Podczas zgłębiania wiedzy chemicznej, nie trzeba wszystkiego uczyć się na pamięć. Często wystarczy znajomość pewnych ogólnych reguł, pozwalających na opisywanie nowych faktów. Przykładem są wzory sumaryczne niektórych związków, które w dość prosty sposób można prawidłowo zapisać na podstawie tylko jednej informacji o atomach pierwiastków tworzących substancję złożoną.

Co to jest wzór strukturalny cząsteczki?

Na podstawie wzorów sumarycznychwzór sumarycznywzorów sumarycznych związków o budowie kowalencyjnej, możemy ustalić skład ich cząsteczek: liczbę i rodzaj atomów poszczególnych pierwiastków. Jednak nie jesteśmy w stanie przewidzieć, w jaki sposób atomy są ze sobą połączone. Tej informacji dostarcza inny wzór, zwany wzorem strukturalnymwzór strukturalnywzorem strukturalnym. Odzwierciedla on uproszczony sposób i kolejność połączenia atomów w cząsteczce.

We wzorze strukturalnym, podobnie jak we wzorze sumarycznym, posługujemy się symbolami pierwiastków do oznaczenia atomów tworzących cząsteczkę związku chemicznego. Za pomocą kresek przedstawiamy wiązania pomiędzy atomami (jedna kreska symbolizuje jedno wiązanie).

Przykładowo, cząsteczka wody o wzorze sumarycznym H2O, ma następujący wzór strukturalny:

R1WxdCoznuYF6
Wzór strukturalny cząsteczki wody
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.

Na jego podstawie możemy stwierdzić, że w cząsteczce wody każdy atom wodoru jest połączony z atomem tlenu wiązaniem pojedynczym oraz że atomy wodoru nie są ze sobą bezpośrednio związane. Wzór strukturalny nie określa, jak poszczególne atomy są ułożone w przestrzeni.

W poniższej tabeli zestawiono wzory sumaryczne i strukturalne cząsteczek wybranych substancji o budowie kowalencyjnej.

RTSGoin9dzylu
Wzory sumaryczne i strukturalne cząsteczek wybranych substancji o budowie kowalencyjnej
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.

Czy można opisywać budowę związków jonowych za pomocą wzorów strukturalnych?

Wzory strukturalne rysujemy aby opisać budowę cząsteczek związków chemicznych. Związki o budowie jonowej nie tworzą cząsteczek, ale kryształy. Dlatego też, związków o budowie jonowej nie opisujemy za pomocą wzorów strukturalnych.

Co to jest wartościowość?

Liczbę wiązań, które tworzy atom danego pierwiastka chemicznego, łącząc się z innymi atomami, nazywa się wartościowościąwartościowośćwartościowością. Przy jej opisywaniu posługujemy się cyframi rzymskimi.

Wartościowość atomów pierwiastków, które tworzą związek o budowie kowalencyjnej, możemy łatwo określić na podstawie wzoru strukturalnego cząsteczki. Na poniższych grafikach zobrazowano wyznaczanie wartościowości atomów pierwiastków wchodzących w skład związków chemicznych o wzorach sumarycznych: NH3 (amoniak) oraz CO2 (tlenek węgla(IV)).

RPklyJDDwDzJi
Cząsteczka o wzorze sumarycznym NH3 — odczytywanie wartościowości atomów azotu i wodoru na podstawie wzoru strukturalnego cząsteczki
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RQP6oV9qINaKh
Cząsteczka o wzorze sumarycznym CO2 — odczytywanie wartościowości atomów węgla i tlenu na podstawie wzoru strukturalnego cząsteczki
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 1

W poniższej tabeli znajdują się wzory sumaryczne trzech związków chemicznych o budowie kowalencyjnej oraz odpowiadające im wzory strukturalne ich cząsteczek. Na podstawie zamieszczonych wzorów strukturalnych, określ wartościowość atomów wszystkich pierwiastków chemicznych wchodzących w skład każdej z rozpatrywanych cząsteczek.

