نحوه یافتن الکترون های والانس: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: Jason Gerald | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-16 19:24

در شیمی ، الکترون های ظرفیتی ، الکترون هایی هستند که در بیرونی ترین پوسته الکترونی یک عنصر قرار دارند. دانستن چگونگی یافتن تعداد الکترون های ظرفیت در یک اتم مشخص شده ، مهارت مهمی برای شیمی دانان است زیرا این اطلاعات انواع پیوندهای شیمیایی قابل تشکیل را تعیین می کند. خوشبختانه تنها چیزی که برای یافتن الکترون های ظرفیت لازم دارید جدول تناوبی منظم عناصر است.

گام

قسمت 1 از 2: پیدا کردن الکترون های والانس با جدول تناوبی

فلزات غیر انتقالی

مرحله 1. جدول تناوبی عناصر را بیابید

این جدول یک جدول رنگی است که از جعبه های مختلف تشکیل شده است که شامل تمام عناصر شیمیایی شناخته شده برای انسان است. جدول تناوبی اطلاعات زیادی در مورد عناصر ارائه می دهد - ما از برخی از این اطلاعات برای تعیین تعداد الکترون های ظرفیت در اتمی که در حال مطالعه آن هستیم استفاده خواهیم کرد. معمولاً می توانید این اطلاعات را روی جلد کتاب شیمی پیدا کنید. جداول تعاملی خوبی نیز به صورت آنلاین در اینجا وجود دارد.

مرحله 2. هر ستون را در جدول تناوبی عناصر از 1 تا 18 برچسب گذاری کنید

معمولاً در جدول تناوبی ، همه عناصر یک ستون عمودی دارای تعداد الکترونهای ظرفیت یکسانی هستند. اگر جدول تناوبی شما قبلاً در هر ستون عددی نداشت ، آن را از 1 در ستون سمت چپ تا 18 در ستون راست شماره گذاری کنید. در اصطلاح علمی به این ستون ها می گویند "گروه" عنصر

به عنوان مثال ، اگر از جدول تناوبی که گروهها بدون شماره هستند استفاده کنیم ، 1 را بالای هیدروژن (H) ، 2 را بالای بریلیوم (Be) و به همین ترتیب تا 18 بالاتر از هلیوم (He) می نویسیم

مرحله 3. عنصر خود را در جدول بیابید

اکنون ، عنصری را پیدا کنید که می خواهید الکترون های ظرفیت را روی میز بدانید. شما می توانید این کار را با استفاده از نماد شیمیایی (حرف در هر کادر) ، عدد اتمی (عدد بالای سمت چپ هر کادر) یا هرگونه اطلاعات دیگری که در جدول در اختیار دارید انجام دهید.

• برای اهداف نمایشی ، بیایید الکترون های ظرفیت را برای یک عنصر بسیار مورد استفاده پیدا کنیم: کربن (C)

  این عنصر دارای عدد اتمی 6 است. این عنصر در بالای گروه 14 قرار دارد. در مرحله بعدی ، به دنبال الکترون های ظرفیت آن خواهیم بود.

• در این بخش ، ما فلزات انتقالی را که عناصری در بلوک های مربع گروه های 3 تا 12 هستند ، نادیده می گیریم. این عناصر کمی از بقیه متفاوت هستند ، بنابراین مراحل این بخش در مورد آن عنصر صدق نمی کند. نحوه انجام این کار را در بخش زیر مشاهده کنید.

مرحله 4. برای تعیین تعداد الکترون های ظرفیت از اعداد گروهی استفاده کنید

برای یافتن تعداد الکترون های ظرفیتی در اتم عنصر می توان از شماره گروه یک فلز غیر گذار استفاده کرد. محل واحد شماره گروه تعداد الکترونهای ظرفیتی در اتم عنصر است. به عبارت دیگر:

• گروه 1: 1 الکترون های ظرفیت
• گروه 2: 2 الکترون ظرفیت
• گروه 13: 3 الکترون ظرفیت
• گروه 14: 4 الکترون ظرفیت
• گروه 15: 5 الکترون ظرفیت
• گروه: 6 الکترون ظرفیت
• گروه: 7 الکترون ظرفیت
• گروه: 8 الکترون ظرفیت (به جز هلیوم که دارای 2 الکترون ظرفیت است)

