Страница 116 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

В неорганической химии чаще используют понятие «степень окисления», чем понятие «валентность», а в органической химии — наоборот. Сравните эти понятия на примере веществ, о которых пойдёт речь в параграфе.

Понятия «валентность» и «степень окисления» описывают способность атома к образованию химических связей, но делают это с разных точек зрения. Их применение в неорганической и органической химии обусловлено спецификой изучаемых в этих разделах соединений и процессов.

Валентность — это число химических связей, которые образует атом с другими атомами в молекуле. Это целочисленная, всегда положительная величина, которая напрямую отражает структуру молекулы. Например, в молекулах метана ($CH_4$), этана ($C_2H_6$), этилена ($C_2H_4$) и ацетилена ($C_2H_2$) валентность углерода всегда равна IV, валентность водорода — I. В органической химии, где основной упор делается на строение и изомерию углеродных скелетов, валентность является ключевым понятием, так как позволяет предсказывать и объяснять структуру соединений.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что все связи являются ионными (то есть электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому). Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равной нулю. Это формальное понятие особенно удобно в неорганической химии для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР), где происходит передача электронов. Например, в реакции $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$ легко отследить переход электронов, зная, что степени окисления изменились: $Na^0 \rightarrow Na^{+1}$ и $Cl_2^0 \rightarrow 2Cl^{-1}$.

Сравним эти понятия на примере органических веществ:

1. Этан ($C_2H_6$):
Структурная формула: $H_3C-CH_3$.
Валентность каждого атома углерода равна IV, так как каждый из них образует 4 ковалентные связи (одну с другим атомом углерода и три с атомами водорода).
Степень окисления каждого атома углерода равна $-3$. Рассчитывается из условия электронейтральности молекулы: $2x + 6 \cdot (+1) = 0 \Rightarrow x = -3$. Здесь абсолютное значение степени окисления (3) не совпадает с валентностью (IV).

2. Уксусная кислота ($CH_3COOH$):
Валентность обоих атомов углерода равна IV.
Степень окисления у атомов углерода разная.

• Для атома углерода в метильной группе ($CH_3$): связь C-C не учитывается, а три связи C-H дают ему степень окисления $-3$.
• Для атома углерода в карбоксильной группе ($COOH$): связь C-C не учитывается, двойная связь с кислородом C=O дает $+2$, одинарная связь с другим кислородом C-OH дает $+1$. Итоговая степень окисления: $+3$.

Этот пример наглядно показывает, почему в органической химии понятие валентности удобнее для описания строения: оно постоянно для углерода. Степень окисления, в свою очередь, полезна при анализе химических превращений, например, при окислении этанола ($C_2H_5OH$) до уксусной кислоты ($CH_3COOH$), где степень окисления одного из атомов углерода меняется с $-1$ до $+3$.

Таким образом, в органической химии, где преобладают ковалентные неполярные или слабополярные связи, а первостепенное значение имеет структура молекулы, удобнее использовать понятие валентности. В неорганической химии, где часто встречаются ионные и полярные ковалентные связи, а также широко распространены окислительно-восстановительные реакции, более применимым и информативным является понятие степени окисления.

Ответ: Валентность — это число образованных атомом химических связей, она характеризует строение молекулы и является постоянной для большинства элементов в органических соединениях (например, IV для углерода). Степень окисления — это условный заряд атома, полезный для отслеживания перехода электронов в ОВР. В органических молекулах, таких как уксусная кислота ($CH_3COOH$), атомы углерода имеют одинаковую валентность (IV), но разные степени окисления ($-3$ и $+3$). Поэтому валентность удобнее для описания структуры органических веществ, а степень окисления — для анализа реакций в неорганической химии.