Задание 4. Прочитайте ситуацию и предложите решение: ваш одноклассник готовит доклад по химии и просит проверить его работу. В таблице он выписал формулы молекул, которые, по его мнению, могут существовать: H₃O, MgCl, AlO₂, Na₂S, PH₅. Вы помните, что атомы соединяются друг с другом в строгом соответствии со своими валентностями, и решаете проверить каждую формулу. Вам нужно не просто зачеркнуть формулы, а объяснить однокласснику, почему некоторые из этих молекул теоретически невозможны. А) По каким формулам из списка вы объясните однокласснику, что такие молекулы теоретически невозможны? Б) Как аргументируете свой вывод, опираясь на правило валентности? В) Какие правильные формулы можно предложить вместо неверных, если валентности элементов известны: S(II), P(III), Cl(I)?

Проверим, чтобы суммарные валентности соединённых атомов уравнивались. Для этой проверки принимаем обычные школьные валентности: H(I), O(II), Mg(II), Al(III), Na(I), а в условии указаны S(II), P(III), Cl(I).

1. H₃O: три атома H(I) требуют от кислорода валентности III, но O обычно имеет валентность II. Формула не согласуется с обычными валентностями водорода и кислорода. Исправление: H₂O.
2. MgCl: Mg(II) не уравновешивается одним Cl(I). Нужно два атома хлора. Исправление: MgCl₂.
3. AlO₂: два атома O(II) требуют валентности IV, тогда как Al имеет валентность III. Для уравнивания нужны два атома Al и три атома O. Исправление: Al₂O₃.
4. Na₂S: два Na(I) уравновешивают S(II), поэтому формула правильная.
5. PH₅: при указанной в вопросе валентности P(III) формула не подходит: с H(I) получается PH₃. Если рассматривать фосфор с валентностью V, запись PH₅ формально удовлетворяет правилу валентности; однако правило валентности само по себе не доказывает устойчивость такого вещества. Для школьного ответа при заданной P(III) следует заменить PH₅ на PH₃.

Ответ: неверны по указанным обычным валентностям H₃O, MgCl, AlO₂ и PH₅ (при P(III)); правильные формулы: H₂O, MgCl₂, Al₂O₃, Na₂S и PH₃. Формулу PH₅ нельзя отвергнуть только на основании правила валентности, если допустить P(V).