I kjemi er valenselektroner elektronene som ligger i det ytterste elektronskallet til et element. Å vite hvordan man finner antall valenselektroner i et gitt atom er en viktig ferdighet for kjemikere fordi denne informasjonen bestemmer hvilke typer kjemiske bindinger som kan dannes. Heldigvis er alt du trenger for å finne valenselektronene det grunnleggende periodiske systemet for elementene.
Steg
Del 1 av 2: Finne valenselektroner med det periodiske systemet
Metaller uten overgang
Trinn 1. Finn det periodiske systemet for elementene
Dette bordet er et fargekodet bord som består av mange forskjellige esker som inneholder alle de kjemiske elementene som er kjent for mennesker. Det periodiske systemet gir et vell av informasjon om elementene - vi vil bruke noe av denne informasjonen til å bestemme antall valenselektroner i atomet vi studerer. Vanligvis kan du finne denne informasjonen på forsiden av en kjemi lærebok. Det er også gode interaktive bord tilgjengelig online her.
Trinn 2. Merk hver kolonne i det periodiske systemet med elementer fra 1 til 18
Vanligvis, i det periodiske systemet, har alle elementene i en vertikal kolonne samme antall valenselektroner. Hvis det periodiske systemet ikke allerede har et tall i hver kolonne, nummererer du det fra 1 i kolonnen lengst til venstre til 18 i kolonnen lengst til høyre. I vitenskapelige termer kalles disse kolonnene "gruppe" element.
For eksempel, hvis vi bruker det periodiske bordet der gruppene er nummerert, ville vi skrive 1 ovenfor Hydrogen (H), 2 over Beryllium (Be), og så videre opptil 18 over Helium (He)
Trinn 3. Finn elementet ditt i tabellen
Finn nå elementet du vil vite valenselektronene på bordet for. Du kan gjøre dette ved å bruke det kjemiske symbolet (bokstaven i hver boks), atomnummeret (tallet øverst til venstre i hver boks) eller annen informasjon som er tilgjengelig for deg i tabellen.
-
For demonstrasjonsformål, la oss finne valenselektronene for et veldig ofte brukt element: karbon (C).
Dette elementet har et atomnummer på 6. Dette elementet er plassert over gruppe 14. I neste trinn vil vi se etter dets valenselektroner.
- I denne underseksjonen vil vi ignorere overgangsmetallene, som er elementer i firkantede blokker i gruppe 3 til 12. Disse elementene avviker noe fra de andre, så trinnene i denne underseksjonen gjelder ikke for det elementet. Sjekk hvordan du gjør dette i underavsnittet nedenfor.
Trinn 4. Bruk gruppetall for å bestemme antall valenselektroner
Gruppetallet til et ikke-overgangsmetall kan brukes til å finne antall valenselektroner i elementets atom. Enhetssted for gruppenummer er antall 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 (unntatt helium, som har 2 valenselektroner)
-
I vårt eksempel, siden karbon er i gruppe 14, kan vi si at ett karbonatom har fire valenselektroner.
Overgangsmetall
Trinn 1. Finn elementene fra gruppe 3 til 12
Som nevnt ovenfor kalles elementene i gruppe 3 til 12 overgangsmetaller og oppfører seg annerledes enn de andre elementene når det gjelder valenselektroner. I denne delen vil vi forklare forskjellen, til en viss grad er det ofte ikke mulig å tildele valenselektroner til disse atomene.
- For demonstrasjonsformål, la oss ta Tantal (Ta), element 73. I de neste trinnene vil vi se etter dets valenselektroner (eller i det minste prøve).
- Vær oppmerksom på at overgangsmetallene inkluderer serien lanthanide og actinide (også kalt de sjeldne jordartsmetallene) - to rader med elementer som vanligvis er plassert nederst på resten av tabellen, som starter med lanthanum og actinium. Alle disse elementene inkluderer gruppe 3 i det periodiske systemet.
