Sådan finder du valenselektroner: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: Jason Gerald | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-16 19:18

I kemi er valenselektroner elektronerne placeret i den yderste elektronskal af et element. At vide, hvordan man finder antallet af valenselektroner i et givet atom, er en vigtig færdighed for kemikere, fordi disse oplysninger bestemmer de typer af kemiske bindinger, der kan dannes. Heldigvis er alt hvad du behøver for at finde valenselektronerne elementernes regelmæssige periodiske tabel.

Trin

Del 1 af 2: Findelse af valenselektroner med det periodiske system

Metaller uden overgang

Trin 1. Find elementernes periodiske tabel

Dette bord er et farvekodet bord, der består af mange forskellige kasser, der indeholder alle de kemiske grundstoffer, man kender. Det periodiske system giver et væld af oplysninger om grundstofferne - vi vil bruge nogle af disse oplysninger til at bestemme antallet af valenselektroner i det atom, vi studerer. Normalt kan du finde disse oplysninger på forsiden af en kemilærebog. Der er også gode interaktive borde tilgængelige online her.

Trin 2. Mærk hver kolonne i det periodiske system med elementer fra 1 til 18

Normalt i det periodiske system har alle elementer i en lodret kolonne det samme antal valenselektroner. Hvis din periodiske tabel ikke allerede har et tal i hver kolonne, skal du nummerere det fra 1 i kolonnen længst til venstre til 18 i kolonnen længst til højre. Rent videnskabeligt kaldes disse kolonner "gruppe" element.

For eksempel, hvis vi bruger det periodiske system, hvor grupperne er unummererede, ville vi skrive 1 over Hydrogen (H), 2 over Beryllium (Be) og så videre op til 18 over Helium (He)

Trin 3. Find dit element i tabellen

Find nu det element, du vil kende valenselektronerne for på bordet. Du kan gøre dette ved at bruge det kemiske symbol (bogstavet i hver boks), atomnummeret (tallet øverst til venstre i hver boks) eller andre oplysninger, der er tilgængelige i tabellen.

For demonstrationsformål, lad os finde valenselektronerne til et meget ofte brugt element: carbon (C).

Dette element har et atomnummer på 6. Dette element er placeret over gruppe 14. I det næste trin vil vi lede efter dets valenselektroner.
I dette underafsnit vil vi ignorere overgangsmetallerne, som er elementer i firkantede blokke i gruppe 3 til 12. Disse elementer adskiller sig en smule fra de andre, så trinene i dette underafsnit gælder ikke for det element. Se, hvordan du gør dette i underafsnittet herunder.

Trin 4. Brug gruppetal til at bestemme antallet af valenselektroner

Gruppens nummer på et ikke-overgangsmetal kan bruges til at finde antallet af valenselektroner i elementets atom. Enhedssted for gruppenummer er antallet af valenselektroner i elementets atom. Med andre ord:

Gruppe 1: 1 valenselektroner
Gruppe 2: 2 valenselektroner
Gruppe 13: 3 valenselektroner
Gruppe 14: 4 valenselektroner
Gruppe 15: 5 valenselektroner
Gruppe: 6 valenselektroner
Gruppe: 7 valenselektroner
Gruppe: 8 valenselektroner (undtagen helium, der har 2 valenselektroner)
I vores eksempel, da kulstof er i gruppe 14, kan vi sige, at et carbonatom har fire valenselektroner.

Overgangsmetal

Trin 1. Find elementerne fra gruppe 3 til 12

Som nævnt ovenfor kaldes elementerne i gruppe 3 til 12 overgangsmetaller og opfører sig anderledes end de andre elementer med hensyn til valenselektroner. I dette afsnit vil vi forklare forskellen, til en vis grad er det ofte ikke muligt at tildele valenselektroner til disse atomer.

For demonstrationsformål, lad os tage Tantal (Ta), element 73. I de næste par trin vil vi kigge efter dets valenselektroner (eller i det mindste prøve).
Bemærk, at overgangsmetallerne inkluderer serien lanthanid og actinid (også kaldet de sjældne jordartsmetaller) - to rækker af elementer, der normalt er placeret i bunden af resten af bordet, startende med lanthan og actinium. Alle disse elementer inkluderer gruppe 3 i det periodiske system.

