|
Strona 1 z 8 Systematyka związków nieorganicznych
1. Wartościowość pierwiastków
Nie nauczymy się matematyki bez znajomości dodawania (odejmowania) i tabliczki mnożenia. Jest to podstawa, którą musimy posiąść przed dalszą nauką. W chemii taką podstawą jest znajomość układu okresowego pierwiastków, znajomość symboli pierwiastków, oraz znajomość stopni utlenienia (ewentualnie wartościowości). Tak naprawdę to nauki pamięciowej nie ma zbyt wiele. Warto jednak poświęcić chwilę na pamięciowe opanowanie wiadomości z tego rozdziału, chociaż po to, by nie uczyć się na pamięć wiadomości zawartych w kolejnych rozdziałach, które szybko utracimy gdy nie będą wykorzystywane, zrozumiane natomiast pozostaną na dłużej, a może i na zawsze. Z podstaw zawartych w tym rozdziale będziemy bardzo często korzystać i się do nich odwoływać, powinny więc dobrze, tak jak tabliczka mnożenia, utrwalić się nam w pamięci. Nie słuchajmy osób, które mówią: układu okresowego nie musimy się uczyć na pamięć. Możemy przecież mieć go ze sobą. Dlaczego te same osoby nie powiedzą: dodawać i tabliczki mnożenia nie musimy się uczyć. Możemy mieć przecież ze sobą kalkulator.
Ucząc się na pamięć symboli pierwiastków uczmy się od razu ich położenia w układzie okresowym, oraz wartościowości. Najłatwiej opanujemy to ucząc się „całych” grup pierwiastków, czyli pierwiastków leżących w jednej kolumnie układu okresowego. Właściwości chemiczne pierwiastków z tej samej grupy są podobne, tak jak podobne są cechy osób spokrewnionych ze sobą.
Oczywiście nie musimy znać położenia wszystkich pierwiastków, a jedynie tych najczęściej spotykanych czy omawianych.
| Nr grupy 1 |
Nr grupy 2 |
| Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
| Lit |
Li |
I |
Beryl |
Be |
II |
| Sód |
Na |
I |
Magnez |
Mg |
II |
| Potas |
K |
I |
Wapń |
Ca |
II |
| Rubid |
Rb |
I |
Stront |
Sr |
II |
|
|
|
Bar |
Ba |
II |
| Nr grupy 13 |
Nr grupy 14 |
| Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
| Bor |
B |
III |
Węgiel |
C |
II, IV |
| Glin |
Al |
III |
Krzem |
Si |
II, IV |
| Gal |
Ga |
III |
German |
Ge |
II, IV |
|
|
|
Cyna |
Sn |
II, IV |
|
|
|
Ołów |
Pb |
II, IV |
| Nr grupy 15 |
Nr grupy 16 |
| Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
| Azot |
N |
I, II, III, IV, V |
Tlen |
O |
II |
| Fosfor |
P |
III, V |
Siarka |
S |
II, IV, VI |
| Arsen |
As |
III, V |
Selen |
Se |
II, IV, VI |
| Antymon |
Sb |
III, V |
|
|
|
| Nr grupy 17 |
Pierwiastki poboczne |
| Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
Nazwa |
Symbol |
wartościowość |
| Fluor |
F |
I |
Chrom |
Cr |
III, VI |
| Chlor |
Cl |
I, III, V, VII |
Mangan |
Mn |
II, IV, VII |
| Brom |
Br |
I, III, V, VII |
Żelazo |
Fe |
II, III |
| Jod |
I |
I, III, V, VII |
Miedź |
Cu |
I, II |
|
|
|
Cynk |
Zn |
II |
|
|
|
Srebro |
Ag |
I |
Na chwilę obecną musimy wiedzieć, że w układzie okresowym znajdują się pierwiastki grup głównych, pobocznych i przejściowych. Nas najbardziej interesują pierwiastki znajdujące się w grupach głównych, a więc w grupach 1 i 2, oraz 13, 14, 15, 16 i 17.
Zauważmy, że maksymalna wartościowość (nazywaną maksymalną wartościowością względem tlenu) dla pierwiastków z tych grup równa jest numerze grupy.
| Numer grupy |
| 1 |
2 |
13 (IIIA) |
14 (IVA) |
15 (VA) |
16 (VIA) |
17 (VIIA) |
| I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
Warto wprowadzić już teraz wartościowość względem wodoru (nazywana również wartościowością normalną). Wartościowość względem wodoru powiązana jest z położeniem pierwiastka w układzie okresowym w następujący sposób:
| Numer grupy |
| 1 |
2 |
13 (IIIA) |
14 (IVA) |
15 (VA) |
16 (VIA) |
17 (VIIA) |
| I |
II |
III |
IV |
III |
II |
I |
Zauważmy, że jeżeli potrafimy zlokalizować położenie pierwiastka w układzie okresowym (numer grupy), to automatycznie możemy mu przypisać maksymalną wartościowość jaką ten pierwiastek posiada:
Numer grupy 16 → maksymalna wartościowość VI.
Pozostałe wartościowości wyprowadzimy z wartościowości maksymalnej:
| wartościowość maksymalna VI |
|
6 |
6-2=4 |
4-2=2 |
| Wartościowość pierwiastka |
VI |
IV |
II |
Zauważmy, że jeżeli dla wszystkich pierwiastków grup głównych (za wyjątkiem azotu) za maksymalną wartościowość przyjmiemy wartościowość względem tlenu, a za minimalną przyjmiemy wartościowość względem azotu, to pozostałe wartościowości pierwiastka otrzymamy odejmując wielokrotność 2 od wartościowości maksymalnej, aż do uzyskania wartościowości minimalnej: Wartościowość_pierwiastka=max_wartościowość–2n (n=0, 1, 2, 3).
Zadanie 1
Pewien pierwiastek tworzy tlenek typu X2O7 (w tlenku tym metal posiada maksymalną wartościowość). Ponadto wiadomo, że pierwiastek x w warunkach normalnych jest gazem. Podaj nazwę pierwiastka X.
Odp.
Jeśli w tlenku maksymalna wartościowość pierwiastka X wynosi VII, to pierwiastek ten musi znajdować się w XVII grupie UOP. Gazami w tej grupie pierwiastków są fluor i chlor. Fluor tworzy z tlenem fluorki OF2, więc pierwiastkiem X musi być chlor.
Zadanie 2
Zapisz wzory tlenków dla następujących pierwiastków, w których pierwiastek posiada maksymalną wartościowość: S; Mg; Cr; N; Mn; As
Odp.
Siarka, S, leży w XVI grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi VI: SO3
Magnez, Mg, leży w II grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi II: MgO
Chrom, Cr, leży w VI grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi VI: CrO3
Azot, N, leży w XV grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi V: N2O5
Mangan, Mn, leży w VII grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi VII: Mn2O7
Arsen, As, leży w XV grupie – maksymalna wartościowość względem tlenu wynosi V: As2O5
Zadanie 3
Jakie pierwiastki leżące w III okresie i należące do bloku p tworzą z wodorem wodorki typu H3X?
Odpowiedź
Wodorki w których pierwiastek jest III wartościowy tworzą jedynie pierwiastki XIII i XV grupy UOP. W III okresie znajdują się glin (Al.) i fosfor (P).
Zadanie 4
Silan to połączenie krzemu z wodorem. Jaki jest wzór silanu?
Odpowiedź
Krzem leży w XIV grupie UOP, więc wartościowość krzemu względem wodoru wynosi IV. Silan zatem to związek o wzorze SiH4.
|