Можно ли обойтись без изучения валентности?

Можно ли обойтись без изучения валентности?

Т. Н. Овсянникова,

учитель химии

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №82»

г. Кемерово, Кемеровская область

Многие авторы современных учебников химии для средней школы давно частично или полностью отказались от использования понятия «валентность» при подаче изучаемого материала не только в 8-9, но и в 10-11 классах. Возможно, считается, что отказ от изучения понятия о валентности и валентных возможностях атомов сокращает учебный материал и облегчает степень усвоения знаний школьниками, тем более, что на практике валентность легко заменяют понятием «степень окисления», а для подготовки к ЕГЭ по химии валентность тоже не нужна, ведь в заданиях контрольно-измерительных материалов о ней не упоминается. Так ли это на самом деле?

Я заметила, что от изучения валентности отказываются те авторы, у которых в учебниках порядок изложения материала следующий: сначала изучается теория строения атома, периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева, типы химической связи, электроотрицательность, кристаллические решетки и т.д. и только значительно позже речь заходит о составе простых и сложных веществ, химических формулах и уравнениях химических реакций. Сразу хочу сказать, что я не сторонница такой подачи учебного материала учащимся, начинающим изучать химию в 8 классе. Я считаю, что нелогично сначала объяснять ребенку сложнейшее внутреннее строение атома, вызывающее до сих пор массу споров и противоречий у ряда ученых, рассказывать о структуре периодической системы и открытии периодического закона в то время, как у него еще совершенно не сложилось в голове представление о самих веществах, атомах и молекулах, их образующих, химических элементах, их обозначении, массе, простейших свойствах, роли в природе и т.д. Мой практический опыт показывает, что изучать валентность и степень окисления надо сравнивая эти два важнейших свойства атомов. И начинать надо всё-таки с валентности, т.к. до изучения степени окисления ребёнку ещё необходимо «дорасти».

Понятие «валентность» ученик впервые встречает тогда, когда речь заходит о составлении химических формул бинарных соединений. Возможно, не каждый ребенок сразу осмысленно отложит в памяти, что валентность - это свойство атомов присоединять к себе определенное количество атомов других химических элементов, но зато четко усвоит, что для составления химических формул сложных веществ применять его необходимо. Тем более, после выполнения одного-двух упражнений на составление формул сложных веществ, подавляющее большинство детей уже легко запомнит, что валентность атомов бывает постоянная и переменная, что водород проявляет валентность один, а кислород - два. А дальше, для более чёткого и грамотного усвоения, я всегда предлагаю детям записать и запомнить элементы с постоянной валентностью

Валентность

Хим. элементы

I

H,Na,K,Li,F,Ag

II

O,Be,Mg,Ba,Zn,Ca

III

B,Al

и, конечно, поясняю, как определить значение валентности элемента по положению в периодической системе. Здесь дети могут уже увидеть, что у большинства химических элементов валентность переменная, высшая (у элементов главных подгрупп) совпадает с номером группы, не бывает больше восьми и, в зависимости от положения элемента в группе, принимает чётные или нечётные значения. Позднее, ближе к концу учебного года, т.е. когда понятие о валентности атомов и не только, уже чётко уляжется у детей в головах, при изучении электронного строения атома они с помощью учителя уже легко смогут объяснить проявление той или иной валентности атомами в соединениях.

Научившись составлять формулы бинарных соединений по валентности, ребёнок может уже довольно легко освоить составление формул оксидов, кислот, солей и оснований при переходе к изучению основных классов неорганических соединений. К этому времени дети уже хорошо помнят не только валентность атомов водорода, но и постоянную валентность многих металлов, а здесь всего лишь надо запомнить, что валентность кислотных остатков равна числу атомов водорода в кислотах и что валентность гидроксогруппы всегда равна одному. Конечно, для составления формул солей и оснований можно пользоваться и степенями окисления элементов, но это для усвоения значительно сложнее: например, составить формулу сульфата алюминия:

