Değerlik elektronları nedir ve nasıl bulunur?

Değerlik elektronları nedir?

Bir atomdaki elektronlar çekirdeğin çevresinde kabuklar halinde dizilir. Öz elektronlar denen iç kabuklardaki elektronlar sıkı tutulur ve tepkimelere nadiren katılır. En dıştaki kabuktaki elektronlar çekirdekten daha uzaktır, daha gevşek tutulur ve diğer atomlarla etkileşen ilk elektronlardır. Değerlik elektronları bunlardır.

Sodyumun 11 elektronu 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ olarak dizilmiştir. İlk on elektron neonla aynı dizilime sahip kararlı bir öz oluşturur ve tek 3s elektronu sodyumun tek değerlik elektronudur. Sodyumun kimyasının neredeyse tamamı bu tek elektrondan gelir.

Değerlik elektronları grup numarasından nasıl bulunur?

Ana grup elementleri için periyodik tablo cevabı doğrudan verir. 1. ve 2. gruptaki elementlerin 1 ve 2 değerlik elektronu vardır. 13–18. gruplar için grup numarasından 10 çıkar: 13. grupta 3, 14. grupta 4, 15. grupta 5, 16. grupta 6, 17. grupta 7 ve 18. grupta 8 vardır.

Yani karbonun (14. grup) 4, azotun (15. grup) 5, oksijenin (16. grup) 6 ve neonun (18. grup) 8 değerlik elektronu vardır. Helyum, 18. grupta istisnadır: yalnızca 2 değerlik elektronu vardır ve bunlar birinci kabuğunu tamamen doldurur.

Elektron diziliminden nasıl bulunur?

Elektron dizilimini biliyorsan, numarası en yüksek kabuktaki elektronları say. Ana grup elementlerinde bunlar dıştaki s ve p elektronlarıdır.

Oksijen 1s² 2s² 2p⁴'tür. En yüksek kabuğu 2'dir ve burada 2 + 4 = 6 elektron vardır, yani oksijenin 6 değerlik elektronu vardır. Brom [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵'tir. En yüksek kabuğu 4'tür ve burada 2 + 5 = 7 elektron vardır. Dolu 3d alt kabuğu bir iç kabuğa aittir ve sayılmaz; bu yüzden brom, diğer tüm halojenler gibi 7 değerlik elektronuna sahiptir.

Değerlik elektronları ve iyonlar

Atomlar, genellikle bir soy gaz gibi sekiz dış elektrona (oktet) ulaşan kararlı bir dizilime erişene kadar elektron alma, verme ya da paylaşma eğilimindedir. Hidrojen ve lityum gibi çok küçük atomlar bunun yerine helyumun ikisini hedefler.

Değerlik elektronu az olan elementler onları vererek pozitif iyonlar, çok olanlar elektron alarak negatif iyonlar oluşturur. 1. grup metalleri +1 iyonları (Na⁺), 2. grup metalleri +2 iyonları (Mg²⁺) ve 13. gruptaki alüminyum +3 iyonları (Al³⁺) oluşturur. Diğer tarafta 15. gruptaki azot ve fosfor −3 iyonları (N³⁻, P³⁻), 16. gruptaki oksijen ve kükürt −2 iyonları (O²⁻, S²⁻) ve 17. gruptaki halojenler −1 iyonları (Cl⁻) oluşturur. Soy gazların dış kabuğu zaten doludur, bu yüzden yükleri 0'dır. 14. gruptaki karbon ve silisyum ise basit iyonlar oluşturmak yerine genellikle 4 değerlik elektronunu kovalent bağlarda paylaşır.

Değerlik elektronları ve bağ oluşumu

Değerlik elektronları kovalent bağları da açıklar. Karbonun 4 değerlik elektronu vardır ve oktetini tamamlamak için 4 elektrona daha ihtiyaç duyar; bu yüzden metanda (CH₄) olduğu gibi genellikle 4 bağ yapar. 5 elektronlu azot amonyakta (NH₃) 3 bağ, 6 elektronlu oksijen suda (H₂O) 2 bağ yapar.

Lewis nokta yapıları, değerlik elektronlarını elementin sembolünün çevresinde noktalar olarak gösterir. Oksijen 6, klor 7 noktayla çizilir; bu, her atomun hâlâ kaç elektrona ihtiyaç duyduğunu görmeyi kolaylaştırır.

Geçiş metalleri: özel bir durum

Geçiş metalleri için kural o kadar basit değildir, çünkü dış kabuğun hemen altındaki d alt kabuğundaki elektronlar da bağ oluşumuna katılabilir. Bu sitede bir geçiş metali için gösterilen değerlik elektron sayısı, dıştaki s alt kabuğundaki elektronların sayısıdır. [Ar] 3d⁶ 4s² olan demir, 2 değerlik elektronuyla gösterilir.

d elektronlarının da bağ yaptığını aklında tut. Demir yaygın olarak hem Fe²⁺ hem Fe³⁺ oluşturur: önce iki 4s elektronunu, sonra Fe³⁺ olmak için bir 3d elektronunu verir. Birçok geçiş metalinin birden fazla yaygın yüke sahip olmasının nedeni budur.