Πώς να βρείτε ηλεκτρόνια Valence: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: Jason Gerald | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-16 19:20

Στη Χημεία, τα ηλεκτρόνια σθένους είναι τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξωτερικό περίβλημα ηλεκτρονίων ενός στοιχείου. Η γνώση του τρόπου εύρεσης του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους σε ένα δεδομένο άτομο είναι μια σημαντική δεξιότητα για τους χημικούς, επειδή αυτές οι πληροφορίες καθορίζουν τους τύπους χημικών δεσμών που μπορούν να σχηματιστούν. Ευτυχώς, το μόνο που χρειάζεστε για να βρείτε τα ηλεκτρόνια σθένους είναι ο κανονικός περιοδικός πίνακας των στοιχείων.

Βήμα

Μέρος 1 από 2: Εύρεση ηλεκτρονίων Valence με τον περιοδικό πίνακα

Μη Μεταβατικά Μέταλλα

Βήμα 1. Βρείτε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων

Αυτός ο πίνακας είναι ένας έγχρωμος κωδικοποιημένος πίνακας που αποτελείται από πολλά διαφορετικά κουτιά που περιέχουν όλα τα χημικά στοιχεία που είναι γνωστά στον άνθρωπο. Ο περιοδικός πίνακας παρέχει πληθώρα πληροφοριών για τα στοιχεία - θα χρησιμοποιήσουμε μερικές από αυτές τις πληροφορίες για να καθορίσουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο που μελετάμε. Συνήθως, μπορείτε να βρείτε αυτές τις πληροφορίες στο εξώφυλλο ενός σχολικού βιβλίου χημείας. Υπάρχουν επίσης καλοί διαδραστικοί πίνακες που διατίθενται διαδικτυακά εδώ.

Βήμα 2. Επισημάνετε κάθε στήλη στον περιοδικό πίνακα στοιχείων από το 1 έως το 18

Συνήθως, στον περιοδικό πίνακα, όλα τα στοιχεία σε κάθετη στήλη έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. Εάν ο περιοδικός σας πίνακας δεν έχει ήδη έναν αριθμό σε κάθε στήλη, αριθμήστε τον από 1 στην αριστερή στήλη έως 18 στη δεξιά στήλη. Με επιστημονικούς όρους, αυτές οι στήλες ονομάζονται "ομάδα" στοιχείο.

Για παράδειγμα, αν χρησιμοποιήσουμε τον περιοδικό πίνακα όπου οι ομάδες είναι αρίθμητες, θα γράφαμε 1 πάνω από το Υδρογόνο (Η), 2 πάνω από το Βηρύλλιο (Be) και ούτω καθεξής έως 18 πάνω από το iumλιο (He)

Βήμα 3. Βρείτε το στοιχείο σας στον πίνακα

Τώρα, βρείτε το στοιχείο για το οποίο θέλετε να γνωρίζετε τα ηλεκτρόνια σθένους στο τραπέζι. Μπορείτε να το κάνετε αυτό χρησιμοποιώντας το χημικό σύμβολο (το γράμμα σε κάθε κουτί), τον ατομικό αριθμό (τον αριθμό επάνω αριστερά κάθε κουτιού) ή οποιαδήποτε άλλη πληροφορία είναι διαθέσιμη στον πίνακα.

• Για λόγους επίδειξης, ας βρούμε τα ηλεκτρόνια σθένους για ένα πολύ συχνά χρησιμοποιούμενο στοιχείο: άνθρακα (C).

  Αυτό το στοιχείο έχει ατομικό αριθμό 6. Αυτό το στοιχείο βρίσκεται πάνω από την ομάδα 14. Στο επόμενο βήμα, θα αναζητήσουμε τα ηλεκτρόνια σθένους του.

