Bảng tuần hoàn kèm electron hóa trị

Electron hóa trị là gì?

Các electron điền vào các lớp quanh hạt nhân, và lớp ngoài cùng có electron là lớp hóa trị. Các electron của nó ở xa hạt nhân nhất và bị giữ lỏng lẻo nhất, nên chúng là những electron bị mất, nhận hoặc dùng chung khi các nguyên tử liên kết. Các nguyên tố có cùng số electron hóa trị cư xử tương tự nhau, đó là lí do chúng xếp cùng một nhóm.

Nhiều nguyên tử phản ứng theo cách khiến chúng có tám electron ở lớp ngoài cùng, một mô hình gọi là quy tắc octet (hydrogen và helium bền với hai). Natri, với 1 electron hóa trị, dễ dàng nhường nó đi, clo, với 7, dễ dàng nhận thêm một electron, và các khí hiếm, vốn đã có lớp đầy, hiếm khi phản ứng.

Tìm electron hóa trị từ số thứ tự nhóm

Các nguyên tố nhóm 1 có 1 electron hóa trị và nhóm 2 có 2. Với nhóm 13 đến 18, hãy lấy số thứ tự nhóm trừ 10: boron và nhôm ở nhóm 13 có 3, carbon ở nhóm 14 có 4, nitrogen 5, oxygen 6, các halogen 7 và các khí hiếm 8. Helium là ngoại lệ ở nhóm 18, với lớp thứ nhất đầy chỉ có 2.

Xét theo cấu hình electron, các electron hóa trị của một nguyên tố nhóm chính là những electron ở các phân lớp s và p ngoài cùng. Lưu huỳnh, [Ne] 3s² 3p⁴, có 2 + 4 = 6. Trên bảng, mỗi ô hiển thị con số đó, và chú giải dưới bảng cho thấy thang màu.

Kim loại chuyển tiếp, lantanoid và actinoid

Với các kim loại này, bảng đếm các electron ở lớp ngoài cùng, thường chỉ là các electron s ngoài cùng, nên hầu hết hiển thị 2. Sắt, [Ar] 3d⁶ 4s², được ghi là 2, còn crom và đồng, mỗi nguyên tố có một electron 4s, được ghi là 1. Paladi là ngoại lệ: cấu hình của nó, [Kr] 4d¹⁰, không có electron nào ở phân lớp 5s, nên nó được ghi với 10 electron d ngoài cùng.

Hãy nhớ rằng các electron d, và các electron f ở lantanoid và actinoid, cũng có thể tham gia liên kết. Đó là lí do sắt tạo cả Fe²⁺ lẫn Fe³⁺ và mangan có thể đạt +7. Với các kim loại này, con số hiển thị chỉ là điểm xuất phát, không phải tổng số electron chúng có thể dùng.

Ví dụ minh họa: oxygen

Oxygen có số hiệu nguyên tử 8 và cấu hình [He] 2s² 2p⁴. Lớp ngoài cùng của nó, lớp thứ hai, chứa 2 + 4 = 6 electron, phù hợp với vị trí của nó ở nhóm 16. Để hoàn tất octet, nó cần thêm hai electron. Nó có thể nhận chúng để tạo ion oxide, O²⁻, hoặc dùng chung chúng trong hai liên kết cộng hóa trị, như trong nước (H₂O). Trong cấu trúc Lewis của nước, oxygen có hai cặp liên kết và hai cặp đơn độc, tổng cộng tám electron.