Hur man hittar valenselektroner: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: Jason Gerald | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-16 19:59

Inom kemi är valenselektroner elektronerna som finns i det yttersta elektronskalet av ett element. Att veta hur man hittar antalet valenselektroner i en given atom är en viktig färdighet för kemister eftersom denna information avgör vilka typer av kemiska bindningar som kan bildas. Lyckligtvis är allt du behöver för att hitta valenselektronerna det grundläggande periodiska systemet för elementen.

Steg

Del 1 av 2: Hitta valenselektroner med det periodiska systemet

Icke-övergångsmetaller

Steg 1. Hitta det periodiska systemet för elementen

Detta bord är ett färgkodat bord som består av många olika lådor som innehåller alla de kemiska element som människan känner till. Det periodiska systemet ger en mängd information om grundämnena - vi kommer att använda en del av denna information för att bestämma antalet valenselektroner i atomen vi studerar. Vanligtvis kan du hitta denna information på omslaget till en kemi lärobok. Det finns också bra interaktiva bord tillgängliga online här.

Steg 2. Märk varje kolumn i det periodiska systemet med element från 1 till 18

Vanligtvis, i det periodiska systemet, har alla element i en vertikal kolumn samma antal valenselektroner. Om ditt periodiska system inte redan har ett nummer i varje kolumn, nummerera det från 1 i kolumnen längst till vänster till 18 i kolumnen längst till höger. I vetenskapliga termer kallas dessa kolumner "grupp" element.

Om vi till exempel använder det periodiska systemet där grupperna är numrerade skulle vi skriva 1 ovanför väte (H), 2 ovanför Beryllium (Be), och så vidare upp till 18 ovanför Helium (He)

Steg 3. Hitta ditt element i tabellen

Hitta nu det element för vilket du vill veta valenselektronerna på bordet. Du kan göra detta genom att använda den kemiska symbolen (bokstaven i varje ruta), atomnumret (siffran längst upp till vänster i varje ruta) eller annan information som är tillgänglig för dig i tabellen.

För demonstrationsändamål, låt oss hitta valenselektronerna för ett mycket ofta använt element: kol (C).

Detta element har ett atomnummer 6. Detta element ligger ovanför grupp 14. I nästa steg kommer vi att leta efter dess valenselektroner.
I detta underavsnitt kommer vi att ignorera övergångsmetallerna, som är element i kvadratiska block i grupperna 3 till 12. Dessa element skiljer sig något från de andra, så stegen i detta underavsnitt gäller inte för det elementet. Ta reda på hur du gör detta i underavsnittet nedan.

Steg 4. Använd gruppnummer för att bestämma antalet valenselektroner

Gruppnumret för en icke-övergångsmetall kan användas för att hitta antalet valenselektroner i elementets atom. Enhetsplats för gruppnummer är antalet valenselektroner i elementets atom. Med andra ord:

Grupp 1: 1 valenselektroner
Grupp 2: 2 valenselektroner
Grupp 13: 3 valenselektroner
Grupp 14: 4 valenselektroner
Grupp 15: 5 valenselektroner
Grupp: 6 valenselektroner
Grupp: 7 valenselektroner
Grupp: 8 valenselektroner (förutom helium, som har 2 valenselektroner)
I vårt exempel, eftersom kol är i grupp 14, kan vi säga att en kolatom har fyra valenselektroner.

Övergångsmetall

Steg 1. Hitta elementen från grupperna 3 till 12

Som nämnts ovan kallas elementen i grupperna 3 till 12 övergångsmetaller och beter sig annorlunda än de andra elementen när det gäller valenselektroner. I detta avsnitt kommer vi att förklara skillnaden, till viss del är det ofta inte möjligt att tilldela dessa atomer valenselektroner.

För demonstrationsändamål, låt oss ta Tantal (Ta), element 73. I de närmaste stegen kommer vi att leta efter dess valenselektroner (eller åtminstone försöka).
Observera att övergångsmetallerna inkluderar serien lantanid och aktinid (även kallad de sällsynta jordartsmetallerna) - två rader med element som vanligtvis finns längst ner på resten av bordet, med början på lantan och aktinium. Alla dessa element inkluderar grupp 3 i det periodiska systemet.

