§ 19. Химиялық формулалар. Валенттілік
Химия, 7 сынып. Оқулық: Оспанова М.Қ. және т.б. (Мектеп, 2025). 7 тарау: Салыстырмалы атомдық масса және қарапайым химиялық формула. 96–101-беттер.
Нені үйренесің
- Химиялық формуланы оқуды және индекстер мен коэффициент нені көрсететінін түсіндіруді.
- Валенттілік деген не екенін түсіндіруді және валенттіліктерді кестеден табуды.
- Бинарлы қосылыстардың (мысалы, оксидтердің) формуласын валенттілік бойынша құрастыруды.
- Элементтің валенттілігін дайын формула бойынша анықтауды.
Ой қозғау
- Қандай жай заттар екі атомды молекулалардан тұрады? Сутек H₂, азот N₂, оттек O₂, фтор F₂, хлор Cl₂, бром Br₂, йод I₂. Бұл формулаларды жаттап алған жөн.
- «Бір көміртек атомын» қалай жазамыз? Жай ғана C таңбасымен. Атомды белгілеу үшін элемент таңбасы жеткілікті.
- O₂ мен 2O жазбалары немен ерекшеленеді? O₂ — екі атомнан тұратын бір оттек молекуласы. 2O — екі жеке оттек атомы.
💡 Формула — затқа арналған құпиясөз сияқты. Оны оқыдың — молекулада қандай атомдар және қанша екенін білдің.
Тақырыпты талдаймыз
Формулаға не «шифрланған»
Химиялық формула — заттың құрамын химиялық элемент таңбалары және индекстер арқылы шартты түрде жазу. Ол заттың қандай элементтерден тұратынын (сапалық құрам) және молекулада әр элемент атомының қанша екенін (сандық құрам) көрсетеді.
- Индекс — таңбаның оң жағынан төменірек жазылатын кішкентай сан. Ол молекуладағы осы элемент атомының санын көрсетеді. Индекс жоқ болса, атом біреу.
- Коэффициент — формуланың алдына жазылатын үлкен сан. Ол барлығы неше молекула (немесе бос атом) екенін көрсетеді.
13-кесте. Химиялық формулалар
| Жазба | Нені білдіреді | Қалай оқиды |
|---|---|---|
| H₂ | 1 молекула: 2 сутек атомы | «аш-екі» |
| SO₃ | 1 молекула: 1 күкірт атомы және 3 оттек атомы | «эс-о-үш» |
| K₂SO₄ | 2 калий атомы, 1 күкірт атомы, 4 оттек атомы | «калий-екі-эс-о-төрт» |
| 3NH₃ | аммиактың 3 молекуласы, әрқайсысында 1 азот және 3 сутек атомы (барлығы 3 N және 9 H атомы) | «үш-эн-аш-үш» |
⚠️ Жиі кететін қате. Индекс пен коэффициентті шатастырады. Индекс элемент таңбасына «жабысып» тұрады және молекуланың құрамын өзгертеді. Коэффициент бүкіл формуланың алдында тұрады және тек молекула санын өзгертеді. H₂O — су, ал 2H₂O — судың екі молекуласы.
Валенттілік: атомның қанша «қолы» бар
Валенттілік — бір химиялық элемент атомының басқа химиялық элемент атомдарының белгілі бір санын қосып алу қасиеті. Валенттілікті анықтау үшін сутек атомының валенттілігі алынған: сутекте ол I-ге тең. Берілген элемент атомы сутектің екі атомын қосып алса, ол екі валентті, үшеуін қосып алса — үш валентті және т.с.с.
Мысалдарды қарайық (валенттілікті рим цифрымен элемент таңбасының үстіне жазады):
| Формула | Хлор Cl | Күкірт S | Азот N | Көміртек C |
|---|---|---|---|---|
| HCl | I | |||
| H₂S | II | |||
| NH₃ | III | |||
| CH₄ | IV |
Заңдылық қарапайым: бір элемент атомы сутектің қанша атомын «ұстап» тұрса, оның валенттілігі де сонша.