R1bkAXD3layNg
Porównanie wzorów sumarycznych i strukturalnych
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1OcmGZIzOeyF
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1
R13Wg8uFdPODQ
Dopasuj wartościowość wszystkich pierwiastków chemicznych, wchodzących w skład podanych poniżej cząsteczek.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak określamy wartościowość w związkach jonowych?

Choć pojęcie wartościowości zdefiniowane jest dla związków chemicznych o budowie kowalencyjnej, to w dużym uproszczeniu, pewne związane z nią założenia, wykorzystujemy też dla związków o budowie jonowej. W tym przypadku wartościowość danego jonu jest równa liczbowo jego ładunkowi, który występuje w krysztale związku. Przy określaniu wartościowości jonów pomijamy znaki dodatnie i ujemne.

RgcbSzAzuewUt
Chlorek sodu (NaCl) zbudowany jest z jednododatnich kationów sodu (Na+) i jednoujemnych anionów chlorkowych (Cl-). Wartościowość sodu i chloru w chlorku sodu jest taka sama i wynosi I
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
R13eomM56C5K3
Chlorek magnezu (MgCl2) jest zbudowany z dwudodatnich kationów magnezu (Mg2+) i jednoujemnych anionów chlorkowych (Cl-). Wartościowość magnezu w tym związku wynosi II, a wartościowość chloru równa jest I
Źródło: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Czy atomy pierwiastków mogą mieć dowolną wartościowość?

Istnieją pierwiastki, których atomy w większości tworzonych przez nie związków chemicznych mają stałą wartościowość. Na przykład sód czy wodór zawsze mają wartościowość równą jeden (I). Istnieją również i takie pierwiastki, których atomy lub jony – w zależności od rodzaju związku chemicznego – mogą wykazywać różną wartościowość. I tak węgiel w związku o wzorze sumarycznym CO przyjmuje wartościowość równą dwa (II), a w dwutlenku węgla o wzorze sumarycznym CO2 jego wartościowość wynosi cztery (IV).

Pewną pomoc w przewidywaniu wartościowości niektórych pierwiastków w związkach z wodorem oraz ich maksymalną wartościowość w związkach z tlenem, stanowi układ okresowy.

Może on stanowić pewną pomoc w przewidywaniu maksymalnej wartościowości atomów niektórych pierwiastków w związkach z wodorem lub tlenem.

Najwyższa wartościowość pierwiastków w związkach chemicznych z wodorem

Numer grupy

Maksymalna wartościowość pierwiastków względem tlenu

1.

I

2.

II

13.

III

14.

IV

15.

III

16.

II

17.

I

Najwyższa wartościowość pierwiastków w związkach chemicznych z tlenem

Numer grupy

Maksymalna wartościowość pierwiastków względem tlenu

1.

I

2.

II

13.

III

14.

IV

15.

V

16.

VI

17.

VII

Na podstawie danych zawartych w tabelach, można stwierdzić, że atomy pierwiastków należących do grup: 1., 2., 13.14. mają jednakowe najwyższe wartościowości w związkach zarówno z tlenem, jak i wodorem. Pierwiastki należące do pozostałych grup układu okresowego wykazują różną wartościowość w związkach chemicznych z tlenem i wodorem.

Atomy (jony) pierwiastków należących do 1. grupy układu okresowego, we wszystkich związkach chemicznych, mają wartościowość równą jeden (I). Z kolei atomy (jony) pierwiastków należących do 2. grupy układu okresowego, we wszystkich związkach chemicznych, wykazują wartościowość równą dwa (II).

Maksymalna wartościowość atomów poszczególnych pierwiastków chemicznych (znajdujących się w grupach 1.2. oraz 13. 17. układu okresowego) w związkach z tlenem równa jest liczbie elektronów walencyjnych w atomach tych pierwiastków. Przykładowo, krzem położony jest w 14. grupie układu okresowego. Możemy z tego wnioskować, że atom krzemu ma cztery elektrony walencyjne, a więc jego maksymalna wartościowość w związkach z tlenem będzie równa cztery (IV). Wyjątek stanowi należący do 17. grupy układu okresowego fluor, który we wszystkich związkach chemicznych ma wartościowość równą jeden (I), choć jego atomy mają jednocześnie po siedem elektronów walencyjnych.

