Dziecko pyta, po co mu wartościowość. Co odpowiedzieć?

To klucz do całej dalszej chemii: z wartościowości układa się wzory związków, a ze wzorów — równania reakcji. Kto ją rozumie, nie musi kuć wzorów na pamięć, tylko wyprowadza je w kilka sekund. Metafora rąk działa też w domu: tlen ma dwie ręce, wodór jedną, więc woda „musi” być H_2O — to nie umowa, to arytmetyka.

Jak poćwiczyć bez podręcznika?

Zabawa w dwie strony. Raz rodzic podaje parę z wartościowościami („magnez II i tlen II”), a dziecko układa wzór na krzyż i skraca indeksy (MgO). Innym razem odwrotnie: rodzic podaje wzór z etykiety lub z internetu (SO_2, Fe_2O_3), a dziecko odczytuje wartościowość, dzieląc ręce tlenu przez liczbę atomów drugiego pierwiastka.

Dziecko nie rozumie, czemu żelazo raz ma II, a raz III. Czy to błąd w podręczniku?

Nie — wiele metali naprawdę tworzy związki na kilka sposobów i oba tlenki żelaza istnieją. Właśnie dlatego chemicy dopisują rzymską liczbę w nazwie: „tlenek żelaza(III)” mówi jednoznacznie, że w tym związku żelazo użyło trzech rąk. Warto pokazać, że to informacja o konkretnym związku, a nie stała cecha pierwiastka wpisana raz na zawsze.

Wartościowość pierwiastków chemicznych

około 12 minut

W tej lekcji1/10

Dlaczego woda to zawsze $\mathrm{H_2O}$ , rdza to $\mathrm{Fe_2O_3}$ i nikt nigdy nie widział wody $\mathrm{H_7O_2}$ ? Atomy mają coś w rodzaju rąk i łapią się nimi według ścisłych reguł. Dziś policzysz te ręce i sam ułożysz wzór chemiczny, zanim ktokolwiek Ci go podyktuje.

Wartościowość, czyli ile rąk ma atom

Wartościowość to liczba wiązań, które atom tworzy w związku chemicznym — wyobraź sobie, że to liczba jego rąk. Wodór ma jedną rękę (wartościowość I), tlen dwie (II).

Woda: obie ręce tlenu zajęte, każdy wodór trzyma swoją jedyną

W cząsteczce każda ręka musi trzymać jakąś inną rękę — żadna nie zwisa luzem. Dlatego jeden tlen (2 ręce) łapie dokładnie dwa wodory (po 1 ręce) i powstaje $\mathrm{H_2O}$ — ani $\mathrm{HO}$ , ani $\mathrm{H_3O}$ .

Skąd znać wartościowość? Część jest stała

Kilku wartościowości warto się nauczyć, bo prawie nigdy się nie zmieniają:

Magnez z 2. grupy ma dwie ręce — potrzebuje dwóch jednorękich chlorów

pierwiastek	wartościowość
H	zawsze I
O	prawie zawsze II
Na, K (1. grupa)	I
Mg, Ca (2. grupa)	II
Al	III

Metale kapryśne — wartościowość zmienna

Wiele metali ma zmienną wartościowość: żelazo tworzy związki jako II albo III, miedź jako I albo II. Dlatego w nazwie związku stoi rzymska liczba: tlenek żelaza(III) to inny związek niż tlenek żelaza(II) — inny wzór, inny wygląd, inne właściwości. Liczba w nawiasie podaje wartościowość metalu w TYM konkretnym związku.

Odczytaj wartościowość z wzoru $\mathrm{Fe_2O_3}$

1
Tlen ma prawie zawsze wartościowość II, a we wzorze stoją trzy atomy tlenu. Policz wszystkie ręce tlenu.
$3 \cdot 2 = 6 \ \text{rąk}$
2
Te 6 rąk trzymają atomy żelaza — a żelaza są dwa. Podziel ręce równo między nie.
$6 : 2 = 3$
3
Każdy atom żelaza trzyma 3 ręce, więc żelazo ma tu wartościowość III. To jest tlenek żelaza(III) — czyli rdza.
$\overset{\text{III}}{Fe}{}_2\overset{\text{II}}{O}{}_3$

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

W czerwonym tlenku miedzi $\mathrm{Cu_2O}$ tlen ma wartościowość II. Jaką wartościowość ma miedź?