Сутекті қосылыстар барлық элементте бола бермейді, бірақ элементтердің барлығы дерлік оттекпен қосылыс түзеді. Оттек тұрақты II валентті, сондықтан валенттілікті оттек бойынша да анықтайды. MgO және CaO оксидтерінде бір металл атомына бір оттек атомы сәйкес келеді, демек, магний мен кальций екі валентті.
📌 Оттек әрқашан II, сутек әрқашан I. Валенттілікпен жұмыс осы екі «тірекке» сүйенеді.
Тұрақты және ауыспалы валенттілік
Көптеген элементтің қосылыстарында валенттілігі бір болады. Басқаларында ол өзгереді. SO₂ қосылысында күкірт төрт валентті, ал SO₃ қосылысында алты валентті. Валенттілік ауыспалы болса, оны атаудан кейін жақша ішінде көрсетеді: FeO — темір (II) оксиді, Fe₂O₃ — темір (III) оксиді.
14-кесте. Кейбір химиялық элементтердің валенттілігі
| Валенттілік | Химиялық элементтер |
|---|---|
| Тұрақты валентті | |
| I | H, Na, K, Li |
| II | O, Be, Mg, Ca, Ba, Zn |
| III | Al, B |
| Ауыспалы валентті | |
| I және II | Cu |
| II және III | Fe, Co, Ni |
| II және IV | C, Sn, Pb, Si |
| III және V | P, N |
| II, III және VI | Cr |
| II, IV және VI | S |
🌟 Темір FeO және Fe₂O₃ қосылыстарында әртүрлі жағдай көрсетеді, сондықтан тот (негізінен Fe₂O₃) мен «қабыршақ» (FeO) әртүрлі заттар. Ақтөбе облысының хромы да өзгеруге шебер: оның валенттіліктері II, III және VI.
Бинарлы қосылыстар және формула құрастыру алгоритмі
Құрамы екі элементтен тұратын қосылыс бинарлы қосылыс деп аталады. Тән мысалдар — оксидтер (элементтің оттекпен қосылыстары).
Формула құрастыру үшін валенттіліктер керек. Алгоритмді натрий, алюминий және фосфор (V) оксидтері мысалында қарастырайық:
- Элементтердің таңбаларын қатарластырып жазамыз: NaO, AlO, PO.
- Таңбаларының үстіне валенттіліктерін рим цифрларымен жазамыз: Na — I, Al — III, P — V; оттек барлық жерде II.
- Екі элемент валенттіліктерінің ең кіші ортақ еселігін (ЕКОЕ) табамыз: Na және O үшін 2, Al және O үшін 6, P және O үшін 10.
- ЕКОЕ мәнін әр элементтің валенттілігіне бөліп, индекстерді анықтаймыз. 1 индексі жазылмайды.
Қалғандары үшін мынаны аламыз:
| Оксид | Валенттіліктері | ЕКОЕ | Индекстері | Формуласы |
|---|---|---|---|---|
| натрий | Na I, O II | 2 | 2 : 1 | Na₂O |
| алюминий | Al III, O II | 6 | 2 : 3 | Al₂O₃ |
| фосфор (V) | P V, O II | 10 | 2 : 5 | P₂O₅ |
📌 Басты тексеру: валенттілікті индексқа көбейткенде екі элемент үшін де бірдей шығуы керек. Al₂O₃ үшін: 3·2=2·3=6.
Кері есеп: формула бойынша валенттілікті табамыз
Формула белгілі, ал бір элементтің валенттілігі белгісіз болса, кері жасаймыз.
- Формуланы және белгілі элементтің валенттілігін жазамыз.
- Валенттілік бірліктерінің жалпы санын есептейміз: валенттілікті индексіне көбейтеміз.
- Бұл санды екінші элементтің индексіне бөлеміз. Оның валенттілігін аламыз.
Мысал: Fe₂O₃. Оттек II, атомы үшеу, демек, 2·3=6. Бұл 6 валенттілік бірлігі темірдің 2 атомына келеді, сондықтан 6:2=3. Бұл оксидте темір үш валентті.