Steg 2. Förstå att övergångsmetaller inte har traditionella valenselektroner

Att förstå att övergångsmetaller inte riktigt fungerar som resten av det periodiska systemet kräver en liten förklaring av hur elektroner fungerar i atomer. Se nedan för en snabb översikt eller hoppa över det här steget för att få svaret direkt.

När elektroner läggs till atomer sorteras dessa elektroner i olika orbitaler - väsentligen olika områden runt atomen där atomerna är sammansatta. Vanligtvis är valenselektronerna atomerna i det yttersta skalet - med andra ord de sista atomerna som tillsatts.
Av skäl som är lite komplicerade att förklara här, när atomer läggs till det yttre d -skalet på en övergångsmetall (mer om det nedan), tenderar de första atomerna som kommer in i skalet att fungera som vanliga valenselektroner, men efter det, elektroner det beter sig inte så, och elektroner från andra orbitalskikt fungerar ibland till och med som valenselektroner. Detta innebär att en atom kan ha flera valenselektroner beroende på hur den manipuleras.
För en mer detaljerad förklaring, ta en titt på Clackamas Community College: s sida för bra valenselektroner.

Steg 3. Bestäm antalet valenselektroner baserat på deras gruppnummer

Återigen kan gruppnumret för elementet du tittar på berätta hur många valenselektroner det har. För övergångsmetaller finns det dock inget mönster du kan följa - gruppnumret motsvarar vanligtvis ett antal möjliga valenselektroner. Siffrorna är:

Grupp 3: 3 valenselektroner
Grupp 4: 2 till 4 valenselektroner
Grupp 5: 2 till 5 valenselektroner
Grupp 6: 2 till 6 valenselektroner
Grupp 7: 2 till 7 valenselektroner
Grupp 8: 2 eller 3 valenselektroner
Grupp 9: 2 eller 3 valenselektroner
Grupp 10: 2 eller 3 valenselektroner
Grupp 11: 1 till 2 valenselektroner
Grupp 12: 2 valenselektroner
I vårt exempel, eftersom Tantal är i grupp 5, kan vi säga att Tantal har mellan två och fem valenselektroner, beroende på situationen.

Del 2 av 2: Hitta valenselektroner genom elektronkonfiguration

Steg 1. Lär dig hur du läser elektronkonfigurationer

Ett annat sätt att hitta valenselektroner i ett element är med något som kallas elektronkonfiguration. Elektronkonfigurationen kan verka komplicerad, men det är bara ett sätt att representera elektronorbitalerna i en atom med bokstäver och siffror, och det är lätt om du vet vad du gör.

Låt oss titta på en exempelkonfiguration för elementet natrium (Na):

1s²2s²2p⁶3s¹
Observera att denna elektronkonfiguration helt enkelt upprepar ett mönster så här:

(nummer) (bokstav)^{(nummer ovan)}(nummer) (bokstav)^{(nummer ovan)}…
…etc. Mönster (nummer) (bokstav) först är namnet på elektronorbitalet och ^{(nummer ovan)} är antalet elektroner i den orbitalen - det är det!
Så för vårt exempel säger vi att natrium har 2 elektroner i 1s. Orbital Lagt till 2 elektroner i 2s. Orbital Lagt till 6 elektroner i 2p. Orbitaler Lagt till 1 elektron i 3 -orbitalet.

Totalen är 11 elektroner - natrium är element nummer 11, så det är vettigt.

