Πώς να υπολογίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους: 12 βήματα (με φωτογραφία) - Συμβουλές

Βίντεο: Ατομικός/Mαζικός αριθμός- Δομή Ατόμου (βασική)

Περιεχόμενο

Βήματα
Συμβουλή
Ο, τι χρειάζεσαι

Στη χημεία, ηλεκτρόνια σθένους είναι ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξώτατο στρώμα του κελύφους ηλεκτρονίων ενός στοιχείου. Ο προσδιορισμός του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους ενός στοιχείου είναι μια σημαντική ικανότητα στη χημεία, επειδή αυτές οι πληροφορίες θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό των τύπων δεσμών που μπορεί να σχηματίσει το στοιχείο. Ο προσδιορισμός του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους μπορεί εύκολα να γίνει με τον περιοδικό πίνακα χημικών στοιχείων.

Βήματα

Μέρος 1 από 2: Βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα

Με μη μεταβατικό μέταλλο

Ετοιμάστε ένα Περιοδικός Πίνακας χημικά στοιχεία. Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων (ο περιοδικός πίνακας για συντομία) είναι ένας χρωματικός κωδικός πίνακας πολλαπλών κυττάρων που παραθέτει όλα τα γνωστά στοιχεία καθώς και ορισμένες βασικές πληροφορίες σχετικά με αυτά τα στοιχεία. Με βάση τις διαθέσιμες πληροφορίες στον περιοδικό πίνακα, μπορούμε να προσδιορίσουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους του στοιχείου που ερευνούμε. Ο περιοδικός πίνακας επισυνάπτεται συνήθως σε ένα βιβλίο. Μπορείτε επίσης να ανατρέξετε σε αυτόν τον υπάρχοντα διαδραστικό περιοδικό πίνακα.
Αριθμήστε κάθε στήλη στον περιοδικό πίνακα από 1 έως 18. Συνήθως στον περιοδικό πίνακα, όλα τα στοιχεία στην ίδια στήλη θα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. Εάν ο περιοδικός πίνακας δεν έχει αριθμήσει ακόμη στήλες, κάντε τον εαυτό σας με αρίθμηση 1 έως 18 κάθετα από αριστερά προς τα δεξιά. Επιστημονικά, κάθε στήλη στον περιοδικό πίνακα ονομάζεται μία "ομάδα".
- Για παράδειγμα, για έναν περιοδικό πίνακα χωρίς υπογραφή, θα έχουμε τον αριθμό 1 πάνω από το στοιχείο Υδρογόνο (H), τον αριθμό 2 πάνω από το στοιχείο Beri (Be) και θα κάνουμε το ίδιο μέχρι 18 πάνω από το Ήλιο (He ).
Προσδιορίστε τη θέση του εν λόγω στοιχείου. Σε αυτό το βήμα καθορίστε τη θέση του στοιχείου που βλέπετε στον περιοδικό πίνακα. Μπορείτε να βρείτε τη θέση ενός στοιχείου με βάση το χημικό του σύμβολο (γράμμα σε κάθε κελί), τον ατομικό αριθμό (ο αριθμός στην επάνω αριστερή γωνία κάθε κελιού) ή βάσει πληροφοριών Τα μηνύματα είναι διαθέσιμα στον περιοδικό πίνακα.
- Για παράδειγμα, πρέπει να βρούμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους του στοιχείου Άνθρακας (C). Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου είναι 6. Ο άνθρακας βρίσκεται στο πάνω μέρος των στοιχείων της ομάδας 14. Στο επόμενο βήμα θα προσδιορίσουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους αυτού του στοιχείου.
- Σε αυτήν την ενότητα θα αγνοήσουμε τα Μεταβατικά Μέταλλα, δηλαδή στοιχεία στην περιοχή των ομάδων 3 έως 12. Αυτά τα μέταλλα μετάβασης είναι ελαφρώς διαφορετικά από τα υπόλοιπα, οπότε τα βήματα είναι Οι οδηγίες που δίνονται σε αυτήν την ενότητα δεν ισχύουν για τέτοια μέταλλα. Θα εξετάσουμε αυτές τις ομάδες στοιχείων αργότερα στο άρθρο.
Χρησιμοποιήστε τον αριθμό ομάδας για να προσδιορίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Ο αριθμός ομάδας ενός μη μεταβατικού μετάλλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο αυτού του στοιχείου. Η "σειρά μονάδας του αριθμού ομάδας" είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους που υπάρχουν στα άτομα των στοιχείων αυτής της ομάδας. Με άλλα λόγια:
- Ομάδα 1: 1 ηλεκτρόνιο σθένους
- Ομάδα 2: 2 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 13: 3 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 14: 4 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 15: 5 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 16: 6 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 17: 7 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 18: 8 ηλεκτρόνια σθένους (εκτός από το ήλιο με 2 ηλεκτρόνια σθένους)
- Στο παράδειγμα του άνθρακα, δεδομένου ότι ο άνθρακας είναι στην ομάδα 14, θα μπορούσαμε να πούμε ότι έχει ένα άτομο άνθρακα τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους.
διαφήμιση

