Ķīmijā valences elektroni ir elektroni, kas atrodas elementa tālākajā elektronu apvalkā. Zināt, kā atrast valences elektronu skaitu noteiktā atomā, ķīmiķiem ir svarīga prasme, jo šī informācija nosaka veidojamo ķīmisko saišu veidus. Par laimi, viss, kas jums nepieciešams, lai atrastu valences elektronus, ir regulāra elementu periodiskā tabula.
Solis
1. daļa no 2: Valences elektronu atrašana, izmantojot periodisko tabulu
Pārejas metāli
1. solis. Atrodiet elementu periodisko tabulu
Šis galds ir krāsu kodēts galds, kas sastāv no daudzām dažādām kastēm, kurās ir visi cilvēkam zināmie ķīmiskie elementi. Periodiskajā tabulā ir daudz informācijas par elementiem - mēs izmantosim daļu no šīs informācijas, lai noteiktu valences elektronu skaitu mūsu pētītajā atomā. Parasti šo informāciju varat atrast uz ķīmijas mācību grāmatas vāka. Šeit ir pieejamas arī labas interaktīvas tabulas tiešsaistē.
2. solis. Iezīmējiet katru kolonnu elementu periodiskajā tabulā no 1 līdz 18
Parasti periodiskajā tabulā visiem elementiem vertikālā kolonnā ir vienāds valences elektronu skaits. Ja jūsu periodiskajā tabulā vēl nav neviena numura katrā kolonnā, numurējiet to no 1 kreisās puses kolonnā līdz 18 labajā kolonnā. Zinātniskā ziņā šīs slejas sauc "grupa" elements.
Piemēram, ja mēs izmantojam periodisko tabulu, kur grupas ir neskaitāmas, mēs rakstītu 1 virs ūdeņraža (H), 2 virs berilija (Be) un tā tālāk līdz 18 virs hēlija (He)
Solis 3. Atrodiet tabulā savu elementu
Tagad atrodiet uz galda elementu, par kuru vēlaties uzzināt valences elektronus. To var izdarīt, izmantojot ķīmisko simbolu (burts katrā lodziņā), atomu numuru (skaitli katras lodziņa augšējā kreisajā stūrī) vai jebkuru citu tabulā pieejamo informāciju.
-
Demonstrēšanas nolūkos atradīsim valences elektronus ļoti bieži lietotam elementam: ogleklis (C).
Šī elementa atomu skaits ir 6. Šis elements atrodas virs 14. grupas. Nākamajā solī mēs meklēsim tā valences elektronus.
- Šajā apakšnodaļā mēs ignorēsim pārejas metālus, kas ir elementi no 3. līdz 12. grupas kvadrātveida blokiem. Šie elementi nedaudz atšķiras no citiem, tāpēc šajā apakšiedaļā minētie soļi uz šo elementu neattiecas. Pārbaudiet, kā to izdarīt zemāk esošajā apakšsadaļā.
4. solis. Izmantojiet grupu numurus, lai noteiktu valences elektronu skaitu
Pārejas metāla grupas numuru var izmantot, lai atrastu valences elektronu skaitu elementa atomā. Grupas numura vienības vieta ir valences elektronu skaits elementa atomā. Citiem vārdiem sakot:
- 1. grupa: 1 valences elektroni
- 2. grupa: 2 valences elektroni
- 13. grupa: 3 valences elektroni
- 14. grupa: 4 valences elektroni
- 15. grupa: 5 valences elektroni
- Grupa: 6 valences elektroni
- Grupa: 7 valences elektroni
- Grupa: 8 valences elektroni (izņemot hēliju, kuram ir 2 valences elektroni)
-
Mūsu piemērā, tā kā ogleklis ir 14. grupā, mēs varam teikt, ka vienam oglekļa atomam ir četri valences elektroni.
Pārejas metāls
1. solis. Atrodiet elementus no 3. līdz 12. grupai
Kā minēts iepriekš, 3. līdz 12. grupas elementus sauc par pārejas metāliem, un tie darbojas atšķirīgi no citiem elementiem valences elektronu ziņā. Šajā sadaļā mēs izskaidrosim atšķirību, zināmā mērā bieži vien šiem atomiem nav iespējams piešķirt valences elektronus.
- Demonstrēšanas nolūkos ņemsim tantala (Ta) elementu 73. Turpmākajos soļos mēs meklēsim tā valences elektronus (vai vismaz mēģināsim).
- Ņemiet vērā, ka pārejas metāli ietver lantanīda un aktinīda (sauktu arī par retzemju metāliem) sēriju - divas elementu rindas, kas parasti atrodas pārējās tabulas apakšā, sākot ar lantānu un aktīniju. Visi šie elementi ietver 3. grupa periodiskajā tabulā.
