Valenssielektronien löytäminen: 12 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: Jason Gerald | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-16 19:26

Kemiassa valenssielektronit ovat elektronit, jotka sijaitsevat elementin uloimmassa elektronikuorissa. Tietäen kuinka löytää valenssielektronien määrä tietystä atomista on tärkeä taito kemisteille, koska nämä tiedot määrittävät muodostuvien kemiallisten sidosten tyypit. Onneksi kaikki mitä tarvitset valenssielektronien löytämiseen, on elementtien säännöllinen jaksollinen taulukko.

Vaihe

Osa 1/2: Valenssielektronien löytäminen jaksollisen taulukon avulla

Ei-siirtymämetallit

Vaihe 1. Etsi elementtien jaksollinen taulukko

Tämä taulukko on värikoodattu taulukko, joka koostuu monista erilaisista laatikoista, jotka sisältävät kaikki ihmisen tuntemat kemialliset elementit. Jaksotaulukko tarjoaa runsaasti tietoa elementeistä - käytämme osan näistä tiedoista määrittämään valenssielektronien lukumäärän tutkittavassa atomissa. Yleensä nämä tiedot löytyvät kemian oppikirjan kannesta. Täältä löytyy myös hyviä interaktiivisia pöytiä verkossa.

Vaihe 2. Merkitse jokainen jakso jakson 1 - 18 sarakkeeseen

Yleensä jaksollisessa taulukossa kaikilla pystysuoran sarakkeen elementeillä on sama määrä valenssielektroneja. Jos jaksollisessa taulukossasi ei ole jo numeroa kussakin sarakkeessa, numeroi se vasemmanpuoleisen sarakkeen 1: stä 18: aan oikeanpuoleisen sarakkeen numeroon. Tieteellisesti näitä sarakkeita kutsutaan "ryhmä" elementti.

Jos esimerkiksi käytämme jaksottaista taulukkoa, jossa ryhmät ovat numeroimattomia, kirjoittaisimme 1 vedyn (H) yläpuolelle, 2 Beryllium (Be) ja niin edelleen jopa 18 yläpuolelle Helium (He)

Vaihe 3. Etsi elementtisi taulukosta

Etsi nyt taulukosta elementti, jonka valenssielektronit haluat tietää. Voit tehdä tämän käyttämällä kemiallista symbolia (kirjain kussakin laatikossa), atominumeroa (numero jokaisen laatikon vasemmassa yläkulmassa) tai mitä tahansa muita taulukossa olevia tietoja.

Esittelyä varten etsitään valenssielektronit hyvin usein käytetystä elementistä: hiili (C).

Tämän elementin atomiluku on 6. Tämä elementti sijaitsee ryhmän 14. yläpuolella. Seuraavassa vaiheessa etsimme sen valenssielektroneja.
Tässä alajaksossa ohitamme siirtymämetallit, jotka ovat alkuaineita ryhmien 3-12 neliölohkoissa. Nämä elementit eroavat hieman muista, joten tämän alajakson vaiheet eivät koske kyseistä alkua. Katso, miten tämä tehdään alla olevasta alajaksosta.

Vaihe 4. Määritä valenssielektronien lukumäärä ryhmän numeroiden avulla

Ei-siirtymämetallin ryhmänumeroa voidaan käyttää elementin atomin valenssielektronien lukumäärän löytämiseen. Ryhmänumeron yksikköpaikka on valenssielektronien määrä elementin atomissa. Toisin sanoen:

Ryhmä 1: 1 valenssielektronia
Ryhmä 2: 2 valenssielektronia
Ryhmä 13: 3 valenssielektronia
Ryhmä 14: 4 valenssielektronia
Ryhmä 15: 5 valenssielektronia
Ryhmä: 6 valenssielektronia
Ryhmä: 7 valenssielektronia
Ryhmä: 8 valenssielektronia (lukuun ottamatta heliumia, jossa on 2 valenssielektronia)
Esimerkissämme, koska hiili kuuluu ryhmään 14, voimme sanoa, että yhdellä hiiliatomilla on neljä valenssielektronia.

Siirtymämetalli

Vaihe 1. Etsi elementit ryhmistä 3-12

Kuten edellä todettiin, ryhmien 3-12 elementtejä kutsutaan siirtymämetalleiksi ja ne käyttäytyvät eri tavalla kuin muut elementit valenssielektronien suhteen. Tässä osassa selitämme eron, jossain määrin ei usein ole mahdollista määrittää valenssielektroneja näille atomeille.

Esittelyä varten otetaan tantaali (Ta), elementti 73. Seuraavissa vaiheissa etsimme sen valenssielektroneja (tai ainakin yritämme).
Huomaa, että siirtymämetallit sisältävät lantanidi- ja aktinidisarjan (joita kutsutaan myös harvinaisiksi maametalleiksi) - kaksi elementtiriviä, jotka sijaitsevat yleensä taulukon loppuosassa, alkaen lantaanista ja aktiniumista. Kaikki nämä elementit sisältävät ryhmä 3 jaksollisessa taulukossa.

