Hoe Valence Electrons te vinden

In de chemie, valentie-elektronen zijn de elektronen die zich bevinden in de buitenste elektronenschil van een element. Weten hoe het aantal valentie-elektronen in een bepaald atoom te vinden is een belangrijke vaardigheid voor chemici, omdat deze informatie de soorten chemische bindingen bepaalt die het kan vormen en dus de reactiviteit van het element. Gelukkig is alles wat je nodig hebt om de valentie-elektronen van een element te vinden een standaard periodiek systeem der elementen.

Deel een van de twee:
Het vinden van Valence-elektronen met een periodiek systeem

Niet-transitie metalen

1. 1 Zoek een periodiek systeem van elementen. Dit is een kleurgecodeerde tabel die bestaat uit vele verschillende vierkanten met alle chemische elementen die de mensheid kent. Het periodiek systeem onthult veel informatie over de elementen - we zullen een deel van deze informatie gebruiken om het aantal valentie-elektronen te bepalen in het atoom dat we onderzoeken. Je kunt deze meestal vinden in de omslag van scheikundeboeken. Er is ook een uitstekende interactieve tafel online hier beschikbaar.^[1]
2. 2 Label elke kolom op het periodiek systeem van elementen van 1 tot 18. Over het algemeen hebben aan een periodiek systeem alle elementen in een enkele verticale kolom hetzelfde aantal valentie-elektronen. Als uw periodieke tabel niet al een kolomnummer heeft, geeft u elk een getal dat begint met 1 voor het uiterste linkeruiteinde en 18 voor het meest rechtse uiteinde. In wetenschappelijke termen worden deze kolommen het element genoemd "Groepen."^[2]
   • Als we bijvoorbeeld werken met een periodiek systeem waarin de groepen niet genummerd zijn, schrijven we een 1 boven Waterstof (H), een 2 boven Beryllium (Be), enzovoort totdat we een 18 boven Helium schrijven (He) .
3. 3 Vind uw element op de tafel. Zoek nu het element waarvoor je de valentie-elektronen wilt vinden op tafel. U kunt dit doen met het chemische symbool (de letters in elk vak), het atoomnummer (het nummer in de linkerbovenhoek van elk vak) of een van de andere stukjes informatie die voor u beschikbaar zijn op de tafel.
   • Laten we bijvoorbeeld de valentie-elektronen voor een heel gemeenschappelijk element vinden: koolstof (C). Dit element heeft een atoomnummer van 6. Het bevindt zich bovenaan groep 14. In de volgende stap zullen we de valentie-elektronen vinden.
   • In deze subsectie negeren we de overgangsmetalen, de elementen in het rechthoekige blok gemaakt door groep 3 tot 12. Deze elementen verschillen enigszins van de rest, dus de stappen in deze subsectie winnen ' werk er niet aan. Zie hoe u hiermee omgaat in de onderstaande subparagraaf.
4. 4 Gebruik de groepsnummers om het aantal valentie-elektronen te bepalen. Het groepsnummer van een niet-overgangsmetaal kan worden gebruikt om het aantal valentie-elektronen in een atoom van dat element te vinden. De de plaats van het groepsnummer is het aantal valentie-elektronen in een atoom van deze elementen. Met andere woorden:
   • Groep 1: 1 valentie-elektron
   • Groep 2: 2 valentie-elektronen
   • Groep 13: 3 valentie-elektronen
   • Groep 14: 4 valentie-elektronen
   • Groep 15: 5 valentie-elektronen
   • Groep 16: 6 valentie-elektronen
   • Groep 17: 7 valentie-elektronen
   • Groep 18: 8 valentie-elektronen (behalve helium, die 2 heeft)
   • In ons voorbeeld, aangezien koolstof in groep 14 is, kunnen we zeggen dat één koolstofatoom dat wel heeft vier valentie-elektronen.

