Valence-elektronen vinden: 12 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: Jason Gerald | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-16 19:48

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

Stap

Deel 1 van 2: Valentie-elektronen vinden met het periodiek systeem

Niet-overgangsmetalen

Stap 1. Zoek het periodiek systeem der elementen

Deze tafel is een kleurgecodeerde tafel die bestaat uit veel verschillende dozen die alle chemische elementen bevatten die de mens kent. Het periodiek systeem biedt een schat aan informatie over de elementen - we zullen een deel van deze informatie gebruiken om het aantal valentie-elektronen te bepalen in het atoom dat we bestuderen. Meestal vindt u deze informatie op de omslag van een scheikundeboek. Er zijn hier ook goede interactieve tafels online beschikbaar.

Stap 2. Label elke kolom in het periodiek systeem der elementen van 1 tot 18

Gewoonlijk hebben in het periodiek systeem alle elementen in een verticale kolom hetzelfde aantal valentie-elektronen. Als uw periodiek systeem nog geen nummer in elke kolom heeft, nummer het dan van 1 in de meest linkse kolom tot 18 in de meest rechtse kolom. In wetenschappelijke termen heten deze kolommen "groep" element.

Als we bijvoorbeeld het periodiek systeem gebruiken waar de groepen ongenummerd zijn, schrijven we 1 boven Waterstof (H), 2 boven Beryllium (Be), enzovoort tot 18 boven Helium (He)

Stap 3. Zoek je element in de tabel

Zoek nu op de tafel het element waarvan je de valentie-elektronen wilt weten. U kunt dit doen door het chemische symbool (de letter in elk vakje), het atoomnummer (het nummer linksboven in elk vakje) of andere informatie in de tabel te gebruiken.

Laten we voor demonstratiedoeleinden de valentie-elektronen vinden voor een veelgebruikt element: koolstof (C).

Dit element heeft atoomnummer 6. Dit element bevindt zich boven groep 14. In de volgende stap gaan we op zoek naar zijn valentie-elektronen.
In deze subsectie laten we de overgangsmetalen buiten beschouwing, dit zijn elementen in vierkante blokken van groepen 3 tot en met 12. Deze elementen verschillen enigszins van de andere, dus de stappen in deze subsectie zijn niet van toepassing op dat element. Bekijk in de onderstaande subsectie hoe u dit kunt doen.

Stap 4. Gebruik groepsnummers om het aantal valentie-elektronen te bepalen

Het groepsnummer van een niet-overgangsmetaal kan worden gebruikt om het aantal valentie-elektronen in het atoom van het element te vinden. Eenheid plaats van groepsnummer is het aantal valentie-elektronen in het atoom van het element. Met andere woorden:

Groep 1: 1 valentie-elektronen
Groep 2: 2 valentie-elektronen
Groep 13: 3 valentie-elektronen
Groep 14: 4 valentie-elektronen
Groep 15: 5 valentie-elektronen
Groep: 6 valentie-elektronen
Groep: 7 valentie-elektronen
Groep: 8 valentie-elektronen (behalve helium, dat 2 valentie-elektronen heeft)
In ons voorbeeld, aangezien koolstof in groep 14 zit, kunnen we zeggen dat één koolstofatoom heeft vier valentie-elektronen.

Overgangsmetaal

Stap 1. Zoek de elementen uit groep 3 tot en met 12

Zoals hierboven opgemerkt, worden de elementen in groepen 3 tot en met 12 overgangsmetalen genoemd en gedragen ze zich anders dan de andere elementen in termen van valentie-elektronen. In deze sectie zullen we het verschil uitleggen, tot op zekere hoogte is het vaak niet mogelijk om valentie-elektronen aan deze atomen toe te kennen.

Laten we voor demonstratiedoeleinden Tantalum (Ta), element 73 nemen. In de volgende paar stappen zullen we naar zijn valentie-elektronen zoeken (of, in ieder geval, proberen).
Merk op dat de overgangsmetalen de reeksen lanthanide en actinide (ook wel de zeldzame aardmetalen genoemd) omvatten - twee rijen elementen die zich gewoonlijk onderaan de rest van de tafel bevinden, te beginnen met lanthaan en actinium. Al deze elementen omvatten: groep 3 in het periodiek systeem.