Trinn 2. Forstå at overgangsmetaller ikke har tradisjonelle valenselektroner
Å forstå at overgangsmetaller egentlig ikke fungerer som resten av det periodiske systemet, krever en liten forklaring på hvordan elektroner fungerer i atomer. Se nedenfor for en rask oversikt eller hopp over dette trinnet for å få svaret med en gang.
- Når elektroner legges til atomer, blir disse elektronene sortert i forskjellige orbitaler - i hovedsak forskjellige områder rundt atomet der atomene er satt sammen. Vanligvis er valenselektronene atomene i det ytterste skallet - med andre ord de siste atomene som er lagt til.
- Av grunner som er litt kompliserte å forklare her, når atomer legges til det ytre d -skallet på et overgangsmetall (mer om det nedenfor), har de første atomene som kommer inn i skallet en tendens til å virke som vanlige valenselektroner, men etter det, elektroner oppfører den seg ikke slik, og elektroner fra andre banelag fungerer noen ganger til og med som valenselektroner. Dette betyr at et atom kan ha flere valenselektroner avhengig av hvordan det manipuleres.
- For en mer detaljert forklaring, ta en titt på Clackamas Community College's side med gode valenselektroner.
Trinn 3. Bestem antall valenselektroner basert på gruppetallet
Igjen kan gruppetallet til elementet du ser på fortelle deg hvor mange valenselektroner det har. For overgangsmetaller er det imidlertid ikke noe mønster du kan følge - gruppetallet vil vanligvis svare til en rekke 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 vårt eksempel, siden Tantal er i gruppe 5, kan vi si at Tantal har mellom to og fem valenselektroner, avhengig av situasjonen.
Del 2 av 2: Finne valenselektroner ved elektronkonfigurasjon
Trinn 1. Lær hvordan du leser elektronkonfigurasjoner
En annen måte å finne valenselektronene til et element er med noe som kalles elektronkonfigurasjon. Elektronkonfigurasjonen kan virke komplisert, men det er bare en måte å representere elektronorbitalene i et atom med bokstaver og tall, og det er enkelt hvis du vet hva du gjør.
-
La oss se på en eksempelkonfigurasjon for elementet natrium (Na):
-
- 1s22s22p63s1
-
-
Vær oppmerksom på at denne elektronkonfigurasjonen bare gjentar et mønster som dette:
-
- (nummer) (bokstav)(nummer ovenfor)(nummer) (bokstav)(nummer ovenfor)…
-
- …etc. Mønster (nummer) (bokstav) først er navnet på elektronorbitalen og (nummer ovenfor) er antallet elektroner i den orbitalen - det er det!
-
Så, for vårt eksempel, sier vi at natrium har 2 elektroner i 1s. Orbital la til 2 elektroner i 2s. Orbital la til 6 elektroner i 2p. Orbitaler la til 1 elektron i 3 -tallet.
Totalen er 11 elektroner - natrium er element nummer 11, så det er fornuftig.
Trinn 2. Finn elektronkonfigurasjonen for elementet du studerer
Når du kjenner elektronkonfigurasjonen til et element, er det ganske enkelt å finne antall valenselektroner (unntatt selvfølgelig overgangsmetaller.) Hvis du får konfigurasjonen fra problemet, kan du gå videre til neste trinn. Hvis du må slå opp det selv, kan du ta en titt nedenfor:
-
Her er den komplette elektronkonfigurasjonen for ununoctium (Uuo), elementnummer 118:
-
- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
-
-
Nå som du har konfigurasjonen, er alt du trenger å gjøre for å finne elektronkonfigurasjonen til et annet atom å fylle dette mønsteret fra bunnen av til du går tom for elektroner. Dette er lettere enn det høres ut. For eksempel, hvis vi ønsket å lage et banediagram for klor (Cl), element nummer 17, som har 17 elektroner, ville vi gjort det slik:
-
- 1s22s22p63s23p5
-
- Legg merke til at antall elektroner legger opp til 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Du trenger bare å endre mengden i den siste orbitalen - resten er den samme fordi orbitalene før den siste orbitalen er fulle.
