Hóa trị của một nguyên tố được xác định bằng số liên kết hóa học mà một nguyên tử của nguyên tố đó tạo nên trong phân tử. Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion được gọi là điện hóa trị, có giá trị bằng với điện tích của ion tạo thành từ nguyên tố đó. Hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị được gọi là cộng hóa trị, có giá trị bằng với số liên kết cộng hóa trị mà nguyên tử của nguyên tố đó tạo được với nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất hóa học.
Khái niệm hóa trị vốn đã có trong hóa học từ giữa thế kỷ 19. Trước đây hóa trị của nguyên tố được coi là khả năng của một nguyên tử của nguyên tố có thể kết hợp hay thay thế bao nhiêu nguyên tử hydro hoặc bao nhiêu nguyên tử tương đương khác.
Những năm gần đây, song song với khái niệm này người ta hay dùng một khái niệm khác gọi là số oxy hóa của nguyên tố. Tuy không có ý nghĩa vật lý cụ thể như hóa trị song nhưng trong khái niệm thì số oxy hóa có nhiều tiện lợi về mặt thực hành (chẳng hạn khi cân bằng phản ứng hóa học).
Hóa trị cao nhất của các nguyên tố trong hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]
Đối với hóa trị của nguyên tố trong hợp chất ion (điện hóa trị), hóa trị dương cao nhất của những nguyên tố s, p nhìn chung bằng đúng số electron lớp ngoài cùng, trừ một vài ngoại lệ như đồng (Cu), bạc (Ag), vàng (Au),... Hóa trị dương cao nhất của những nguyên tố d bằng tổng số electron phân lớp s của lớp sát lớp ngoài cùng và một vài electron của lớp sát ngoài cùng mà nguyên tử có thể nhường ra. Đối với hóa trị của nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị (cộng hóa trị), cần biết chính xác công thức cấu tạo electron của phân tử thì mới xác định đúng hóa trị.
Nhóm → IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA ↓ Chu kỳ 1 1 H 2 He 2 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 3 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 4 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 6 55 Cs 56 Ba * 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 7 87 Fr 88 Ra ** 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110 Ds 111 Rg 112 Cn 113 Nh 114 Fl 115 Mc 116 Lv 117 Ts 118 Og * Họ Lantan 57 La 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu ** Họ Actini 89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr
Các nhóm cùng gốc trong bảng tuần hoàn
Hóa trị cao nhất của một nguyên tố: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Màu trắng: không rõ
Trạng thái ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn
- Màu số nguyên tử đỏ là chất khí ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn
- Màu số nguyên tử lục là chất lỏng ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn
- Màu số nguyên tử đen là chất rắn ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn
Tỷ lệ xuất hiện tự nhiên
Viền gạch gạch: thường sinh ra từ phản ứng phân rã các nguyên tố khác, không có đồng vị già hơn Trái Đất (hiện tượng hóa học)
+ Một nguyên tử của nguyên tố khác liên kết với bao nhiêu nguyên tử Hiđro thì nói nguyên tố đó có hoá trị bằng bấy nhiêu.
Ví dụ: HCl: Cl có hoá trị I; H2O: O có hóa trị II; NH3: N có hóa trị III
+ Dựa vào khả năng liên kết của các nguyên tố khác với O. (Hoá trị của oxi bằng 2 đơn vị, Oxi có hoá trị II).
Ví dụ: K2O: K có hoá trị I; BaO: Ba có hóa trị II
- Hoá trị của nhóm nguyên tử:
Ví dụ: đối với chất HNO3 thì nhóm NO3 có hoá trị I vì liên kết với 1 nguyên tử H.
H2SO4 thì nhóm SO4 có hoá trị II vì liên kết với 2 nguyên tử H.
HOH : nhóm OH có hóa trị I
H3PO4: nhóm PO4 có hóa trị III.
* Kết luận:
- Hoá trị là con số biểu thị khả năng liên kết của nguyên tử nguyên tố này với nguyên tử nguyên tố khác.
- Hóa trị của một nguyên tố được xác định theo hóa trị của H chọn làm đơn vị và hóa trị của O là 2 đơn vị.
II. QUY TẮC HOÁ TRỊ
1. Quy tắc hóa trị:
*CTTQ: \({{\overset{a}{\mathop{A}}\,}_{x}}{{\overset{b}{\mathop{B}}\,}_{y}}~\to \text{ }ax\text{ }=\text{ } by\) với x, y, a, b là các số nguyên
*Quy tắc: Trong CTHH, tích của chỉ số và hóa trị của nguyên tố này bằng tích của chỉ số và hóa trị của nguyên tố kia. Quy tắc này đúng cho cả B là nhóm nguyên tử.
2. Vận dụng:
- Tính hoá trị của một nguyên tố:
Để tính hóa trị của một nguyên tố, ta thực hiện như sau:
+ Gọi a là hóa trị nguyên tố cần tìm.
+ Dựa vào quy tắc hóa trị để tìm a
Ví dụ 1: Tìm hóa trị Cu trong CuCl2 biết Cl có hóa trị I
Giải: Gọi a là hóa trị của Cu, theo quy tắc hóa trị ta có: 1 . a = I . 2
\=> a = II
Vậy Cu có hóa trị II
Ví dụ 2: Tính hóa trị của Ca trong hợp chất CaCO3 biết CO3 có hóa trị II
Coi cả nhóm CO3 là 1 nguyên tố có hóa trị II
Ta có: $\overset{a}{\mathop{Ca}}\,\overset{II}{\mathop{(C{{\text{O}}_{3}}}}\,)$ => a . 1 = 1 . II a = II
* Nhận xét: a.x = b.y = Bội số chung nhỏ nhất
- Lập công thức hoá học của hợp chất theo hoá trị:
Để lập công thức hóa học của hợp chất theo hóa trị, ta làm như sau:
+ Viết công thức dạng chung: AxBy
+ Áp dụng quy tắc về hóa trị: x.a = y.b với a, b lần lượt là hóa trị của nguyên tố A và B
+ Chuyển thành tỉ lệ: $\frac{x}{y}=\frac{b}{a}=\frac{b'}{a'}$
+ Lấy x = b (hoặc x = b’) và y = a (hoặc y = a’) nếu a’, b’ là những số nguyên đơn giản hơn so với a và b