U kemiji su valentni elektroni elektroni koji se nalaze u najudaljenijoj elektronskoj ljusci elementa. Znati kako pronaći broj valentnih elektrona u danom atomu važna je vještina za kemičare jer ti podaci određuju vrste kemijskih veza koje se mogu stvoriti. Srećom, sve što vam je potrebno za pronalaženje valentnih elektrona je pravilna periodna tablica elemenata.
Korak
1. dio 2: Pronalaženje valentnih elektrona s periodnim sustavom
Neprelazni metali
Korak 1. Pronađite periodni sustav elemenata
Ova tablica je tablica označena bojama sastavljena od mnogo različitih kutija koje sadrže sve kemijske elemente poznate čovjeku. Periodni sustav pruža mnoštvo informacija o elementima - neke ćemo od tih podataka upotrijebiti za određivanje broja valentnih elektrona u atomu koji proučavamo. Obično ove podatke možete pronaći na naslovnici udžbenika iz kemije. Ovdje su na Internetu dostupni i dobri interaktivni stolovi.
Korak 2. Označite svaki stupac u periodnom sustavu elemenata od 1 do 18
Obično u periodnom sustavu svi elementi u okomitom stupcu imaju isti broj valentnih elektrona. Ako vaša periodna tablica već nema broj u svakom stupcu, numerirajte ga od 1 u krajnjem lijevom stupcu do 18 u krajnjem desnom stupcu. U znanstvenom smislu ti se stupci nazivaju "skupina" element.
Na primjer, ako koristimo periodni sustav gdje su grupe nebrojene, napisali bismo 1 iznad vodika (H), 2 iznad berilija (Be) i tako dalje do 18 iznad helija (He)
Korak 3. Pronađite svoj element u tablici
Sada pronađite element za koji želite znati valentne elektrone na stolu. To možete učiniti pomoću kemijskog simbola (slovo u svakom okviru), atomskog broja (broj u gornjem lijevom kutu svakog okvira) ili bilo kojih drugih podataka koji su vam dostupni u tablici.
-
U svrhu demonstracije, pronađimo valentne elektrone za vrlo često korišteni element: ugljik (C).
Ovaj element ima atomski broj 6. Ovaj element se nalazi iznad skupine 14. U sljedećem koraku potražit ćemo njegove valentne elektrone.
- U ovom pododjeljku zanemarit ćemo prijelazne metale, koji su elementi u kvadratnim blokovima skupina 3 do 12. Ti se elementi neznatno razlikuju od ostalih, pa se koraci u ovom pododsjeku ne odnose na taj element. Kako to učiniti provjerite u pododjeljku ispod.
Korak 4. Pomoću brojeva skupina odredite broj valentnih elektrona
Broj grupe neprolaznog metala može se koristiti za pronalaženje broja valentnih elektrona u atomu elementa. Mjesto jedinice broja grupe je broj valentnih elektrona u atomu elementa. Drugim riječima:
- Grupa 1: 1 valentni elektroni
- Grupa 2: 2 valentna elektrona
- Grupa 13: 3 valentna elektrona
- Skupina 14: 4 valentna elektrona
- Skupina 15: 5 valentnih elektrona
- Grupa: 6 valentnih elektrona
- Skupina: 7 valentnih elektrona
- Grupa: 8 valentnih elektrona (osim helija koji ima 2 valentna elektrona)
-
U našem primjeru, budući da je ugljik u skupini 14, možemo reći da jedan atom ugljika ima četiri valentna elektrona.
Prijelazni metal
Korak 1. Pronađite elemente iz skupina 3 do 12
Kao što je gore navedeno, elementi u skupinama 3 do 12 nazivaju se prijelazni metali i ponašaju se drugačije od ostalih elemenata u smislu valentnih elektrona. U ovom odjeljku ćemo objasniti razliku, do određene mjere, često nije moguće dodijeliti valentne elektrone tim atomima.
- Za potrebe demonstracije uzmimo Tantal (Ta), element 73. U sljedećih nekoliko koraka potražićemo njegove valentne elektrone (ili, barem, pokušati).
- Imajte na umu da prijelazni metali uključuju niz lantanida i aktinida (koji se nazivaju i rijetki zemni metali) - dva reda elemenata koji se obično nalaze pri dnu ostatka tablice, počevši od lantana i aktinija. Svi ovi elementi uključuju grupa 3 u periodnom sustavu.