2. Izprotiet, ka pārejas metāliem nav tradicionālu valences elektronu
Lai saprastu, ka pārejas metāli nedarbojas tāpat kā pārējā periodiskajā tabulā, ir nedaudz jāpaskaidro, kā elektroni darbojas atomos. Ātru pārskatu skatiet zemāk vai izlaidiet šo darbību, lai uzreiz saņemtu atbildi.
- Tā kā atomiem tiek pievienoti elektroni, šie elektroni tiek sakārtoti dažādās orbitālēs - būtībā dažādos reģionos ap atomu, kur atomi ir salikti. Parasti valences elektroni ir atomi ārējā apvalkā - citiem vārdiem sakot, pēdējie pievienotie atomi.
- Iemeslu dēļ, kurus šeit ir nedaudz sarežģīti izskaidrot, kad pārejas metāla ārējam d apvalkam pievieno atomus (vairāk par to zemāk), pirmie atomi, kas iekļuvuši čaulā, mēdz darboties kā parastie valences elektroni, bet pēc tam, elektroniem tā nerīkojas tā, un elektroni no citiem orbītas slāņiem dažreiz pat darbojas kā valences elektroni. Tas nozīmē, ka atomam var būt vairāki valences elektroni atkarībā no tā, kā ar to manipulē.
- Lai iegūtu sīkāku skaidrojumu, apskatiet Clackamas Community College labās valences elektronu lapu.
3. solis. Nosakiet valences elektronu skaitu, pamatojoties uz to grupas numuru
Atkal, skatāmā elementa grupas numurs var pateikt, cik valences elektronu tajā ir. Tomēr pārejas metāliem nav modeļa, pēc kura jūs varētu sekot - grupas numurs parasti atbilst vairākiem iespējamiem valences elektroniem. Skaitļi ir šādi:
- 3. grupa: 3 valences elektroni
- 4. grupa: 2 līdz 4 valences elektroni
- 5. grupa: 2 līdz 5 valences elektroni
- 6. grupa: 2 līdz 6 valences elektroni
- 7. grupa: 2 līdz 7 valences elektroni
- 8. grupa: 2 vai 3 valences elektroni
- 9. grupa: 2 vai 3 valences elektroni
- 10. grupa: 2 vai 3 valences elektroni
- 11. grupa: 1 līdz 2 valences elektroni
- 12. grupa: 2 valences elektroni
- Mūsu piemērā, tā kā tantala ir 5. grupā, mēs varam teikt, ka tantala ir starp divi un pieci valences elektroni, atkarībā no situācijas.
2. daļa no 2: Valences elektronu atrašana pēc elektronu konfigurācijas
1. solis. Uzziniet, kā lasīt elektronu konfigurācijas
Vēl viens veids, kā atrast elementa valences elektronus, ir kaut kas, ko sauc par elektronu konfigurāciju. Elektronu konfigurācija var šķist sarežģīta, taču tas ir tikai veids, kā attēlot elektronu orbitāles atomā ar burtiem un cipariem, un tas ir viegli, ja zināt, ko darāt.
-
Apskatīsim elementa nātrija (Na) konfigurācijas piemēru:
-
- 1s22s22p63s1
-
-
Ņemiet vērā, ka šī elektronu konfigurācija vienkārši atkārto šādu modeli:
-
- (numurs) (burts)(numurs iepriekš)(numurs) (burts)(numurs iepriekš)…
-
- … Utt. Raksts (numurs) (burts) pirmais ir elektronu orbītas nosaukums un (numurs iepriekš) ir elektronu skaits tajā orbitālā - tas arī viss!
-
Tātad, piemēram, mēs sakām, ka nātrija ir 2 elektroni 1s orbitālā piebilda 2 elektroni 2 sekundēs piebilda 6 elektroni 2p orbitālēs piebilda 1 elektrons 3s orbitālā.
Kopā ir 11 elektroni - nātrijs ir elementa numurs 11, tāpēc tam ir jēga.
2. solis. Atrodiet pētāmā elementa elektronu konfigurāciju
Kad jūs zināt elementa elektronu konfigurāciju, valences elektronu skaita noteikšana ir diezgan vienkārša (izņemot, protams, pārejas metālus.) Ja jums tiek dota konfigurācija no problēmas, varat pāriet uz nākamo soli. Ja jums tas ir jāmeklē pašam, apskatiet zemāk:
-
Šeit ir pilna elektronu konfigurācija ununoktijam (Uuo), elementa numurs 118:
-
- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67. s25f146d107p6
-
-
Tagad, kad jums ir konfigurācija, viss, kas jums jādara, lai atrastu cita atoma elektronu konfigurāciju, ir aizpildīt šo modeli no nulles, līdz beidzas elektroni. Tas ir vieglāk, nekā izklausās. Piemēram, ja mēs gribētu izveidot orbītas diagrammu hloram (Cl), elementa numuram 17, kurā ir 17 elektroni, mēs to darītu šādi:
-
- 1s22s22p63s23p5
-
- Ņemiet vērā, ka elektronu skaits ir 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Jums vienkārši jāmaina summa pēdējā orbitālā - pārējais ir vienāds, jo orbitāles pirms pēdējās orbitālās ir pilnas.
