Keemias on valentselektronid elektronid, mis asuvad elemendi kõige välisemas elektronkihis. Keemikute jaoks on oluline oskus teada, kuidas leida valentselektronite arvu antud aatomis, sest see teave määrab kindlaks, milliseid keemilisi sidemeid saab moodustada. Õnneks on valentselektronide leidmiseks vaja ainult elementide regulaarset perioodilist tabelit.
Samm
Osa 1: Valentselektronide leidmine perioodilise tabeli abil
Mitte-üleminekumetallid
Samm 1. Leidke elementide perioodiline tabel
See tabel on värvikoodiga laud, mis koosneb paljudest erinevatest kastidest, mis sisaldavad kõiki inimesele tuntud keemilisi elemente. Perioodiline tabel sisaldab hulgaliselt teavet elementide kohta - osa sellest teabest kasutame valentselektronide arvu määramiseks uuritavas aatomis. Tavaliselt leiate selle teabe keemiaõpiku kaanelt. Siin on saadaval ka häid interaktiivseid tabeleid.
Samm 2. Märgistage perioodilise tabeli iga veeru elemendid vahemikus 1 kuni 18
Tavaliselt on perioodilisustabelis kõigil vertikaalse veeru elementidel sama arv valentselektroneid. Kui teie perioodilisustabelis ei ole juba igas veerus numbrit, nummerdage see 1 -st vasakpoolses veerus 18 -ni parempoolses veerus. Teaduslikus mõttes nimetatakse neid veerge "Grupp" element.
Näiteks kui kasutame perioodilist tabelit, kus rühmad on nummerdamata, kirjutaksime 1 vesiniku (H) kohal, 2 berülliumi (Be) kohal ja nii edasi kuni 18 kohal heeliumi (He) kohal
Samm 3. Leidke tabelist oma element
Nüüd leidke tabelist element, mille valentselektronid soovite teada. Seda saate teha, kasutades keemilist sümbolit (täht igas kastis), aatomnumbrit (number iga kasti vasakus ülanurgas) või muud tabelis saadaolevat teavet.
-
Demonstreerimiseks otsigem valentselektronid väga sageli kasutatava elemendi jaoks: süsinik (C).
Selle elemendi aatomnumber on 6. See element asub rühma 14. kohal. Järgmises etapis otsime selle valentselektronid.
- Selles alajaotises ignoreerime siirdemetalle, mis on rühmade 3 kuni 12 ruudukujuliste plokkide elemendid. Need elemendid erinevad teistest veidi, seega ei kehti selle alajao sammud selle elemendi kohta. Kuidas seda teha, vaadake allolevast alajaotisest.
Samm 4. Valentselektronide arvu määramiseks kasutage rühmanumbreid
Üleminekuvälise metalli rühma numbrit saab kasutada valentselektronite arvu leidmiseks elemendi aatomis. Rühma numbri ühikukoht on valentselektronide arv elemendi aatomis. Teisisõnu:
- Rühm 1: 1 valentselektronid
- Rühm 2: 2 valentselektroni
- Rühm 13: 3 valentselektroni
- Rühm 14: 4 valentselektroni
- Rühm 15: 5 valentselektroni
- Rühm: 6 valentselektroni
- Rühm: 7 valentselektroni
- Rühm: 8 valentselektroni (välja arvatud heelium, millel on 2 valentselektroni)
-
Meie näites, kuna süsinik on rühmas 14, võime öelda, et ühel süsinikuaatomil on neli valentselektroni.
Siirdemetall
Samm 1. Leidke rühmade 3 kuni 12 elemendid
Nagu eespool märgitud, nimetatakse rühmade 3 kuni 12 elemente siirdemetallideks ja need käituvad valentselektronide osas teistest elementidest erinevalt. Selles osas selgitame erinevust, mingil määral ei ole sageli võimalik nendele aatomitele valentselektroone määrata.
- Näitlikuks otstarbeks võtame tantaali (Ta), elemendi 73. Järgnevatel sammudel otsime selle valentselektroneid (või vähemalt proovime).
- Pange tähele, et siirdemetallide hulka kuuluvad lantaniidi ja aktiniidi (nimetatakse ka haruldaste muldmetallideks) seeriad - kaks rida elemente, mis asuvad tavaliselt ülejäänud tabeli allosas, alustades lantaanist ja aktiiniumist. Kõik need elemendid hõlmavad rühm 3 perioodilisustabelis.
