THE CONCEPT OF VALENCE AS A SOURCE OF APORIA IN TEACHING CHEMISTRY AT THE LEVEL OF BASIC SECONDARY EDUCATION

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/cusu-pmtp-2025-1-18

Keywords:

valence, dative bond mechanism, covalent bond, aporia, State Standard for Basic Secondary Education, model curriculum in chemistry

Abstract

Two current model curricula for the subject “Chemistry. Years 7–9”, developed in accordance with the new State Standard for Basic Secondary Education, as well as textbooks written in accordance with these curricula, were analysed in relation to the use of the scientific concepts. The attention is focused on the removal of the term “valency”, which has traditionally been among the cornerstone concepts of the school chemistry course, from one of the curricula. Out of related terms, only “oxidation degree” is used in the curriculum.The article examines contradictions (aporia) that arise during the teaching and learning of school chemistry courses and relate to the concept of valency. In particular, the appropriateness of applying the term “valency” to ionic compounds, examples of mismatch between valency (as the number of covalent bonds) of the atom in a compound and its oxidation state, violation of the octet rule, involvement or non-involvement of d-electrons (for d-block elements) in the formation of covalent bonds, formation of dative covalent bonds vs d-electron covalent bonds have been analysed and illustrated by examples. The definition of the valency concept in various Ukrainian and foreign textbooks is compared with the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), and an analysis of domestic and foreign scientific and methodological literature on the use of this concept in school education is carried out. Based on the experience of the foreign school education systems and the understanding of covalent bonds in modern chemical science, the authors’ opinions on the inexpediency of using the concept of “valence” at the level of basic secondary education are substantiated and presented. The recommendations for textbook authors and teachers of general secondary education institutions (GSEI) regarding the removal of the concept of “valence” and its replacement with the concepts of “oxidation state”, “number of bonds” and “ionic charge” are formulated in the article. Opportunities are outlined for the development of skills belonging to the 4th group of mandatory learning outcomes of the natural science branch of the State Standard for Basic Secondary Education (“development of scientific thinking, gaining of experience in problem solving”). These skills can be achieved by introducing problematic issues related to the formation of covalent bonds into the lesson materials.

References

Концептуальні засади реформування середньої школи «Нова українська школа». Міністерство освіти і науки України. 2016. 40 с.

Державний стандарт базової середньої освіти. Київ : Офіційний вісник України. 2020. 472 с.

Григорович О. В. Модельна навчальна програма «Хімія. 7–9 класи» для закл. загальної середньої освіти. Міністерство освіти і науки України. 2023. 68 с.

Інструктивно-методичні рекомендації щодо викладання навчальних предметів / інтегрованих курсів у закладах загальної середньої освіти (ЗЗСО) у 2024/2025 навчальному році. Додаток до листа МОН від 30.08.2024 1.1/15776-24.

Державний стандарт базової і повної середньої освіти. Київ : КНТ, 2004. 88 с.

Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти. Київ: Офіційний вісник України. 2011. 49 с.

Григорович О. В. Хімія : підруч. для 7 класу загальноосвіт. навч. закл.. Харків : Ранок. 2015. 192 с.

Попель П. П., Крикля Л. С. Хімія : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. Київ : Академія. 2015. 192 с.

Ярошенко О. Г. Хімія : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. Київ : Сиція. 2015. 192 с.

Буринська Н. М. Хімія : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. Київ : Пед. думка, 2015. 112 с

Лашевська Г. А., Лашевська А. А. Хімія : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. Київ : Генеза, 2015. 192 с

Sindhu R. S. Teachers’ misconception concerning valence and valency in chemistry. Science Education International. 2021. Vol. 32, no. 4. P. 308–310. https://doi.org/10.33828/sei.v32.i4.5.

Jones R.M., Rudler E.M., & Preston C. Exploring the Concept of Valence and the Nature of Science via Generative Artificial Intelligence and General Chemistry Textbooks. Journal of Chemical Education. 2024. 101 (8). P. 3276–3283. URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jchemed.4c00271 (date of access: 28.02.2025).

Cambridge International AS & A Level Chemistry 9701. (2019). URL: https://www. cambridgeinternational.org/Images/554616-2022-2024-syllabus.pdf (date of access: 28.02.2025).

Державний стандарт профільної середньої освіти. Затверджений постановою Кабінету Міністрів України від 25.07.2024 № 851. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/851-2024-%D0%BF#Text (дата доступу: 28.02.2025).

Яворський В. Т. Стандартизація назв хімічних елементів, понять, термінів та визначень хімії – нагальне завдання сьогодення. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія : Хімія, технологія речовин та їх застосування. 2016. № 841. С. 48–53.

Norman N. C., Pringle P. G. In defence of oxidation states. Dalton Transactions. 2021. 51(2), 400–410. https://doi.org/10.1039/d0dt03914d (date of access: 28.02.2025).

PAC. Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994, 66, P. 1175. URL: https://goldbook.iupac.org/terms/view/V06588 (date of access: 28.02.2025).

Григорович О. В. Хімія : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закл. Харків : Ранок, 2021. 240 с.

Brecher J. Graphical representation standards for chemical structure diagrams (IUPAC Recommendations 2008)". Pure and Applied Chemistry. 2008. 80 (2): 277–410. DOI: 10.1351/pac200880020277. (date of access: 28.02.2025).

Jackson B. A., Harshman J., Miliordos E. Addressing the hypervalent model: a straightforward explanation of traditionally hypervalent molecules. Journal of Chemical Education, 2020. 97(10), 3638–3646. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.0c00368.

Nomenclature of Inorganic Chemistry, IUPAC Recommendations 2005, IUPAC Red Book, prepared for publication by Neil G. Connelly and Ture Damhus (senior editors), and Richard M. Hartshorn and Alan T. Hutton, RSC Publishing, 2005 [ISBN 0 85404 438 8]

Чухненко П. С. Оцінювання навчальних досягнень здобувачів освіти за групами результатів природничої освітньої галузі. Нова українська школа: від теорії до практики: збірник статей ІІ Всеукр. науково-практичної конф. з міжн. участю (м. Чернівці, 26 жовт. 2023 р.). Чернівці : ІППОЧО, С. 179–187.

Published

2025-05-27