Με μέταλλο μετάβασης

Προσδιορίστε ένα στοιχείο στην περιοχή από την ομάδα 3 έως την ομάδα 12. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα στοιχεία των ομάδων 3 έως 12 ονομάζονται «μέταλλα μετάβασης» και όταν πρόκειται για ηλεκτρόνια σθένους αυτά έχουν διαφορετικές ιδιότητες από τα υπόλοιπα. Σε αυτήν την ενότητα, θα μάθουμε γιατί συχνά δεν είναι δυνατόν να αντιστοιχίσουμε ηλεκτρόνια σθένους στα άτομα των μετάλλων μετάβασης.
- Σε αυτήν την ενότητα παίρνουμε το στοιχείο Tantan (Ta) του οποίου ο ατομικός αριθμός είναι 73 ως παράδειγμα. Τα επόμενα βήματα θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους του στοιχείου.
- Σημειώστε ότι τα στοιχεία των τριών οικογενειών lantans και ακτινίου (επίσης γνωστά ως "μέταλλα σπάνιων γαιών") ανήκουν επίσης στην ομάδα μετάλλων μετάβασης - αυτές οι δύο ομάδες στοιχείων αναφέρονται συνήθως κάτω από τον περιοδικό πίνακα. κεφάλι με lantan και ακτίνη.
Τα ηλεκτρόνια σθένους σε μέταλλα μετάβασης δεν είναι τα ίδια με τα «κανονικά» ηλεκτρόνια σθένους ». Για να καταλάβουμε γιατί τα μέταλλα μετάβασης δεν '' λειτουργούν '' όπως άλλα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα, πρέπει να γνωρίζουμε λίγο για το πώς λειτουργούν τα ηλεκτρόνια στο άτομο όπως εξηγείται παρακάτω. ή μπορείτε να παραλείψετε αυτό το βήμα.
- Όταν τα ηλεκτρόνια εισάγονται σε ένα άτομο, είναι διατεταγμένα σε διαφορετικά "τροχιακά" - δηλαδή, διαφορετικές περιοχές γύρω από τον πυρήνα. Με λίγα λόγια, τα ηλεκτρόνια σθένους είναι τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στην τροχιά του εξώτατου στρώματος - με άλλα λόγια, τα τελευταία ηλεκτρόνια που προστίθενται στο άτομο.
- Η εξήγηση του τροχιακού λεπτομερώς είναι ίσως λίγο περίπλοκη, όταν προστίθενται ηλεκτρόνια στην υποκατηγορία ρε του ατομικού κελύφους του μετάλλου μετάβασης (βλέπε παρακάτω), το πρώτο από αυτά τα ηλεκτρόνια θα συμπεριφέρεται σαν συμβατικά ηλεκτρόνια σθένους, αλλά τότε οι ιδιότητές τους μπορούν να αλλάξουν, να διπλασιαστούν όταν ηλεκτρόνια από άλλα τροχιακά μπορούν να δρουν ως ηλεκτρόνια σθένους. Δηλαδή, ένα άτομο μπορεί να έχει πολλαπλά ηλεκτρόνια σθένους ανάλογα με την περίπτωση.
- Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό στον ιστότοπο ηλεκτρονικών valence του Clackamas Community College.
Προσδιορίστε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους με βάση τον αριθμό της ομάδας. Όπως σημειώθηκε παραπάνω για τα μη μεταβατικά μέταλλα, ο αριθμός ομάδας στον περιοδικό πίνακα μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό του αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους. Ωστόσο, δεν υπάρχει συγκεκριμένος τύπος για τον προσδιορισμό του ακριβούς αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους του μετάλλου μετάβασης - στην περίπτωση αυτή, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους ενός στοιχείου δεν είναι σε σταθερή τιμή, ο αριθμός των πραγμάτων. οι αυτο-ομάδες μπορούν να πουν μόνο έναν σχετικό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. Λεπτομέρεια:
- Ομάδα 3: 3 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδες με ηλεκτρόνια σθένους 4: 2 έως 4
- Ομάδα 5: 2 έως 5 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 6: 2 έως 6 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδες 7: 2 έως 7 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδες 8: 2 έως 3 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδες 9: 2 έως 3 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδες με ηλεκτρόνια σθένους 10: 2 έως 3
- Ομάδες 11: 1 έως 2 ηλεκτρόνια σθένους
- Ομάδα 12: 2 ηλεκτρόνια σθένους
- Λαμβάνοντας το παράδειγμα του στοιχείου Tanta (Ta) της ομάδας 5, μπορούμε να πούμε ότι αυτό το στοιχείο έχει από 2 έως 5 ηλεκτρόνια σθένους, ανάλογα με την περίπτωση.
διαφήμιση

