Як визначити валентні електрони: 12 кроків

Валентні електрони перебувають на зовнішній оболонці атома. Їх кількість визначає число можливих хімічних сполук, які атом може утворити.Кращий спосіб визначити кількість валентних електронів - скористатися періодичної таблиці Менделєєва.

кроки

Частина 1 з 2:

Пошук валентних електронів за допомогою періодичної таблиці

неперехідні метали

1. використовуйте періодичну таблицю хімічних елементів (таблицю Менделєєва). Це певним чином розфарбована таблиця, кожен осередок якої містить назву хімічного елемента і іншу важливу інформацію, яку можна використовувати для визначення кількості валентних електронів в конкретному атомі. Таблицю Менделєєва можна знайти в підручнику з хімії або тут.

2. Пронумерувати кожен стовпець періодичної таблиці з 1 по 18 (починаючи з першого стовпця зліва). Як правило, всі елементи одного стовпця таблиці Менделєєва мають однакове число валентних електронів. Стовпці - це групи, на які поділяються хімічні елементи.

Наприклад, над воднем (Н) напишіть цифру 1, так як з нього починається перший стовпець, а над гелієм (He) напишіть цифру 18, так як з нього починається вісімнадцятий стовпець.

3. Тепер в таблиці Менделєєва знайдіть елемент, число валентних електронів якого ви хочете знайти. Ви можете зробити це по символу елемента (букви в кожному осередку), по його атомному номеру (число в лівому верхньому кутку кожного осередку) або будь-якої іншої наявної вам інформації.

Наприклад, визначимо число валентних електронів вуглецю (С). Його атомний номер 6 і з нього починається чотирнадцята група.

В цьому підрозділі ми не розглядаємо перехідні метали, які розташовані в групах з 3 по 12. Ці елементи трохи відрізняються від інших, тому описані тут методи на них не поширюються. Перехідні метали будуть розглянуті в наступному підрозділі.

4. Використовуйте номери груп, щоб визначити кількість валентних електронів в неперехідних металах. Цифра, що стоїть в номері групи в розряді одиниць, визначає число валентних електронів в атомах елементів. Іншими словами:

Група 1: 1 валентний електрон

Група 2: 2 валентних електрони

Група 13: 3 валентних електрона

Група 14: 4 валентних електрони

Група 15: 5 валентних електрони

Група 16: 6 валентних електрона

Група 17: 7 валентних електрона

Група 18: 8 валентних електрона (за винятком гелію, у якого 2 валентних електрони)

У нашому прикладі, так як вуглець знаходиться в групі 14, можна зробити висновок, що один атом вуглецю має чотири валентних електрони.

перехідні метали

1. Знайдіть елемент в групах з 3 по 12. У цих групах розташовані перехідні метали. В цьому підрозділі ми розповімо, як визначити число валентних електронів в атомах таких елементів. Зауважте, що в деяких елементах число валентних електронів визначити не можна.
Наприклад, розглянемо тантал (Ta) - його атомний номер 73. Далі ми знайдемо число його валентних електронів (або, принаймні, спробуємо це зробити).
Зверніть увагу, що перехідні метали включають лантаноїди і актиноїди (вони також називаються рідкоземельними металами) - два ряди елементів, які, як правило, розташовані нижче основної таблиці і які починаються з лантану і актинія. Всі ці елементи відносяться до групи 3 періодичної таблиці.
2. Щоб зрозуміти, чому складно визначити число валентних електронів у перехідних металів, необхідно дати невелике пояснення про розташування електронів в атомах.
В атомі електрони розташовані на електронних орбіталях. Кожна електронна орбіталь може містити тільки якесь певне число електронів, причому заповнюються орбіталі, починаючи з найближчої до ядра атома і закінчуючи найбільш далекої.
При заповненні електронами зовнішньої орбіталі атома перехідного металу вони стають валентними електронами, але на якийсь час, після чого в роль валентних електронів вступають електрони з інших орбіталей. Це означає, що число валентних електронів може мінятися.
Для отримання детальної інформації про валентних електронах прочитайте цю статтю.
3. Використовуйте номери груп, щоб визначити кількість валентних електронів в перехідних металах. Тут номер групи, як правило, відповідає діапазону можливого числа валентних електронів.
Група 3: 3 валентних електрона
Група 4: 2-4 валентних електрона
Група 5: 2-5 валентних електронів
Група 6: 2-6 валентних електронів
Група 7: 2-7 валентних електронів
Група 8: 2 або 3 валентних електрона
Група 9: 2 або 3 валентних електрона
Група 10: 2 або 3 валентних електрона
Група 11: 1 або 2 валентних електрони
Група 12: 2 валентних електрони
У нашому прикладі тантал розташований в групі 5, тому можна зробити висновок, що його атом має від двох до п`яти валентних електрона (в залежності від ситуації).

Частина 2 з 2:

Знаходження валентних електронів за допомогою електронної конфігурації

1. Електронна конфігурація - це формула розташування електронів по електронним орбиталям атома хімічного елемента. Іншими словами, це простий і наочний спосіб подання електронних орбіталей атома з використанням літер і цифр.