Większość pierwiastków należących do grup 14. 17. układu okresowego to niemetale. Aby osiągnąć trwałą energetycznie konfigurację najbliższego gazu szlachetnego (helowca), podczas tworzenia związków chemicznych z wodorem ich atomy muszą uwspólnić odpowiednią liczbę elektronów.

Przykładowo azot należy do 15. grupy układu okresowego, w związku z czym jego atom ma pięć elektronów walencyjnych. Do osiągnięcia trwałej energetycznie konfiguracji atomu neonu brakuje mu zatem jeszcze trzech – stąd wartościowość azotu w związku z wodorem będzie równa trzy (III).

Z kolei siarka znajduje się w 16. grupie układu okresowego. Jej atom ma sześć elektronów walencyjnych, więc do osiągnięcia trwałej energetycznie konfiguracji atomu argonu brakuje jej jeszcze dwóch, dlatego wartościowość siarki w związku z wodorem będzie równa dwa (II).

Tlen w związkach chemicznych jest zawsze dwuwartościowy (ma wartościowość równą II). Fluor (jak już wspomniano) jest zawsze jednowartościowy (ma wartościowość równą I), a glin trójwartościowy (ma wartościowość równą III).

1
Polecenie 2

Określ wartościowość pierwiastków wymienionych w poniższej tabeli wobec wodoru i tlenu. W drugiej kolumnie zapisz maksymalną wartościowość, jaką dany pierwiastek przyjmuje w związkach chemicznych z tlenem.

RVF0ElSahT9tY
Tabela ukazująca wartościowość następujących pierwiastków chemicznych wobec wodoru oraz maksymalną wartościowość wobec tlenu. Ca, P, Br, Cs, Cl, F.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2

Określ wartościowość pierwiastków wymienionych w poniższej tabeli wobec wodoru i tlenu. W drugiej kolumnie zapisz maksymalną wartościowość, jaką dany pierwiastek przyjmuje w związkach chemicznych z tlenem.

Rw2FCFx38yfvV
Tabela ukazująca wartościowość następujących pierwiastków chemicznych wobec wodoru oraz maksymalną wartościowość wobec tlenu. Ca, P, Br, Cs, Cl, F.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Czy można określić wzór sumaryczny związku chemicznego na podstawie wartościowości atomów tworzących go pierwiastków?

Jeśli znamy wartościowość atomów dwóch pierwiastków, które razem tworzą związek chemiczny, to praktycznie w każdym przypadku jesteśmy w stanie określić jego wzór sumaryczny. Nie musimy przy tym wiedzieć, jaki rodzaj wiązań występuje w związku (czy są to wiązania kowalencyjne czy jonowe). W wielu przypadkach otrzymany wzór sumaryczny jest zgodny z rzeczywistością i dobrze opisuje skład cząsteczki lub najmniejszy zbiór powtarzających się jonów w związku o budowie jonowej.

Ustalenie kolejności symboli we wzorze sumarycznym może stanowić pewien problem. Jeśli analizowany związek utworzony jest przez metal i niemetal, to we wzorze sumarycznym jako pierwszy piszemy symbol metalu, a następnie z jego prawej strony wstawiamy symbol drugiego pierwiastka.

Jeden z prostszych sposobów określania wzorów sumarycznych związków chemicznych, na podstawie znajomości wartościowości tworzących go pierwiastków, poznamy na przykładach.

Wyznaczanie wzoru sumarycznego związku chemicznego składającego się z jonów sodu mających wartościowość jeden (I) i jonów siarki o wartościowości równej dwa (II).
Przykład 1

Wyznaczanie wzoru sumarycznego związku chemicznego, który składa się z jonów sodu o wartościowości jeden (I) i jonów siarki o wartościowości równej dwa (II).