Samm 2. Mõista, et siirdemetallidel pole traditsioonilisi valentselektroneid
Mõistmine, et põhjus, miks siirdemetallid tegelikult ei tööta nagu ülejäänud perioodiline tabel, nõuab natuke selgitust selle kohta, kuidas elektronid aatomites töötavad. Kiire ülevaate saamiseks vaadake allpool või jätke see samm vahele, et saada kohe vastus.
- Kui aatomitele lisatakse elektrone, sorteeritakse need elektronid erinevatesse orbitaalidesse - sisuliselt erinevatesse aatomi piirkondadesse, kus aatomid on kokku pandud. Tavaliselt on valentselektronid äärepoolseima kesta aatomid - teisisõnu viimased aatomid.
- Põhjustel, mida on siin natuke keeruline seletada, kui siirdemetalli välisele d -kestale lisatakse aatomeid (lähemalt allpool), kipuvad esimesed kesta sisenevad aatomid toimima nagu tavalised valentselektronid, kuid pärast seda elektronid, see ei käitu nii ja teistest orbitaalkihtidest pärit elektronid toimivad mõnikord isegi valentselektronidena. See tähendab, et aatomil võib olla mitu valentselektroni sõltuvalt sellest, kuidas seda töödeldakse.
- Üksikasjalikuma selgituse saamiseks vaadake Clackamas Community College'i heade valentselektronide lehte.
Samm 3. Määrake valentselektronide arv nende rühma arvu alusel
Jällegi võib vaadeldava elemendi grupinumber teile öelda, kui palju valentselektroneid sellel on. Siirdemetallide puhul pole aga mingit mustrit, mida saaksite järgida - rühma number vastab tavaliselt mitmele võimalikule valentselektronile. Numbrid on järgmised:
- Rühm 3: 3 valentselektroni
- Rühm 4: 2 kuni 4 valentselektroni
- Rühm 5: 2 kuni 5 valentselektroni
- Rühm 6: 2 kuni 6 valentselektroni
- Rühm 7: 2 kuni 7 valentselektroni
- Rühm 8: 2 või 3 valentselektroni
- Rühm 9: 2 või 3 valentselektroni
- Rühm 10: 2 või 3 valentselektroni
- Rühm 11: 1 kuni 2 valentselektroni
- Rühm 12: 2 valentselektroni
- Meie näites, kuna tantaal on 5. rühmas, võime öelda, et tantaalil on nende vahel kaks ja viis valentselektroni, olenevalt olukorrast.
Osa 2: Valentselektronide leidmine elektronide konfiguratsiooni järgi
Samm 1. Siit saate teada, kuidas lugeda elektronkonfiguratsioone
Teine võimalus elemendi valentselektronide leidmiseks on midagi, mida nimetatakse elektronide konfiguratsiooniks. Elektronide konfiguratsioon võib tunduda keeruline, kuid see on lihtsalt viis elektronide orbitaalide tähistamiseks aatomis tähtede ja numbritega ning see on lihtne, kui teate, mida teete.
-
Vaatame elemendi naatriumi (Na) konfiguratsiooni näiteid:
-
- 1s22s22p63s1
-
-
Pange tähele, et see elektronide konfiguratsioon kordab lihtsalt sellist mustrit:
-
- (number) (täht)(number eespool)(number) (täht)(number eespool)…
-
- …jne. Muster (number) (täht) esimene on elektronorbiidi nimi ja (number eespool) on elektronide arv sellel orbitaalil - see on kõik!
-
Niisiis, näiteks, ütleme, et naatriumis on 2 elektroni 1 sekundi jooksul lisatud 2 elektroni 2 sekundi jooksul lisatud 6 elektroni 2p orbitaalidel lisatud 1 elektron 3s orbitaalil.
Kokku on 11 elektroni - naatrium on elemendi number 11, seega on see mõttekas.
Samm 2. Leidke uuritava elemendi elektronide konfiguratsioon
Kui teate elemendi elektronkonfiguratsiooni, on valentselektronide arvu leidmine üsna lihtne (välja arvatud muidugi siirdemetallide puhul.) Kui teile antakse probleemist konfiguratsioon, võite liikuda järgmise sammu juurde. Kui peate selle ise otsima, vaadake allpool:
-
Siin on ununoctium (Uuo), elemendi number 118 täielik elektronide konfiguratsioon:
-
- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
-
-
Nüüd, kui teil on konfiguratsioon, ei pea te teise aatomi elektronkonfiguratsiooni leidmiseks täitma seda mustrit nullist kuni elektronide tühjenemiseni. See on lihtsam kui tundub. Näiteks kui me sooviksime luua kloori (Cl), elemendi number 17, millel on 17 elektroni, orbitaalskeemi, teeksime seda järgmiselt:
-
- 1s22s22p63s23p5
-
- Pange tähele, et elektronide arv on kokku 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Peate lihtsalt muutma summat viimasel orbitaalil - ülejäänud on sama, sest orbitaalid enne viimast on täis.