Trin 2. Forstå, at overgangsmetaller ikke har traditionelle valenselektroner

At forstå, at årsagen til, at overgangsmetaller ikke rigtig fungerer som resten af det periodiske system, kræver en lille forklaring på, hvordan elektroner fungerer i atomer. Se nedenfor for en hurtig oversigt, eller spring over dette trin for at få svaret med det samme.

Når elektroner tilføjes til atomer, sorteres disse elektroner i forskellige orbitaler - i det væsentlige forskellige områder omkring atomet, hvor atomerne er samlet. Normalt er valenselektronerne atomerne i den yderste skal - med andre ord de sidste atomer tilføjet.
Af grunde, der er lidt komplicerede at forklare her, når atomer tilføjes til den ydre d -skal på et overgangsmetal (mere om det nedenfor), har de første atomer, der kommer ind i skallen, en tendens til at virke som almindelige valenselektroner, men efter det, elektroner opfører den sig ikke på den måde, og elektroner fra andre banelag fungerer undertiden endda som valenselektroner. Dette betyder, at et atom kan have flere valenselektroner afhængigt af hvordan det manipuleres.
For en mere detaljeret forklaring, tag et kig på Clackamas Community College's side med gode valenselektroner.

Trin 3. Bestem antallet af valenselektroner baseret på deres gruppetal

Igen kan gruppenummeret på det element, du kigger på, fortælle dig, hvor mange valenselektroner det har. For overgangsmetaller er der imidlertid ikke noget mønster, du kan følge - gruppetallet svarer normalt til et antal mulige valenselektroner. Tallene er:

Gruppe 3: 3 valenselektroner
Gruppe 4: 2 til 4 valenselektroner
Gruppe 5: 2 til 5 valenselektroner
Gruppe 6: 2 til 6 valenselektroner
Gruppe 7: 2 til 7 valenselektroner
Gruppe 8: 2 eller 3 valenselektroner
Gruppe 9: 2 eller 3 valenselektroner
Gruppe 10: 2 eller 3 valenselektroner
Gruppe 11: 1 til 2 valenselektroner
Gruppe 12: 2 valenselektroner
I vores eksempel, da Tantal er i gruppe 5, kan vi sige, at Tantal har mellem to og fem valenselektroner, afhængig af situationen.

Del 2 af 2: Findelse af valenselektroner ved elektronkonfiguration

Trin 1. Lær, hvordan du læser elektronkonfigurationer

En anden måde at finde valenselektronerne i et element er med noget, der kaldes elektronkonfigurationen. Elektronkonfigurationen kan virke kompliceret, men det er bare en måde at repræsentere elektronorbitalerne i et atom med bogstaver og tal, og det er let, hvis du ved, hvad du laver.

Lad os se på en eksempelkonfiguration for elementet natrium (Na):

1s²2s²2p⁶3s¹
Bemærk, at denne elektronkonfiguration simpelthen gentager et mønster som dette:

(nummer) (bogstav)^{(nummer ovenfor)}(nummer) (bogstav)^{(nummer ovenfor)}…
…etc. Mønster (nummer) (bogstav) først er navnet på elektronorbitalen og ^{(nummer ovenfor)} er antallet af elektroner i den orbital - det er det!
Så for vores eksempel siger vi, at natrium har 2 elektroner i 1s. Orbital tilføjet 2 elektroner i 2s. Orbital tilføjet 6 elektroner i 2p. Orbitaler tilføjet 1 elektron i 3’ernes orbital.

Det samlede er 11 elektroner - natrium er element nummer 11, så det giver mening.