Vaihe 2. Ymmärrä, että siirtymämetalleilla ei ole perinteisiä valenssielektroneja

Ymmärtää, että syy siihen, miksi siirtymämetallit eivät todellakaan toimi kuten muut jaksolliset taulukot, vaatii hieman selitystä elektronien toiminnasta atomeissa. Katso alla oleva yleiskatsaus tai ohita tämä vaihe, niin saat vastauksen heti.

Kun elektroneja lisätään atomeihin, nämä elektronit lajitellaan eri orbitaaleille - olennaisesti eri alueille atomin ympärillä, johon atomit on koottu. Yleensä valenssielektronit ovat uloimman kuoren atomit - toisin sanoen viimeiset lisätyt atomit.
Syistä, joita on hieman monimutkainen selittää, kun siirtymämetallin ulompaan d -kuoreen lisätään atomeja (tarkemmin alla), ensimmäiset kuoreen saapuvat atomit toimivat yleensä kuin tavalliset valenssielektronit, mutta sen jälkeen elektronit, se ei käyttäydy tällä tavalla, ja muiden kiertoradan kerrosten elektronit toimivat joskus jopa valenssielektroneina. Tämä tarkoittaa, että atomilla voi olla useita valenssielektroneja riippuen siitä, miten sitä käsitellään.
Tarkempia selityksiä varten katso Clackamas Community Collegen hyviä valenssielektronien sivua.

Vaihe 3. Määritä valenssielektronien lukumäärä niiden ryhmänumeron perusteella

Jälleen tarkasteltavan elementin ryhmänumero voi kertoa, kuinka monta valenssielektronia sillä on. Siirtymämetalleilla ei kuitenkaan ole mitään mallia, jota voit seurata - ryhmän numero vastaa yleensä useita mahdollisia valenssielektroneja. Numerot ovat:

Ryhmä 3: 3 valenssielektronia
Ryhmä 4: 2-4 valenssielektronia
Ryhmä 5: 2 - 5 valenssielektronia
Ryhmä 6: 2-6 valenssielektronia
Ryhmä 7: 2-7 valenssielektronia
Ryhmä 8: 2 tai 3 valenssielektronia
Ryhmä 9: 2 tai 3 valenssielektronia
Ryhmä 10: 2 tai 3 valenssielektronia
Ryhmä 11: 1-2 valenssielektronia
Ryhmä 12: 2 valenssielektronia
Esimerkissämme, koska tantaali kuuluu ryhmään 5, voimme sanoa, että tantaalilla on välillä kaksi ja viisi valenssielektronia, tilanteesta riippuen.

Osa 2/2: Valenssielektronien löytäminen elektronikonfiguraation mukaan

Vaihe 1. Opi lukemaan elektronikonfiguraatiot

Toinen tapa löytää elementin valenssielektronit on jotain, jota kutsutaan elektronikonfiguraatioksi. Elektronikonfiguraatio voi tuntua monimutkaiselta, mutta se on vain tapa esittää elektronin kiertoradat atomissa kirjaimilla ja numeroilla, ja se on helppoa, jos tiedät mitä olet tekemässä.

Katsotaanpa esimerkkikokoonpanoa elementille natrium (Na):

1s²2s²2p⁶3s¹
Huomaa, että tämä elektronikonfiguraatio yksinkertaisesti toistaa seuraavanlaisen kuvion:

(numero) (kirjain)^{(numero yllä)}(numero) (kirjain)^{(numero yllä)}…
…jne. Kuvio (numero) (kirjain) ensimmäinen on elektroniradan nimi ja ^{(numero yllä)} on elektronien määrä tuolla kiertoradalla - siinä se!
Joten esimerkkinämme sanomme, että natriumilla on 2 elektronia 1s. Kiertoradalla lisätty 2 elektronia 2 sekunnin kiertoradalla lisätty 6 elektronia 2p. Orbitaaleilla lisätty 1 elektroni 3s -kiertoradalla.

Yhteensä on 11 elektronia - natrium on alkuaine numero 11, joten se on järkevää.

Vaihe 2. Etsi tutkittavan elementin elektronikonfiguraatio

Kun tiedät elementin elektronikonfiguraation, valenssielektronien lukumäärän löytäminen on melko helppoa (paitsi tietysti siirtymämetalleille.) Jos saat konfiguraation ongelmasta, voit siirtyä seuraavaan vaiheeseen. Jos sinun on etsittävä se itse, katso alla:

Tässä on täydellinen elektronikonfiguraatio ununoctiumille (Uuo), elementin numero 118:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
Nyt kun sinulla on kokoonpano, sinun tarvitsee vain löytää toisen atomin elektronikonfiguraatio täyttämällä tämä kuvio tyhjästä, kunnes elektronit loppuvat. Tämä on helpompaa kuin miltä se kuulostaa. Jos esimerkiksi haluaisimme luoda kiertoradan kaavion kloorille (Cl), elementti numero 17, jossa on 17 elektronia, toimisimme näin:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
Huomaa, että elektronien määrä on yhteensä 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Sinun tarvitsee vain muuttaa lopullisen kiertoradan määrää - loput ovat samat, koska ennen viimeistä kiertorataa olevat orbitaalit ovat täynnä.
Muita elektronikokoonpanoja varten katso myös tämä artikkeli.