👨👩👧 Ата-анаға. Балаға «валенттілік ойынын» ойнауды ұсыныңыз: сіз элемент атайсыз (мысалы, алюминий), ол «қол санын» айтады (III), содан кейін бірге оның оксидінің формуласын құрастырасыздар. Бұл кестені жаттаудан гөрі тезірек әрі қызығырақ.
🌟 Білесің бе? Адамның митохондриясынан бөлінген ДНҚ-ның химиялық атауы ең ұзын. Оны толық жазсақ, шамамен 207 мың таңба шығады.
Түсінгеніңді тексер
Өзіңді тексер
- Химиялық формула нені көрсетеді? Заттың қандай элементтерден тұратынын және молекулада әр элементтің қанша атомы бар екенін.
- Коэффициент индекстен немен ерекшеленеді? Индекс таңбадан кейін төменірек тұрады және молекуладағы атом санын көрсетеді. Коэффициент формуланың алдында тұрады және молекула санын көрсетеді.
- Бинарлы қосылыс деген не? Екі химиялық элемент атомдарынан тұратын зат, мысалы, оксидтер.
- Сутек пен оттектің валенттілігі қандай? Сутекте I, оттекте II (тұрақты).
- ЕКОЕ деген не және ол бұл алгоритмде не үшін керек? Екі валенттіліктің ең кіші ортақ еселігі. Оны әр валенттілікке бөліп, индекстерді аламыз.
- Формуланың дұрыс құрастырылғанын қалай тексереміз? Валенттілікті индексіне көбейткенде екі элемент үшін де бірдей сан шығуы керек.
Жаттығуларды шығарамыз
Валенттіліктерді 14-кестеден аламыз: H, Na, K, Li — I; O, Mg, Ca, Ba, Zn — II; Al, B — III; оттек әрқашан II, сутек I. Кестеде жоқ элементтердің валенттілігі (мысалы, Ag, Rb) тапсырма шартында берілген.
Білімді тексер (параграф соңында)
№ 1
Заттың химиялық формуласы деген не?
Қалай ойлаймыз. Формула жазбасы неден тұратынын еске түсір: таңбалар мен сандар.
Жауап үлгісі. Химиялық формула — заттың құрамын химиялық элемент таңбалары мен индекстер арқылы шартты түрде жазу. Ол сапалық құрамды (қандай элементтер кіреді) және сандық құрамды (молекулада әр элементтің қанша атомы бар) көрсетеді. Мысалы, H₂SO₄: сутек, күкірт, оттек 2:1:4 қатынасында.
Жауабы: заттың сапалық және сандық құрамын көрсететін шартты жазба.
№ 2
Химиялық формуладағы коэффициент пен индекс нені көрсетеді?
Қалай ойлаймыз. H₂O және 2H₂O жазбаларын салыстыр: төменге сан жазғанда не өзгереді, ал формуланың алдына жазғанда не өзгереді.
Жауап үлгісі. Индекс (таңбаның оң жағынан төмен жазылатын кішкентай сан) молекуладағы элемент атомының санын көрсетеді. Коэффициент (формуланың алдындағы сан) жеке атомдардың, молекулалардың санын көрсетеді.
Жауабы: индекс — молекуладағы атом саны; коэффициент — молекула саны.
№ 3
Химиялық таңбалар, индекстерді пайдаланып, берілген заттардың химиялық формулаларын жазыңдар: а) су; ә) азот оксиді (молекуласында бір атом азотқа екі атом оттек сәйкес келеді); б) күкіртсутек (молекуласында екі атом сутекке бір атом күкірт сәйкес келеді); в) фосфор оксиді (молекуласында екі атом фосфорға бес атом оттек сәйкес келеді).
Қалай ойлаймыз. Мұнда валенттілік керек емес: атомдардың қатынасы шартта берілген. Әр элементтің атом санын индекспен жазамыз.
Шешуі.