Krok 1

Zapisujemy poprawnie symbole pierwiastków we wzorze sumarycznym. Jako pierwszy wpisujemy symbol metalu, a jako drugi symbol niemetalu.

RnhDqSZRLmNW5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 2

Nad każdym z symboli zapisujemy wartościowość pierwiastka (która jest podana w treści przykładu).

RdPzfKjQP4DRC1
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 3

Następnie przenosimy do indeksów dolnych – sposobem „na krzyż” – cyfry odpowiadające wartościowościom. Zatem cyfrę określającą wartościowość sodu zapisujemy w indeksie dolnym z prawej strony symbolu siarki, natomiast wartościowość siarki po prawej stronie symbolu sodu.

RhEZ5A4ZLdEpl1
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 4

Przy przenoszeniu cyfr, zamieniamy cyfry rzymskie na arabskie.

RgkvpxozJ9gwT
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 5

Cyfrę 1 we wzorze pomijamy. Prawidłowo zapisany wzór sumaryczny analizowanego związku chemicznego ma postać:

R8njMgGBTqaWN
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ważne!

Zapisywanie wartościowości pierwiastków
Wartościowość pierwiastków możemy opisywać słownie, np. „atom węgla ma wartościowość równą cztery” lub „węgiel jest czterowartościowy”. Innym sposobem jest użycie chemicznych skrótów. Przy symbolu pierwiastka, w nawiasie, zapisuje się jego wartościowość, np. węgiel o wartościowości cztery to „CIV” lub
„węgiel(IV)”. Trzeba pamiętać, że między symbolem lub nazwą pierwiastka a nawiasem, nie powinno być odstępu (spacji).

Przykład 2

Wyznaczanie wzoru sumarycznego związku chemicznego, który składa się z chromu(VI) i tlenu(II).

Krok 1

Zapisujemy poprawnie symbole pierwiastków we wzorze sumarycznym. Jako pierwszy wpisujemy symbol metalu, na drugim miejscu symbol niemetalu.

RAjyUgNw6Qocj
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 2

Nad każdym z symboli zapisujemy wartościowość pierwiastka (która jest podana w treści przykładu).

R176mzQzIqNjb
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 3

Następnie przenosimy do indeksów dolnych – sposobem „na krzyż” – cyfry odpowiadające wartościowością.

R17WuoAIS9PNN
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 4

Przy przenoszeniu cyfr, zamieniamy cyfry rzymskie na arabskie.

R1MgqkH9LRXYb
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 5

Staramy się, aby we wzorze sumarycznym, w indeksach stechiometrycznych, występowały liczby o jak najmniejszej wartości. Dlatego sprawdzamy, czy obie cyfry nie mają wspólnego dzielnika (liczby, przez którą można je podzielić bez reszty). Liczby 26 dzielą się bez reszty przez dwa.

RhU6rFzFrLXnl
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 6

Po dokonaniu właściwych obliczeń (pamiętając, że cyfrę 1 we wzorze sumarycznym pomijamy), otrzymujemy wzór sumaryczny analizowanego związku chemicznego.

RhYQTZxOEHl8P
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W przykładach 12 rozpatrzyliśmy wzory sumaryczne dwupierwiastkowych związków chemicznych, utworzonych z metalu i niemetalu. W identyczny sposób, znając wartościowość odpowiednich pierwiastków, można ustalić wzory sumaryczne dwupierwiastkowych związków chemicznych dwóch niemetali.

Polecenie 3

Wyznacz wzory sumaryczne dwupierwiastkowych związków chemicznych utworzonych z pierwiastków o podanych wartościowościach. Uzupełnij poniższą tabelę. Symbole pierwiastków chemicznych we wzorach sumarycznych zapisz w takiej kolejności, w jakiej występują one w poszczególnych rubrykach tabeli.