• در مثال ما ، از آنجا که کربن در گروه 14 قرار دارد ، می توان گفت که یک اتم کربن دارای آن است چهار الکترون ظرفیت

فلز انتقالی

مرحله 1. عناصر گروه 3 تا 12 را بیابید

همانطور که در بالا اشاره شد ، عناصر گروه های 3 تا 12 را فلزهای گذار می نامند و از نظر الکترون های ظرفیتی متفاوت از سایر عناصر رفتار می کنند. در این بخش ، تفاوت را توضیح می دهیم ، تا حدی نمی توان الکترون های ظرفیت را به این اتم ها اختصاص داد.

• برای مقاصد نمایشی ، اجازه دهید تانتالوم (Ta) ، عنصر 73 را برداریم. در چند مرحله بعدی ، به دنبال الکترونهای ظرفیت آن خواهیم بود (یا حداقل سعی کنید).
• توجه داشته باشید که فلزات انتقالی شامل سری لانتانید و اکتینید (که فلزات کمیاب زمین نیز نامیده می شوند) هستند - دو ردیف عناصر که معمولاً در انتهای بقیه جدول قرار دارند ، با لانتانیم و اکتینیوم شروع می شوند. همه این عناصر شامل گروه 3 در جدول تناوبی

مرحله 2. درک کنید که فلزات انتقالی الکترونهای سنتی ظرفیت ندارند

درک اینکه چرا فلزات گذار مانند بقیه جدول تناوبی عمل نمی کنند ، نیاز به توضیح کمی در مورد نحوه عملکرد الکترون ها در اتم ها دارد. برای مرور سریع به زیر مراجعه کنید یا از این مرحله بگذرید تا پاسخ را فوراً دریافت کنید.

• با افزودن الکترونها به اتمها ، این الکترونها در اوربیتالهای مختلف طبقه بندی می شوند - اساساً مناطق مختلفی در اطراف اتم که اتمها در آن جمع شده اند. معمولاً الکترونهای ظرفیتی اتمهای بیرونی ترین پوسته هستند - به عبارت دیگر ، آخرین اتمها اضافه شده اند.
• به دلایلی که توضیح آنها در اینجا کمی پیچیده است ، هنگامی که اتمها به پوسته d خارجی یک فلز گذار اضافه می شوند (بیشتر در مورد آن در زیر) ، اولین اتمهایی که به پوسته وارد می شوند تمایل دارند مانند الکترونهای معمولی ظرفیت عمل کنند ، اما پس از آن ، الکترونها اینگونه رفتار نمی کنند و الکترونهای لایه های مداری دیگر حتی گاهی اوقات مانند الکترونهای ظرفیت عمل می کنند. این بدان معناست که یک اتم بسته به نحوه دستکاری می تواند چندین الکترون ظرفیت داشته باشد.
• برای توضیح بیشتر ، به صفحه الکترونهای ظرفیت مناسب Clackamas Community College نگاهی بیندازید.

مرحله 3. تعداد الکترون های ظرفیت را بر اساس تعداد گروه آنها تعیین کنید

مجدداً ، تعداد گروه عنصری که به آن نگاه می کنید می تواند به شما بگوید چند الکترون ظرفیت دارد. با این حال ، برای فلزات انتقالی ، الگویی وجود ندارد که بتوانید از آن پیروی کنید - تعداد گروه معمولاً با تعدادی از الکترون های ظرفیتی مطابقت دارد. اعداد عبارتند از:

• گروه 3: 3 الکترون ظرفیت
• گروه 4: 2 تا 4 الکترون ظرفیت
• گروه 5: 2 تا 5 الکترون ظرفیت
• گروه 6: 2 تا 6 الکترون ظرفیت
• گروه 7: 2 تا 7 الکترون ظرفیت
• گروه 8: 2 یا 3 الکترون ظرفیت
• گروه 9: 2 یا 3 الکترون ظرفیت
• گروه 10: 2 یا 3 الکترون ظرفیت
• گروه 11: 1 تا 2 الکترون ظرفیت
• گروه 12: 2 الکترون ظرفیت
• در مثال ما ، از آنجا که تانتالوم در گروه 5 قرار دارد ، می توان گفت که تانتالوم بین دو و پنج الکترون ظرفیت ، بسته به شرایط.