Korak 2. Shvatite da prijelazni metali nemaju tradicionalne valentne elektrone
Shvaćanje da razlog zašto prijelazni metali zapravo ne rade poput ostatka periodnog sustava zahtijeva malo objašnjenja kako elektroni rade u atomima. U nastavku pogledajte brzi pregled ili preskočite ovaj korak da biste odmah dobili odgovor.
- Kako se atomi dodaju elektroni, ti se elektroni razvrstavaju u različite orbitale - bitno različite regije oko atoma na kojima su atomi okupljeni. Obično su valentni elektroni atomi u najudaljenijoj ljusci - drugim riječima, posljednji dodani atomi.
- Iz razloga koji su ovdje malo komplicirani za objašnjenje, kada se atomi dodaju vanjskoj d ljusci prijelaznog metala (više o tome u nastavku), prvi atomi koji uđu u ljusku ponašaju se poput običnih valentnih elektrona, ali nakon toga, elektrona ne ponaša se tako, a elektroni iz drugih orbitalnih slojeva ponekad se čak ponašaju kao valentni elektroni. To znači da atom može imati više valentnih elektrona ovisno o tome kako se njime manipulira.
- Za detaljnije objašnjenje pogledajte stranicu s dobrim valentnim elektronima Clackamas Community Collegea.
Korak 3. Odredite broj valentnih elektrona na temelju broja njihove grupe
Opet, grupni broj elementa koji gledate može vam reći koliko ima valentnih elektrona. Za prijelazne metale, međutim, ne možete slijediti obrazac - broj grupe obično će odgovarati broju mogućih valentnih elektrona. Brojevi su:
- Skupina 3: 3 valentna elektrona
- Skupina 4: 2 do 4 valentna elektrona
- Skupina 5: 2 do 5 valentnih elektrona
- Grupa 6: 2 do 6 valentnih elektrona
- Skupina 7: 2 do 7 valentnih elektrona
- Grupa 8: 2 ili 3 valentna elektrona
- Grupa 9: 2 ili 3 valentna elektrona
- Grupa 10: 2 ili 3 valentna elektrona
- Grupa 11: 1 do 2 valentna elektrona
- Grupa 12: 2 valentna elektrona
- U našem primjeru, budući da je Tantalum u grupi 5, možemo reći da Tantalum ima između dva i pet valentnih elektrona, ovisno o situaciji.
Dio 2 od 2: Pronalaženje valentnih elektrona konfiguracijom elektrona
Korak 1. Naučite čitati elektronske konfiguracije
Drugi način pronalaženja valentnih elektrona elementa je nešto što se naziva konfiguracija elektrona. Konfiguracija elektrona može se činiti kompliciranom, ali to je samo način predstavljanja elektronskih orbitala u atomu slovima i brojkama, a lako je ako znate što radite.
-
Pogledajmo primjer konfiguracije za element natrij (Na):
-
- 1 s22s22 str63s1
-
-
Imajte na umu da ova konfiguracija elektrona jednostavno ponavlja uzorak poput ovog:
-
- (broj) (slovo)(broj gore)(broj) (slovo)(broj gore)…
-
- … Itd. Uzorak (broj) (slovo) prvo je ime elektronske orbite i (broj gore) je broj elektrona u toj orbiti - to je to!
-
Dakle, za naš primjer kažemo da natrij ima 2 elektrona u 1 s. Orbitala dodano 2 elektrona u 2 s. Orbitalno dodano 6 elektrona u 2p orbitalama dodano 1 elektron u 3s orbiti.
Ukupno ima 11 elektrona - natrij je element broj 11, pa ima smisla.
Korak 2. Pronađite elektronsku konfiguraciju za element koji proučavate
Nakon što znate elektronsku konfiguraciju elementa, pronalaženje broja valentnih elektrona prilično je jednostavno (osim, naravno, za prijelazne metale.) Ako ste dobili konfiguraciju iz problema, možete prijeći na sljedeći korak. Ako to morate sami pogledati, pogledajte ispod:
-
Evo potpune konfiguracije elektrona za ununoctium (Uuo), element broj 118:
-
- 1 s22s22 str63s23p64s23d104 str65s24d105 str66s24f145d106 str67s25f146d107 str6
-
-
Sada kada imate konfiguraciju, sve što trebate učiniti da pronađete elektronsku konfiguraciju drugog atoma je ispuniti ovaj obrazac ispočetka sve dok vam ne ponestane elektrona. Ovo je lakše nego što zvuči. Na primjer, ako želimo stvoriti orbitalni dijagram za klor (Cl), element broj 17, koji ima 17 elektrona, učinili bismo to ovako:
-
- 1 s22s22 str63s23p5
-
- Primijetite da se broj elektrona zbraja do 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Samo trebate promijeniti iznos u posljednjoj orbiti - ostalo je isto jer su orbitale prije posljednje orbite pune.
