V kemiji so valenčni elektroni elektroni, ki se nahajajo v najbolj zunanji elektronski lupini elementa. Znanje, kako najti število valenčnih elektronov v danem atomu, je za kemike pomembna veščina, saj te informacije določajo vrste kemičnih vezi, ki jih je mogoče ustvariti. Na srečo vse, kar potrebujete za iskanje valenčnih elektronov, je redna periodna tabela elementov.
Korak
1. del od 2: Iskanje valenčnih elektronov s periodnim sistemom
Neprehodne kovine
Korak 1. Poiščite periodni sistem elementov
Ta miza je barvno označena miza, sestavljena iz številnih različnih škatel, ki vsebujejo vse kemijske elemente, ki jih pozna človek. Periodni sistem ponuja obilo informacij o elementih - nekatere od teh podatkov bomo uporabili za določitev števila valenčnih elektronov v atomu, ki ga preučujemo. Običajno lahko te podatke najdete na naslovnici učbenika o kemiji. Na spletu so na voljo tudi dobre interaktivne mize.
Korak 2. Označite vsak stolpec v periodnem sistemu elementov od 1 do 18
Običajno imajo v periodnem sistemu vsi elementi v navpičnem stolpcu enako število valenčnih elektronov. Če vaša periodična tabela še nima številke v vsakem stolpcu, jo oštevilčite od 1 v skrajnem levem stolpcu do 18 v skrajnem desnem stolpcu. V znanstvenem smislu se ti stolpci imenujejo "skupina" element.
Če na primer uporabimo periodni sistem, kjer so skupine neštevilčene, bi napisali 1 nad vodikom (H), 2 nad berilijem (Be) in tako naprej do 18 nad helijem (He)
Korak 3. Poiščite svoj element v tabeli
Zdaj poiščite element, za katerega želite vedeti valenčne elektrone na mizi. To lahko storite s kemijskim simbolom (črka v vsakem polju), atomsko številko (številka v zgornjem levem kotu vsakega polja) ali drugimi informacijami, ki so vam na voljo v tabeli.
-
Za predstavitvene namene poiščimo valenčne elektrone za zelo pogosto uporabljen element: ogljik (C).
Ta element ima atomsko število 6. Ta element se nahaja nad skupino 14. V naslednjem koraku bomo poiskali njegove valenčne elektrone.
- V tem pododdelku ne bomo upoštevali prehodnih kovin, ki so elementi v kvadratnih blokih skupin 3 do 12. Ti elementi se nekoliko razlikujejo od drugih, zato koraki v tem pododdelku ne veljajo za ta element. Kako to storiti, preverite v spodnjem pododdelku.
Korak 4. S številkami skupin določite število valenčnih elektronov
Številko skupine neprehodne kovine lahko uporabimo za iskanje števila valenčnih elektronov v atomu elementa. Enota številke skupine je število valenčnih elektronov v atomu elementa. Z drugimi besedami:
- Skupina 1: 1 valenčni elektroni
- Skupina 2: 2 valentna elektrona
- Skupina 13: 3 valenčni elektroni
- Skupina 14: 4 valenčni elektroni
- Skupina 15: 5 valenčnih elektronov
- Skupina: 6 valenčnih elektronov
- Skupina: 7 valenčnih elektronov
- Skupina: 8 valentnih elektronov (razen helija, ki ima 2 valentna elektrona)
-
V našem primeru, ker je ogljik v skupini 14, lahko rečemo, da ima en ogljikov atom štirje valenčni elektroni.
Prehodna kovina
Korak 1. Poiščite elemente iz skupin 3 do 12
Kot je navedeno zgoraj, se elementi v skupinah od 3 do 12 imenujejo prehodne kovine in se obnašajo drugače kot drugi elementi glede na valenčne elektrone. V tem razdelku bomo razložili razliko, do te mere pogosto ni mogoče dodeliti valenčnih elektronov tem atomom.
- Za predstavitvene namene vzemimo Tantal (Ta), element 73. V naslednjih nekaj korakih bomo poiskali njegove valenčne elektrone (ali vsaj poskusili).
- Upoštevajte, da prehodne kovine vključujejo serije lantanidov in aktinidov (imenovane tudi redke zemeljske kovine) - dve vrsti elementov, ki se običajno nahajajo na dnu preostale tabele, začenši z lantanom in aktinijem. Vsi ti elementi vključujejo skupina 3 v periodnem sistemu.