6

Al₂³⁺(SO₄)₃^2-

Сложнее, во-первых, потому, что ребёнку надо помнить, что ионы металлов всегда проявляют положительные заряды и понимать, почему положительные. Во-вторых, надо помнить, что ионы кислотных остатков проявляют отрицательные заряды и с чем это связано. В третьих, ребёнка надо будет сначала научить вычислять суммарный заряд иона кислотного остатка по степеням окисления каждого элемента, и только потом объяснять, что заряд численно совпадает с количеством атомов водорода в кислоте, от которой образована соль. В-четвёртых, алгебраическая сумма зарядов ионов в сложном веществе должна быть равна нулю. Согласитесь, сплошная математика! А ведь далеко не всем детям она так легко даётся, не все учатся в физико-математических школах. Поэтому с уверенностью продолжаю утверждать, что формулы солей и оснований по валентности составлять значительно легче и быстрее.

Научить детей грамотно называть сложные вещества - тоже немаловажная задача. Проявляемая элементом переменная валентность должна обязательно указываться в названии сложного вещества. Например, SO₃ -оксид серы (VI) и SO₂ - оксид серы (IV) дети могут просто называть «оксид серы», даже не задумываясь о том, что это совсем разные вещества из-за того, что сера проявляет в каждом из них разную валентность. И, главное, что здесь, в названиях веществ, указывается именно валентность, а не степень окисления химического элемента. Значение степени окисления принято указывать с помощью арабских цифр с добавлением перед цифрой знака «+» или «-», величину заряда иона указывают тоже с помощью арабских цифр, изображая знак «+» или «-» после цифры, и только валентность указывают римскими цифрами без каких-либо знаков. Поэтому, если мы не изучаем валентность, то как сможем объяснить детям, почему над знаком химического элемента в формуле пишем степень окисления +6, а в названии вещества указываем её же VI?

Когда начнётся изучение темы «Электролитическая диссоциация», на базе имеющихся знаний учащихся о валентности атомов металлов, кислотных остатков, гидроксогрупп, легко будет запомнить, что заряды ионов этих же частиц численно равны их валентности, а запомнить надо только знак заряда иона.

При изучении строения атома важнейшее значение отводится электронам наружного (внешнего) энергетического уровня, которые всегда назывались валентными. Их число совпадает не только с номером группы, в которой расположен химический элемент А-подгруппы, но и с высшей валентностью данного элемента в соединениях. В ряде школьных учебников химии об этом сейчас не упоминается. Ну, а если ребёнок не знаком с понятием о валентных электронах, то как объяснить ему в дальнейшем смысл понятия «ковалентная связь»? Ведь само слово «ковалентная» происходит именно от слова «валентность» и дословно переводится как «со-валентная», т.е. образующаяся за счёт связывания валентных электронов.

А как мы будем обходиться без понятия «валентность» в курсе органической химии, когда во всех органических веществах углерод проявляет валентность IV, а степени окисления при этом самые разнообразные, от +4 до -4?

Итак, я твёрдо убеждена, что перед тем, как изучать степень окисления, ребёнок должен научиться применять понятие «валентность». А уже ближе к концу восьмого класса, после подробного изучения электронного строения атома, периодического закона, структуры периодической системы, типов химической связи, детей можно и нужно знакомить с понятием «степень окисления». Тогда уже ребёнок в состоянии понять и осмыслить, что валентность и степень окисления - это важнейшие свойства атомов металлов и неметаллов, значения которых легко можно объяснить на основе электронного строения атомов каждого химического элемента. Ребёнок увидит, что валентность и степень окисления почти всегда численно совпадают, что по значениям степеней окисления атомов также можно составлять формулы сложных веществ, но делать это будет уже гораздо легче. Считаю неверным впервые упоминать о валентности атомов после изучения степени окисления и только в 10 или 11 классе. Тогда уже изучение валентности точно не имеет смысла, а ребёнок так и не научился составлять формулы химических соединений.

Сравнивать понятия «валентность» и «степень окисления» я продолжаю вместе с детьми на протяжении всего изучения химии, с 8 по 11 класс. Двадцатипятилетний опыт работы показывает мне, что выпускнику 11 класса надо хорошо знать и понимать разницу между валентностью атомов, степенью окисления и зарядом иона, это одна из важнейших составляющих успеха при сдаче единого государственного экзамена по химии. Так что отказываться от изучения валентности в школьном курсе химии частично или полностью я не собираюсь.