- Za ostale konfiguracije elektrona pogledajte i ovaj članak.
Korak 3. Dodajte elektrone u orbitalne ljuske pomoću pravila okteta
Kad se elektroni dodaju atomu, oni padaju u različite orbitale gore navedenim redoslijedom - prva dva elektrona idu u 1s orbitalu, sljedeća dva elektrona idu u 2s orbitalu, sljedećih šest elektrona ide u 2p orbitalu, i tako dalje. Kada radimo s atomima izvan prijelaznih metala, kažemo da te orbitale tvore orbitalne ljuske oko atoma, pri čemu je svaka uzastopna ljuska dalje od prethodne ljuske. Osim prve ljuske, koja može držati samo dva elektrona, svaka ljuska može držati osam elektrona (osim toga, opet, pri radu s prijelaznim metalima.) To se naziva Pravilo okteta.
- Na primjer, recimo da pogledamo element Bor (B). Budući da je atomski broj pet, znamo da element ima pet elektrona i njegova elektronska konfiguracija izgleda ovako: 1s22s22 str1. Budući da prva orbitalna ljuska ima samo dva elektrona, znamo da bor ima samo dvije ljuske: jednu ljusku s dva 1s elektrona i jednu ljusku s tri elektrona iz 2s i 2p orbitale.
- Kao drugi primjer, element kao što je klor imao bi tri orbitalne ljuske: jednu s 1s elektronima, jednu s dva 2s elektrona i šest 2p elektrona, te jednu s dva 3s elektrona i pet 3p elektrona.
Korak 4. Pronađite broj elektrona u vanjskoj ljusci
Sada kada znate elektronsku ljusku vašeg elementa, pronalaženje valentnih elektrona vrlo je jednostavno: samo upotrijebite broj elektrona u vanjskoj ljusci. Ako je krajnja ljuska puna (drugim riječima, ako najudaljenija ljuska ima osam elektrona, ili za prvu ljusku ima dva), element postaje inertan i neće lako reagirati s drugim elementima. Međutim, opet se ovo pravilo ne odnosi na prijelazne metale.
Na primjer, ako koristimo bor, budući da u drugoj ljusci postoje tri elektrona, možemo reći da bor ima tri valentni elektroni.
Korak 5. Koristite retke tablice kao stenografski način za pronalaženje orbitalnih ljuski
Nazivaju se vodoravni redovi u periodnom sustavu "razdoblje" element. Počevši od vrha tablice, svako razdoblje odgovara broju elektronskih ljuski koje atom ima u tom razdoblju. Možete ga koristiti kao stenografski način za određivanje koliko valentnih elektrona ima element - samo započnite s lijeve strane razdoblja pri brojanju elektrona. Opet, morate zanemariti prijelazne metale za ovu metodu.
-
Na primjer, znamo da element selen ima četiri orbitalne ljuske jer se nalazi u četvrtom razdoblju. Budući da je to šesti element slijeva u četvrtom razdoblju (zanemarujući prijelazne metale), znamo da njegova četvrta vanjska ljuska ima šest elektrona, pa selen ima šest valentnih elektrona.
Savjeti
- Imajte na umu da se elektronska konfiguracija može zapisati na sažet način pomoću plemenitih plinova (elementi u skupini 18) za zamjenu orbitala na početku konfiguracije. Na primjer, elektronska konfiguracija natrija može se napisati kao [Ne] 3s1 - zapravo, isto što i neona, ali s jednim dodatnim elektronom u 3s orbiti.
- Prijelazni metali mogu imati valentne ljuske koje nisu potpuno ispunjene. Određivanje točnog broja valentnih elektrona u prijelaznim metalima uključuje načela kvantne teorije koja nisu obuhvaćena ovim člankom.
- Imajte na umu da se periodni sustav razlikuje od zemlje do zemlje. Stoga provjerite koristite li ispravnu periodnu tablicu kako ne bi došlo do zabune.