• Σε αυτήν την υποενότητα, θα αγνοήσουμε τα μεταβατικά μέταλλα, τα οποία είναι στοιχεία σε τετράγωνα τμήματα των ομάδων 3 έως 12. Αυτά τα στοιχεία διαφέρουν ελαφρώς από τα άλλα, επομένως τα βήματα σε αυτό το υποτμήμα δεν ισχύουν για αυτό το στοιχείο. Ελέγξτε πώς να το κάνετε αυτό στην υποενότητα παρακάτω.

Βήμα 4. Χρησιμοποιήστε αριθμούς ομάδας για να προσδιορίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους

Ο αριθμός ομάδας ενός μη μεταβατικού μετάλλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο του στοιχείου. Μονάδα τόπου αριθμού ομάδας είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο του στοιχείου. Με άλλα λόγια:

• Ομάδα 1: 1 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα 2: 2 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα 13: 3 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα 14: 4 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα 15: 5 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα: 6 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα: 7 ηλεκτρόνια σθένους
• Ομάδα: 8 ηλεκτρόνια σθένους (εκτός από το ήλιο, το οποίο έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους)

• Στο παράδειγμά μας, δεδομένου ότι ο άνθρακας ανήκει στην ομάδα 14, μπορούμε να πούμε ότι έχει ένα άτομο άνθρακα τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους.

  Μεταβατικό μέταλλο

  

  Βήμα 1. Βρείτε τα στοιχεία από τις ομάδες 3 έως 12

  Όπως σημειώθηκε παραπάνω, τα στοιχεία στις ομάδες 3 έως 12 ονομάζονται μεταβατικά μέταλλα και συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα άλλα στοιχεία όσον αφορά τα ηλεκτρόνια σθένους. Σε αυτήν την ενότητα, θα εξηγήσουμε τη διαφορά, σε κάποιο βαθμό, συχνά δεν είναι δυνατή η εκχώρηση ηλεκτρονίων σθένους σε αυτά τα άτομα.

  • Για λόγους επίδειξης, ας πάρουμε το Tantalum (Ta), στοιχείο 73. Στα επόμενα βήματα, θα αναζητήσουμε τα ηλεκτρόνια σθένους του (ή, τουλάχιστον, δοκιμάστε).
  • Σημειώστε ότι τα μεταβατικά μέταλλα περιλαμβάνουν τη σειρά λανθανίδης και ακτινίδης (που ονομάζονται επίσης μέταλλα σπάνιας γης) - δύο σειρές στοιχείων που βρίσκονται συνήθως στο κάτω μέρος του υπόλοιπου πίνακα, ξεκινώντας με λανθάνιο και ακτίνιο. Όλα αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν ομάδα 3 στον περιοδικό πίνακα.

  

  Βήμα 2. Κατανοήστε ότι τα μεταβατικά μέταλλα δεν έχουν παραδοσιακά ηλεκτρόνια σθένους

  Η κατανόηση ότι ο λόγος που τα μεταβατικά μέταλλα δεν λειτουργούν πραγματικά όπως ο υπόλοιπος περιοδικός πίνακας απαιτεί μια μικρή εξήγηση για το πώς λειτουργούν τα ηλεκτρόνια στα άτομα. Δείτε παρακάτω για μια γρήγορη επισκόπηση ή παραλείψτε αυτό το βήμα για να λάβετε την απάντηση αμέσως.

  • Καθώς τα ηλεκτρόνια προστίθενται στα άτομα, αυτά τα ηλεκτρόνια ταξινομούνται σε διαφορετικά τροχιακά - ουσιαστικά διαφορετικές περιοχές γύρω από το άτομο όπου συγκεντρώνονται τα άτομα. Συνήθως, τα ηλεκτρόνια σθένους είναι τα άτομα στο εξωτερικό περίβλημα - με άλλα λόγια, προστίθενται τα τελευταία άτομα.
  • Για λόγους που είναι λίγο περίπλοκο να εξηγηθούν εδώ, όταν προστίθενται άτομα στο εξωτερικό κέλυφος ενός μετάλλου μετάπτωσης (περισσότερα για αυτό παρακάτω), τα πρώτα άτομα που εισέρχονται στο κέλυφος τείνουν να λειτουργούν σαν συνηθισμένα ηλεκτρόνια σθένους, αλλά μετά από αυτό, ηλεκτρόνια δεν συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο, και ηλεκτρόνια από άλλα τροχιακά στρώματα μερικές φορές μάλιστα λειτουργούν σαν ηλεκτρόνια σθένους. Αυτό σημαίνει ότι ένα άτομο μπορεί να έχει πολλά ηλεκτρόνια σθένους ανάλογα με τον τρόπο χειρισμού του.
  • Για μια πιο λεπτομερή εξήγηση, ρίξτε μια ματιά στη σελίδα καλών ηλεκτρονίων σθένους του Clackamas Community College.

