В неорганической химии понятия «валентность» и «степень окисления» используются очень часто. В чём-то они похожи, а в чём-то различаются. Важно понять, в чём разница между этими понятиями и никогда не путать их, иначе не избежать ошибок.
Итак, начнём с валентности. Согласно определению
валентность - это способность атома образовывать то или иной число химических связей.
Валентность наглядно иллюстрируют структурные формулы химических соединений, например:
На этих схемах отлично видно, сколько связей образует каждый атом, то есть его валентность. Обратите внимание, что валентность – это реальная величина, у неё есть физический смысл (число связей). Отсюда же следует, что валентность не может быть отрицательной (потому что число связей не может быть отрицательным, это бессмысленно.
Также отметьте, что некоторым элементам свойственна валентность постоянная (металлам первой и второй групп основных подгрупп, алюминию, водороду), другие элементы проявляют валентность переменную, то есть в разных соединениях имеют разную валентность (например, сера может принимать валентность II, IV и VI). Высшая, то есть максимальная валентность, как правило совпадает с номером группы (для элементов основных подгрупп). Так, галогены, стоящие в седьмой группе, могут иметь валентность I, III, V и VII. VII – как раз и есть высшая валентность, она совпадает с номером группы. Для серы высшая валентность VI (сера стоит в шестой группе), для азота – V (азот стоит в пятой группе). Обозначается валентность римскими цифрами над элементом в соединении.
Теперь поговорим о степени окисления. По определению
степень окисления – условная величина, показывающая, какой заряд приобрёл бы атом, если бы все образованные им связи были ионными.
Можно также говорить, что степень окисления показывает, сколько электронов принял атом от других атомов при образовании химической связи. Обратите внимание на важный момент: в отличие от валентности, у которой есть реальный физический смысл, степень окисления – величина условная! На самом деле полная передача электронов и образование ионных связей происходит далеко не во всех случаях. Степень окисления не показывает реальный заряд, это лишь вспомогательная величина, удобная для описания окислительно-восстановительных процессов. Обозначается степень окисления арабскими цифрами со знаком + или минус перед числом (например, +6 или -2).
Степень окисления может быть положительной или отрицательной (если атом электроны принял, степень окисления будет отрицательной, если отдал – положительной). Как и в случае с валентностью, у некоторых элементов степень окисления постоянна (металлы первой и второй групп основных подгрупп, алюминий, бор), у других – переменной (сера, фосфор, галогены и многие другие элементы). Высшая степень окисления часто совпадает с номером группы (у серы она будет +6, у фосфора +5, у хлора +7). Кстати, водород, имеющий валентность I, обычно имеет степень окисления +1, но иногда имеет окисления -1 (например, в гидридах: в гидриде натрия NaН степень окисления водорода -1). Запомните, что металлы проявляют положительную степень окисления, поскольку из-за малой электроотрицательности они склонны отдавать электроны при образовании химических связей. А вот неметаллы могут иметь и положительную, и отрицательную степень окисления в зависимости от того, какие ещё элементы входят в соединение.
Определяя степень окисления элементов в любом соединении, нужно всегда помнить, что молекулы не имеют зарядов, то есть число отрицательных зарядов в них равно числу положительных. Проверяйте себя, перемножая степени окисления и индексы элементов соединения и вычисляя положительные и отрицательные заряды.