Trin 2. Find elektronkonfigurationen for det element, du studerer

Når du kender elektronkonfigurationen af et element, er det ret let at finde antallet af valenselektroner (undtagen selvfølgelig overgangsmetaller.) Hvis du får konfigurationen fra problemet, kan du gå videre til næste trin. Hvis du selv skal slå det op, kan du kigge herunder:

Her er den komplette elektronkonfiguration for ununoctium (Uuo), elementnummer 118:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
Nu hvor du har konfigurationen, er alt du skal gøre for at finde elektronkonfigurationen af et andet atom at fylde dette mønster fra bunden, indtil du løber tør for elektroner. Dette er lettere, end det lyder. For eksempel, hvis vi ønskede at oprette et kredsløbsdiagram for chlor (Cl), elementnummer 17, som har 17 elektroner, ville vi gøre det sådan:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
Bemærk, at antallet af elektroner tilføjer op til 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Du skal bare ændre mængden i den sidste orbital - resten er den samme, fordi orbitalerne før den sidste orbital er fulde.
For andre elektronkonfigurationer, se også denne artikel.

Trin 3. Tilføj elektroner til orbitalskallerne med oktetreglen

Når elektroner tilføjes til et atom, falder de i forskellige orbitaler i den rækkefølge, der er anført ovenfor - de to første elektroner går ind i 1s -kredsløbet, de næste to elektroner går ind i 2'ernes orbital, de næste seks elektroner går ind i 2p -banen, og snart. Når vi arbejder med atomer uden for overgangsmetallerne, siger vi, at disse orbitaler danner orbitalskaller omkring atomet, med hver på hinanden følgende skal længere væk fra den forrige skal. Ud over den første skal, som kun kan rumme to elektroner, kan hver skal holde otte elektroner (udover igen, når man arbejder med overgangsmetaller.) Dette kaldes Oktetreglen.

Lad os f.eks. Sige, at vi ser på elementet Bor (B). Da atomnummeret er fem, ved vi, at elementet har fem elektroner og dets elektronkonfiguration ser sådan ud: 1s²2s²2p¹. Da den første orbitalskal kun har to elektroner, ved vi, at Bor kun har to skaller: en skal med to 1'er elektroner og en skal med tre elektroner fra 2'erne og 2p orbitaler.
Som et andet eksempel ville et element som chlor have tre orbitalskaller: en med 1s elektroner, en med to 2s elektroner og seks 2p elektroner og en med to 3s elektroner og fem 3p elektroner.

Trin 4. Find antallet af elektroner i den ydre skal

Nu hvor du kender elektronskallen til dit element, er det meget let at finde valenselektronerne: bare brug antallet af elektroner i den ydre skal. Hvis den yderste skal er fuld (med andre ord, hvis den yderste skal har otte elektroner, eller for den første skal har den to), bliver elementet inert og reagerer ikke let med andre elementer. Men igen, denne regel gælder ikke for overgangsmetaller.

For eksempel, hvis vi bruger Bor, da der er tre elektroner i den anden skal, kan vi sige, at Bor har tre valenselektroner.

Trin 5. Brug bordrækker som en stenografisk måde at finde orbitalskaller på

De vandrette rækker i det periodiske system kaldes "periode" element. Fra toppen af tabellen svarer hver periode til antallet af elektronskaller, atomet har i den periode. Du kan bruge den som en stenografisk måde til at bestemme, hvor mange valenselektroner et element har - bare start på venstre side af perioden, når man tæller elektroner. Igen skal du ignorere overgangsmetallerne for denne metode.

For eksempel ved vi, at elementet selen har fire orbitale skaller, fordi det er i den fjerde periode. Da det er det sjette element fra venstre i den fjerde periode (ignorerer overgangsmetallerne), ved vi, at dets fjerde ydre skal har seks elektroner, og derfor har selen seks valenselektroner.

Tips

Bemærk, at elektronkonfigurationen kan skrives kortfattet ved hjælp af ædelgasser (elementer i gruppe 18) til at erstatte orbitalerne i begyndelsen af konfigurationen. Eksempelvis kan elektronkonfigurationen af natrium skrives som [Ne] 3s1 - faktisk det samme som neon, men med en ekstra elektron i 3’ernes orbital.
Overgangsmetaller kan have valensunderskaller, der ikke er fuldstændigt fyldt. Bestemmelse af det nøjagtige antal valenselektroner i overgangsmetaller involverer principper for kvanteteori, som ikke er omfattet af denne artikel.
Bemærk, at det periodiske system er forskelligt fra land til land. Så tjek, om du bruger det korrekte periodiske system for at undgå forvirring.