V chémii sú valenčné elektróny elektróny nachádzajúce sa v najvzdialenejšom elektrónovom obale prvku. Vedieť nájsť počet valenčných elektrónov v danom atóme je pre chemikov dôležitou zručnosťou, pretože tieto informácie určujú typy chemických väzieb, ktoré je možné vytvoriť. Našťastie na nájdenie valenčných elektrónov potrebujete iba pravidelnú periodickú tabuľku prvkov.
Krok
Časť 1 z 2: Hľadanie valenčných elektrónov s periodickou tabuľkou
Neprechodné kovy
Krok 1. Nájdite periodickú tabuľku prvkov
Táto tabuľka je farebne kódovaná tabuľka zložená z mnohých rôznych škatúľ obsahujúcich všetky chemické prvky, ktoré sú človeku známe. Periodická tabuľka poskytuje množstvo informácií o prvkoch - niektoré z týchto informácií použijeme na určenie počtu valenčných elektrónov v študovanom atóme. Tieto informácie zvyčajne nájdete na obálke učebnice chémie. K dispozícii sú tu aj dobré interaktívne tabuľky online.
Krok 2. Označte každý stĺpec v periodickej tabuľke prvkov od 1 do 18
V periodickej tabuľke majú všetky prvky vo zvislom stĺpci spravidla rovnaký počet valenčných elektrónov. Ak vaša periodická tabuľka ešte nemá číslo v každom stĺpci, očíslujte ho od 1 v stĺpci úplne vľavo do 18 v stĺpci úplne vpravo. Z vedeckého hľadiska sa tieto stĺpce nazývajú "skupina" element.
Ak napríklad použijeme periodickú tabuľku, v ktorej skupiny nie sú očíslované, napísali by sme 1 nad Vodík (H), 2 nad Beryllium (Be) atď. Až do 18 nad Hélium (He)
Krok 3. Nájdite svoj prvok v tabuľke
Teraz nájdite na stole prvok, pre ktorý chcete poznať valenčné elektróny. Môžete to urobiť pomocou chemického symbolu (písmeno v každom políčku), atómového čísla (číslo v ľavom hornom rohu každého poľa) alebo iných informácií, ktoré máte v tabuľke k dispozícii.
-
Na demonštračné účely nájdeme valenčné elektróny pre veľmi často používaný prvok: uhlík (C).
Tento prvok má atómové číslo 6. Tento prvok sa nachádza nad skupinou 14. V nasledujúcom kroku budeme hľadať jeho valenčné elektróny.
- V tomto podsekcii budeme ignorovať prechodné kovy, ktorými sú prvky v štvorcových blokoch skupín 3 až 12. Tieto prvky sa mierne líšia od ostatných, takže kroky v tomto pododdiele sa na tento prvok nevzťahujú. Pozrite sa, ako to urobiť v nižšie uvedenom pododdiele.
Krok 4. Na určenie počtu valenčných elektrónov použite čísla skupín
Skupinové číslo neprechodného kovu je možné použiť na nájdenie počtu valenčných elektrónov v atóme prvku. Jednotkové miesto čísla skupiny je počet valenčných elektrónov v atóme prvku. Inými slovami:
- Skupina 1: 1 valenčné elektróny
- Skupina 2: 2 valenčné elektróny
- Skupina 13: 3 valenčné elektróny
- Skupina 14: 4 valenčné elektróny
- Skupina 15: 5 valenčných elektrónov
- Skupina: 6 valenčných elektrónov
- Skupina: 7 valenčných elektrónov
- Skupina: 8 valenčných elektrónov (okrem hélia, ktoré má 2 valenčné elektróny)
-
V našom prípade, pretože uhlík je v skupine 14, môžeme povedať, že jeden atóm uhlíka má štyri valenčné elektróny.
Prechodový kov
Krok 1. Nájdite prvky zo skupín 3 až 12
Ako je uvedené vyššie, prvky v skupinách 3 až 12 sa nazývajú prechodné kovy a správajú sa odlišne od ostatných prvkov, pokiaľ ide o valenčné elektróny. V tejto časti vysvetlíme rozdiel, do určitej miery často nie je možné priradiť týmto atómom valenčné elektróny.
- Na demonštračné účely vezmeme tantal (Ta), prvok 73. V nasledujúcich niekoľkých krokoch budeme hľadať jeho valenčné elektróny (alebo sa o to aspoň pokúsime).
- Všimnite si toho, že medzi prechodné kovy patrí lantanid a aktinid (tiež nazývané kovy vzácnych zemín) - dva rady prvkov, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v spodnej časti zvyšku tabuľky, začínajúc lantánom a aktiniom. Všetky tieto prvky zahŕňajú skupina 3 v periodickej tabuľke.