Steg 2. Hitta elektronkonfigurationen för elementet du studerar

När du väl känner till elektronkonfigurationen för ett element är det ganska enkelt att hitta antalet valenselektroner (förutom givetvis för övergångsmetaller.) Om du får konfigurationen från problemet kan du gå vidare till nästa steg. Om du måste leta upp det själv, ta en titt nedan:

Här är den fullständiga elektronkonfigurationen för ununoctium (Uuo), elementnummer 118:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
Nu när du har konfigurationen är allt du behöver göra för att hitta elektronkonfigurationen för en annan atom att fylla detta mönster från början tills du tar slut på elektroner. Det här är lättare än det låter. Till exempel, om vi ville skapa ett orbitaldiagram för klor (Cl), element nummer 17, som har 17 elektroner, skulle vi göra det så här:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
Lägg märke till att antalet elektroner lägger till 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Du behöver bara ändra mängden i den sista orbitalen - resten är detsamma eftersom orbitalerna före den sista orbitalen är fulla.
För andra elektronkonfigurationer, se även denna artikel.

Steg 3. Lägg till elektroner i de orbitala skalen med oktettregeln

När elektroner läggs till en atom faller de i olika orbitaler i den ordning som anges ovan - de två första elektronerna går in i 1: orbanan, de två nästa elektronerna går in i 2: orbanan, de nästa sex elektronerna går in i 2p -orbitalet, och så vidare. När vi arbetar med atomer utanför övergångsmetallerna säger vi att dessa orbitaler bildar orbitalskal runt atomen, med varje på varandra följande skal längre bort från det tidigare skalet. Förutom det första skalet, som bara rymmer två elektroner, kan varje skal hålla åtta elektroner (förutom igen, när man arbetar med övergångsmetaller.) Detta kallas Oktettregel.

Låt oss till exempel säga att vi tittar på elementet Bor (B). Eftersom atomnumret är fem vet vi att elementet har fem elektroner och dess elektronkonfiguration ser ut så här: 1s²2s²2p¹. Eftersom det första orbitalskalet bara har två elektroner, vet vi att Boron bara har två skal: ett skal med två 1: s elektroner och ett skal med tre elektroner från 2: orna och 2p orbitaler.
Som ett annat exempel skulle ett element som klor ha tre orbitalskal: en med 1s elektroner, en med två 2s elektroner och sex 2p elektroner, och en med två 3s elektroner och fem 3p elektroner.

Steg 4. Hitta antalet elektroner i det yttre skalet

Nu när du känner till elementets elektronskal är det väldigt enkelt att hitta valenselektronerna: använd bara antalet elektroner i det yttre skalet. Om det yttersta skalet är fullt (med andra ord, om det yttersta skalet har åtta elektroner, eller för det första skalet har det två), blir elementet inert och reagerar inte lätt med andra element. Men återigen gäller denna regel inte för övergångsmetaller.

Till exempel, om vi använder Bor, eftersom det finns tre elektroner i det andra skalet, kan vi säga att Bor har tre valenselektroner.

Steg 5. Använd tabellrader som ett stenografi sätt att hitta orbitalskal

De horisontella raderna i det periodiska systemet kallas "period" element. Från början av tabellen motsvarar varje period antalet elektronskal som atomen har under den perioden. Du kan använda det som ett stenografi sätt att avgöra hur många valenselektroner ett element har - börja bara på vänster sida av perioden när du räknar elektroner. Återigen måste du ignorera övergångsmetallerna för denna metod.

Till exempel vet vi att elementet selen har fyra orbitalskal eftersom det är i den fjärde perioden. Eftersom det är det sjätte elementet från vänster i den fjärde perioden (ignorerar övergångsmetallerna) vet vi att dess fjärde yttre skal har sex elektroner, och därmed har selen sex valenselektroner.

Tips

Observera att elektronkonfigurationen kan skrivas på ett kortfattat sätt med hjälp av ädelgaserna (element i grupp 18) för att ersätta orbitalerna i början av konfigurationen. Exempelvis kan elektronkonfigurationen av natrium skrivas som [Ne] 3s1 - faktiskt samma som neon, men med en extra elektron i 3 -orbitalet.
Övergångsmetaller kan ha valensunderskal som inte är helt fyllda. Att bestämma det exakta antalet valenselektroner i övergångsmetaller innebär principer för kvantteori som inte omfattas av denna artikel.
Observera att det periodiska systemet skiljer sig från land till land. Så kontrollera om du använder rätt periodiska system för att undvika förvirring.