Stap 2. Begrijp dat overgangsmetalen geen traditionele valentie-elektronen hebben

Om te begrijpen dat de reden waarom overgangsmetalen niet echt werken zoals de rest van het periodiek systeem, is een kleine uitleg nodig over hoe elektronen in atomen werken. Zie hieronder voor een snel overzicht of sla deze stap over om meteen het antwoord te krijgen.

Terwijl elektronen aan atomen worden toegevoegd, worden deze elektronen gesorteerd in verschillende orbitalen - in wezen verschillende gebieden rond het atoom waar de atomen zijn geassembleerd. Gewoonlijk zijn de valentie-elektronen de atomen in de buitenste schil - met andere woorden, de laatste toegevoegde atomen.
Om redenen die hier een beetje ingewikkeld zijn om uit te leggen, wanneer atomen worden toegevoegd aan de buitenste d-schil van een overgangsmetaal (meer daarover hieronder), hebben de eerste atomen die de schil binnenkomen de neiging zich te gedragen als gewone valentie-elektronen, maar daarna, elektronen gedraagt het zich niet zo, en elektronen uit andere orbitale lagen gedragen zich soms zelfs als valentie-elektronen. Dit betekent dat een atoom meerdere valentie-elektronen kan hebben, afhankelijk van hoe het wordt gemanipuleerd.
Kijk voor een meer gedetailleerde uitleg op de goede valentie-elektronenpagina van Clackamas Community College.

Stap 3. Bepaal het aantal valentie-elektronen op basis van hun groepsnummer

Nogmaals, het groepsnummer van het element waar je naar kijkt, kan je vertellen hoeveel valentie-elektronen het heeft. Voor overgangsmetalen is er echter geen patroon dat u kunt volgen - het groepsnummer komt meestal overeen met een aantal mogelijke valentie-elektronen. De nummers zijn:

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 tot 2 valentie-elektronen
Groep 12: 2 valentie-elektronen
In ons voorbeeld, aangezien Tantaal in groep 5 zit, kunnen we zeggen dat Tantaal tussen. heeft twee en vijf valentie-elektronen, afhankelijk van de situatie.

Deel 2 van 2: Valence-elektronen vinden op basis van elektronenconfiguratie

Stap 1. Leer hoe u elektronenconfiguraties kunt lezen

Een andere manier om de valentie-elektronen van een element te vinden, is met iets dat de elektronenconfiguratie wordt genoemd. De elektronenconfiguratie lijkt misschien ingewikkeld, maar het is gewoon een manier om de elektronenorbitalen in een atoom met letters en cijfers weer te geven, en het is gemakkelijk als je weet wat je doet.

Laten we eens kijken naar een voorbeeldconfiguratie voor het element natrium (Na):

1s²2s²2p⁶3s¹
Merk op dat deze elektronenconfiguratie eenvoudig een patroon als dit herhaalt:

(nummer)(letter)^{(nummer hierboven)}(nummer)(letter)^{(nummer hierboven)}…
…enzovoort. Patroon (nummer)(letter) de eerste is de naam van de orbitaal van het elektron en ^{(nummer hierboven)} is het aantal elektronen in die orbitaal - dat is het!
Dus voor ons voorbeeld zeggen we dat natrium heeft 2 elektronen in 1. orbitaal toegevoegd 2 elektronen in 2s orbitaal toegevoegd 6 elektronen in 2p orbitalen toegevoegd 1 elektron in de 3s-orbitaal.

Het totaal is 11 elektronen - natrium is element nummer 11, dus het is logisch.

Stap 2. Zoek de elektronenconfiguratie voor het element dat je bestudeert

Als je eenmaal de elektronenconfiguratie van een element kent, is het vrij eenvoudig om het aantal valentie-elektronen te vinden (behalve natuurlijk voor overgangsmetalen). Als je de configuratie van het probleem hebt gekregen, kun je doorgaan naar de volgende stap. Als je het zelf moet opzoeken, kijk dan hieronder:

Hier is de volledige elektronenconfiguratie voor ununoctium (Uuo), elementnummer 118:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
Nu je de configuratie hebt, hoef je alleen maar de elektronenconfiguratie van een ander atoom te vinden door dit patroon helemaal opnieuw te vullen totdat je geen elektronen meer hebt. Dit is makkelijker dan het klinkt. Als we bijvoorbeeld een orbitaal diagram willen maken voor chloor (Cl), element nummer 17, dat 17 elektronen heeft, zouden we het als volgt doen:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
Merk op dat het aantal elektronen opgeteld 17 is: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Je hoeft alleen maar het bedrag in de laatste orbitaal te veranderen - de rest is hetzelfde omdat de orbitalen voor de laatste orbitaal vol zijn.
Zie ook dit artikel voor andere elektronenconfiguraties.