- а) суда екі сутек атомына бір оттек атомы келеді: H₂O;
- ә) бір азот атомы және екі оттек атомы: NO₂ (1 индексі жазылмайды);
- б) екі сутек атомы және бір күкірт атомы: H₂S;
- в) екі фосфор атомы және бес оттек атомы: P₂O₅.
Жауабы: а) H₂O; ә) NO₂; б) H₂S; в) P₂O₅.
№ 4
Химиялық элементтердің валенттілігі деген не? Тұрақты және ауыспалы валенттілік көрсететін элементтерге мысалдар келтіріңдер.
Қалай ойлаймыз. «Атомдардың ... қосып алу қасиеті» деп анықтама бер және 14-кестеден мысалдар тап.
Жауап үлгісі. Валенттілік — бір элемент атомдарының басқа элемент атомдарының белгілі бір санын қосып алу қасиеті. Бірлік ретінде сутектің валенттілігі алынған.
- Тұрақты валенттілік: H, Na, K, Li (I); O, Mg, Ca, Ba, Zn (II); Al, B (III).
- Ауыспалы валенттілік: Cu (I және II), Fe (II және III), S (II, IV және VI), C (II және IV), P (III және V), Cr (II, III және VI).
Жауабы: валенттілік — атомдардың басқа элемент атомдарының белгілі бір санын қосып алу қабілеті; тұрақтысы, мысалы, Na, O, Al; ауыспалысы — Fe, Cu, S.
№ 5
Формулалары берілген бинарлы қосылыстардағы элементтердің валенттілігін анықтаңдар: HgO, ZnO, NiO, BaO, PH₃, SiH₄, H₂O, CH₄, HF, HBr.
Қалай ойлаймыз. Белгілі элемент — оттек (II) немесе сутек (I). Валенттілікті индексіне көбейтіп, екінші элементтің индексіне бөлеміз.
Шешуі.
| Формула | Белгілі элемент | Есептеу | Екіншісінің валенттілігі |
|---|---|---|---|
| HgO | O — II, атомы 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, атомы 3 | 1·3:1 | P — III |
| SiH₄ | H — I, атомы 4 | 1·4:1 | Si — IV |
| H₂O | H — I, атомы 2 | 1·2:1 | O — II |
| CH₄ | H — I, атомы 4 | 1·4:1 | C — IV |
| HF | H — I | 1·1:1 | F — I |
| HBr | H — I | 1·1:1 | Br — I |
Жауабы: Hg, Zn, Ni, Ba — II; P — III; Si — IV; O (суда) — II; C — IV; F — I; Br — I.
№ 6
Химиялық элемент таңбаларының үстіне жазылған валенттіліктеріне сәйкес заттардың химиялық формулаларын құрастырыңдар: 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.
Қалай ойлаймыз. Алгоритм бойынша жұмыс істейміз: валенттіліктердің ЕКОЕ-н табамыз, әр валенттілікке бөліп, индекстерді аламыз. Оттек II, сутек I, хлор I.
Шешуі.
| Берілгені | Екінші элемент | ЕКОЕ | Индекстері | Формуласы |
|---|---|---|---|---|
| Ag (I) | O (II) | 2 | Ag 2, O 1 | Ag₂O |
| Ca (II) | O (II) | 2 | 1 және 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 және 1 | ZnO |
| Si (IV) | H (I) | 4 | Si 1, H 4 | SiH₄ |
Іріктеп тексеру: P₂O₅: 5·2=2·5=10; B₂O₃: 3·2=2·3=6; CrCl₃: 3·1=1·3.
Жауабы: Ag₂O, CaO, P₂O₅, SiO₂, Rb₂O, PH₃, Mn₂O₇, B₂O₃, H₂S, N₂O₅, CrCl₃, ZnO, SiH₄.
Жадынама
- Бинарлы қосылыс екі элементтен тұрады (мысалы, оксидтер).
- Оттек әрқашан II, сутек әрқашан I.
- Формуланы тексеру: валенттілік · индекс екі элементте бірдей.
- Ауыспалы валенттілікті жақшада жазады: темір (III) оксиді — Fe₂O₃.