Krok 2. Pochopte, že prechodné kovy nemajú tradičné valenčné elektróny
Pochopenie toho, že dôvod, prečo prechodové kovy v skutočnosti nefungujú ako zvyšok periodickej tabuľky, si vyžaduje malé vysvetlenie, ako elektróny pôsobia v atómoch. Stručný prehľad nájdete nižšie alebo preskočte tento krok a získajte odpoveď hneď.
- Keď sa elektróny pridávajú k atómom, tieto elektróny sa triedia na rôzne orbitaly - v podstate rôzne oblasti okolo atómu, kde sú atómy zostavené. Valenčnými elektrónmi sú zvyčajne atómy v najvzdialenejšom obale - inými slovami, pridané posledné atómy.
- Z dôvodov, ktoré je tu trochu komplikované vysvetliť, keď sa atómy pridajú do vonkajšieho obalu d prechodného kovu (viac o tom nižšie), prvé atómy, ktoré vstúpia do obalu, majú tendenciu pôsobiť ako bežné valenčné elektróny, ale potom elektróny sa tak nesprávajú a elektróny z iných orbitálnych vrstiev niekedy dokonca pôsobia ako valenčné elektróny. To znamená, že atóm môže mať viac valenčných elektrónov v závislosti od toho, ako sa s ním manipuluje.
- Podrobnejšie vysvetlenie nájdete na stránke o valenčných elektrónoch Clackamas Community College.
Krok 3. Určte počet valenčných elektrónov na základe čísla ich skupiny
Skupinové číslo prvku, na ktorý sa pozeráte, vám opäť môže povedať, koľko valenčných elektrónov má. Pre prechodné kovy však neexistuje žiadny vzorec, ktorý by ste mohli sledovať - číslo skupiny bude spravidla zodpovedať množstvu možných valenčných elektrónov. Čísla sú tieto:
- Skupina 3: 3 valenčné elektróny
- Skupina 4: 2 až 4 valenčné elektróny
- Skupina 5: 2 až 5 valenčných elektrónov
- Skupina 6: 2 až 6 valenčných elektrónov
- Skupina 7: 2 až 7 valenčných elektrónov
- Skupina 8: 2 alebo 3 valenčné elektróny
- Skupina 9: 2 alebo 3 valenčné elektróny
- Skupina 10: 2 alebo 3 valenčné elektróny
- Skupina 11: 1 až 2 valenčné elektróny
- Skupina 12: 2 valenčné elektróny
- V našom prípade, pretože Tantal je v skupine 5, môžeme povedať, že Tantal má medzi dva a päť valenčných elektrónov, v závislosti od situácie.
Časť 2 z 2: Hľadanie valenčných elektrónov podľa konfigurácie elektrónov
Krok 1. Naučte sa čítať konfigurácie elektrónov
Ďalším spôsobom, ako nájsť valenčné elektróny prvku, je niečo, čo sa nazýva elektrónová konfigurácia. Konfigurácia elektrónov sa môže zdať komplikovaná, ale je to len spôsob, ako reprezentovať elektrónové orbitaly v atóme písmenami a číslicami, a je to jednoduché, ak viete, čo robíte.
-
Pozrime sa na príklad konfigurácie prvku sodíka (Na):
-
- 1 s22 s22 str63 s1
-
-
Uvedomte si, že táto konfigurácia elektrónov jednoducho opakuje nasledujúci vzorec:
-
- (číslo) (písmeno)(číslo vyššie)(číslo) (písmeno)(číslo vyššie)…
-
- …atď. Vzor (číslo) (písmeno) prvý je názov elektrónového orbitálu a (číslo vyššie) je počet elektrónov v tomto orbitáli - to je ono!
-
V našom prípade teda hovoríme, že sodík má 2 elektróny za 1 s. Orbitál dodal 2 elektróny za 2 s. Orbitál dodal 6 elektrónov v 2p orbitáloch dodal 1 elektrón v orbitáli 3 s.
Spolu je to 11 elektrónov - sodík je prvok číslo 11, takže to dáva zmysel.
Krok 2. Nájdite konfiguráciu elektrónov pre prvok, ktorý študujete
Keď poznáte elektrónovú konfiguráciu prvku, zistenie počtu valenčných elektrónov je pomerne jednoduché (s výnimkou, samozrejme, pre prechodné kovy.) Ak dostanete konfiguráciu z problému, môžete prejsť na ďalší krok. Ak si to musíte vyhľadať sami, pozrite sa nižšie:
-
Tu je kompletná konfigurácia elektrónov pre ununoctium (Uuo), číslo prvku 118:
-
- 1 s22 s22 str63 s23 str64 s23d104 str65 s24d105 str66 s24f145d106 str67 s25f146d107 str6
-
-
Teraz, keď máte konfiguráciu, všetko, čo musíte urobiť, aby ste našli elektrónovú konfiguráciu iného atómu, je vyplniť tento vzorec od začiatku, kým vám nedôjdu elektróny. Je to jednoduchšie, ako to znie. Ak by sme napríklad chceli vytvoriť orbitálny diagram pre chlór (Cl), prvok číslo 17, ktorý má 17 elektrónov, urobili by sme to takto:
-
- 1 s22 s22 str63 s23 str5
-
- Všimnite si, že počet elektrónov je spolu 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Potrebujete len zmeniť sumu na konečnom orbitáli - zvyšok je rovnaký, pretože orbitály pred posledným orbitálom sú plné.