R1OavzEMJ0cgv
Tabela przedstawiająca wzory sumaryczne dwupierwiastkowych związków chemicznych utworzonych z pierwiastków o podanych wartościowościach.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Połączenie fosforu(V) z tlenem(II)
Gdybyśmy chcieli zapisać wzór sumaryczny związku fosforu(V) i tlenu(II) zgodnie z poznanymi zasadami, to otrzymalibyśmy następujący zapis: P2O5. Mimo to, w praktyce zapisujemy: P4O10. Dlaczego? Badania wykazały, że cząsteczka tego związku składa się z czterech atomów fosforu i dziesięciu atomów tlenu. Wzór P2O5 nie odzwierciedla tego faktu. Zapis P4O10 jest tzw. wzorem rzeczywistymwzór rzeczywistywzorem rzeczywistym cząsteczki, a wzór P2O5 tzw. wzorem empirycznymwzór empirycznywzorem empirycznym.

iZp4nHFvxK_d5e615

W jaki sposób ustalamy wartościowość jednego z pierwiastków w związku dwupierwiastkowym?

W związkach dwupierwiastkowych (utworzonych przez dwa pierwiastki) można określić wartościowość jednego pierwiastka, jeśli zna się wartościowość drugiego. Warto więc pamiętać, że – jak już wspomniano – niektóre pierwiastki chemiczne (np. te należące do 1.2. grupy układu okresowego oraz tlen i fluor) mają taką samą wartościowość we wszystkich związkach chemicznych. Podobnie chlor w chlorkach ma zawsze wartościowość równą jeden (I) (tak samo jak brom w bromkach i jod w jodkach), a siarka w siarczkach jest dwuwartościowa.

Jeśli we wzorze sumarycznym związku nie występują żadne indeksy stechiometryczne (lub w rzadkich przypadkach są sobie równe), to pierwiastki tworzące dany związek chemiczny mają jednakową wartościowość.

Na przykład w związku o wzorze sumarycznym CuO, w którym wartościowość tlenu wynosi dwa (II), miedź ma identyczną wartościowość (równą II). Podobnie sytuacja ma miejsce w chlorku sodu o wzorze sumarycznym NaCl – sód i chlor mają taką samą wartościowość, równą jeden (I).

W niektórych przypadkach, aby określić wartościowość drugiego z pierwiastków tworzących związek chemiczny, należy dokonać odpowiednich przekształceń i obliczeń. Najprostszy ze sposobów zostanie przedstawiony na poniższym przykładzie.

Przykład 3

Wyznaczanie wartościowości żelaza w związku chemicznym o wzorze FeCl3, w którym wartościowość chloru wynosi jeden (I).

Krok 1

Postępujemy przeciwnie niż w przypadku ustalania wzorów sumarycznych. Tym razem przenosimy indeksy stechiometryczne „na krzyż” nad symbole pierwiastków.

R1Su34A46lS8e
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RExOxFJbqhPKI
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 2

Po przeniesieniu, wartości indeksów zapisujemy za pomocą cyfr rzymskich.

R1UdNUQ3c4n0O
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok 3

Sprawdzamy, czy cyfry zapisane nad symbolem pierwiastka o znanej wartościowości, są zgodne z treścią zadania. W naszym wypadku tak jest, ponieważ chlor ma wartościowość równą jeden (I). Wtedy cyfra zapisana nad symbolem drugiego pierwiastka określa jego wartościowość. Dla żelaza jest ona równa trzy (III).

Krok 4

Podajemy odpowiedź: Wartościowość żelaza w związku o wzorze sumarycznym FeCl3 wynosi trzy (III).

Przykład 4

Wyznaczanie wartościowości osmu w związku chemicznym o wzorze OsO4, w którym wartościowość tlenu wynosi dwa (II).

W poniższej animacji wyjaśniono, w jaki sposób można wyznaczyć wartościowość osmu w związku chemicznym o wzorze OsO4. Zapoznaj się z animacją. Przedstawiony w niej tok postępowania zapisz w zeszycie.