Overgangsmetalen

1. 1 Zoek een element uit groep 3 tot 12. Zoals hierboven opgemerkt, worden de elementen in groep 3 tot 12 "overgangsmetalen" genoemd en gedragen zich anders dan de rest van de elementen als het gaat om valentie-elektronen. In deze sectie zullen we uitleggen hoe het tot op zekere hoogte vaak niet mogelijk is om valentie-elektronen aan deze atomen toe te wijzen.
   • Laten we bijvoorbeeld Tantalum (Ta), element 73 kiezen. In de volgende paar stappen zullen we de valentie-elektronen vinden (of, tenminste, proberen naar.)
   • Merk op dat de overgangsmetalen de lanthanide- en actinide-reeks omvatten (ook wel de "zeldzame aardmetalen" genoemd) - de twee rijen elementen die gewoonlijk onder de rest van de tafel worden geplaatst die beginnen met lanthaan en actinium. Deze elementen behoren allemaal toe groep 3 van het periodiek systeem.
2. 2 Begrijp dat overgangsmetalen geen "traditionele" valentie-elektronen hebben. Begrijpen waarom overgangsmetalen niet echt "werken" zoals de rest van het periodiek systeem vereist een kleine verklaring van de manier waarop elektronen zich in atomen gedragen. Zie hieronder voor een snelle doorloop of sla deze stap over om direct op de antwoorden te antwoorden.^[3]
   • Omdat elektronen worden toegevoegd aan een atoom, worden ze gesorteerd in verschillende "orbitalen" - fundamenteel verschillende gebieden rond de kern waar de elektronen samenkomen. Over het algemeen zijn de valentie-elektronen de elektronen in de buitenste schaal - met andere woorden, de laatste elektronen toegevoegd .
   • Om redenen die een beetje te complex zijn om hier uit te leggen, wanneer elektronen worden toegevoegd aan de buitenste d schil van een overgangsmetaal (meer hieronder), de eerste elektronen die de schaal ingaan hebben de neiging zich te gedragen als normale valentie-elektronen, maar daarna niet, en elektronen van andere orbitale lagen fungeren soms als valentie-elektronen. Dit betekent dat een atoom meerdere aantallen valentie-elektronen kan hebben, afhankelijk van hoe het wordt gemanipuleerd.
   • Zie voor meer informatie de uitstekende valentie-elektronenpagina van Clackamas Community College.^[4]
3. 3 Bepaal het aantal valentie-elektronen op basis van het groepsnummer. Nogmaals, het groepsnummer van het element dat je onderzoekt, kan je de valentie-elektronen vertellen. Voor de overgangsmetalen is er echter geen patroon dat u kunt volgen - groepsnummer komt meestal overeen met een bereik van mogelijke aantallen valentie-elektronen.Dit zijn:^[5]
   • Groep 3: 3 valentie-elektronen
   • Groep 4: 2 tot 4 valentie-elektronen
   • Groep 5: 2 tot 5 valentie-elektronen
   • Groep 6: 2 tot 6 valentie-elektronen
   • Groep 7: 2 tot 7 valentie-elektronen
   • Groep 8: 2 of 3 valentie-elektronen
   • Groep 9: 2 of 3 valentie-elektronen
   • Groep 10: 2 of 3 valentie-elektronen
   • Groep 11: 1 of 2 valentie-elektronen
   • Groep 12: 2 valentie-elektronen
   • In ons voorbeeld kunnen we stellen dat Tantalum zich in groep 5 bevindt twee en vijf valentie-elektronen, afhankelijk van de situatie.

Deel twee van twee:
Het vinden van Valence-elektronen met een elektronenconfiguratie

1. 1 Leer hoe je een elektronenconfiguratie kunt lezen. Een andere manier om de valentie-elektronen van een element te vinden is met iets dat een elektronenconfiguratie wordt genoemd. Deze kunnen op het eerste gezicht ingewikkeld lijken, maar ze zijn slechts een manier om de elektronorbitalen in een atoom met letters en cijfers weer te geven en ze zijn gemakkelijk als je eenmaal weet waar je naar kijkt.
   • Laten we eens kijken naar een voorbeeldconfiguratie voor het element natrium (Na):

     1s²2s²2p⁶3s¹

   • Merk op dat deze elektronenconfiguratie slechts een herhalende reeks is die als volgt werkt:

     (Aantal) (brief)^{(verhoogd nummer)}(Aantal) (brief)^{(verhoogd nummer)}…

   • … enzovoort. De (Aantal) (brief) brok is de naam van de elektron-orbitaal en de ^{(verhoogd nummer)} is het aantal elektronen in die baan - dat is alles!
   • Dus, voor ons voorbeeld zouden we zeggen dat natrium heeft 2 elektronen in de 1s-orbitaal plus 2 elektronen in de 2s-orbitaal plus 6 elektronen in de 2p-orbitaal plus 1 elektron in de 3s-orbitaal. Dat is 11 elektronen totaal - natrium is element nummer 11, dus dit is logisch.
   • Houd er rekening mee dat elke subshell een bepaalde elektronencapaciteit heeft. Hun elektroncapaciteiten zijn als volgt:
     • s: 2 elektronencapaciteit
     • p: 6 elektronencapaciteit
     • d: 10 elektronencapaciteit
     • f: 14 elektroncapaciteit
2. 2 Zoek de elektronenconfiguratie voor het element dat u aan het onderzoeken bent. Zodra je de elektronenconfiguratie van een element kent, is het vinden van het aantal valentie-elektronen vrij eenvoudig (behalve natuurlijk voor de overgangsmetalen.) Als je de configuratie vanaf het begin krijgt, kun je doorgaan naar de volgende stap. Als je het zelf moet vinden, kijk dan hieronder:
   • Bestudeer de complete elektronenconfiguratie voor oganesson (Og), element 118, het laatste element in het periodiek systeem. Het heeft de meeste elektronen van elk element, dus de elektronenconfiguratie toont alle mogelijkheden die je zou kunnen tegenkomen in andere elementen:

