Чем валентность отличается от заряда иона?

Опорная карта

Схема модели

Учебная модель · частицы и расстояния не в масштабе

Только бумага и готовые данные. Не получайте газы, не нагревайте вещества, не используйте электрическое оборудование; неизвестные вещества не трогайте, не пробуйте и не нюхайте.

Ситуация и вопрос

Для воды нарисовано H—O—H. У O две линии, но нет надписи O²⁻. Почему две связи не делают атом кислорода отдельным ионом с зарядом −2? Сравните модель молекулы с ионными карточками прошлого урока. В обоих случаях встречается число два, но оно отвечает на разные вопросы.

Новые слова без пропусков

Валентность в используемой школьной модели показывает число образованных связей с учётом кратности. В H₂O у H валентность I, у O — II; в CH₄ у C — IV. Валентность записываем римской цифрой без плюса и минуса. Заряд иона описывает избыток или недостаток электронов у всей частицы. Степень окисления — другой вид учёта, не тема этого урока.

Предскажите

Предскажите валентность O в O=O, если двойная связь учитывается как две связи. Должна ли валентность элемента быть одной и той же во всех соединениях? У нас есть заданные структуры, поэтому проверять надо по ним, а не превращать запомненное число в универсальный закон.

Исследуйте или разберите данные

Перерисуйте H—H, H—O—H, O=O и CH₄ с четырьмя одинарными C—H. Для каждого атома подсчитайте одинарные линии как одну, двойную как две. Не путайте число соседних атомов и число связей с учётом кратности. Геометрию метана плоский крест не передаёт: реальная форма пространственная.

Разобранный пример

В O₂ каждый O имеет одного соседа, но двойную связь и валентность II. В воде O имеет двух соседей и две одинарные связи, тоже II. В метане C имеет четыре одинарные связи и валентность IV. Из этого не следует наличие C⁴⁺ в молекуле CH₄: ковалентная модель использует общие пары.

Где легко ошибиться

Ошибка: «валентность кислорода −2» или «один сосед всегда означает I». Минус относится к иному учёту, а двойная связь опровергает второе утверждение. Наш простой подсчёт не охватывает все типы связи и исключения; для новых сложных соединений требуется более подробная модель. Формула без структуры не всегда показывает все связи.

Перенос в новый случай

Новые схемы: H—Cl и N≡N. Тройная связь обозначает три общие пары. Определите валентность Cl и каждого N, число соседей N и суммарное число общих пар в N₂. Можно ли из записи III вывести, что свободная молекула N₂ имеет заряд +3?

Ответ и проверка памяти

Проверка: Cl — I, каждый N — III; у каждого N один сосед, между ними три общие пары. N₂ нейтральна; валентность не является её зарядом. Составьте две колонки «сколько связей?» и «каков заряд частицы?». Дайте по одному примеру, где одинаковое число не означает одинаковый физический смысл.

Задание

1. Какова валентность O в O₂ с двойной связью?
2. Сколько соседей у каждого N в N₂?
3. Означает ли IV у C в CH₄ заряд +4?

Ответы

Дневник исследователя

Запишите свой первый ответ до чтения разбора. Для каждой ошибки отметьте конкретный шаг: модель частиц, счёт электронов, баланс зарядов, скобки или граница вывода. Исправьте объяснение, затем придумайте новый пример и решите его без подсказки.

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы

• OpenStax: Lewis structures

Как составить формулу по заданным зарядам ионов?

Как читать индексы, скобки и коэффициенты?