قسمت 2 از 2: پیدا کردن الکترون های والانس با پیکربندی الکترون

مرحله 1. نحوه خواندن تنظیمات الکترون را بیاموزید

راه دیگر برای یافتن الکترونهای ظرفیت یک عنصر ، استفاده از چیزی به نام پیکربندی الکترون است. پیکربندی الکترون ممکن است پیچیده به نظر برسد ، اما این فقط راهی برای نمایش اوربیتال الکترون در یک اتم با حروف و اعداد است ، و اگر بدانید چه کار می کنید آسان است.

• بیایید به یک پیکربندی مثال برای عنصر سدیم (Na) نگاه کنیم:

  1s²2 ثانیه²2p⁶3s¹

• توجه داشته باشید که این پیکربندی الکترون به سادگی الگویی مانند این را تکرار می کند:

  (شماره) (حرف)^{(شماره بالا)}(شماره) (حرف)^{(شماره بالا)}…

• …و غیره. الگو (شماره) (حرف) اول نام مدار الکترون و ^{(شماره بالا)} تعداد الکترونهای آن مدار است - این تمام!

• بنابراین ، برای مثال ما ، می گوییم که سدیم دارد 2 الکترون در 1 ثانیه مداری اضافه 2 الکترون در 2 ثانیه مداری اضافه 6 الکترون در مدارهای 2p اضافه 1 الکترون در مدار 3s.

  مجموع 11 الکترون است - سدیم عنصر شماره 11 است ، بنابراین منطقی است.

مرحله 2. پیکربندی الکترون عنصری را که در حال مطالعه آن هستید بیابید

هنگامی که پیکربندی الکترونی یک عنصر را می شناسید ، یافتن تعداد الکترون های ظرفیت بسیار آسان است (البته به جز فلزات گذار). اگر باید خودتان آن را جستجو کنید ، به زیر نگاه کنید:

• در اینجا پیکربندی کامل الکترون برای ununoctium (Uuo) ، عنصر شماره 118 آمده است:

  1s²2 ثانیه²2p⁶3s²3p⁶4s²سه بعدی¹⁰4p⁶5 ثانیه²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶

• اکنون که پیکربندی را دارید ، برای یافتن پیکربندی الکترونی اتمی دیگر ، تنها کاری که باید انجام دهید این است که این الگو را از ابتدا پر کنید تا الکترون های شما تمام شود. این راحت تر از آن است که به نظر می رسد. به عنوان مثال ، اگر بخواهیم نمودار مداری برای کلر (Cl) ، عنصر شماره 17 ، که دارای 17 الکترون است ایجاد کنیم ، این کار را به این صورت انجام می دهیم:

  1s²2 ثانیه²2p⁶3s²3p⁵

• توجه داشته باشید که تعداد الکترونها به 17 می افزاید: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. فقط باید مقدار را در مداری نهایی تغییر دهید - بقیه یکسان است زیرا مدارهای قبل از آخرین مداری پر شده اند.
• برای سایر پیکربندی های الکترون نیز به این مقاله مراجعه کنید.

مرحله 3. با قانون Octet الکترونها را به پوسته های مداری اضافه کنید

هنگامی که الکترونها به یک اتم اضافه می شوند ، به ترتیب ذکر شده در مدارهای مختلف قرار می گیرند - دو الکترون اول وارد مدار 1s می شوند ، دو الکترون بعدی وارد مدار 2s می شوند ، شش الکترون بعدی وارد مدار 2p می شوند و به زودی. هنگامی که ما با اتمهای خارج از فلزات انتقالی کار می کنیم ، می گوییم که این اوربیتالها پوسته های مداری را در اطراف اتم تشکیل می دهند و هر پوسته متوالی از پوسته قبلی فاصله بیشتری دارد. علاوه بر پوسته اول ، که فقط می تواند دو الکترون را در خود جای دهد ، هر پوسته می تواند هشت الکترون را در خود نگه دارد (علاوه بر این ، دوباره ، هنگام کار با فلزات گذار.) به این می گویند قانون هشت تایی

