U hemiji su valentni elektroni elektroni koji se nalaze u najudaljenijem elektronskom omotaču elementa. Znati kako pronaći broj valentnih elektrona u danom atomu važna je vještina za kemičare jer ove informacije određuju vrste kemijskih veza koje se mogu formirati. Srećom, sve što vam je potrebno da pronađete valentne elektrone je redovna 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 njih koristiti za određivanje broja valentnih elektrona u atomu koji proučavamo. Obično ove podatke možete pronaći na naslovnici udžbenika iz hemije. Ovdje su na Internetu dostupni i dobri interaktivni stolovi.
Korak 2. Označite svaku kolonu u periodnom sistemu 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 svakoj koloni, numerirajte je od 1 u krajnjem lijevom stupcu do 18 u krajnjem desnom stupcu. U naučnom smislu, ove kolone se nazivaju "grupa" element.
Na primjer, ako koristimo periodni sustav u kojem su grupe nebrojene, napisali bismo 1 iznad vodika (H), 2 iznad berilijuma (Be) i tako dalje do 18 iznad helija (He)
Korak 3. Pronađite svoj element u tabeli
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 grupe 14. U sljedećem koraku ćemo tražiti njegove valentne elektrone.
- U ovom pododjeljku zanemarit ćemo prijelazne metale, koji su elementi u kvadratnim blokovima grupa 3 do 12. Ovi elementi se neznatno razlikuju od ostalih, pa se koraci u ovom pododsjeku ne odnose na taj element. Provjerite kako to učiniti u pododjeljku ispod.
Korak 4. Pomoću brojeva grupa 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
- Grupa 14: 4 valentna elektrona
- Grupa 15: 5 valentnih elektrona
- Grupa: 6 valentnih elektrona
- Grupa: 7 valentnih elektrona
- Grupa: 8 valentnih elektrona (osim helija koji ima 2 valentna elektrona)
-
U našem primjeru, budući da je ugljik u grupi 14, možemo reći da jedan atom ugljika ima četiri valentna elektrona.
Prelazni metal
Korak 1. Pronađite elemente iz grupa 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.
- U svrhu 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 sistemu.
Korak 2. Shvatite da prijelazni metali nemaju tradicionalne valentne elektrone
Shvaćanje da razlog zašto prijelazni metali zapravo ne funkcioniraju kao ostatak periodnog sistema zahtijeva malo objašnjenja kako elektroni rade u atomima. U nastavku pogledajte brzi pregled ili preskočite ovaj korak da biste odmah dobili odgovor.
- Kako se elektroni dodaju atomima, ti se elektroni razvrstavaju u različite orbitale - bitno različite regije oko atoma na kojima su atomi sastavljeni. 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, elektroni se ne ponašaju 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 dobrih elektrona valentnih elektrona Clackamas Community College -a.
Korak 3. Odredite broj valentnih elektrona na osnovu broja njihove grupe
Opet, grupni broj elementa koji gledate može vam reći koliko valentnih elektrona ima. Za prijelazne metale, međutim, ne možete slijediti obrazac - broj grupe obično će odgovarati broju mogućih valentnih elektrona. Brojevi su:
- Grupa 3: 3 valentna elektrona
- Grupa 4: 2 do 4 valentna elektrona
- Grupa 5: 2 do 5 valentnih elektrona
- Grupa 6: 2 do 6 valentnih elektrona
- Grupa 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, u zavisnosti od situacije.
Dio 2 od 2: Pronalaženje valentnih elektrona elektronskom konfiguracijom
Korak 1. Naučite čitati elektronske konfiguracije
Drugi način pronalaženja valentnih elektrona elementa je pomoću nečega što se naziva elektronska konfiguracija. Konfiguracija elektrona može izgledati komplicirano, ali to je samo način predstavljanja elektronskih orbitala u atomu slovima i brojevima, a lako je ako znate što radite.
-
Pogledajmo primjer konfiguracije za element natrij (Na):
-
- 1s22s22p63s1
-
-
Imajte na umu da ova konfiguracija elektrona jednostavno ponavlja obrazac poput ovog:
-
- (broj) (slovo)(broj iznad)(broj) (slovo)(broj iznad)…
-
- … Itd. Pattern (broj) (slovo) prvo je ime elektronske orbite i (broj iznad) je broj elektrona u toj orbiti - to je to!
-
Dakle, za naš primjer, kažemo da natrij ima 2 elektrona u orbiti 1 s 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
Kada znate elektronsku konfiguraciju elementa, pronalaženje broja valentnih elektrona prilično je jednostavno (osim, naravno, za prijelazne metale.) Ako vam je zadana konfiguracija iz problema, možete prijeći na sljedeći korak. Ako to morate sami pogledati, pogledajte ispod:
-
Evo potpune elektronske konfiguracije za ununoctium (Uuo), element broj 118:
-
- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
-
-
Sada kada imate konfiguraciju, sve što trebate učiniti da pronađete konfiguraciju elektrona drugog atoma je da ispunite 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:
-
- 1s22s22p63s23p5
-
- Primijetite da se broj elektrona povećava na 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 Oktetskog pravila
Kada 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 formiraju 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 Boron (B). Budući da je atomski broj pet, znamo da element ima pet elektrona i njegova elektronska konfiguracija izgleda ovako: 1s22s22p1. Budući da prva orbitalna ljuska ima samo dva elektrona, znamo da bor ima samo dvije ljuske: jednu ljusku sa dva 1s elektrona i jednu ljusku sa tri elektrona iz 2s i 2p orbitala.
- 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 je vrlo 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 redove tablice kao stenografski način za pronalaženje orbitalnih ljuski
Horizontalni redovi u periodnom sistemu se zovu "period" element. Počevši od vrha tablice, svako razdoblje odgovara broju elektronskih ljuski koje atom ima u tom razdoblju. Možete ga koristiti kao stenografski način da odredite koliko valentnih elektrona ima element - samo započnite s lijeve strane perioda 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 periodu (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 grupi 18) za zamjenu orbitala na početku konfiguracije. Na primjer, elektronska konfiguracija natrijuma može se napisati kao [Ne] 3s1 - zapravo, isto što i neon, ali s jednim dodatnim elektronom u 3s orbiti.
- Prijelazni metali mogu imati valentne ljuske koje nisu potpuno ispunjene. Određivanje tačnog broja valentnih elektrona u prijelaznim metalima uključuje principe kvantne teorije koji nisu obuhvaćeni ovim člankom.
- Imajte na umu da se periodni sustav razlikuje od zemlje do zemlje. Stoga provjerite koristite li ispravnu periodnu tablicu kako biste izbjegli zabunu.