Ułóż wzór: glin(III) + tlen(II)

1
Zapisz symbole obok siebie, a nad nimi wartościowości rzymskimi liczbami.
$\overset{\text{III}}{Al}\ \ \overset{\text{II}}{O}$
2
Metoda „na krzyż”: wartościowość tlenu (II) schodzi jako indeks pod glin, a wartościowość glinu (III) — pod tlen.
$\mathrm{Al_2O_3}$
3
Sprawdź: liczba rąk po obu stronach musi być taka sama.
$2 \cdot 3 = 6 = 3 \cdot 2$
Wskazówka
Krzyż działa właśnie dlatego, że po zamianie liczba rąk metalu i tlenu zawsze się zgadza.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Ułóż wzór tlenku sodu: sód ma wartościowość I, tlen II.

Pułapka! Wartościowość to nie indeks

Źle: glin ma III, tlen II, więc tlenek glinu to $\mathrm{Al_3O_2}$ — wartościowości przepisane wprost jako indeksy pod własnymi symbolami.

Dobrze: indeksy idą na krzyż: $\mathrm{Al_2O_3}$ .

Druga pułapka: węgiel(IV) i tlen(II) na krzyż dają $\mathrm{C_2O_4}$ — ale indeksy 2 i 4 skracają się jak ułamek. Poprawny wzór to $\mathrm{CO_2}$ . Krzyż to pierwszy krok, skrócenie indeksów — drugi.

Cztery ręce węgla trzymają dwa tleny po dwie — jeden węgiel wystarcza

Ściąga do zapamiętania

Co to jest wartościowość i jak z niej ułożyć wzór?

Wartościowość to liczba wiązań („rąk”) atomu w związku. H ma zawsze I, O prawie zawsze II, metale z 1. i 2. grupy — numer grupy. Żelazo (II lub III) i miedź (I lub II) mają wartościowość zmienną — stąd rzymska liczba w nazwie: tlenek żelaza(III). Wzór układa się „na krzyż”: wartościowość jednego pierwiastka staje się indeksem drugiego (glin III + tlen II → Al₂O₃), a indeksy skraca się jak ułamek (C₂O₄ → CO₂). Odczyt w drugą stronę: ręce tlenu podziel przez liczbę atomów metalu.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Dziecko pyta, po co mu wartościowość. Co odpowiedzieć?: To klucz do całej dalszej chemii: z wartościowości układa się wzory związków, a ze wzorów — równania reakcji. Kto ją rozumie, nie musi kuć wzorów na pamięć, tylko wyprowadza je w kilka sekund. Metafora rąk działa też w domu: tlen ma dwie ręce, wodór jedną, więc woda „musi” być $\mathrm{H_2O}$ — to nie umowa, to arytmetyka.
Jak poćwiczyć bez podręcznika?: Zabawa w dwie strony. Raz rodzic podaje parę z wartościowościami („magnez II i tlen II”), a dziecko układa wzór na krzyż i skraca indeksy (MgO). Innym razem odwrotnie: rodzic podaje wzór z etykiety lub z internetu ( $\mathrm{SO_2}$ , $\mathrm{Fe_2O_3}$ ), a dziecko odczytuje wartościowość, dzieląc ręce tlenu przez liczbę atomów drugiego pierwiastka.
Dziecko nie rozumie, czemu żelazo raz ma II, a raz III. Czy to błąd w podręczniku?: Nie — wiele metali naprawdę tworzy związki na kilka sposobów i oba tlenki żelaza istnieją. Właśnie dlatego chemicy dopisują rzymską liczbę w nazwie: „tlenek żelaza(III)” mówi jednoznacznie, że w tym związku żelazo użyło trzech rąk. Warto pokazać, że to informacja o konkretnym związku, a nie stała cecha pierwiastka wpisana raz na zawsze.

Sprawdź się!

Co mówi o atomie jego wartościowość?

Jaką wartościowość ma siarka w $\mathrm{SO_3}$ ? (tlen: II)

Który wzór ma tlenek żelaza(III)?

Po co w nazwie „tlenek miedzi(II)” stoi rzymska liczba II?

Węgiel(IV) łączy się z tlenem(II). Jaki wzór ma ten tlenek?

Następny temat

Wzory sumaryczne i strukturalne