Статья на тему «Можно ли обойтись без изучения валентности?»

Овсянникова Татьяна Николаевна

учитель химии

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №84»

г. Кемерово, Кемеровская область

МОЖНО ЛИ ОБОЙТИСЬ БЕЗ ИЗУЧЕНИЯ ВАЛЕНТНОСТИ?

Аннотация

В данной статье речь идет об одном из важнейших свойств атомов химических элементов – валентности.

Статья подводит некоторые итоги изучения данного понятия на уроках химии в 8-11 классах средних общеобразовательных школ.

На основе многолетних практических выводов автор отстаивает идею о том, что в современной школе не имеет смысла отказываться от изучения понятия «валентность», заменяя ее другим немаловажным свойством атомов – степенью окисления. С целью улучшения качества химического образования школьников, для успешной подготовки к экзаменам, необходимо учить детей применять на практике понятие «валентность».

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

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)32-

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. Тридцатилетний 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.