Μέρος 2 από 2: Βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους βάσει της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων

Μάθετε πώς να διαβάζετε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων. Με βάση τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός στοιχείου, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους αυτού του στοιχείου. Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων φαίνεται περίπλοκη, αλλά είναι απλώς πώς να αντιπροσωπεύουμε τις τροχιές ενός στοιχείου με τη μορφή γραμμάτων και αριθμών, μόλις καταλάβεις το νόμο, η κατανόηση της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων δεν είναι δύσκολη.
- Εξετάστε ένα παράδειγμα ηλεκτρονικής διαμόρφωσης νατρίου (Na):
  1s2s2p3s
- Εάν δώσετε προσοχή, θα δείτε ότι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων είναι απλώς μια σειρά επαναλήψεων:
  (αριθμός) (λέξη) (αριθμός) (λέξη) ...
- ... και ούτω καθεξής. Ομάδα (αριθμός) (λέξη) Το πρώτο είναι το όνομα του τροχιακού και δηλώνει τον αριθμό ηλεκτρονίων σε αυτό το τροχιακό.
- Έτσι, στην περίπτωσή μας, μπορούμε να πούμε ότι το νάτριο ισχύει 2 ηλεκτρόνια στον τροχιακό 1s, 2 ηλεκτρόνια στον τροχιακό 2s, 6 ηλεκτρόνια σε τροχιακό 2p και 1 ηλεκτρόνιο σε τροχιακό 3 3s. Υπάρχουν συνολικά 11 ηλεκτρόνια - ο ατομικός αριθμός νατρίου είναι επίσης 11.
Βρείτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων του στοιχείου που κοιτάτε. Μόλις γνωρίζετε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός στοιχείου, η εύρεση της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων αυτού του στοιχείου δεν είναι δύσκολη (εκτός από την περίπτωση μετάλλων μετάβασης). Εάν η διαμόρφωση ηλεκτρονίων είναι διαθέσιμη στην ερώτηση που πρέπει να λύσετε, μπορείτε να παραλείψετε αυτό το βήμα. Εάν πρέπει να βρείτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα:
- Η πλήρης ηλεκτρονική διαμόρφωση του στοιχείου ununocti (Uuo), ο ατομικός αριθμός 118 είναι:
  1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p
- Μόλις έχετε μια τόσο ολοκληρωμένη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, για να βρείτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός άλλου στοιχείου, απλά πρέπει να γεμίσετε τα τροχιακά με ηλεκτρόνια, ξεκινώντας από το πρώτο τροχιακό, έως ότου εξαντληθεί ο αριθμός των ηλεκτρονίων. Ακούγεται περίπλοκο, αλλά όταν το κάνουμε είναι σχετικά εύκολο. Για παράδειγμα, εάν θέλαμε να γράψουμε την πλήρη διαμόρφωση ηλεκτρονίων του χλωρίου (Cl), στοιχείο 17, δηλαδή, το άτομο αυτού του στοιχείου έχει 17 ηλεκτρόνια, θα συμπληρώσουμε τα εξής:
