Wartościowość względem wodoru i tlenu

Wartościowość mówi, ile wiązań chemicznych może tworzyć atom danego pierwiastka w związku chemicznym. Dzięki niej można zrozumieć, dlaczego pierwiastki łączą się ze sobą w określonych proporcjach.

W klasie 7 najczęściej ustala się wartościowość na dwa sposoby: z położenia pierwiastka w układzie okresowym albo ze wzoru związku chemicznego. Bardzo pomagają tu dwa pierwiastki: wodór i tlen, bo ich wartościowości są stałe i łatwe do zapamiętania.

Wartościowość zapisuje się zwykle cyframi rzymskimi: $I$, $II$, $III$, $IV$, $V$. Na przykład mówimy, że sód ma wartościowość $I$, magnez $II$, a glin $III$.

Wodór ma zawsze wartościowość $I$. To znaczy, że jeden atom wodoru tworzy jedno wiązanie. Dlatego w związkach z wodorem można łatwo ustalić wartościowość drugiego pierwiastka.

Jeśli we wzorze jest jeden atom wodoru, jak w $HCl$, to chlor ma wartościowość $I$. Jeśli są dwa atomy wodoru, jak w $H_2S$, to siarka ma wartościowość $II$. Gdy są cztery atomy wodoru, jak w $CH_4$, węgiel ma wartościowość $IV$.

Można to rozumieć bardzo prosto: liczba atomów wodoru pokazuje, ile „połączeń” musi wykonać drugi pierwiastek.

Tlen ma zawsze wartościowość $II$. W związkach z tlenem, czyli w tlenkach, ta zasada pozwala obliczyć wartościowość drugiego pierwiastka.

W związku $MgO$ jeden atom tlenu ma wartościowość $II$, więc magnez też ma $II$. W związku $CO_2$ są dwa atomy tlenu, czyli łącznie dają wartościowość $IV$, więc węgiel ma $IV$. W związku $Al_2O_3$ trzy atomy tlenu dają razem $VI$, więc dwa atomy glinu też razem dają $VI$, a jeden atom glinu ma $III$.

Przy trudniejszych wzorach trzeba policzyć łączną wartościowość wszystkich atomów tlenu, a potem podzielić ją między atomy drugiego pierwiastka.

Układ okresowy pomaga przewidywać wartościowość wielu pierwiastków głównych. W klasie 7 korzysta się z prostych reguł dla wybranych grup.

• pierwiastki grupy 1 mają zwykle wartościowość $I$, np. sód $Na$, potas $K$
• pierwiastki grupy 2 mają zwykle wartościowość $II$, np. magnez $Mg$, wapń $Ca$
• pierwiastki grupy 13 mają zwykle wartościowość $III$, np. glin $Al$
• pierwiastki grupy 14 często mają wartościowość $IV$, np. węgiel $C$, krzem $Si$

Te reguły są bardzo przydatne, ale trzeba pamiętać, że niektóre pierwiastki mogą mieć więcej niż jedną wartościowość. Dlatego warto zawsze sprawdzać też wzór związku.

Niektóre pierwiastki mają zwykle stałą wartościowość. Na przykład sód ma zazwyczaj $I$, magnez $II$, a glin $III$. Takie przykłady są najczęstsze w prostych zadaniach.

Są też pierwiastki o zmiennej wartościowości. Na przykład żelazo może mieć $II$ albo $III$, a miedź $I$ albo $II$. Wtedy nie wystarczy samo zapamiętanie jednej liczby — trzeba zwrócić uwagę na nazwę związku albo jego wzór.

Najpierw sprawdź, czy we wzorze jest wodór albo tlen. Jeśli jest wodór, przyjmij dla niego wartościowość $I$. Jeśli jest tlen, przyjmij dla niego wartościowość $II$.

Potem policz łączną wartościowość znanego pierwiastka. Na przykład w $P_2O_5$ pięć atomów tlenu daje razem $10$, bo $5 \cdot II = 10$. Skoro we wzorze są dwa atomy fosforu, to razem też muszą dawać $10$, więc jeden atom fosforu ma wartościowość $V$.

Podobnie w $H_2S$: dwa atomy wodoru dają razem $II$, więc siarka ma $II$. W $CH_4$ cztery atomy wodoru dają $IV$, więc węgiel ma $IV$.

Najważniejsze jest uważne odczytanie indeksów we wzorze, czyli małych liczb przy symbolach pierwiastków.