• برای مثال ، فرض کنید ما به عنصر بور (B) نگاه می کنیم. از آنجا که عدد اتمی پنج است ، می دانیم که این عنصر دارای پنج الکترون است و پیکربندی الکترون آن به این شکل است: 1s²2 ثانیه²2p¹به از آنجا که اولین پوسته مداری فقط دو الکترون دارد ، می دانیم که بور تنها دو پوسته دارد: یک پوسته با دو الکترون 1s و یک پوسته با سه الکترون از مدارهای 2s و 2p.
• به عنوان مثال دیگر ، عنصری مانند کلر دارای سه پوسته مداری است: یکی با الکترونهای 1s ، یکی با دو الکترون 2s و شش الکترون 2p ، و یکی با دو الکترون 3s و پنج الکترون 3p.

مرحله 4. تعداد الکترونهای پوسته بیرونی را بیابید

اکنون که پوسته الکترونی عنصر خود را می شناسید ، یافتن الکترون های ظرفیت بسیار آسان است: کافی است از تعداد الکترون های موجود در پوسته خارجی استفاده کنید. اگر بیرونی ترین پوسته پر باشد (به عبارت دیگر ، اگر بیرونی ترین پوسته دارای هشت الکترون یا برای پوسته اول دارای دو الکترون باشد) ، عنصر بی اثر می شود و به راحتی با سایر عناصر واکنش نشان نمی دهد. با این حال ، دوباره ، این قاعده در مورد فلزات انتقالی صدق نمی کند.

به عنوان مثال ، اگر از بور استفاده می کنیم ، از آنجا که سه لایه در پوسته دوم وجود دارد ، می توانیم بگوییم که بور دارای سه الکترون های ظرفیت

مرحله 5. از ردیف های جدول به عنوان یک روش مختصر برای یافتن پوسته های مداری استفاده کنید

سطرهای افقی در جدول تناوبی نامیده می شوند "عادت زنانه" عنصر با شروع از بالای جدول ، هر دوره مربوط به تعداد پوسته های الکترون است که اتم در آن دوره دارد. می توانید از آن به عنوان یک روش مختصر برای تعیین تعداد الکترون های ظرفیت یک عنصر استفاده کنید - فقط هنگام شمارش الکترون ها از سمت چپ دوره شروع کنید. باز هم ، شما باید فلزات انتقالی را برای این روش نادیده بگیرید.

• به عنوان مثال ، ما می دانیم که عنصر سلنیوم دارای چهار پوسته مداری است زیرا در دوره چهارم قرار دارد. از آنجا که در دوره چهارم (نادیده گرفتن فلزات انتقالی) ششمین عنصر از سمت چپ است ، می دانیم که چهارمین پوسته بیرونی آن دارای شش الکترون است و بنابراین سلنیوم دارای شش الکترون ظرفیت

  نکات

  • توجه داشته باشید که پیکربندی الکترون را می توان به صورت مختصر با استفاده از گازهای نجیب (عناصر گروه 18) برای جایگزینی اوربیتال ها در ابتدای پیکربندی نوشت. به عنوان مثال ، پیکربندی الکترونی سدیم را می توان به صورت [Ne] 3s1 نوشت - در واقع ، همان نئون است ، اما با یک الکترون اضافی در مدار 3s.
  • فلزات انتقالی ممکن است دارای پوسته های فرعی ظرفیتی باشند که کاملاً پر نشده اند. تعیین تعداد دقیق الکترون های ظرفیت در فلزات گذار شامل اصول نظریه کوانتوم است که در این مقاله پوشش داده نمی شود.
  • توجه داشته باشید که جدول تناوبی از کشوری به کشور دیگر متفاوت است. بنابراین بررسی کنید که آیا از جدول تناوبی صحیح استفاده می کنید تا دچار سردرگمی نشوید.