‍👧 Родителю. Предложите ребёнку «играть в валентность»: вы называете элемент (например, алюминий), он называет число рук (III), потом вместе придумываете формулу его оксида. Это быстрее и веселее, чем зубрить таблицу.

🌟 Знаешь ли ты? Самое длинное химическое название у ДНК из митохондрии человека. Если записать его полностью, получится около 207 тысяч знаков.

Проверь, как понял

Проверь себя

  • Что показывает химическая формула? Из каких элементов состоит вещество и сколько атомов каждого в молекуле.
  • Чем коэффициент отличается от индекса? Индекс стоит внизу после символа и показывает число атомов в молекуле. Коэффициент стоит перед формулой и показывает число молекул.
  • Что такое бинарное соединение? Вещество, состоящее из атомов двух химических элементов, например оксиды.
  • Какова валентность водорода и кислорода? У водорода I, у кислорода II (постоянно).
  • Что такое НОК и зачем он в этом алгоритме? Наименьшее общее кратное двух валентностей. Делим его на каждую валентность и получаем индексы.
  • Как проверить, что формула составлена верно? Валентность умножить на индекс должно дать одно и то же число для обоих элементов.

Решаем упражнения

Валентности берём из таблицы 14: H, Na, K, Li, Ag — I; O, Mg, Ca, Ba, Zn — II; Al, B — III; кислород всегда II, водород I.

Проверь себя (в конце параграфа)

№ 1

Что отображает химическая формула вещества?

Как думать. Вспомни, из чего состоит запись формулы: символы и цифры.

Пример ответа. Формула показывает качественный состав (какие элементы входят в вещество) и количественный (сколько атомов каждого в молекуле). Например, H₂SO₄: водород, сера, кислород в соотношении 2:1:4.

Ответ: качественный и количественный состав вещества.

№ 2

Что показывают коэффициент и индексы в химической формуле?

Как думать. Сравни H₂O и 2H₂O: что меняется, когда ты дописываешь цифру внизу, а что — когда перед формулой.

Пример ответа. Индекс (маленькая цифра внизу справа от символа) показывает число атомов элемента в молекуле. Коэффициент (цифра перед формулой) показывает число молекул (или свободных атомов).

Ответ: индекс — число атомов в молекуле; коэффициент — число молекул.

№ 3

Запиши формулы веществ: а) вода; б) оксид азота (на один атом азота два атома кислорода); в) сероводород (на два атома водорода один атом серы); г) оксид фосфора (на два атома фосфора пять атомов кислорода).

Как думать. Здесь валентности не нужны: соотношение атомов дано в условии. Количество атомов каждого элемента записываем индексами.

Решение.

  • а) в воде на два атома водорода один атом кислорода: H₂O;
  • б) один атом азота и два атома кислорода: NO₂ (индекс 1 не пишем);
  • в) два атома водорода и один атом серы: H₂S;
  • г) два атома фосфора и пять атомов кислорода: P₂O₅.

Ответ: а) H₂O; б) NO₂; в) H₂S; г) P₂O₅.

№ 4

Что такое валентность химических элементов? Приведи примеры элементов с постоянной и переменной валентностью.

Как думать. Дай определение «свойство атомов присоединять…» и подбери примеры из таблицы 14.

Пример ответа. Валентность — это свойство атомов элемента присоединять определённое число атомов другого элемента. За единицу взята валентность водорода.

  • Постоянная валентность: H, Na, K, Li (I); O, Mg, Ca, Ba, Zn (II); Al, B (III).
  • Переменная валентность: Cu (I и II), Fe (II и III), S (II, IV и VI), C (II и IV), P (III и V), Cr (II, III и VI).

Ответ: валентность — способность атомов присоединять определённое число атомов другого элемента; постоянная, например, у Na, O, Al; переменная — у Fe, Cu, S.

№ 5

Определи валентность элементов по формулам: HgO, ZnO, NiO, BaO, PH₃, SiH₄, H₂O, CH₄, HF, HBr.

Как думать. Известный элемент — кислород (II) или водород (I). Валентность умножаем на индекс и делим на индекс второго элемента.

Решение.

Формула Известный элемент Расчёт Валентность второго
HgO O — II, атом 1 2·1:1 Hg — II
ZnO O — II 2·1:1 Zn — II
NiO O — II 2·1:1 Ni — II
BaO O — II 2·1:1 Ba — II
PH₃ H — I, атомов 3 1·3:1 P — III
SiH₄ H — I, атомов 4 1·4:1 Si — IV
H₂O H — I, атомов 2 1·2:1 O — II
CH₄ H — I, атомов 4 1·4:1 C — IV
HF H — I 1·1:1 F — I
HBr H — I 1·1:1 Br — I

Ответ: Hg, Zn, Ni, Ba — II; P — III; Si — IV; O (в воде) — II; C — IV; F — I; Br — I.

№ 6

Над символами элементов указаны валентности. Составь формулы: Ag(I)O, Ca(II)O, P(V)O, Si(IV)O, Rb(I)O, P(III)H, Mn(VII)O, B(III)O, S(II)H, N(V)O, Cr(III)Cl, Zn(II)O, Si(IV)H.

Как думать. Работаем по алгоритму: находим НОК валентностей, делим на каждую валентность и получаем индексы. Кислород II, водород I, хлор I.

Решение.

Что дано Второй элемент НОК Индексы Формула
Ag (I) O (II) 2 Ag 2, O 1 Ag₂O
Ca (II) O (II) 2 1 и 1 CaO
P (V) O (II) 10 P 2, O 5 P₂O₅
Si (IV) O (II) 4 Si 1, O 2 SiO₂
Rb (I) O (II) 2 Rb 2, O 1 Rb₂O
P (III) H (I) 3 P 1, H 3 PH₃
Mn (VII) O (II) 14 Mn 2, O 7 Mn₂O₇
B (III) O (II) 6 B 2, O 3 B₂O₃
S (II) H (I) 2 S 1, H 2 H₂S
N (V) O (II) 10 N 2, O 5 N₂O₅
Cr (III) Cl (I) 3 Cr 1, Cl 3 CrCl₃
Zn (II) O (II) 2 1 и 1 ZnO
Si (IV) H (I) 4 Si 1, H 4 SiH₄

Проверка выборочно: P₂O₅: 5·2=2·5=10; B₂O₃: 3·2=2·3=6; CrCl₃: 3·1=1·3.

Ответ: Ag₂O, CaO, P₂O₅, SiO₂, Rb₂O, PH₃, Mn₂O₇, B₂O₃, H₂S, N₂O₅, CrCl₃, ZnO, SiH₄.

Шпаргалка

  • Бинарное соединение состоит из двух элементов (например, оксиды).
  • Кислород всегда II, водород всегда I.
  • Проверка формулы: валентность · индекс у обоих элементов одинаково.
  • Переменную валентность пишут в скобках: оксид железа (III) — Fe₂O₃.

Мини-тест

← § 18. Относительная атомная масса химических элементов · § 20. Относительная молекулярная масса →