Układ okresowy z elektronami walencyjnymi

Czym są elektrony walencyjne?

Elektrony zapełniają powłoki wokół jądra, a najbardziej zewnętrzna zajęta powłoka to powłoka walencyjna. Jej elektrony są najdalej od jądra i najsłabiej związane, więc to one są oddawane, przyjmowane lub uwspólniane, gdy atomy się łączą. Pierwiastki o tej samej liczbie elektronów walencyjnych zachowują się podobnie, dlatego ustawiają się w tej samej grupie.

Wiele atomów reaguje w sposób, który daje im osiem elektronów na powłoce zewnętrznej, co nazywa się regułą oktetu (wodór i hel są trwałe przy dwóch). Sód, z 1 elektronem walencyjnym, chętnie go oddaje, chlor, z 7, chętnie przyjmuje jeszcze jeden, a gazy szlachetne, które mają już pełną powłokę, rzadko reagują.

Znajdowanie elektronów walencyjnych na podstawie numeru grupy

Pierwiastki grupy 1 mają 1 elektron walencyjny, a pierwiastki grupy 2 mają 2. Dla grup od 13 do 18 odejmij 10 od numeru grupy: bor i glin z grupy 13 mają 3, węgiel z grupy 14 ma 4, azot 5, tlen 6, fluorowce 7, a gazy szlachetne 8. Wyjątkiem w grupie 18 jest hel, z pełną pierwszą powłoką, mającą tylko 2.

W języku konfiguracji elektronowych elektrony walencyjne pierwiastka grupy głównej to te na jego zewnętrznych podpowłokach s i p. Siarka, [Ne] 3s² 3p⁴, ma 2 + 4 = 6. W tabeli każde pole pokazuje tę liczbę, a legenda pod tabelą pokazuje skalę kolorów.

Metale przejściowe, lantanowce i aktynowce

Dla tych metali tabela liczy elektrony na najbardziej zewnętrznej powłoce, którymi zwykle są tylko zewnętrzne elektrony s, więc większość pokazuje 2. Żelazo, [Ar] 3d⁶ 4s², jest pokazane z 2, a chrom i miedź, które mają po jednym elektronie 4s, są pokazane z 1. Wyjątkiem jest pallad: jego konfiguracja, [Kr] 4d¹⁰, nie ma elektronu na podpowłoce 5s, więc jest pokazany z 10 zewnętrznymi elektronami d.

Pamiętaj, że w tworzeniu wiązań mogą też uczestniczyć elektrony d oraz elektrony f w lantanowcach i aktynowcach. Dlatego żelazo tworzy zarówno Fe²⁺, jak i Fe³⁺, a mangan może osiągnąć +7. Dla tych metali pokazana liczba jest punktem wyjścia, a nie pełnym zliczeniem elektronów, których mogą użyć.

Przykład krok po kroku: tlen

Tlen ma liczbę atomową 8 i konfigurację [He] 2s² 2p⁴. Jego powłoka zewnętrzna, druga, mieści 2 + 4 = 6 elektronów, co zgadza się z jego miejscem w grupie 16. Aby uzupełnić oktet, potrzebuje jeszcze dwóch. Może je przyjąć, tworząc jon tlenkowy, O²⁻, albo uwspólnić w dwóch wiązaniach kowalencyjnych, jak w wodzie (H₂O). We wzorze Lewisa wody tlen ma dwie pary wiążące i dwie wolne pary elektronowe, łącznie osiem elektronów.