  1s2s2p3s3p
- Σημειώστε ότι ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων στη διαμόρφωση ηλεκτρονίων είναι ακριβώς 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Απλώς πρέπει να αλλάξετε τον αριθμό στον τελευταίο τροχιακό - τα υπόλοιπα παραμένουν τα ίδια, επειδή η σχεδόν προτελευταία τροχιά είναι πλήρης. ηλεκτρόνιο.
- Μάθετε περισσότερα σχετικά με τον τρόπο σύνταξης της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων ενός στοιχείου.
Αντιστοιχίστε ηλεκτρόνια σε τροχιά σύμφωνα με τον όγδοο κανόνα. Όταν προστίθενται ηλεκτρόνια σε ένα άτομο, ταξινομούνται σε τροχιακά με τη σειρά που αναφέρεται παραπάνω - τα πρώτα δύο ηλεκτρόνια θα τοποθετηθούν στην τροχιά 1s, τα επόμενα δύο ηλεκτρόνια στην τροχιακή 2s, τα επόμενα έξι ηλεκτρόνια τοποθετούνται στην τροχιά 2p, κάντε το μέχρι να τοποθετηθεί το ηλεκτρόνιο στην αντίστοιχη τροχιακή. Όταν εξετάζουμε τα άτομα των μη μεταβατικών στοιχείων, μπορούμε να πούμε ότι αυτά τα τροχιακά θα σχηματίσουν «στρώματα» γύρω από τον πυρήνα, στο οποίο το ακόλουθο στρώμα θα είναι πιο μακριά από τον πυρήνα από αυτό που προηγείται. Εκτός από το πρώτο τροχιακό στρώμα που μπορεί να χωρέσει μόνο δύο ηλεκτρόνια, όλα τα επόμενα τροχιακά στρώματα μπορούν να συγκρατήσουν έως και οκτώ ηλεκτρόνια (εκτός στην περίπτωση μετάλλων μετάβασης). Αυτός ο κανόνας ονομάζεται Ο οκταπλάσιος κανόνας.
- Για παράδειγμα, σκεφτείτε το στοιχείο Bo (B). Ο ατομικός αριθμός αυτού του στοιχείου είναι 5, επομένως έχουμε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων αυτού του στοιχείου ως εξής: 1s2s2p. Εφόσον το πρώτο τροχιακό κέλυφος περιέχει μόνο 2 ηλεκτρόνια, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί ότι το Bo έχει δύο τροχιακά στρώματα: το πρώτο αποτελείται από 2 ηλεκτρόνια στο τροχιακό 1s και το δεύτερο με τρία ηλεκτρόνια κατανεμημένα στα τροχιακά 2s και 2p. .
- Για ένα άλλο παράδειγμα, ένα στοιχείο παρόμοιο με το χλώριο θα έχει τρία στρώματα: ένα στρώμα δύο ηλεκτρονίων στην τροχιά 1s, ένα στρώμα δύο ηλεκτρονίων στο τροχιακό 2s και έξι ηλεκτρόνια στο τροχιακό 2p και ένα εξωτερικό στρώμα δύο ηλεκτρονίων στο τροχιακό 3 και πέντε ηλεκτρόνια σε τροχιακό 3p.
Βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στρώμα. Μόλις προσδιοριστεί η διαμόρφωση των ηλεκτρονίων, γνωρίζουμε ήδη τα στρώματα αυτού του στοιχείου, βρίσκοντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους μπορεί να γίνει προσδιορίζοντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξώτατο στρώμα του κελύφους των ατομικών ηλεκτρονίων. Εάν το εξώτατο στρώμα είναι γεμάτο (δηλ. Ήδη με συνολικά οκτώ ηλεκτρόνια ή για το πρώτο στρώμα 2 ηλεκτρόνια) τότε αυτό το στοιχείο ονομάζεται αδρανές στοιχείο και δεν εμπλέκεται καθόλου σε χημικές αντιδράσεις. Ωστόσο, αυτός ο κανόνας δεν ισχύει για τα μέταλλα μετάβασης.
