Познакомившись с разными типами химической связи, мы можем теперь уточнить одно из ключевых понятий химии - понятие " валентность" . Это понятие используется для количественной характеристики способности атома соединяться с определенным числом других атомов.

Понятие " валентность" имеет смысл только для двух типов химической связи: ионной и ковалентной.В случае ковалентной связи используется понятие ковалентность.

Ковалентность атома равна числу электронных пар, связывающих атом с другими атомами молекулы или кристалла.В случае ионной связи используется понятие электровалентность.

Если атом образует одну связь, то его называют одновалентным, если две связи - двухвалентным, и так далее.

Валентность атома определяется как сумма электровалентности и ковалентности:  W = W_э + W_к

Если известно химическое строение вещества, то валентность каждого из атомов можно просто посчитать по структурной формуле, например:

1) NaCl, (Nа) (Cl) W_э(Nа) = 1, W_к (Nа) = 0, W(Nа) = 1 W_э(Cl) = 1, W_к(Cl) = 0, W(Cl) = 1
2) НCl, Н -Cl   W_э(Н) = 0, W_к(Н) = 1, W(H) = 1 W_э(Cl) = 0, W_к(Cl) = 1, W(Cl) = 1
3) CaCl₂, (Ca²)(Cl)₂  W_э(Ca) = 2, W_к(Ca) = 0, W(Ca) = 2 W_э(Cl) = 1, W_к(Cl) = 0, W(Cl) = 1
4) CH₄, W_э(C) = 0, W_к(C) = 4, W(C) = 4 W_э(H) = 0, W_к(H) = 1, W(H) = 1
5) NH₄Cl, W_э(H) = 0, W_к(H) = 1, W(H) = 1 W_э(N) = 1, W_к(N) = 4, W(N) = 5 W_э(Cl) = 1, W_к(Cl) = 0, W(Cl) = 1

6) CO₂, O=C=O  W_э(C) = 0, W_к(C) = 4, W(C) = 4 W_э(O) = 0, W_к(O) = 2, W(O) = 2
7) (H₃O)₂SO₄, W_э(H) = 0, W_к(H) = 1, W(H) = 1 W_э(O_А) = 1, W_к(O_А) = 3, W(O_А) = 4, W_э(O_Б) = 1, W_к(O_Б) = 1, W(O_Б) = 2 W_э(O_В) = 0, W_к(O_В) = 2, W(O_В) = 2 W_э(S) = 0, W_к(S) = 6, W(S) = 6

- Можно ли, зная только валентности атомов, входящих в состав вещества, составить структурную формулу этого вещества?
- Нет, нельзя! Например, зная, что W_к(O) = 2, а W_к(H) = 1, можно составить сколько угодно структурных формул соединений кислорода с водородом:  H-О-Н, Н-О-О-Н, Н-О- О-О-Н и т.д.

Формально все эти структурные формулы правильные, но реально существующим соединениям соответствуют только первые две из них.
Чтобы составить структурную формулу вещества, нужно прежде всего знать:
1) тип структуры (молекулярный или немолекулярный);
2) простейшую или молекулярную формулу;
3) тип химических связей (ионные или ковалентные);
4) валентности атомов.

Для простейших соединений этого достаточно, а для более сложных потребуется дополнительная информация (химическая).
Попробуем составить структурную формулу сернистого газа. Это молекулярное вещество с молекулярной формулой SO₂. Связи в молекуле ковалентные. W_к(S) = 4, W_к(O) = 2. По этим данным можно составить единственную структурную формулу: O=S=O.
Составим теперь структурную формулу серной кислоты. Это тоже молекулярное вещество. Молекулярная формула H₂SO₄. Связи в молекуле ковалентные. W_к(H) = 1, W_к(S) = 6, W_к(O) = 2. В этом случае по имеющимся данным можно составить пять " правильных" структурных формул:

Чтобы выбрать из них действительно правильную, нам придется вспомнить, что серная кислота - гидроксид, а из этого следует, что все атомы водорода в ее молекуле связаны с атомами кислорода. Отсюда правильная структурная формула серной кислоты:   

Для соединений, в которых атомы связаны только ионными связями, структурные формулы составляют, используя заряды ионов, например:

(Na)(Cl); (Ca²)(Br)₂; (K)₂(S²) и т. д.