  

  Βήμα 3. Προσδιορίστε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους με βάση τον αριθμό ομάδας τους

  Και πάλι, ο αριθμός ομάδας του στοιχείου που εξετάζετε μπορεί να σας πει πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχει. Για τα μεταβατικά μέταλλα, ωστόσο, δεν υπάρχει πρότυπο που μπορείτε να ακολουθήσετε - ο αριθμός ομάδας συνήθως αντιστοιχεί σε έναν αριθμό πιθανών ηλεκτρονίων σθένους. Οι αριθμοί είναι:

  • Ομάδα 3: 3 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 4: 2 έως 4 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 5: 2 έως 5 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 6: 2 έως 6 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 7: 2 έως 7 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 8: 2 ή 3 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 9: 2 ή 3 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 10: 2 ή 3 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 11: 1 έως 2 ηλεκτρόνια σθένους
  • Ομάδα 12: 2 ηλεκτρόνια σθένους
  • Στο παράδειγμά μας, δεδομένου ότι το Tantalum ανήκει στην ομάδα 5, μπορούμε να πούμε ότι το Tantalum έχει μεταξύ δύο και πέντε ηλεκτρόνια σθένους, ανάλογα με την κατάσταση.

  Μέρος 2 από 2: Εύρεση ηλεκτρονίων Valence με διαμόρφωση ηλεκτρονίων

  

  Βήμα 1. Μάθετε πώς να διαβάζετε διαμορφώσεις ηλεκτρονίων

  Ένας άλλος τρόπος για να βρείτε τα ηλεκτρόνια σθένους ενός στοιχείου είναι με κάτι που ονομάζεται διαμόρφωση ηλεκτρονίων. Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων μπορεί να φαίνεται περίπλοκη, αλλά είναι απλώς ένας τρόπος αναπαράστασης των τροχιακών ηλεκτρονίων σε ένα άτομο με γράμματα και αριθμούς και είναι εύκολο αν γνωρίζετε τι κάνετε.

  • Ας δούμε ένα παράδειγμα διαμόρφωσης για το στοιχείο νάτριο (Na):

    1s²2s²2p⁶3s¹

  • Σημειώστε ότι αυτή η διαμόρφωση ηλεκτρονίων απλώς επαναλαμβάνει ένα μοτίβο όπως αυτό:

    (αριθμός) (γράμμα)^{(αριθμός παραπάνω)}(αριθμός) (γράμμα)^{(αριθμός παραπάνω)}…

  • …και τα λοιπά. Πρότυπο (αριθμός) (γράμμα) πρώτο είναι το όνομα του τροχιακού ηλεκτρονίου και ^{(αριθμός παραπάνω)} είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτήν την τροχιά - αυτό είναι όλο!

  • Έτσι, για το παράδειγμά μας, λέμε ότι το νάτριο έχει 2 ηλεκτρόνια σε 1s τροχιακό προστέθηκε 2 ηλεκτρόνια σε 2 δευτερόλεπτα τροχιακό προστέθηκε 6 ηλεκτρόνια σε 2π. Τροχιακά προστέθηκε 1 ηλεκτρόνιο στην τροχιά 3s.

    Το σύνολο είναι 11 ηλεκτρόνια - το νάτριο είναι το στοιχείο αριθμός 11, οπότε είναι λογικό.

