Періодична таблиця з валентними електронами

Що таке валентні електрони?

Електрони заповнюють оболонки навколо ядра, а найвіддаленіша заповнена оболонка — валентна. Її електрони найдалі від ядра й утримуються найслабше, тому саме вони віддаються, приєднуються або ділляться, коли атоми утворюють зв’язки. Елементи з однаковою кількістю валентних електронів поводяться подібно, тому вони й вишиковуються в одній групі.

Багато атомів реагують так, щоб мати вісім електронів на зовнішній оболонці — цю закономірність називають правилом октету (водень і гелій стабільні з двома). Натрій з 1 валентним електроном легко віддає його, хлор із 7 легко приєднує ще один, а інертні гази, які вже мають повну оболонку, реагують рідко.

Визначення валентних електронів за номером групи

Елементи групи 1 мають 1 валентний електрон, а елементи групи 2 — 2. Для груп 13–18 віднімайте 10 від номера групи: бор і алюміній у групі 13 мають 3, вуглець у групі 14 — 4, азот — 5, кисень — 6, галогени — 7, а інертні гази — 8. Гелій — виняток у групі 18, з повною першою оболонкою лише з 2 електронів.

У термінах електронної конфігурації валентні електрони елемента головної групи — це електрони його зовнішніх підрівнів s і p. Сірка, [Ne] 3s² 3p⁴, має 2 + 4 = 6. У таблиці кожна клітинка показує це число, а легенда під таблицею — колірну шкалу.

Перехідні метали, лантаноїди й актиноїди

Для цих металів таблиця враховує електрони на найвіддаленішій оболонці, якими зазвичай є лише зовнішні s-електрони, тому більшість показує 2. Залізо, [Ar] 3d⁶ 4s², показано з 2, а хром і мідь, які мають по одному 4s-електрону, — з 1. Паладій — виняток: у його конфігурації, [Kr] 4d¹⁰, на підрівні 5s електронів немає, тож його показано з 10 зовнішніми d-електронами.

Пам’ятайте, що d-електрони, а в лантаноїдів і актиноїдів — і f-електрони, також можуть брати участь у зв’язках. Саме тому залізо утворює і Fe²⁺, і Fe³⁺, а манган може досягати +7. Для цих металів наведене число — лише відправна точка, а не повний підрахунок електронів, які вони можуть використовувати.

Розв’язаний приклад: кисень

Кисень має атомний номер 8 і конфігурацію [He] 2s² 2p⁴. Його зовнішня оболонка, друга, містить 2 + 4 = 6 електронів, що відповідає його місцю в групі 16. Щоб завершити октет, йому потрібно ще два. Він може приєднати їх, утворивши оксид-іон O²⁻, або розділити їх у двох ковалентних зв’язках, як у воді (H₂O). У структурі Льюїса води кисень має дві зв’язувальні пари та дві неподілені пари, разом вісім електронів.