R1PbLgEUYT9ss
Animacja przedstawia w jaki sposób wyznaczyć wartościowość osmu w jego związku z tlenem.
iZp4nHFvxK_d5e696

W jaki sposób tworzymy nazwy tlenków na podstawie ich wzorów sumarycznych?

Związki tlenu z innymi pierwiastkami są nazywane tlenkami. Jednym z wyjątków jest związek tlenu z fluorem (o wzorze sumarycznym OF2), zwany difluorkiem tlenu. We wszystkich tlenkach tlen ma wartościowość równą dwa (II). Na tej podstawie, znając wzór tlenku, możemy określać wartościowość pierwiastków związanych z tlenem w tlenkach.

Nazwy tlenków są dwuczłonowe. Pierwszy człon to wyraz „tlenek”, a drugim jest nazwa pierwiastka w dopełniaczu, np. „tlenek sodu”. Wiele pierwiastków tworzy po kilka tlenków, w których ich wartościowość jest różna. Przykładem są związki ołowiu z tlenem o wzorach sumarycznych: PbO 2 , PbO.

W pierwszym tlenku ołów ma wartościowość cztery (IV), w drugim zaś dwa (II). Dlatego, aby jednoznacznie określić rodzaj związku, np. tlenku, w jego nazwie podaje się często wartościowość pierwiastka połączonego z tlenem. Wymienione powyżej związki ołowiu z tlenem to odpowiednio: tlenek ołowiu(IV) i tlenek ołowiu(II). W ich nazwach nie określa się wartościowości tlenu, ponieważ ona zawsze wynosi dwa (II).

Przeanalizuj wzory sumaryczne oraz nazwy tlenków zawartych w poniższej tabeli.

Nazwy wybranych tlenków

Wzór sumaryczny związku

Wartościowość tlenu w tlenku

Wartościowość pierwiastka w tlenku

Nazwa tlenku

CO2

tlen(II)

węgiel(IV)

tlenek węgla(IV)

CO

węgiel(II)

tlenek węgla(II)

SO2

siarka(IV)

tlenek
siarki(IV)

SO3

siarka(VI)

tlenek
siarki(VI)

PbO

ołów(II)

tlenek ołowiu(II)

PbO2

ołów(IV)

tlenek ołowiu(IV)

Ag2O

srebro(I)

tlenek srebra(I)

CuO

miedź(II)

tlenek miedzi(II)

MnO2

mangan(IV)

tlenek
manganu
(IV)

Cl2O7

chlor(VII)

tlenek chloru(VII)

Zwróć uwagę, że w nazwach tlenków, pomiędzy nazwą pierwiastka a zapisaną w nawiasie wartościowością, nie ma przerwy (spacji).

Tworząc nazwy tlenków metali należących do grup 1.2., nie podaje się ich wartościowości, ponieważ – jak już wspomniano – pierwiastki te mają w związkach chemicznych zawsze tylko jedną charakterystyczną wartościowość: metale grupy 1. – jeden (I), a metale grupy 2. – dwa (II). Podobna zasada dotyczy między innymi glinu i cynku. Z uwagi na to, że glin ma w związkach chemicznych wartościowość zawsze równą trzy (III), a cynk zawsze równą dwa (II), nie podaje się wartościowości tych pierwiastków w nazwie związków.

Przykład 5

Ustalanie nazwy tlenku o wzorze sumarycznym Fe 2 O 3 .

Krok 1

Żelazo znajduje się w układzie okresowym w grupie innej niż 1.2., dlatego w nazwie tlenku należy podać jego wartościowość. W związku z tym, na początku ustalamy wartościowość żelaza.

Rfyye6nn1jH1O1
Źródło: Krzysztof Jaworski, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Krok 2

Po ustaleniu wartościowości żelaza, która wynosi trzy (III), możemy napisać nazwę tlenku.

Tlenek o wzorze sumarycznym Fe2O3 to tlenek żelaza(III).

Polecenie 4

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz nazwy tlenków o podanych wzorach sumarycznych.