- Ďalšie konfigurácie elektrónov nájdete v tomto článku.
Krok 3. Pridajte elektróny do orbitálnych škrupín podľa pravidla Octet
Keď sa elektróny pridajú k atómu, spadnú do rôznych orbitálov v poradí uvedenom vyššie - prvé dva elektróny prejdú na orbitál 1 s, ďalšie dva elektróny na orbitál 2 s, ďalších šesť elektrónov prejde na orbitál 2 p a tak ďalej. Keď pracujeme s atómami mimo prechodných kovov, hovoríme, že tieto orbitály vytvárajú okolo atómu orbitálne škrupiny, pričom každý nasledujúci obal je ďalej od predchádzajúceho obalu. Okrem prvého obalu, ktorý môže obsahovať iba dva elektróny, môže každý obal obsahovať osem elektrónov (okrem toho opäť pri práci s prechodnými kovmi.) Toto sa nazýva Pravidlo oktetu.
- Povedzme napríklad, že sa pozrieme na prvok Boron (B). Pretože je atómové číslo päť, vieme, že prvok má päť elektrónov a jeho elektrónová konfigurácia vyzerá takto: 1 s22 s22 str1. Pretože prvý orbitálny obal má iba dva elektróny, vieme, že Boron má iba dva plášte: jeden obal s dvoma 1 s elektrónmi a jeden obal s tromi elektrónmi z orbitálov 2 s a 2 p.
- Ako ďalší príklad by prvok, ako je chlór, mal tri orbitálne škrupiny: jeden s 1 s elektrónmi, jeden s dvoma 2 s elektrónmi a šiestimi 2 p elektrónmi a jeden s dvoma 3 s elektrónmi a piatimi 3 p elektrónmi.
Krok 4. Nájdite počet elektrónov vo vonkajšom obale
Teraz, keď poznáte elektrónový obal svojho prvku, je nájdenie valenčných elektrónov veľmi jednoduché: stačí použiť počet elektrónov vo vonkajšom obale. Ak je najvzdialenejší obal plný (inými slovami, ak má najvzdialenejší obal osem elektrónov alebo pre prvý obal dva), prvok sa stane inertným a nebude ľahko reagovať s inými prvkami. Toto pravidlo však opäť neplatí pre prechodné kovy.
Ak napríklad použijeme bór, pretože v druhom obale sú tri elektróny, môžeme povedať, že bór áno tri valenčné elektróny.
Krok 5. Riadky tabuľky použite ako skrátený spôsob hľadania orbitálnych škrupín
Nazývajú sa horizontálne riadky v periodickej tabuľke "bodka" element. Začínajúc v hornej časti tabuľky, každé obdobie zodpovedá počtu elektrónových obalov, ktoré má atóm v tomto období. Môžete to použiť ako skrátený spôsob, ako určiť, koľko valenčných elektrónov má prvok - pri počítaní elektrónov jednoducho začnite na ľavej strane periódy. Pri tejto metóde opäť musíte ignorovať prechodné kovy.
-
Napríklad vieme, že prvok selén má štyri orbitálne škrupiny, pretože je vo štvrtom období. Pretože je to šiesty prvok zľava vo štvrtej perióde (ignorujúc prechodné kovy), vieme, že jeho štvrtý vonkajší obal má šesť elektrónov, a teda selén má šesť valenčných elektrónov.
Tipy
- Všimnite si toho, že elektrónovú konfiguráciu je možné napísať stručným spôsobom pomocou vzácnych plynov (prvky v skupine 18), ktoré nahradia orbitály na začiatku konfigurácie. Napríklad elektrónovú konfiguráciu sodíka je možné zapísať ako [Ne] 3s1 - v skutočnosti to isté ako neón, ale s jedným elektrónom navyše v orbitáli 3s.
- Prechodné kovy môžu mať valenčné subškrupiny, ktoré nie sú úplne vyplnené. Stanovenie presného počtu valenčných elektrónov v prechodných kovoch zahŕňa princípy kvantovej teórie, ktoré nie sú zahrnuté v tomto článku.
- Periodická tabuľka sa líši v závislosti od krajiny. Preto skontrolujte, či používate správnu periodickú tabuľku, aby nedošlo k zámene.
