Закон постоянства состава веществ. Химическая формула. Валентность атомов химических элементов

Научиться определять валентность по формуле и составлять формулы бинарных соединений по валентности, понимая, почему состав вещества постоянен.

Закон постоянства состава — фундамент химии: он объясняет, почему вещество всегда имеет одни и те же свойства, а умение работать с формулами и валентностью позволяет предсказывать состав новых веществ и понимать, как устроен мир вокруг нас — от воды до лекарств.

• Каждое химическое соединение имеет строго определённый состав, который не зависит от способа его получения.
• Химическая формула — это краткая запись состава вещества с помощью символов элементов и индексов.
• Валентность — это способность атома соединяться с определённым числом других атомов.
• Валентность водорода принята за единицу, а кислорода — за два.
• Зная валентности элементов, можно составить формулу вещества и наоборот — по формуле определить валентность.
• Индекс в формуле показывает число атомов элемента в молекуле, а коэффициент — число молекул.
• Массовая доля элемента показывает, какую часть массы вещества составляет данный элемент.

Закон постоянства состава

Каждое химическое соединение, независимо от способа получения, имеет один и тот же качественный и количественный состав.

Химическая формула

Условная запись состава вещества с помощью химических знаков и индексов, например H₂O.

Валентность

Свойство атома химического элемента присоединять к себе определённое число атомов других элементов.

Индекс

Цифра в формуле, показывающая число атомов данного элемента в молекуле (пишется справа внизу от символа).

Бинарное соединение

Вещество, состоящее из атомов двух химических элементов, например NaCl или MgO.

• Закон постоянства состава сформулировал Ж. Пруст (1808 г.): соединение всегда имеет один и тот же состав, независимо от способа получения.
• Валентность водорода равна I, кислорода — II. Это эталоны для определения валентности других элементов.
• Элементы с постоянной валентностью: H (I), O (II), Na, K, Ag (I), Mg, Ca, Ba, Zn (II), Al (III).
• Элементы с переменной валентностью: Fe (II, III), Cu (I, II), S (II, IV, VI), N (I, II, III, IV, V).
• Правило составления формулы: сумма валентностей атомов одного элемента равна сумме валентностей атомов другого (НОК валентностей делится на валентность каждого элемента).
• Относительная молекулярная масса (Mr) — сумма относительных атомных масс всех атомов в молекуле, например Mr(H₂O) = 2·1 + 16 = 18.
• Массовая доля элемента ω(Э) = (n·Ar(Э)) / Mr(вещества) · 100%, где n — число атомов элемента в формуле.

1. Пример 1случай

   Вода всегда H₂O, а не HO или H₃O

   Пояснение

   • это следствие закона постоянства состава
2. Пример 2расчёт

   Определим валентность фосфора в P₂O₅

   Решение

   • валентность кислорода II, число атомов кислорода 5, значит, общая валентность кислорода 10
   • Делим на 2 атома фосфора: 10/2 = 5
   • Валентность фосфора V
3. Пример 3расчёт

   Составим формулу оксида алюминия

   Решение

   • Al (III) и O (II). НОК = 6. Делим 6 на 3 (Al) — получаем индекс 2, делим 6 на 2 (O) — индекс 3. Формула Al₂O₃
4. Пример 4расчёт

   Рассчитаем массовую долю кислорода в воде

   Решение

   • Mr(H₂O) = 18, масса кислорода = 16, ω(O) = 16/18 · 100% ≈ 88,9%

• Вода, полученная в лаборатории, из-под крана или из снега, всегда имеет формулу H₂O — закон постоянства состава работает даже для разных агрегатных состояний.
• Валентность не всегда совпадает со степенью окисления, но в школьном курсе их часто путают — на самом деле валентность показывает число связей, а степень окисления — условный заряд.
• Некоторые элементы, например сера, могут иметь валентность до VI, что позволяет образовывать разные соединения — от сероводорода (H₂S) до серной кислоты (H₂SO₄).

• Химические формулы и относительная молекулярная масса
• Массовая доля элемента в соединении
• Составление формул бинарных соединений
• Химические уравнения