  

  Βήμα 2. Βρείτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων για το στοιχείο που μελετάτε

  Αφού γνωρίζετε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός στοιχείου, η εύρεση του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους είναι αρκετά εύκολη (εκτός, φυσικά, από τα μεταβατικά μέταλλα.) Εάν σας δοθεί η διαμόρφωση από το πρόβλημα, μπορείτε να προχωρήσετε στο επόμενο βήμα. Αν πρέπει να το ψάξετε μόνοι σας, ρίξτε μια ματιά παρακάτω:

  • Ακολουθεί η πλήρης διαμόρφωση ηλεκτρονίων για ununoctium (Uuo), αριθμός στοιχείου 118:

    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4δ¹⁰5p⁶6s²4στ¹⁴5δ¹⁰6p⁶7s²5στ¹⁴6δ¹⁰7p⁶

  • Τώρα που έχετε τη διαμόρφωση, το μόνο που έχετε να κάνετε για να βρείτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός άλλου ατόμου είναι να γεμίσετε αυτό το μοτίβο από την αρχή μέχρι να εξαντληθούν τα ηλεκτρόνια. Αυτό είναι πιο εύκολο από όσο ακούγεται. Για παράδειγμα, αν θέλαμε να δημιουργήσουμε ένα τροχιακό διάγραμμα για το χλώριο (Cl), στοιχείο αριθμός 17, το οποίο έχει 17 ηλεκτρόνια, θα το κάναμε ως εξής:

    1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

  • Παρατηρήστε ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων αθροίζεται σε 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Απλώς πρέπει να αλλάξετε το ποσό στην τελική τροχιά - τα υπόλοιπα είναι ίδια επειδή τα τροχιακά πριν από την τελευταία τροχιά είναι γεμάτα.
  • Για άλλες διαμορφώσεις ηλεκτρονίων, δείτε επίσης αυτό το άρθρο.

  

  Βήμα 3. Προσθέστε ηλεκτρόνια στα τροχιακά κελύφη με τον κανόνα Octet

  Όταν τα ηλεκτρόνια προστίθενται σε ένα άτομο, πέφτουν σε διάφορα τροχιακά με τη σειρά που αναφέρεται παραπάνω - τα δύο πρώτα ηλεκτρόνια μπαίνουν στο τροχιακό 1s, τα δύο επόμενα ηλεκτρόνια μπαίνουν στο τροχιακό 2s, τα επόμενα έξι ηλεκτρόνια μπαίνουν στο τροχιακό 2p και σύντομα. Όταν δουλεύουμε με άτομα έξω από τα μεταβατικά μέταλλα, λέμε ότι αυτά τα τροχιακά σχηματίζουν τροχιακά κελύφη γύρω από το άτομο, με κάθε διαδοχικό κέλυφος πιο μακριά από το προηγούμενο κέλυφος. Εκτός από το πρώτο κέλυφος, το οποίο μπορεί να χωρέσει μόνο δύο ηλεκτρόνια, κάθε κέλυφος μπορεί να χωρέσει οκτώ ηλεκτρόνια (εκτός αυτού, πάλι, όταν εργάζεστε με μεταβατικά μέταλλα.) Αυτό ονομάζεται Κανόνας Οκτέτ.

  • Για παράδειγμα, ας πούμε ότι εξετάζουμε το στοιχείο Βόριο (Β). Δεδομένου ότι ο ατομικός αριθμός είναι πέντε, γνωρίζουμε ότι το στοιχείο έχει πέντε ηλεκτρόνια και η διαμόρφωση των ηλεκτρονίων του μοιάζει με αυτήν: 1s²2s²2p¹Το Δεδομένου ότι το πρώτο τροχιακό κέλυφος έχει μόνο δύο ηλεκτρόνια, γνωρίζουμε ότι το Βόριο έχει μόνο δύο κελύφη: ένα κέλυφος με δύο ηλεκτρόνια 1s και ένα κέλυφος με τρία ηλεκτρόνια από τα τροχιακά 2s και 2p.
  • Ως άλλο παράδειγμα, ένα στοιχείο όπως το χλώριο θα είχε τρία περιβλήματα τροχιάς: ένα με ηλεκτρόνια 1s, ένα με δύο ηλεκτρόνια 2s και έξι ηλεκτρόνια 2p, και ένα με δύο ηλεκτρόνια 3s και πέντε ηλεκτρόνια 3p.

