Что такое валентность и как составлять формулы?

Атомы одних и тех же химических элементов в разных соединениях присоединяют разное количество других атомов. Например, в воде атом кислорода присоединяет два атома водорода (H₂O), а в оксиде меди — только один атом меди (CuO). При этом молекула углекислого газа содержи два атома кислорода и один углерода (CO₂).

Атомы, составляющие молекулы, соединяются между собой с помощью химических связей. Атомы разных химических элементов могут образовывать только характерное для них количество химических связей. Например, водород может образовывать только одну связь, а кислород — две. Поэтому в молекуле воды каждый атом водорода связан с кислородом одной связью, таким образом у кислорода «задействованы» все две связи. Атом меди может образовывать две связи, как и кислород. В результате в оксиде меди между атомом меди и атомом кислорода устанавливается двойная связь. В углекислом газе углерод образует четыре связи, а кислород только две. Поэтому требуется два атома кислорода, чтобы соединиться ч четырьмя связями углерода.

В химии используются так называемые структурные формулы. В них отражается число атомов в молекуле и химические связи между атомами. Например, молекулу воды можно изобразить так: H—O—H. Здесь видно, что у кислорода две связи, а у каждого атома водорода только одна. Кроме того, видно, что атомы водорода соединены с кислородом, но не друг с другом. Структурную формулу оксида меди можно изобразить так: Cu=O (двойная связь между атомами). Структурная формула углекислого газа: O=C=O.

Если знать валентность одного атома в молекуле и формулу молекулы, то можно определить валентность другого атома. Например, Fe₂O₃. Здесь кислород двухвалентен, следовательно, три атома кислорода образуют шесть связей. В формулу входит всего два атома железа. Если учесть, что они не соединяются между собой, то все их связи должны соединиться с шестью связями кислорода. Так как атомов железа всего два, то тогда валентность железа будет равна как 6/2 = 3. Валентность принято обозначать римскими цифрами. Таким образом, валентность железа в оксиде Fe₂O₃ равна III.

Произведение числа атомов одного элемента на его валентность равно произведению числа атомов второго элемента на его валентность.

Валентность одних химических элементов всегда постоянна. К таким элементам относятся кислород (II), водород (I), натрий (I), кальций (II), алюминий (III) и многие другие элементы.
Однако существует немало химических элементов, чьи атомы проявляют переменную валентность. К таким элементам относится углерод. В углекислом газе он проявляет валентность равную четырем, однако существует также оксид углерода (II) — CO. Сера может быть двух-, четырех- и шестивалентной. Фосфор — трех- и пятивалентным.