А как определить, какую валентность атом может проявлять, соединяясь с другими атомами, то есть как охарактеризовать его валентные возможности? Для этого прежде всего вспомним, что должно быть у атома, чтобы он мог образовать химические связи. Это может быть
1) электрический заряд;
2) неспаренный валентный электрон;
3) неподеленная пара валентных электронов;
4) свободная валентная орбиталь.

Все это вместе взятое и определяет валентные возможности атома каждого из элементов. При этом надо помнить, что прежде всего реализуются валентные возможности, определяемые зарядом и наличием неспаренных электронов как в основном, так и в возбужденном состоянии (основные валентные возможности), а уж затем - определяемые наличием у атома неподеленных электронных пар и свободных валентных орбиталей (дополнительные валентные возможности).
Валентные возможности зависят от того, в каком валентном состоянии находится атом.

К валентным состояниям относятся основное, возбужденные и ионизированные состояния атома.

Таблица 24. Основные валентные возможности  атомов первых 10 элементов в разных валентных состояниях

Символ элемента	Диаграмма валентных подуровней атома	Валентность		Примеры веществ и примечания
		Wэ	Wк
H		0	1	Н-- Н, Н--О--Н, Н--С1
H		1	0	Соединений не существует.
H		1	0	(Na)(H), (Ca2)(H)2
He		0	0	Соединений не существует
Li		0	1	Li- Li, молекула очень неустойчива
Li*		0	1	Дополнительного выигрыша в энергии нет. Затраты на возбуждение не компенсируются.    Состояние не реализуется.
Li		1	0	(Li)(H), (Li)(Cl), (Li)2(O2), (Li)(O- H)
Be		0	0	-
Be*		0	2	Cl- Be- Cl Энергия, затраченная на возбуждение, компенсируется образованием двух ковалентных связей.
Be2		2	0	Склонность к отдаче электронов низкая. Состояние не реализуется.
В		0	1	-	Образование трех ковалентных связей дает выигрыш в энергии, превышающий затраты на возбуждение.
B*		0	3	Cl --Be -- Cl
B3		3	0	Склонностью к отдаче электронов не обладает.Состояние не реализуется.
C		0	2	Устойчивых веществ не образует.
C*		0	4
N		0	3
N3		3	0	(Li)3(N3), (Mg2)3(N3)2
O		0	2	H- O- H, O=C=O, H- O- N=O
O2		2	0	(Na)2(O2), (Ca2)(O2), (Al3)2(O2)3
O		1	1
F		0	1	F- F, H- F, F- O- F
F		1	0	(Na)(F), (Ca2)(F)2
Ne		0	0	Соединений не существует.

Аналогично можно проанализировать основные валентные возможности атомов других элементов.
Дополнительные валентные возможности проявляются атомами при образовании связей по донорно-акцепторному механизму. Причем атомы прежде всего реализуют свои основные валентные возможности и только после этого при наличии соответствующих условий - дополнительные валентные возможности. Как проявляются дополнительные валентные возможности атомов бора, азота и кислорода, вы уже знаете (см. параграф 7.12). С дополнительными валентными возможностями других атомов вы познакомитесь позже.

ВАЛЕНТНОСТЬ, КОВАЛЕНТНОСТЬ, ЭЛЕКТРОВАЛЕНТНОСТЬ, ВАЛЕНТНОЕ СОСТОЯНИЕ, ОСНОВНЫЕ ВАЛЕНТНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВАЛЕНТНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ.
1.Определите электровалентность, ковалентность и общую валентность атомов в следующих веществах:

Запишите для молекулярных веществ молекулярные формулы, а для немолекулярных - простейшие. Назовите эти вещества.
2.Составьте структурные формулы следующих соединений:
а) триоксид серы SO₃ [молекулярное вещество, W_к(S) = 6];
б) сернистая кислота H₂SO₃ [молекулярное вещество, W_к(S) = 4];
в) гидроксид бария Ba(OH)₂ [немолекулярное вещество, ионный кристалл, в анионе связь ковалентная, W(O) = 2, W_э(Ba) = 2, W_к(H) = 1];
г) сульфат марганца MnSO₄ [немолекулярное вещество, ионный кристалл, в анионе связь ковалентная, W_э(Mn) = 2, W_к(S) = 6, W(O) = 2].
3.Охарактеризуйте основные валентные возможности атомов следующих элементов: Na, Ca, Se, Br. Приведите примеры простейших соединений этих элементов. Составьте молекулярные (или простейшие) и структурные формулы этих веществ; назовите их.