RbBR70Pi4oS3v
Tabela zawierająca informacje takie jak nazwa tlenku, wzór sumaryczny tlenku oraz wartościowość drugiego z pierwiastków w tlenku.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iZp4nHFvxK_d5e772

W jaki sposób ustalamy wzory sumaryczne na podstawie nazwy?

Na podstawie pełnej nazwy tlenku, w łatwy sposób można napisać jego wzór sumaryczny. Pamiętajmy, że wartościowość tlenu w tych związkach jest równa
dwa (II). Wartościowość drugiego pierwiastka trzeba znać bądź jest ona podana w nazwie tlenku. Jeśli tam nie podano wartościowości drugiego z tworzących tlenek pierwiastków, to odczytujemy ją z układu okresowego. Zatem jeśli pierwiastek należy do grupy 1. układu okresowego, to jego wartościowość będzie równa jeden (I), jeśli zaś jest to pierwiastek położony w 2. grupie, to będzie miał wartościowość dwa (II).

Przeanalizuj poniższe przykłady:

Przykład 6

Zapisywanie wzoru sumarycznego tlenku baru

Krok 1

Ustalamy wartościowość poszczególnych pierwiastków wchodzących w skład tlenku.

Tlenek baru

Pierwiastek

Reguła

Wartościowość

tlen

tlen w tlenkach ma wartościowość równą dwa

II

bar

bar leży w 2. grupie układu okresowego; pierwiastki tej grupy mają wartościowość równą dwa

II

Krok 2

Zapisujemy wzór sumaryczny (wykorzystując poznane już zasady jego tworzenia – przykłady 12).

RkVaw041EPLRI
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wzór sumaryczny tlenku baru to:

R1XE4ejsdUc7z
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przykład 7

Zapisywanie wzoru sumarycznego tlenku azotu(V).

Krok 1

Ustalamy wartościowość poszczególnych pierwiastków, które wchodzą w skład tlenku.

Tlenek azotu(V)

Pierwiastek

Reguła

Wartościowość

tlen

tlen w tlenkach ma wartościowość równą dwa

II

azot

w nazwie podano wartościowość niemetalu

V

Krok 2

Zapisujemy wzór sumaryczny tlenku azotu(V) (wykorzystując poznane już zasady jego tworzenia – przykłady 12).

RIpDqjuFFuvEy
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iZp4nHFvxK_d5e852

W jaki sposób rysujemy wzory strukturalne związków o budowie kowalencyjnej na podstawie znajomości wartościowości pierwiastków?

Ustalenie wzoru strukturalnego cząsteczki związku na podstawie jego wzoru sumarycznego nie zawsze jest możliwe. Bez wiedzy na temat istniejących połączeń pomiędzy poszczególnymi atomami nie narysujemy wzoru cząsteczki związku składającego się z atomów trzech pierwiastków, jak np substancji o wzorze sumarycznym H2SO4. W przypadku związków dwupierwiastkowych jest to możliwe, jeśli zna się wartościowość atomów obu pierwiastków.

W poniższej animacji wyjaśniono, w jaki sposób można narysować wzór strukturalny dwupierwiastkowego związku chemicznego azotu z wodorem o budowie kowalencyjnej. Zapoznaj się z animacją. Przedstawiony w niej tok postępowania zapisz w zeszycie.

R1bIz27e4dkHX
Animacja przedstawia, w jaki sposób narysować wzór strukturalny związku azotu z wodorem.

Usystematyzuj swoją wiedzę wykonując ćwiczenia.

1
Ćwiczenie 1
R19Vlzh4tgFWO1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
R192CR1pqI46e1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R1dJSVzC7OCIS1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
R19DIRfCPSE2i11
2
Ćwiczenie 4
R11FYzjKGvKNK1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 5
R1Y7AzaE2zbXl1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 6
R5ATQbXF05M4y1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 7
R14K6DV42DZRC1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 8
R1NhLmAa7w2VQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 9
RuEjJMN9FVkK81
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 10
RIiCYcfB4F2bh1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 11
R1eOk6XgR4zyJ1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 12

Poniżej podano nazwy dwóch tlenków. Narysuj wzory strukturalne cząsteczek tych tlenków. We wzorach strukturalnych uwzględnij, że atomy tego samego pierwiastka nie mogą być ze sobą bezpośrednio połączone.