Наприклад, розглянемо електронну конфігурацію натрію (Na):
1s2s2p3s
Зверніть увагу, що електронна конфігурація будується за формулою:
(Цифра) (буква) (цифра) (буква)...
... і так далі. тут (Цифра) (буква) - це позначення електронної орбіталі, а- це число електронів на цій орбіталі.
У нашому прикладі в атомі натрію 2 електрона на 1s-орбіталі плюс 2 електрона на 2s-орбіталі плюс 6 електронів на 2р-орбіталі плюс 1 електрон на 3s-орбіталі. Всього 11 електронів, що вірно, так як атомний номер натрію 11.
Врахуйте, що підрівні електронних оболонок мають певне число електронів. Максимальна кількість електронів для орбіталей наступне:

s: 2 електрона
p: 6 електронів
d: 10 електронів
f: 14 електронів

2. Тепер ви знаєте, як розшифровувати електронну конфігурацію, і зможете знайти число валентних електронів певного елемента (за винятком, звичайно, перехідних металів). Якщо електронна конфігурація дана в завданні, пропустіть цей крок. Якщо немає, читайте далі.

Ось повна електронна конфігурація оганесона (Og- атомний номер 118):

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

Тепер, щоб визначити електронну конфігурацію будь-якого елементу, вам просто потрібно заповнити цей шаблон (до тих пір, поки у вас не залишиться електронів). Це простіше, ніж здається. Наприклад, визначте електронну конфігурацію хлору (Cl- атомний номер 17), атом якого має 17 електронів:

1s2s2p3s3p

Зверніть увагу, що загальне число електронів дорівнює 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Вам потрібно змінити кількість електронів на останній орбіталі, так як попередні орбіталі такі ж, як в шаблоні (бо повністю заповнені електронами).

Для отримання докладної інформації про електронні конфігураціях прочитайте цю статтю.

3. Орбіталі заповнюються електронами за правилом октету: перші два електрона заповнюють 1s-орбіталь, наступні два електрона заповнюють 2s-орбіталь, наступні шість електронів заповнюють 2р-орбіталь (і так далі). Коли ми маємо справу з атомами неперехідних металів, ми говоримо, що ці орбіталі утворюють навколо атома «орбітальні оболонки», причому кожна наступна оболонка розташована далі, ніж попередня. Два електрона містить тільки перша оболонка, а всі інші оболонки містять по вісім електронів (крім, знову ж таки, атомів перехідних металів). Це називається правилом октету.

Наприклад, розглянемо бор (B). Його атомний номер 5, тобто атом бору включає п`ять електронів, а його електронна конфігурація виглядає наступним чином: 1s2s2p. Так як перша орбітальна оболонка має тільки два електрони, то можна зробити висновок, що у бору тільки дві оболонки: перша з двома електронами (на 1s-орбіталі), а друга з трьома (на 2s- і 2р-орбіталях).

Як інший приклад розглянемо хлор (Cl), у якого три орбітальні оболонки: перша з двома електронами на 1s-орбіталі, друга з двома електронами на 2s-орбіталі і шістьма електронами на 2р-орбіталі, третя з двома електронами на 3s-орбіталі і п`ятьма електронами на 3p-орбіталі.

4. Знайдіть число електронів на зовнішній оболонці. Це і буде число валентних електронів певного елемента. Якщо зовнішня оболонка повністю заповнена (іншими словами, якщо вона має вісім електронів або два електрона в разі першої оболонки), то елемент є інертним і не буде легко вступати в реакцію з іншими елементами. Знову ж таки, дані правила не поширюються на перехідні метали.

Наприклад, розглянемо бор. Так як на зовнішній оболонці бору знаходяться три електрона, то можна зробити висновок, що у бору три валентних електрони.

5. Використовуйте рядки таблиці Менделєєва для визначення числа орбітальних оболонок. Рядки періодичної таблиці хімічних елементів називаються періодами. Кожен період відповідає кількості електронних оболонок атомів. Ви можете використовувати це для визначення числа валентних електронів елемента - просто порахуйте порядковий номер елемента в періоді, починаючи зліва. Врахуйте, що даний метод не поширюється на перехідні метали.

Наприклад, ми знаємо, що у селену чотири орбітальні оболонки, тому що цей елемент розташований в четвертому періоді. Так як це шостий елемент (зліва) четвертого періоду (без урахування перехідних металів), можна зробити висновок, що зовнішня четверта оболонка містить шість електронів, і, таким чином, у селену шість валентних електрона.

Поради

Зверніть увагу, що електронні конфігурації можуть бути записані в скороченому вигляді з використанням інертних газів (елементи групи 18). Наприклад, електронну конфігурацію натрію можна записати так: [Ne] 3s1 - по суті, вона нагадує електронну конфігурацію неону, але з одним додатковим електроном на 3s-орбіталі.
У перехідних металів є валентні підрівні, незаповнені повністю. Визначення точного числа валентних електронів в перехідних металах включає в себе принципи квантової теорії і не розглядається в даній статті.
Зверніть увагу, що форма (вид) періодичної таблиці хімічних елементів може відрізнятися в різних країнах. Тому переконайтеся, що ви користуєтеся формою періодичної таблиці хімічних елементів, яка прийнята у вашій країні (щоб уникнути помилок).
Слідкуйте за діями (віднімання або додавання) при знаходженні валентних електронів.

Що вам знадобиться

Періодична таблиця хімічних елементів (таблиця Менделєєва)
олівець
папір