     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5F¹⁴6d¹⁰7p⁶

   • Nu dat je dit hebt, volstaat het om dit patroon vanaf het begin in te vullen tot je elektronen opraken. Dit is gemakkelijker dan het klinkt. Als we bijvoorbeeld het orbitale diagram voor chloor (Cl), element 17, met 17 elektronen, willen maken, doen we dit als volgt:

     1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

   • Merk op dat het aantal elektronen oploopt tot 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Je hoeft alleen het aantal in de laatste baan te veranderen - de rest is hetzelfde, omdat de orbitalen voor de laatste helemaal vol zijn .
   • Zie ook dit artikel voor meer informatie over elektronenconfiguraties.
3. 3 Wijs elektronen toe aan orbitale schalen met de Octet-regel. Zoals elektronen worden toegevoegd aan een atoom, vallen ze in verschillende orbitalen volgens de hierboven gegeven volgorde - de eerste twee gaan in de 1s orbitaal, de twee na die gaan in de 2s orbitaal, de zes daarna gaan in de 2p orbitaal, en spoedig. Wanneer we te maken hebben met atomen buiten de overgangsmetalen, zeggen we dat deze orbitalen "orbitale schillen" rond de kern vormen, waarbij elke volgende schaal verder uit is dan de vorige. Naast de allereerste schaal, die slechts twee elektronen kan bevatten, kan elke schil acht elektronen hebben (behalve, opnieuw, wanneer het gaat om overgangsmetalen.) Dit wordt de Octetregel.
   • Laten we bijvoorbeeld zeggen dat we naar het element Boron (B) kijken. Omdat het atoomnummer vijf is, weten we dat het vijf elektronen heeft en de elektronenconfiguratie er zo uitziet: 1s²2s²2p¹. Omdat de eerste orbitale schaal slechts twee elektronen heeft, weten we dat Boron twee shells heeft: één met twee 1s elektronen en één met drie elektronen van de 2s en 2p orbitalen.
   • Als een ander voorbeeld, een element zoals chloor (1s²2s²2p⁶3s²3p⁵) zal drie orbitale schillen hebben: een met twee 1s elektronen, een met twee 2s elektronen en zes 2p elektronen, en een met twee 3s elektronen en vijf 3p elektronen.
4. 4 Zoek het aantal elektronen in de buitenste schaal. Nu je de elektronenschillen van je element kent, is het vinden van de valentie-elektronen eenvoudig: gebruik gewoon het aantal elektronen in de buitenste schil. Als de buitenste schaal vol is (met andere woorden, als deze acht elektronen heeft of, voor de eerste schaal, twee), is het element inert en zal het niet gemakkelijk reageren met andere elementen. Nogmaals, dingen volgen deze regels voor overgangsmetalen niet helemaal.
   • Als we bijvoorbeeld met Boron werken, omdat er drie elektronen in de tweede schaal zitten, kunnen we zeggen dat Boron dat heeft drie valentie-elektronen.
5. 5 Gebruik de rijen van de tabel als snelkoppelingen voor de omloop. De horizontale rijen van het periodiek systeem worden het element genoemd "Periodes." Uitgaande van de bovenkant van de tabel komt elke periode overeen met het aantal elektronenschillen de atomen in de periode bezitten.Je kunt dit als een snelkoppeling gebruiken om te bepalen hoeveel valentie-elektronen een element heeft - begin gewoon aan de linkerkant van de periode waarin elektronen worden geteld. Nogmaals, u wilt de overgangsmetalen negeren met deze methode, die de groepen 3-12 omvat.
   • We weten bijvoorbeeld dat het element selenium vier orbitale schillen heeft omdat het in de vierde periode is. Omdat het het zesde element van links in de vierde periode is (de overgangsmetalen negerend), weten we dat de buitenste vierde schaal zes elektronen heeft en dus dat Selenium zes valentie-elektronen.