I. tlenek azotu(V)

II. tlenek siarki(VI)

RXst7SmDXCClj
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 5

Poniżej podano nazwy dwóch tlenków. Opisz możliwe wzory strukturalne cząsteczek tych tlenków. Uwzględnij fakt, że atomy tego samego pierwiastka nie mogą być ze sobą bezpośrednio połączone.

I. tlenek azotu(V)

II. tlenek siarki(VI)

R1WiEM4rd902T
I. tlenek azotu(V) (Uzupełnij) II. tlenek siarki(VI) (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 13
RJr46Rgn9OChW
Poniżej zapisano wzory sumaryczne wybranych tlenków. Do wzorów dopasuj odpowiadające im nazwy tlenków, zapisane w języku angielskim. Cu2O Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide I2O3 Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide CrO Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide CrO3 Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide MgO Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide Al2O3 Możliwe odpowiedzi: 1. chromium(VI) oxide, 2. aluminium oxide, 3. copper(I) oxide, 4. chromium(II) oxide, 5. iodine(III) oxide, 6. magnesium oxide
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Glossary
Ćwiczenie 14
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

  • Wartościowość jest cechą pierwiastków tworzących związki chemiczne; jest to w uproszczeniu liczba wiązań, które tworzy atom danego pierwiastka, łącząc się z innymi atomami. Opisuje się ją przy użyciu cyfr rzymskich.

  • Wartościowość pierwiastka w związkach kowalencyjnych jest równa liczbie wiązań, które tworzą w cząsteczkach jego atomy z innymi.

  • Wartościowość pierwiastka w związkach jonowych jest równa wartości bezwzględnej ładunków jego jonów.

  • Na podstawie układu okresowego można określić wartościowość względem wodoru i maksymalną wartościowość względem tlenu dla pierwiastków z grup 1.2. oraz 13., 14., 15., 16. i 17.

  • Pierwiastki znajdujące się w 1. grupie układu okresowego, w tworzonych związkach chemicznych mają zawsze wartościowość równą jeden, a te znajdujące się w 2. grupie, mają wartościowość dwa.

  • Tlen w tlenkach ma wartościowość dwa. Na podstawie tej informacji i wzoru sumarycznego związku (tlenku), można określić wartościowość drugiego pierwiastka w połączeniach z tlenem.

  • W nazwach tlenków podaje się wartościowość pierwiastka, który w związkach chemicznych może mieć różną wartościowość.

Słownik

wartościowość
wartościowość

liczba wiązań, które tworzy atom danego pierwiastka chemicznego, łącząc się z innymi atomami

wzór empiryczny
wzór empiryczny

(teoretyczny) wzór sumaryczny, który (podobnie jak wzór rzeczywisty) ukazuje rodzaj obecnych w związku atomów (lub jonów) oraz najprostszy ich stosunek liczbowy; często zdarza się, że wzór empiryczny danego związku chemicznego jest taki sam jak jego wzór rzeczywisty

wzór rzeczywisty
wzór rzeczywisty

wzór sumaryczny, który ukazuje faktyczną (rzeczywistą) liczbę atomów (lub jonów) w analizowanym związku chemicznym

wzór strukturalny
wzór strukturalny

wzór, który odzwierciedla sposób połączenia atomów w cząsteczce; na jego podstawie można określić liczbę, rodzaj atomów oraz ich wartościowość

wzór sumaryczny
wzór sumaryczny

wzór ukazujący liczbę i rodzaj atomów tworzących dany związek chemiczny

iZp4nHFvxK_d5e1025
bg‑gold

Notatnik

R1PWaGe1NF1Ix
(Uzupełnij).