Vaihe 3. Lisää elektronit kiertoradan kuoriin oktettisäännön avulla

Kun elektronit lisätään atomiin, ne putoavat eri kiertoradille yllä luetellussa järjestyksessä - kaksi ensimmäistä elektronia menevät 1s -kiertoradalle, kaksi seuraavaa elektronia 2s -kiertoradalle, seuraavat kuusi elektronia 2p -kiertoradalle ja pian. Kun työskentelemme atomien kanssa siirtymämetallien ulkopuolella, sanomme, että nämä orbitaalit muodostavat kiertoratoja atomin ympärille, ja jokainen peräkkäinen kuori on kauempana edellisestä kuorista. Ensimmäisen kuoren lisäksi, johon mahtuu vain kaksi elektronia, kuhunkin kuoreen mahtuu kahdeksan elektronia (sitä paitsi taas, kun käsitellään siirtymämetalleja.) Oktettisääntö.

Oletetaan esimerkiksi, että tarkastelemme elementtiä Boron (B). Koska atomiluku on viisi, tiedämme, että elementissä on viisi elektronia ja sen elektronikonfiguraatio näyttää tältä: 1s²2s²2p¹. Koska ensimmäisellä kiertoradalla on vain kaksi elektronia, tiedämme, että boorilla on vain kaksi kuorta: yksi kuori, jossa on kaksi 1s -elektronia ja yksi kuori, jossa on kolme elektronia 2s- ja 2p -orbitaaleilta.
Toisena esimerkkinä elementillä, kuten kloorilla, olisi kolme kiertoradan kuorta: toisessa 1s elektronit, toisessa 2s elektronit ja kuusi 2p elektronia ja toisessa kaksi 3s elektronia ja viisi 3p elektronia.

Vaihe 4. Etsi ulkokuoren elektronien lukumäärä

Nyt kun tiedät elementtisi elektronikuoren, valenssielektronien löytäminen on erittäin helppoa: käytä vain ulkokuoren elektronien määrää. Jos uloin kuori on täynnä (toisin sanoen, jos ulommassa kuorissa on kahdeksan elektronia tai ensimmäisessä kuorissa kaksi), elementti muuttuu inertiksi eikä reagoi helposti muiden elementtien kanssa. Tämä sääntö ei kuitenkaan koske siirtymämetalleja.

Esimerkiksi jos käytämme booria, koska toisessa kuorissa on kolme elektronia, voimme sanoa, että boorilla on kolme valenssielektronit.

Vaihe 5. Käytä taulukon rivejä nopeutettuna keinona löytää kiertorata

Jaksotaulukon vaakasuoria rivejä kutsutaan "ajanjakso" elementti. Taulukon yläosasta alkaen jokainen jakso vastaa atomien tuona aikana olevien elektronikuorien lukumäärää. Voit käyttää sitä lyhennettyä tapaa määrittää, kuinka monta valenssielektronia elementillä on - aloita vain jakson vasemmalta puolelta, kun lasket elektroneja. Jälleen sinun on jätettävä huomiotta siirtymämetallit tässä menetelmässä.

Tiedämme esimerkiksi, että seleeni -elementillä on neljä kiertoradan kuorta, koska se on neljännellä jaksolla. Koska se on kuudes elementti vasemmalta neljännen jakson aikana (siirtymämetallit huomioimatta), tiedämme, että sen neljännessä ulkokuorissa on kuusi elektronia, joten seleenillä on kuusi valenssielektronia.

Vinkkejä

Huomaa, että elektronikonfiguraatio voidaan kirjoittaa ytimekkäästi käyttämällä jalokaasuja (elementtejä ryhmässä 18) korvaamaan orbitaalit kokoonpanon alussa. Esimerkiksi natriumin elektronikonfiguraatio voidaan kirjoittaa muodossa [Ne] 3s1 - itse asiassa sama kuin neon, mutta yksi ylimääräinen elektroni 3s: n kiertoradalla.
Siirtymämetalleissa voi olla valenssia, jotka eivät ole täysin täytettyjä. Siirtymämetallien valenssielektronien tarkan määrän määrittämiseen liittyy kvanttiteorian periaatteita, joita tämä artikkeli ei kata.
Huomaa, että jaksollinen taulukko vaihtelee maittain. Tarkista siis, käytätkö oikeaa jaksotaulukkoa sekaannusten välttämiseksi.