- For andre elektronkonfigurasjoner, se også denne artikkelen.
Trinn 3. Legg til elektroner i orbitalskjellene med oktettregelen
Når elektroner legges til et atom, faller de inn i forskjellige orbitaler i den rekkefølgen som er angitt ovenfor - de to første elektronene går inn i 1s -banen, de to neste elektronene går inn i 2s -orbitalen, de neste seks elektronene går inn i 2p -banen, og så videre. Når vi jobber med atomer utenfor overgangsmetallene, sier vi at disse orbitalene danner baneskall rundt atomet, med hvert påfølgende skall lenger borte fra det forrige skallet. I tillegg til det første skallet, som bare kan inneholde to elektroner, kan hvert skall holde åtte elektroner (dessuten igjen når du arbeider med overgangsmetaller.) Dette kalles Oktettregelen.
- La oss for eksempel si at vi ser på elementet Bor (B). Siden atomnummeret er fem, vet vi at elementet har fem elektroner og dets elektronkonfigurasjon ser slik ut: 1s22s22p1. Siden det første orbitale skallet bare har to elektroner, vet vi at Bor bare har to skall: ett skall med to 1s elektroner og ett skall med tre elektroner fra 2s og 2p orbitaler.
- Som et annet eksempel vil et element som klor ha tre orbitalskall: ett med 1s elektroner, ett med to 2s elektroner og seks 2p elektroner, og ett med to 3s elektroner og fem 3p elektroner.
Trinn 4. Finn antall elektroner i det ytre skallet
Nå som du kjenner elektronskallet til elementet ditt, er det veldig enkelt å finne valenselektronene: bare bruk antall elektroner i det ytre skallet. Hvis det ytterste skallet er fullt (med andre ord, hvis det ytterste skallet har åtte elektroner, eller for det første skallet har det to), blir elementet inert og vil ikke reagere lett med andre elementer. Men igjen, denne regelen gjelder ikke for overgangsmetaller.
For eksempel, hvis vi bruker Bor, siden det er tre elektroner i det andre skallet, kan vi si at Bor har tre valenselektroner.
Trinn 5. Bruk tabellrader som en stenografisk måte å finne orbitalskjell på
De horisontale radene i det periodiske systemet kalles "periode" element. Fra toppen av tabellen tilsvarer hver periode antallet elektronskall atomet har i den perioden. Du kan bruke den som en stenografi måte å bestemme hvor mange valenselektroner et element har - bare start på venstre side av perioden når du teller elektroner. Igjen må du ignorere overgangsmetallene for denne metoden.
-
For eksempel vet vi at grunnstoffet selen har fire baneskall fordi det er i den fjerde perioden. Siden det er det sjette elementet fra venstre i den fjerde perioden (ignorerer overgangsmetallene), vet vi at det fjerde ytre skallet har seks elektroner, og dermed har selen seks valenselektroner.
Tips
- Vær oppmerksom på at elektronkonfigurasjonen kan skrives på en kortfattet måte ved å bruke edelgassene (elementer i gruppe 18) for å erstatte orbitalene i begynnelsen av konfigurasjonen. For eksempel kan elektronkonfigurasjonen av natrium skrives som [Ne] 3s1 - faktisk det samme som neon, men med ett ekstra elektron i 3 -tallet.
- Overgangsmetaller kan ha valensunderskall som ikke er fullstendig fylt. Å bestemme det eksakte antallet valenselektroner i overgangsmetaller innebærer prinsipper for kvanteteori som ikke dekkes av denne artikkelen.
- Vær oppmerksom på at det periodiske systemet er forskjellig fra land til land. Så sjekk om du bruker riktig periodisk system for å unngå forvirring.