  

  Βήμα 4. Βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό περίβλημα

  Τώρα που γνωρίζετε το περίβλημα ηλεκτρονίων του στοιχείου σας, είναι πολύ εύκολο να βρείτε τα ηλεκτρόνια σθένους: απλά χρησιμοποιήστε τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό περίβλημα. Εάν το εξωτερικό κέλυφος είναι γεμάτο (με άλλα λόγια, εάν το εξωτερικό περίβλημα έχει οκτώ ηλεκτρόνια ή για το πρώτο κέλυφος έχει δύο), το στοιχείο γίνεται αδρανές και δεν θα αντιδράσει εύκολα με άλλα στοιχεία. Ωστόσο, πάλι, αυτός ο κανόνας δεν ισχύει για τα μεταβατικά μέταλλα.

  Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιούμε Βόριο, αφού υπάρχουν τρία ηλεκτρόνια στο δεύτερο κέλυφος, μπορούμε να πούμε ότι το Βόριο έχει τρία ηλεκτρόνια σθένους.

  

  Βήμα 5. Χρησιμοποιήστε τις γραμμές πίνακα ως συντομογραφία για να βρείτε τροχιακά κοχύλια

  Οι οριζόντιες σειρές στον περιοδικό πίνακα ονομάζονται "περίοδος" στοιχείο. Ξεκινώντας από την κορυφή του πίνακα, κάθε περίοδος αντιστοιχεί στον αριθμό των κελυφών ηλεκτρονίων που έχει το άτομο σε εκείνη την περίοδο. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως σύντομος τρόπος για να καθορίσετε πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχει ένα στοιχείο - απλώς ξεκινήστε στην αριστερή πλευρά της περιόδου κατά την καταμέτρηση των ηλεκτρονίων. Και πάλι, πρέπει να αγνοήσετε τα μεταβατικά μέταλλα για αυτήν τη μέθοδο.

  • Για παράδειγμα, γνωρίζουμε ότι το στοιχείο σελήνιο έχει τέσσερα τροχιακά κελύφη επειδή βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο. Δεδομένου ότι είναι το έκτο στοιχείο από τα αριστερά στην τέταρτη περίοδο (αγνοώντας τα μεταβατικά μέταλλα), γνωρίζουμε ότι το τέταρτο εξωτερικό περίβλημα του έχει έξι ηλεκτρόνια, και έτσι το σελήνιο έχει έξι ηλεκτρόνια σθένους.

  Συμβουλές

  • Σημειώστε ότι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων μπορεί να γραφτεί με συνοπτικό τρόπο χρησιμοποιώντας τα ευγενή αέρια (στοιχεία της ομάδας 18) για να αντικαταστήσει τα τροχιακά στην αρχή της διαμόρφωσης. Για παράδειγμα, η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του νατρίου μπορεί να γραφτεί ως [Ne] 3s1 - στην πραγματικότητα, το ίδιο με το νέον, αλλά με ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο στην τροχιά 3s.
  • Τα μεταβατικά μέταλλα ενδέχεται να έχουν υποστρώματα σθένους που δεν έχουν γεμίσει πλήρως. Ο προσδιορισμός του ακριβούς αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους στα μεταβατικά μέταλλα περιλαμβάνει αρχές της κβαντικής θεωρίας που δεν καλύπτονται από αυτό το άρθρο.
  • Σημειώστε ότι ο περιοδικός πίνακας διαφέρει από χώρα σε χώρα. Ελέγξτε λοιπόν εάν χρησιμοποιείτε τον σωστό περιοδικό πίνακα για να αποφύγετε τη σύγχυση.