- Για παράδειγμα, Bo, δεδομένου ότι το Bo έχει τρία ηλεκτρόνια στο δεύτερο στρώμα, επίσης το εξώτατο στρώμα, έτσι μπορούμε να πούμε ότι το στοιχείο Bo έχει πατέρας ηλεκτρόνια σθένους.
Χρησιμοποιήστε τον αριθμό σειράς στον περιοδικό πίνακα ως σύντομο τρόπο για να προσδιορίσετε τον αριθμό των τροχιακών στρωμάτων. Η οριζόντια σειρά στον περιοδικό πίνακα καλείται "κύκλος" των στοιχείων. Ξεκινώντας από την πρώτη σειρά, κάθε κύκλος αντιστοιχεί στον «αριθμό στρωμάτων ηλεκτρονίων» των στοιχείων στην ίδια περίοδο. Επομένως, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τελεία για να προσδιορίσετε γρήγορα τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους ενός στοιχείου - απλά μετράτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων κατά σειρά από αριστερά προς τα δεξιά από το πρώτο στοιχείο αυτής της περιόδου. Σημειώστε για άλλη μια φορά ότι αυτό δεν ισχύει για τα μέταλλα μετάβασης.
- Για παράδειγμα, δεδομένου ότι το σελήνιο ανήκει στον κύκλο 4, μπορεί να προσδιοριστεί ότι το στοιχείο έχει τέσσερα στρώματα ηλεκτρονίων στο ατομικό κέλυφος. Δεδομένου ότι με την σειρά από αριστερά προς τα δεξιά, αυτό είναι το έκτο στοιχείο στον κύκλο 4 (εξαιρουμένου του μετάλλου μετάβασης), μπορούμε να πούμε ότι το τέταρτο κέλυφος του σεληνίου έχει έξι ηλεκτρόνια, δηλαδή αυτό το στοιχείο έχει έξι ηλεκτρόνια σθένους.
διαφήμιση

Συμβουλή

Σημειώστε ότι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων μπορεί να γραφτεί εν συντομία χρησιμοποιώντας σπάνια αέρια (στοιχεία της ομάδας 18) αντί για τροχιακά στην κορυφή της διαμόρφωσης. Για παράδειγμα, η διαμόρφωση ηλεκτρονίου του νατρίου θα μπορούσε να γραφτεί ως 3s1 - δηλαδή, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του νατρίου είναι η ίδια με εκείνη του Νέον αλλά υπάρχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο στην τροχιακή 3s.
Τα μέταλλα μετάβασης μπορεί να έχουν ελλιπείς υποκατηγορίες σθένους. Για να προσδιοριστεί με ακρίβεια ο αριθμός σθένους του μετάλλου μετάβασης, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν πολύπλοκες κβαντικές αρχές που δεν καλύπτονται από αυτό το άρθρο.
Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων μπορεί να είναι διαφορετικός σε διαφορετικές χώρες. Έτσι, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τον κοινό περιοδικό πίνακα όπου ζείτε για να αποφύγετε τη σύγχυση.