2. korak Razumeti, da prehodne kovine nimajo tradicionalnih valenčnih elektronov
Razumevanje, da prehodne kovine v resnici ne delujejo tako kot preostali periodni sistem, zahteva malo razlage, kako elektroni delujejo v atomih. Za hiter pregled glejte spodaj ali preskočite ta korak, da takoj dobite odgovor.
- Ker se elektroni dodajajo atomom, se ti elektroni razvrščajo v različne orbitale - v bistvu različne regije okoli atoma, kjer so atomi sestavljeni. Običajno so valenčni elektroni atomi v najbolj zunanji lupini - z drugimi besedami, zadnji dodani atomi.
- Iz razlogov, ki so tukaj nekoliko zapleteni za razlago, ko so atomi dodani zunanji d lupini prehodne kovine (več o tem spodaj), se prvi atomi, ki vstopijo v lupino, ponavadi obnašajo kot navadni valenčni elektroni, toda po tem, elektronov se ne obnaša tako, elektroni iz drugih orbitalnih plasti pa včasih delujejo celo kot valenčni elektroni. To pomeni, da ima lahko atom več valenčnih elektronov, odvisno od tega, kako z njim manipuliramo.
- Za podrobnejšo razlago si oglejte stran dobrih valenčnih elektronov Clackamas Community College.
Korak 3. Določite število valentnih elektronov na podlagi njihove skupine
Tudi številka skupine elementa, ki ga gledate, vam lahko pove, koliko valenčnih elektronov ima. Za prehodne kovine pa ni vzorca, ki mu lahko sledite - številka skupine bo običajno ustrezala številu možnih valenčnih elektronov. Številke so:
- Skupina 3: 3 valenčni elektroni
- Skupina 4: 2 do 4 valenčni elektroni
- Skupina 5: 2 do 5 valenčnih elektronov
- Skupina 6: 2 do 6 valenčnih elektronov
- Skupina 7: 2 do 7 valenčnih elektronov
- Skupina 8: 2 ali 3 valentni elektroni
- Skupina 9: 2 ali 3 valentni elektroni
- Skupina 10: 2 ali 3 valenčni elektroni
- Skupina 11: 1 do 2 valenčna elektrona
- Skupina 12: 2 valentna elektrona
- V našem primeru, ker je Tantalum v skupini 5, lahko rečemo, da ima Tantalum med dva in pet valenčnih elektronov, odvisno od situacije.
2. del 2: Iskanje valenčnih elektronov s konfiguracijo elektronov
Korak 1. Naučite se brati elektronske konfiguracije
Drug način za iskanje valenčnih elektronov elementa je nekaj, kar se imenuje elektronska konfiguracija. Konfiguracija elektronov se morda zdi zapletena, vendar je to le način, kako elektronske orbitale predstaviti v atomu s črkami in številkami, in to je enostavno, če veste, kaj počnete.
-
Poglejmo primer konfiguracije elementa natrija (Na):
-
- 1 s22s22p63s1
-
-
Upoštevajte, da ta konfiguracija elektronov preprosto ponavlja tak vzorec:
-
- (številka) (črka)(številka zgoraj)(številka) (črka)(številka zgoraj)…
-
- … Itd. Vzorec (številka) (črka) najprej je ime elektronske orbite in (številka zgoraj) je število elektronov v tej orbiti - to je to!
-
Tako za naš primer pravimo, da ima natrij 2 elektrona v 1 s. Orbite dodano 2 elektrona v 2 s. Orbitalno dodano 6 elektronov v 2p orbitalah dodano 1 elektron v 3s orbiti.
Skupaj je 11 elektronov - natrij je element številka 11, zato je smiselno.
Korak 2. Poiščite elektronsko konfiguracijo za element, ki ga preučujete
Ko poznate elektronsko konfiguracijo elementa, je ugotovitev števila valentnih elektronov precej enostavna (razen seveda za prehodne kovine.) Če dobite konfiguracijo iz težave, lahko preidete na naslednji korak. Če morate sami pogledati, poglejte spodaj:
-
Tu je celotna elektronska konfiguracija za ununoctium (Uuo), številka elementa 118:
-
- 1 s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
-
-
Zdaj, ko imate konfiguracijo, morate le najti elektronsko konfiguracijo drugega atoma, da ta vzorec napolnite iz nič, dokler vam ne zmanjka elektronov. To je lažje, kot se sliši. Na primer, če želimo ustvariti orbitalni diagram za klor (Cl), element številka 17, ki ima 17 elektronov, bi to storili tako:
-
- 1 s22s22p63s23p5
-
- Upoštevajte, da se število elektronov poveča na 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. V končni orbiti morate le spremeniti količino - ostalo je enako, ker so orbitale pred zadnjo orbito polne.