Stap 3. Voeg elektronen toe aan de orbitale schillen met de Octet Rule

Wanneer elektronen aan een atoom worden toegevoegd, vallen ze in verschillende orbitalen in de hierboven vermelde volgorde - de eerste twee elektronen gaan in de 1s-orbitaal, de volgende twee elektronen gaan in de 2s-orbitaal, de volgende zes elektronen gaan in de 2p-orbitaal, en spoedig. Als we met atomen buiten de overgangsmetalen werken, zeggen we dat deze orbitalen orbitale schillen rond het atoom vormen, waarbij elke volgende schil verder van de vorige schil verwijderd is. Naast de eerste schil, die maar twee elektronen kan bevatten, kan elke schil acht elektronen bevatten (behalve, nogmaals, bij het werken met overgangsmetalen). Octetregel.

Laten we bijvoorbeeld zeggen dat we kijken naar het element Borium (B). Aangezien het atoomnummer vijf is, weten we dat het element vijf elektronen heeft en dat de elektronenconfiguratie er als volgt uitziet: 1s²2s²2p¹. Omdat de eerste orbitale schil slechts twee elektronen heeft, weten we dat boor slechts twee schillen heeft: een schil met twee 1s-elektronen en een schil met drie elektronen uit de 2s- en 2p-orbitalen.
Een ander voorbeeld: een element zoals chloor zou drie orbitale schillen hebben: één met 1s-elektronen, één met twee 2s-elektronen en zes 2p-elektronen, en één met twee 3s-elektronen en vijf 3p-elektronen.

Stap 4. Zoek het aantal elektronen in de buitenste schil

Nu je de elektronenschil van je element kent, is het vinden van de valentie-elektronen heel eenvoudig: gebruik gewoon het aantal elektronen in de buitenste schil. Als de buitenste schil vol is (met andere woorden, als de buitenste schil acht elektronen heeft, of voor de eerste schil er twee), wordt het element inert en zal het niet gemakkelijk reageren met andere elementen. Nogmaals, deze regel is niet van toepassing op overgangsmetalen.

Als we bijvoorbeeld boor gebruiken, aangezien er drie elektronen in de tweede schil zijn, kunnen we zeggen dat boor heeft drie valentie-elektronen.

Stap 5. Gebruik tabelrijen als een verkorte manier om orbitale schelpen te vinden

De horizontale rijen in het periodiek systeem heten "punt uit" element. Beginnend bovenaan de tabel komt elke periode overeen met het aantal elektronenschillen dat het atoom in die periode heeft. Je kunt het gebruiken als een verkorte manier om te bepalen hoeveel valentie-elektronen een element heeft - begin gewoon aan de linkerkant van de periode bij het tellen van elektronen. Nogmaals, je moet de overgangsmetalen voor deze methode negeren.

We weten bijvoorbeeld dat het element selenium vier orbitale schillen heeft omdat het zich in de vierde periode bevindt. Omdat het het zesde element van links is in de vierde periode (de overgangsmetalen negerend), weten we dat de vierde buitenste schil zes elektronen heeft, en dus selenium heeft zes valentie-elektronen.

Tips

Merk op dat de elektronenconfiguratie op een beknopte manier kan worden geschreven met behulp van de edelgassen (elementen in groep 18) om de orbitalen aan het begin van de configuratie te vervangen. De elektronenconfiguratie van natrium kan bijvoorbeeld worden geschreven als [Ne]3s1 - eigenlijk hetzelfde als neon, maar met één extra elektron in de 3s-orbitaal.
Overgangsmetalen kunnen valentie-subschalen hebben die niet volledig zijn gevuld. Het bepalen van het exacte aantal valentie-elektronen in overgangsmetalen omvat principes van de kwantumtheorie die niet in dit artikel worden behandeld.
Merk op dat het periodiek systeem van land tot land verschilt. Controleer dus of u het juiste periodiek systeem gebruikt om verwarring te voorkomen.