- Teiste elektronide konfiguratsioonide kohta vaadake ka seda artiklit.
Samm 3. Lisage orbitaalkestadele elektronid okteti reegliga
Kui aatomile lisatakse elektronid, satuvad nad erinevatesse orbitaalidesse ülaltoodud järjekorras - kaks esimest elektroni lähevad 1s orbitaalile, kaks järgmist elektroni 2s orbitaalile, järgmised kuus elektroni 2p orbitaalile ja nii edasi. Kui töötame aatomitega väljaspool siirdemetalle, siis ütleme, et need orbitaalid moodustavad aatomi ümber orbitaalkestad, kusjuures iga järgnev kest jääb eelmisest kestast kaugemale. Lisaks esimesele kestale, mis mahutab ainult kaks elektroni, mahub igasse kesta kaheksa elektroni (pealegi, siirdemetallidega töötades.) Seda nimetatakse Okteti reegel.
- Oletame näiteks, et vaatame elementi Boor (B). Kuna aatomnumber on viis, teame, et elemendil on viis elektroni ja selle elektronkonfiguratsioon näeb välja selline: 1s22s22p1. Kuna esimesel orbitaalkestal on ainult kaks elektroni, teame, et booril on ainult kaks kesta: üks kest kahe 1s elektroniga ja üks kest kolme elektroniga 2s ja 2p orbitaalidelt.
- Teise näitena võiks sellisel elemendil nagu kloor olla kolm orbitaalkesta: üks 1s elektronidega, teine 2s elektronidega ja kuus 2p elektroni ning teine kahe 3s elektroni ja viie 3p elektroniga.
Samm 4. Leidke väliskesta elektronide arv
Nüüd, kui teate oma elemendi elektronkesta, on valentselektronite leidmine väga lihtne: kasutage lihtsalt väliskesta elektronide arvu. Kui välimine kest on täis (teisisõnu, kui välimisel kestal on kaheksa elektroni või esimese kesta puhul kaks), muutub element inertseks ega reageeri teiste elementidega kergesti. Kuid see reegel ei kehti siirdemetallide kohta.
Näiteks kui kasutame boori, kuna teises kestas on kolm elektroni, võime öelda, et booril on kolm valentselektronid.
Samm 5. Kasutage tabeli ridu orbitaalkarpide otsimiseks
Perioodilise tabeli horisontaalseid ridu nimetatakse "periood" element. Alates tabeli ülaosast vastab iga periood aatomil sellel perioodil olevate elektronkestade arvule. Saate seda kasutada kiirmeetodina, et määrata, kui palju valentselektroneid elemendil on - alustage lihtsalt elektronide loendamise perioodi vasakust servast. Jällegi peate selle meetodi puhul siirdemetalle ignoreerima.
-
Näiteks teame, et elemendil seleenil on neli orbitaalkesta, sest see on neljandal perioodil. Kuna see on neljas periood vasakult kuues element (siirdemetalle ignoreerides), teame, et selle neljandal väliskestal on kuus elektroni ja seega on seleenil kuus valentselektroni.
Näpunäiteid
- Pange tähele, et elektronide konfiguratsiooni saab lühidalt kirjutada, kasutades väärisgaase (elemente rühmas 18), et asendada orbitaalid konfiguratsiooni alguses. Näiteks võib naatriumi elektronkonfiguratsiooni kirjutada kui [Ne] 3s1 - tegelikult sama, mis neoon, kuid 3s orbitaalis on üks lisaelektron.
- Siirdemetallidel võivad olla valentsed alamkoored, mis pole täielikult täidetud. Valentselektronide täpse arvu määramine siirdemetallides hõlmab kvantteooria põhimõtteid, mida see artikkel ei hõlma.
- Pange tähele, et perioodiline tabel on riigiti erinev. Nii et segaduste vältimiseks kontrollige, kas kasutate õiget perioodilist tabelit.