- Za druge konfiguracije elektronov glejte tudi ta članek.
Korak 3. Dodajte elektrone v orbitalne lupine s pravilom okteta
Ko elektronu dodamo atom, padejo v različne orbitale po zgoraj navedenem vrstnem redu - prva dva elektrona gresta v 1s orbito, naslednja dva elektrona gresta v 2s orbito, naslednjih šest elektronov gre v 2p orbital in tako naprej. Ko delamo z atomi zunaj prehodnih kovin, pravimo, da te orbitale tvorijo orbitalne lupine okoli atoma, pri čemer je vsaka naslednja lupina bolj oddaljena od prejšnje lupine. Poleg prve lupine, ki lahko zadrži le dva elektrona, lahko vsaka lupina zadrži osem elektronov (poleg tega, spet pri delu s prehodnimi kovinami.) To se imenuje Pravilo okteta.
- Recimo, da pogledamo element Boron (B). Ker je atomsko število pet, vemo, da ima element pet elektronov in njegova elektronska konfiguracija izgleda tako: 1 s22s22p1. Ker ima prva orbitalna lupina le dva elektrona, vemo, da ima bor samo dve lupini: eno lupino z dvema 1s elektronoma in eno lupino s tremi elektroni iz 2s in 2p orbitale.
- Kot drug primer bi imel element, kot je klor, tri orbitalne lupine: eno z 1s elektroni, eno z dvema 2s elektronoma in šestimi 2p elektroni ter eno z dvema 3s elektronoma in petimi 3p elektroni.
Korak 4. Poiščite število elektronov v zunanji lupini
Zdaj, ko poznate elektronsko lupino vašega elementa, je zelo enostavno najti valentne elektrone: samo uporabite število elektronov v zunanji lupini. Če je zunanja lupina polna (z drugimi besedami, če ima zunanja lupina osem elektronov ali ima za prvo lupino dva), postane element inerten in se ne bo zlahka odzval z drugimi elementi. Vendar to pravilo spet ne velja za prehodne kovine.
Na primer, če uporabimo bor, ker so v drugi lupini trije elektroni, lahko rečemo, da ima bor tri valenčni elektroni.
Korak 5. Uporabite vrstice tabele kot skrajšani način za iskanje orbitalnih lupin
Vodoravne vrstice v periodnem sistemu se imenujejo "obdobje" element. Vsako obdobje, ki se začne na vrhu tabele, ustreza številu elektronskih lupin, ki jih ima atom v tem obdobju. Uporabite ga lahko kot skrajšani način, da ugotovite, koliko valenčnih elektronov ima element - pri štetju elektronov začnite levo od obdobja. Tudi pri tej metodi morate prezreti prehodne kovine.
-
Na primer, vemo, da ima element selen štiri orbitalne lupine, ker je v četrtem obdobju. Ker je šesti element na levi v četrtem obdobju (ne upoštevamo prehodnih kovin), vemo, da ima njegova četrta zunanja lupina šest elektronov, zato ima selen šest valenčnih elektronov.
Nasveti
- Upoštevajte, da je mogoče elektronsko konfiguracijo zapisati na jedrnat način z uporabo žlahtnih plinov (elementi v skupini 18) za zamenjavo orbitalov na začetku konfiguracije. Na primer, elektronsko konfiguracijo natrija lahko zapišemo kot [Ne] 3s1 - pravzaprav enako kot neon, vendar z enim dodatnim elektronom v 3s orbiti.
- Prehodne kovine imajo lahko valenčne lupine, ki niso popolnoma napolnjene. Določanje natančnega števila valenčnih elektronov v prehodnih kovinah vključuje načela kvantne teorije, ki jih ta člen ne obravnava.
- Upoštevajte, da se periodni sistem razlikuje od države do države. Zato preverite, ali uporabljate pravilno periodično tabelo, da se izognete zmedi.