- Citas elektronu konfigurācijas skatiet arī šajā rakstā.
3. solis. Pievienojiet orbītas apvalkiem elektronus, izmantojot okteta noteikumu
Pievienojot atomam elektronus, tie nonāk dažādās orbitālēs iepriekš uzskaitītajā secībā - pirmie divi elektroni nonāk 1s orbitālā, nākamie divi elektroni 2s orbitālā, nākamie seši elektroni iet 2p orbitālā un tā tālāk. Strādājot ar atomiem ārpus pārejas metāliem, mēs sakām, ka šīs orbitāles veido orbītas apvalkus ap atomu, un katrs nākamais apvalks atrodas tālāk no iepriekšējā apvalka. Papildus pirmajam apvalkam, kurā var būt tikai divi elektroni, katrā apvalkā var būt astoņi elektroni (turklāt atkal, strādājot ar pārejas metāliem.) Okteta noteikums.
- Piemēram, pieņemsim, ka mēs aplūkojam elementu Bors (B). Tā kā atomu skaitlis ir pieci, mēs zinām, ka elementam ir pieci elektroni un tā elektronu konfigurācija izskatās šādi: 1s22s22p1. Tā kā pirmajā orbitālajā apvalkā ir tikai divi elektroni, mēs zinām, ka boram ir tikai divi apvalki: viens apvalks ar diviem 1s elektroniem un viens apvalks ar trim elektroniem no 2s un 2p orbitālēm.
- Piemēram, tādam elementam kā hloram būtu trīs orbītas apvalki: viens ar 1s elektroniem, viens ar diviem 2s elektroniem un sešiem 2p elektroniem un viens ar diviem 3s elektroniem un pieciem 3p elektroniem.
4. solis. Atrodiet elektronu skaitu ārējā apvalkā
Tagad, kad jūs zināt sava elementa elektronu apvalku, valences elektronu atrašana ir ļoti vienkārša: vienkārši izmantojiet elektronu skaitu ārējā apvalkā. Ja ārējais apvalks ir pilns (citiem vārdiem sakot, ja ārējā apvalkā ir astoņi elektroni vai pirmajam apvalkam ir divi), elements kļūst inerts un viegli nereaģēs ar citiem elementiem. Tomēr atkal šis noteikums neattiecas uz pārejas metāliem.
Piemēram, ja mēs izmantojam boru, tā kā otrajā apvalkā ir trīs elektroni, mēs varam teikt, ka boram ir trīs valences elektroni.
5. solis. Izmantojiet tabulas rindas kā saīsinātu veidu, kā atrast orbītas apvalkus
Periodiskās tabulas horizontālās rindas tiek sauktas "periods" elements. Sākot no tabulas augšdaļas, katrs periods atbilst elektronu čaumalu skaitam, kāds atomam ir šajā periodā. To var izmantot kā saīsinātu veidu, lai noteiktu, cik elementam ir valences elektronu - vienkārši sāciet perioda kreisajā pusē, skaitot elektronus. Atkal, šai metodei ir jāignorē pārejas metāli.
-
Piemēram, mēs zinām, ka elementam selēns ir četri orbītas apvalki, jo tas atrodas ceturtajā periodā. Tā kā ceturtajā periodā tas ir sestais elements no kreisās puses (ignorējot pārejas metālus), mēs zinām, ka tā ceturtajā ārējā apvalkā ir seši elektroni, un tādējādi selēnam ir seši valences elektroni.
Padomi
- Ņemiet vērā, ka elektronu konfigurāciju var uzrakstīt kodolīgi, izmantojot cēlgāzes (18. grupas elementus), lai konfigurācijas sākumā aizstātu orbitāles. Piemēram, nātrija elektronu konfigurāciju var uzrakstīt kā [Ne] 3s1 - faktiski tādu pašu kā neonu, bet ar vienu papildu elektronu 3s orbitālā.
- Pārejas metāliem var būt valences apakškorpusi, kas nav pilnībā piepildīti. Precīzā valences elektronu skaita noteikšana pārejas metālos ietver kvantu teorijas principus, uz kuriem šis raksts neattiecas.
- Ņemiet vērā, ka periodiskā tabula dažādās valstīs atšķiras. Tāpēc pārbaudiet, vai izmantojat pareizo periodisko tabulu, lai izvairītos no neskaidrībām.
